1

EVRENDE VE DÜNYADA ELEMENTLER

1. BÜYÜK PATLAMA TEORĠSĠ(BĠG BANG TEORĠSĠ)

Atomların ve elementlerin oluşumunu anlayabilmek için evrenin nasıl oluştuğunu incelememiz gerekir. Bilim

adamları böylesine kompleks bir yapıya sahip olan evrenin oluşumu hakkında tarih boyunca değişik fikirler ve

teoriler ortaya atmışlardır. Fakat diğer konulardaki anlaşmazlıklara rağmen günümüzde evrenin başlangıcı

konusu, bilim adamları arasındaki tam bir fikir birliği ile Büyük Patlama (Big Bang) adı verilen teoriye

dayandırılmaktadır. Büyük patlama teorisi, tek bir noktanın patlamasıyla tüm evrenin meydana geldiğini ortaya

koyan bilimsel bir teoridir. Bu teori evrenin 15 milyar yıl önce "yoktan var edildiğini" ileri sürmektedir. Yani

zamanımızdan yaklaşık 15 milyar yıl önce madde ve zaman yokken "Big Bang" adı verilen büyük bir patlama ile

aniden madde ve zaman oluşmuş ve olağanüstü bir denge içinde şekillenmiştir.

"Big Bang" teorisi ilk olarak 1922 yılında Alexander Friedmann tarafından ortaya atıldı. Alexandre Friedmann,

Einstein’ın genel görelilik kavramı üzerinde çalışırken evrenin durağan bir yapıya sahip olmadığını farketti. Yaptığı

hesaplamalarda, meydana gelebilecek küçük bir etkileşimin evrenin genişlemesine ya da büzüşmesine yol

açacağını hesapladı. Friedmann’ın çalışmalarını inceleyen Belçikalı astronom Georges Lemaitre, evrenin bir

başlangıcı olduğunu ve bu başlangıçtan itibaren sürekli genişlediğini öngördü. Çalışmalarında, başlangıç anından

arta kalan radyasyonun da saptanabileceğini belirtti. O güne kadar evrenin durağan olduğunu savunan bilim

dünyasının bu yeni teoriyi kabullenmesi hiçte kolay değildi. Çünkü bu teori evrenin, zaman ve maddeden

bağımsız olan tüm boyutların üzerindeki bir güç tarafından yaratıldığı anlamına geliyordu. Aynı zamanda

"maddenin sonsuzdan gelip sonsuza gittiğini" iddia eden materyalist felsefe kökünden çürütülmüş oluyordu.

Özellikle materyalist bilim adamları bu teoriyi kabul etmek istemedi. Fakat "Big Bang" gerçeğini görmezlikten

gelmek çok zordu. Ünlü astronom Edwin Hubble 1929 yılında yaptığı gözlemler sonucunda evrenin devamlı

genişlemekte olduğunu ispatladı, bu ispat Big Bang teorisi için çok büyük bir kanıttı. Edwin Hubble, gökyüzünü

teleskopla incelerken yıldızların uzaklıklarına bağlı olarak kızıl renge doğru yaklaşan bir ışık yaydıklarını saptadı.

Bilinen fizik kurallarına göre, gözlemin yapıldığı noktaya doğru hareket eden ışıkların tayfı mora doğru, gözlemin

yapıldığı noktadan uzaklaşan ışıkların tayfı da kızıl yöne doğru kayar. Hubble’ın gözlemlerine göre yıldızlar

gözlem noktasından uzaklaşmaktaydılar. Hubble yıldızların tayf çizgilerindeki kırmızıya kayma oranlarının bize

olan uzaklıklarıyla doğru orantılı olduğunu fark etti ve bu durumu kırmızıya kayma yasası olarak ortaya koydu.

Hubble, yıldızlar ve galaksilerin sadece bizden değil, birbirlerinden de uzaklaştığı sonucuna ulaştı. Herşeyin

birbirinden uzaklaştığı bir evrenin genişlediği sonucu elde edilmiş oldu. Hubble'ın bu buluşu teorinin büyük bir

bilim kesimi tarafından kabul görmesini sağladı.

1948 yılında George Ramov, evrenin büyük bir patlama ile oluşması durumunda bir radyasyonun oluşması

gerektiğini ortaya koydu. Büyük patlama ile oluşan radyasyon tüm evrene eşit oranda dağılmış olmalıydı.

1965 yılında Arno Penzias ve Robert Wilson, bu radyasyon dalgalarını yaptıkları başka bir çalışma sırasında

keşfettiler. Saptanan bu radyasyon uzayın belirli bir bölgesinden gelen radyasyondan farklıydı ve evrenin tümüne

dağılmıştı; belirli bir kaynağı yoktu. Bu radyasyonun Büyük Patlama’nın ilk döneminden kalma olduğu kabul

edildi. Büyük Patlama’nın deneysel olarak ispatını gösteren ilk bilim insanları oldukları için, bu iki bilim insanı

Nobel ödülüne layık görüldüler.

teoriyi kabullenmek istemeyen ve genişleyen evren modeline uygun değişik teoriler oluşturmaya çalışan bir kaç

bilim adamı ise ancak 1989 yılındaki "Big Bang" teorisinin kesin zaferine kadar dayanabildiler. Teorik

hesaplamalara göre, büyük patlamadan arda kalması gereken radyasyonu araştırmak üzere 1989 yılında George

2

Smoot ve Nasa ekibi, Kozmik Geriplan Işıma Kaşifi Uydusunu(COBE) uzaya gönderdiler. COBE uydusu bu

radyasyonu fırlatılışından sekiz dakika sonra belirleyerek "Big Bang" teorisini kesin olarak kanıtladı. Bu araçtaki

hassas tarayıcılar, Penzias ve Wilson’un ölçümlerini doğruladı. Bu kanıttan sonra artarda gelen diğer kanıtlar

teoriyi desteklemeğe devam etti. Evrendeki enerjinin bilinen kısmının büyük bölümü

yıldızlarda, Hidrojenin (H), füzyon sayesinde Helyuma (He) dönüşmesi ile oluşmaktadır. Bu enerji dönüşümü

evrenin başlangıcından bu yana devam eden bir süreçtir. Eğer evren sonsuzdan beri var olsaydı hidrojenin

tümünün helyuma dönüşmüş olması gerekirdi. Fakat şu an evrende var olan hidrojen, helyum oranı teorik

hesaplamalara göre "Big Bang" 'den bu yana olması gerektiği gibidir. Bu ve benzeri bir çok delil "Big Bang"

teorisinin güçlenerek ilerlemesini sağlamaktadır. Evren genişlediğine göre, zaman içinde geriye gidildiğinde

evrenin tek bir noktadan başladığı ortaya çıkıyordu. Yapılan hesaplamalar, evrenin tüm maddesini içinde

barındıran bu tek noktanın, sıfır hacme ve sonsuz yoğunluğa sahip olması gerektiğini gösterdi. Evren bu sıfır

hacme sahip noktanın patlamasıyla ortaya çıkmış olmalıydı.

Evrenin Ġlk Anları Ve Büyümesi

Büyük patlamadan önce madde varolmadığına göre maddeye bağımlı olan zamanın varlığından da söz edilemez.

Bu noktada bir fikir ayrılığı olmadığına göre Big Bang'denöncesinden söz etmemiz mümkün değil. Bizim inceleye

bileceğimiz, büyük patlama anında neler oldu? Nasıl oldu da böylesine büyük bir patlama ile bu kadar kompleks

yapıya sahip bir evren oluştu? gibi soruların cevaplarıdır. Bu soruları ancak teorik kozmoloji verilerine dayanarak

yanıtlaya biliriz. Fakat elimizde gerekli veriler olmadığı içinBig Bang anını açıklamakta fizik teorileri yetersiz

kalıyor. Daha önceki anlarda neler olup bittiği konusunda henüz kesin deliller bulunmadığı için varsayımlara

dayalı olarak olayları açıklamaya çalışacağız.

Evrendeki her şey yaklaşık 15 milyar yıl önce sıfır hacme sahip noktanın patlamasıyla ortaya çıktı.Patlamadan

itibaren 10-43

. saniyeye kadar geçen süreye Planck zamanı denir. 10-43

. saniyeden 10-32

. saniyeye kadar evren

aşırı derecede genişledi. Bu dönemde evren bir atom boyutundan bir portakal boyutuna ulaştı. Ortamda temel

parçacıklar(kuarklar, leptonlar, gluonlar vb.) vardı. 10-32

.

saniyeden 10-6

. saniyeye kadar geçen süre ön büyüme evresiydi.

Genişleme nedeniyle sıcaklık 1027

0C’ye kadar düşmüştü. Ancak

evren hala sıcaktı ve elektron, kuark ve diğer parçalardan

oluşmuş kaynayan bir çorbaya benziyordu. 10-6

. saniyede hızlı

bir soğuma evresi başladı. Sıcaklık 1013

0C’ye kadar düştü.

Patlamadan sonraki süreç içinde kuarklar bir araya gelerek

protonları ve nötronları oluşturdu. Bu anda ortamda diğer

taneciklere oranla sayısı milyarda bir olan proton ve nötronlarla

birlikte foton, nötrino(ν), antinötrino( ̅) elektron( ) ve

pozitron( ) tanecikleri de oluşmuştu. Çok küçük

hacimdeki bu tanecikler birbirleri ile sürekli

çarpışarak birbirlerine dönüşmüşlerdir. Fakat daha

büyük kütleli tanecikler oluşturamamışlardır. Çünkü

çok yüksek enerjiye sahiplerdi. Fotonlar birbirleri ile

çarpışarak elektron ve pozitron oluştururken, aynı

hızda elektronlar ve pozitronlar çarpışarak tekrar

enerjiye yani fotonlara dönüşüyordu. Yani foton,

3

elektron ve pozitron sayılarında bir denge vardı. Bu aşamada nötronlar, proton, elektron ve antinötronlara

parçalandı.

Proton ve nötron sayılarında da bir denge vardı. Çünkü protonlar nötronlara, nötronlar da protonlara aynı hızda

dönüşüyorlardı. Evrenin nokta halinden genişlemesiyle birlikte, enerji de yayılmaya başladı. Bunun sonucu olarak

enerji yoğunluğu azalmaya ve ortalama sıcaklık düşmeye başladı. Protonun nötrona dönüşmesi, nötronun

protona dönüşmesine göre daha fazla enerji gerektirdiği için evrenin enerjisi azalmaya başladığında protonun

nötrona dönüşüm hızı yavaşlamıştır. Bunun sonucunda proton sayısında nötrona göre bir artış olmuştur.

Patlamadan yaklaşık 13,8 saniye sonra evrenin sıcaklığı 3000000 Kelvin’e düştü. bu noktada elektron ve pozitron

sayılarında büyük bir azalma oldu. Çünkü evrenin soğuması ve genleşmesi sonucu elektronların ve pozitronların

çarpışmasıyla oluşan fotonlar evrenin genişlemesiyle daha az enerjili

hale geldi. Bu fotonlar azalan enerjiyle elektron ve pozitron oluşturacak

çarpışmaları gerçekleştiremediler.

Başlangıçta proton ve nötronlar çok yüksek enerjiye sahip olduklarından

bir arada duramıyorlardı. Patlamadan yaklaşık 3 dakika sonra

evrenin genişlemesinden ve enerji yoğunluğundaki azalmadan

dolayı sıcaklık öylesine düştü ki ilk nükleer tepkime gerçekleşti.

Proton ve nötronlar çarpışarak dötoryum çekirdeğini oluşturdular.

Oluşan dötoryum çekirdekleri de proton ve nötronlarla çarpışarak

önce He-3, daha sonra He-4 çekirdeklerini

oluşturdular. Dötoryum çekirdekleri

nötronla çarpışarak az sayıda trityum(3H)

çekirdeğini oluşturdu. Trityumlar da

protonlarla çarpışarak yine He-4

çekirdeklerini oluşturdular. Evren bu

aşamada kütlece 0,75 oranında hidrojen(

) ve 0,25 oranında helyum (

)

çekirdeklerinden oluşuyordu. Bu arada bir

trityum çekirdeği ile iki dötoryum çekirdeği

çarpışarak çok az miktarda Lityum çekirdeği

oluşturdular(%0,01). Bazı Helyum çekirdeklerinin

( ve

) kendi aralarında çarpışmaları

sonucunda da çok çok az miktarda ve

çekirdekleri oluştu. Ancak bunlar kararsız

olduklarından çoğunlukla bozundular. Bu

aşamada evren çok hızlı soğuduğu için

lityumdan daha ağır çekirdekler

oluşamadı. Daha ağır çekirdeklerin

oluşabilmesi için gerekli basıncı ve

sıcaklığı sağlayacak ortam yoktu.

Nükleer sentezin başladığı bu

noktada göreceli olarak %87

oranında proton ve %13 oranında

4

nötron bulunmaktaydı. Nükleer sentez başladıktan sonra tüm nötronlar ve bir kısım proton He çekirdeği için

kullanıldı. Geri kalan protonlar ise hidrojen çekirdeği olarak kaldı. Bugün yapılan ölçümler sonucu evrende hiçbir

yerde helyumun kütlece %23’ün altında olmadığının belirlenmesi Büyük Patlama Teorisinin en önemli

delillerinden sayılmaktadır.

Element oluşumunda son basamak atom çekirdeklerinin serbest gezen elektronları yakalaması olmuştur. Fakat

elektronların enerjisinin çok yüksek olması nedeniyle bu süreç yaklaşık 700000 yıl sürmüştür. Bu süreçte evrenin

sıcaklığı 3000 K’e düşmüştür.

Enerjisi azalan elektronları H,

He ve Li çekirdekleri yakalamış

ve element atomları

oluşmuştur. Serbest

elektronların yakalanmasıyla

evren şeffaflaştı ve element

atomları arasında fotonlar hiçbir

taneciğe çarpmadan yayılmaya

başladı. Günümüzde görünür

uzayda tespit edilen kozmik

ardalan ışıması büyük

patlamadan kalan bu fotonların

ışımaları olduğu

düşünülmektedir. Kozmik

ardalan ışıması Büyük Patlama

teorisinin önemli

kanıtlarındandır.

"Büyük Patlama" anından

sonraki genişleme hızı çok

hassas bir değerdedir. Yapılan

teorik hesaplamalara göre bu

genişleme hızı, gerçekte

olandan milyarda bir daha

yavaş gerçekleşseydi muazzam

kütle çekim etkisi ile evren

kendi üzerine çökerek tekrar

yok olacaktı. Tersi bir şekilde,

evrenin genişleme hızı milyarda

bir daha hızlı olsaydı atom altı

parçacıklar atomu ve

dolayısıyla evrende var olan

gök cisimlerini oluşturamayacak şekilde dağılacaktı.

5

AĞIR ELEMENTLERĠN OLUġUMU

Büyük patlamadan 1 milyar yıl sonra evrenin sıcaklığı -2000C’ye düştü. Patlama sonrası

hidrojen ve Helyum atomları boşlukta homojen dağılmadılar. Hidrojen ve Helyum gazları

arasındaki kütleçekimi sayesinde evrende hidrojen ve helyumun daha yoğun olduğu

dev bulutlar oluştu. Madde açısından daha yoğun olan bu bölgelerde daha yüksek kütle

çekimi oluşur. Bu kütle çekimi hidrojen ve helyum atomlarının bir araya gelerek

kümelenmesine neden oldu. Hidrojen ve helyum elementlerinin oluşturduğu kümeler

büyüyerek dev bulutları(Nebula) oluşturdu. Nebulalarda meydana gelen değişimler

sonucu gök adaları, daha küçük gaz yığınları ise kütlesi güneşin kütlesinden 10 kat ya

da daha büyük ilk yıldızları oluşturdu. Nebuladaki atomlar kütlenin yoğun olduğu bir

merkeze doğru kütle çekim kuvvetinin etkisiyle ilerledi. Kütle çekiminden dolayı birbirine

yaklaşan atomların hızları arttı. Bu durumda oluşan çok yüksek sıcaklık artışından

dolayı tanecikler kor haline geldi. Atomlar birbirlerine yaklaştıkça çarpışmalarda

fazlalaştı. Nebulanın herhangi bir yerinde gerçekleşen bu

olay sonucunda hidrojen ve helyumdan oluşan küresel

bir çekirdek meydana geldi. Oluşan bu küresel çekirdeğe

protostar adı verildi.

İlk yıldızlardaki hidrojen atomu çekirdekleri, yüksek

basınç ve sıcaklığın etkisiyle nükleer füzyon tepkimeleri

sayesinde birbirleriyle kaynaşarak helyuma dönüştü.

Protostardaki sıcaklık dışarıdan merkeze doğru gidildikçe

artar. Merkezde sıcaklık öyle bir noktaya ulaşırki hidrojen ve helyum atomları elektronlarından ayrılır. Böylece

madde plazma haline gelir. Bu noktada hidrojen ve helyum çekirdekler de

birbirleriyle çarpışma

yapmaya başlar.

Çarpışan atom

çekirdeklerinin kütlesi

ve yükü ne kadar

küçükse çekirdeklerin

kaynaşması(füzyon)

için de gereken enerji o kadar az olur. Küçük çekirdeklerin aralarında

oluşturacakları nükleer kuvvetler için gereken enerji daha az olduğu için hidrojen atomu çekirdekleri çarpışarak

kaynaşır ve helyum çekirdeğine dönüşür. Oluşan füzyon tepkimesi sonucunda büyük miktarda enerji açığa çıkar. Hidrojen çekirdeklerinin füzyon tepkimelerine girmesine hidrojen yanması

denir. Zamanla kütle çekim kuvvetinin etkisiyle helyum çekirdekleri yıldızın

merkezinde yoğunlaşmaya başlar. Böylece merkezde helyum yoğunluklu

bölge ve etrafında hidrojen yoğunluklu bir halka oluşur.

İlk yıldızların helyumdan daha ağır elementleri oluşturamadan çok şiddetli patlamalarla dağıldıkları sanılmaktadır.

Bu patlamalarda ortaya çıkan sıcaklık ve basıncın çok yüksek olması hidrojen ve helyumdan daha ağır

çekirdeklerin ortaya çıkmasını sağladı. Fakat bu şekilde

oluşan çekirdeklerin miktarı çok azdı. Bu ağır çekirdekler

ikinci nesil yıldızların kimyasal bileşiminde rol oynadılarsa

da evrendeki elementlerin bolluk oranları çok fazla

etkilenmedi.Daha sonra yeni yıldızlar ve gezegenler

oluştu. İkinci nesil yıldızların sayısı ilk yıldızların

sayılarına göre daha fazlaydı. İkinci nesil yıldızlarda az

da olsa ağır elementlerin bulunması, merkezlerindeki

sıcaklığın 1000000000C’nin üzerine çıkmasını sağladı.

Bu sıcaklık bir dizi nükleer füzyon tepkimesi için gerekli

6

şartı sağlamış oldu.Merkezde helyum yoğunluğu yeteri kadar artınca, çekirdeklerin kaynaşmasıyla karbon atomu

çekirdekleri oluşmaya başladı.

Bu arada füzyon olaylarıyla sıcaklığı sürekli artan merkezdeki tanecikler yıldızın dışarı doğru genleşmesine neden

oldu. Yıldızın hacmi büyük oranda artar. Bu haldeki yıldız kırmızı renkli kor(kızıl dev) gibi görünür.

Helyumum füzyonu sonucu oluşan karbon çekirdekleri daha ağır kütleli olduğu için

kütle çekim kuvvetinin etkisiyle yıldızın merkezinde toplanır. Bu bölgenin etrafında

helyumun karbona dönüştüğü füzyonun gerçekleştiği bir halka oluşur. Bu halkanın

dışında ise hidrojenin helyuma dönüştüğü halka bulunur. Kütlesi yeteri kadar büyük

olmayan yıldızlar bu noktada kalır. Çünkü karbon çekirdeklerinin kaynaşması içim

gerekli yoğunluk ve yıldızda kaç tane füzyon halkasının oluşacağı başlangıç

kütlesine bağlıdır.

Kütlesi yeteri kadar büyük olan yıldızlarda gerekli sıcaklık ve yoğunluk

sağlandığında karbon çekirdekleri füzyona uğrayarak Neon çekirdeğine dönüşür.

Buna karbon yanması denir. Bu dönüşüm zinciri kütlesi yeterli olan

yıldızlarda(kırmızı süper dev), neonun yanmasıyla oksijen çekirdeği ve halkası,

oksijen yanmasıyla silisyum çekirdeği ve

halkası, silisyum yanmasıyla önce radyoaktif

nikel çekirdeği, daha sonra nikelin

bozunmasıyla demir çekirdeği oluşur. Demir

çekirdekleri yıldızın merkezinde toplanır.

Böylece çekirdekten yüzeye doğru farklı

radyoaktif tepkimelerin olduğu katmanlar

oluşur.

Demirden ağır elementlerin oluĢumu

Atom numarası 26’ya(Fe) kadar olan elementler yıldızların içinde oluşur. Bu

elementler yıldızlarda gerçekleşen nükleer füzyon tepkimesi ürünleridir.

Ancak atom numarası 26’dan daha büyük elementlerin yıldızlarda

oluşmaması 56

Fe çekirdeğinin en kararlı çekirdeğe sahip olmasıyla

açıklanabilir. Bu kararlılık 56

Fe elementinde nükleon başına düşen bağlanma

enerjisi ile ilgilidir. Nükleon başına düşen bağlanma enerjisi(çekirdeğin

bağlanma enerjisi) en yüksek olan element 56

Fe’dir.

Kırmızı süper dev yıldızlarda Fe çekirdeğinin sıcaklığı artarak belirli bir

noktaya geldiğinde , Fe çekirdekleri de tepkimelere katılır. Ancak Fe

çekirdeklerinin bağlanma enerjisi yüksek olduğu için çekirdeğin parçalanması

dışarıdan alınacak yüksek miktardaki enerjiyle mümkün olur. Dışarıdan alınan

enerji nedeniyle ortam enerjisinde azalma olur ve Fe çekirdekleri yoğunlaşır.

Yoğunlaşmadan dolayı iç bölgelerde kalan Fe çekirdekleri üzerinde çok

yüksek basınç oluşur. Böylece içteki Fe çekirdekleri alfa, proton, nötron ve daha ileri düzeyde taneciklere

parçalanır. Yıldız merkezinde yer alan Fe çekirdeklerinin parçalanmasıyla hacimde ani azalma olur. Bunun

7

sonucunda dış katmanlar içeri doğru çekilir. ve yıldızda içe doğru bir çökme olur. Merkeze doğru giden tanecikler

birden dışarıya doğru patlama şeklinde genleşir ve uzayda yayılır.Buna süpernova patlaması denir.

Süpernova patlaması sırasında sıcaklık en büyük yıldızların ulaşamayacağı kadar yüksek değerlere ulaşır. Bu da

ortamdaki tanecikleri daha reaktif yapar. Demirin parçalanması sonucu merkezde oluşan nötronlar patlamayla

beraber dışarı doğru bir nötron akışı oluştururlar. Bu nötronlar diğer çekirdekler tarafından yakalandığında ya

bozunmadan kalır ya da nötron bozunmasına uğrar. Nötron bozunmasında, nötron tanecikleri proton, elektron ve

antinötrinoya dönüşür. Bu şekilde her yakalanan nötron, yakalayan çekirdeğin proton sayısını ve kütlesini artırır.

Ortamda bulunan protonları yakalayan çekirdeklerin ise atom numaraları daha büyük element çekirdeklerine

dönüşür. Süpernova patlaması çok kısa sürede

gerçekleşmesine rağmen Fe elementinden daha ağır

atom çekirdeklerinin oluşmasına neden olur. Kısacası

süpernova patlamaları ile ağır çekirdekler, nötron

bombardımanına ve β bozunmasına uğrayarak daha ağır

çekirdekleri oluşturur. Süpernova patlaması sonucunda

oluşan ağır elementler uzaya yayılır ve uzayın

farklı bölgelerinde yeni oluşan yıldızların yapılarına

katılır. Böylece yıldız ve süpernova oluşumu sürekli tekrar

eder. Her çevrimde evrende ilk oluşan hidrojen ve helyum

tükenirken daha ağır elementlerin miktarı gittikçe artar.

Evrendeki Elementlerin Bolluk Oranları ve

Yıldızların YaĢı

Evrende bulunan elementlerin miktarları birbirinden farklıdır. Evrenin başlangıcında ilk olarak oluşan hidrojen

elementi evrende en bol bulunan elementtir. Bollukta ikinci sırada helyum elementi vardır. Diğer elementler

yıldızlarda meydana gelen çekirdek tepkimeleri sonucu oluştukları için evrendeki bolluk oranları hidrojen ve

helyuma göre oldukça düşüktür. Yıldızlardaki ağır elementlerin oranları yıldızın başlangıç kütlesine göre değişir.

Bu kütleye göre bazı füzyon tepkimelerinin gerçekleşp gerçekleşmeyeceği belirlenebilir. Bunun sonucunda

yıldızdaki element oranları değişir. Yıldızın yaşı ilerledikçe o yıldızdaki elementlerin bolluk oranları artar. Genç

yıldızlardaki ağır elementlerin oranları ise evrenin oluşumu sırasında ortaya çıkan ilk yıldızlardan farklıdır. Çünkü

ilk yıldızların süpernova patlaması sonucunda oluşan ağır elementler gaz ve toz bulutu oluşturarak yeni yıldızların

oluşumunda yer alır. Bunun sonucu oluşan yıldızlardaki ağır elementlerin oranları yıldızın yaşına göre daha fazla

olur.

ELEMENTLERĠN YER KABUĞUNDAKĠ BOLLUK ORANLARI VE DÜNYANIN OLUġUMU

Evrenin ve dünyanın element bileşimleri birbirinden farklıdır. Bu farklılığın nedeni elementlerin oluşum süreci ile

ilgilidir. Elementler nükleer füzyon tepkimeleri ile oluşmuştur. Füzyon tepkimelerinin oluşabilmesi için yüksek

sıcaklık ve basınç gereklidir. Bu şartlar yıldız büyüklüğündeki gök cisimlerinin merkezlerinde gerçekleşir. Ağır

elementlerin oluşması için gerekli füzyon koşulları dünya’da yoktur. Dünyadaki elementler ve bu elementlerin

bolluk oranları dikkate alınarak geliştirilen teorilere göre Güneş sistemimiz, dolayısıyla Dünyamız, ömrünü

tamamlamış bir yıldızın kalıntılarından oluşmuştur. Güneş sisteminin oluşumunun yaklaşık 4,6 milyar yıl önce gaz

ve toz bulutu olarak bir nebulanın meydana gelmesiyle başladığı sanılmaktadır. Nebulanın içerdiği elementlerin

oranları, güneşin içerdiği elementlerin oranları ile benzerdi. Ömrünü tamamlamış yıldızın dağılmış artıkları,

yıldızlar arası toz ve gaz bulutunun(nebula) kütle çekimi etkisiyle bir merkez etrafında dönerek gittikçe

yoğunlaşmış ve Güneş sistemimiz oluşmuştur.Merkezde yoğunlaşan hidrojen ve helyum tanecikleri güneşi

oluşturmaya başlamış ve çevresinde gezegenler oluşmuştur.

Yer Kabuğundaki Element ve BileĢiklerin Bolluk Oranları

Dünya’daki oksijen, silisyum, aluminyum ve demir elementlerinin bolluk yüzdesi, evrendeki oksijen, silisyum,

aluminyum ve demir elementlerinin bolluk yüzdesinden fazladır. Bu element atomlarının kütle numaraları dikkate

alındığında, izotop çekirdeklerinin, diğer elementlerin izotop çekirdeklerine göre daha kararlı oldukları görülür.

Ayrıca bu çekirdekler daha ileri füzyon tepkimelerine yatkiın değillerdir. Dünyada yaşam için uygun koşulların

oluşması sonrasında özellikle bitkilerin gerçekleştirdikleri fotosentez olayı ile atmosferin yapısal bileşimi önemli

oranda değişmiş ve oksijen oranı yükselmiştir.

8

Yer kabuğunda bir element ne kadar bol bulunursa oluşturduğu bileşikler de o kadar boldur. Dünyada en bol

bulunan ilk üç element oksijen(%47), silisyum(%27,7) ve aluminyum(%8,1)’dur. Bu elementler genellikle

yeryüzünde silikat, oksit ve aluminasilikatlar halindedir. Örneğin yeryüzündeki oksijen ve aluminyum bol miktarda

aluminyum oksit(Al2O3) bileşiği halinde bulunur. Aluminyum oksit yer kabuğunda oksit tipi kayaçların yapısında bol

miktarda vardır. Yer kabuğundaki bolluk oranı yüksek olan silisyum ve oksijenin, bolluk oranı yüksek olan diğer

elementlerle oluşturduğu silikatlar, yeryüzünde bol bulunan kayaçların yapısında yer alır.

Yer kabuğundaki elementlerin evrende, dünyada ve yer kürede bulunma oranları

Bazı bileşiklerin yer kabuğundaki bolluk oranları

9

ELEMENTLERĠN ELDE EDĠLĠġLERĠ

Elementler ve BileĢikler

Mineral ve Cevher Bütün metallerin kaynağı yer kabuğu(litosfer)dur.

Mineral

Mineraller, doğal olarak oluĢan, homojen özellikte(herhangi bir parçası bütünün özelliklerini taĢır.), belirli

kimyasal formülü ya da kimyasal bileĢimi olan, katı halde bulunan(Cıva gibi sıvı olanları hariç) inorganik

bileĢiklerdir.

Mineraller doğada belirli sıcaklık ve basınç altında oluşmuşlardır. Mineraller nadiren saf

elementler(altın, gümüş, bakır gibi) şeklinde de oluşabilmişlerdir. Yerkabuğunda

bulunan petrol, kömür, fosil ve reçine gibi madenler mineral kapsamına girmez. Çünkü

bu maddeler mineraller gibi inorganik değil organik yapılıdır(Kehribar organik yapılı

olmasına rağmen mineraldir). Minerallerin katı halde bulunmaları düzenli bir kristal

yapıya sahip olduklarını gösterir. Kristallerin düzgün yüzeylerle çevrilmiş geometrik

şekilleri ve düzgün, periyodik sıralanmış bir atomik yapıları vardır. Kuvartz(SiO2),

tuz(NaCl) kristal haldeki minerallerdir. Zümrüt(Be3Al2(SiO3)6) , topaz(Al2SiO4(OH,F)2

gibi renkli ve kıymetli taşlar da kristaller için örnek olarak verilebilir. Mineraller homojen

bir yapıya sahiptirler; ancak her mineral, az ya da çok, yabancı mineral içerebilir.

Yabancı maddenin çokluğu o mineralin özelliklerini de değiştirir. Bazı mineraller

(opal(SiO2 . n H2O) gibi) amorf katılardır.

Minerallerin önemli bir bölümü kayaçlarda oluşmuştur. Magmanın, yani erimiş haldeki

mineral maddeleri karışımı soğuyup katılaşırken mineral kristalleri oluşur. Granit

kayaçlarında bulunan mika, feldspat, hornblend ve kuvars mineralleri bu şekilde

oluşmuştur. Bazı mineraller ise başkalaşım kayaçlarındaki ısı ve basıncın etkisiyle

oluşmuşlardır. Kayaçların aşınmasıyla, kayaç bloklarından ayrılan ve akarsularca başka yerlere taşınan ve

burada dibe çökerek kumtaşı, kiltaşı ve konglomera minerallerini oluştururlar. Bazı mineraller ise kor halindeki

kayaçlar soğurken, suyun bu kayaçlardaki mineralleri çözerek uzaklara taşıması ve çatlaklar arasından

süzülürken içindeki minerallerin çökelmesiyle oluşurlar. Bu çökelmeler çatlaklarda mineral damarlarının

oluşmasına neden olur. Değerli minerallerin önemli bir bölümü bu şekilde oluşurlar.

10

Cevher

Maden, yer kabuğunda oluşan, ekonomik yönden değeri olan, işlenebilen minerallere denir. Maden Cevheri,

yeryüzünde metal ve metal bileşiklerinden oluşan, ekonomik yarar sağlayacak derişimde element içeren doğal

bileşiklere ya da minerallere denir. Cevherlere filiz adı da verilir.

Maden cevherleri, serbest halde metal içerenler haricinde metalin bağlı olduğu ametal veya asit köküne göre

isimlendirilir.

Maden cevherleri aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir.

a) Basit Cevherler: Altın, Gümüş, Platin, Bakır, Cıva, Arsenik, Antimon, Bizmut cevherleri

b) Oksit Cevherleri: Demir, Aluminyum, Mangan, Kalay oksit cevherleri

c) Sülfür Cevherleri: Çinko, Kadmiyum, Cıva, Bakır, Kurşun, Nikel, Kobalt, Gümüş, Arsenik, Antimon sülfür

cevherleri

d) Karbonat Cevherleri: Demir, Kurşun, Çinko, Bakır, Kalsiyum, Baryum, Stronsiyum, Magnezyum cevherleri

e) Halojenür Cevherleri: Potasyum, Magnezyum, kalsiyum halojenür cevherleri

f) Silikatlar: Silikatların içerisindeki metallerin elde edilmesi oldukça zordur. Berilyum, Çinko ve Nikel silikatlar

11

Sanayide elementler minerallerinden elde edilir. Ancak her mineralin element eldesinde kullanılması ekonomik

değildir. Çünkü gerekli derişimde element içermeyebilir. Örneğin deniz suyunun kabarma zamanında önü

kesilerek buharlaşmaya bırakılırsa, tuz diğer katı maddelerle birlikte geride kalır. Oluşan karışım ayrımsal

kristallendirme ile saflaştırılabilir. Deniz suyundan bu yöntem de kullanılarak magnezyum ve brom elde

edilmektedir. Bu işlemler sırasında altın, gümüş, potasyum ve uranyum da elde edilebilir; ancak bu elementlerin

deniz suyundan eldesi ekonomik olmadığından, bunların eldesi için dolaylı yöntemler kullanılır.

Metallerin Cevherlerden Elde Edilmeleri

Doğada bulunan metallerin çoğu cevherlerinden elde edilebilir. Elde edilme işlemi üç aşamada gerçekleşir.

1. Zenginleştirme

2. Zenginleştirilmiş cevherden metalin elde edilmesi

3. Saflaştırma

Metallerin cevherlerinden safsızlıklarından arındırılarak daha saf hale getirilmesine zenginleştirme adı verilir.

Cevherler genellikle kum, kil ve granit gibi istenmeyen maddeler içerir. Bu maddelere gang denir. Zenginleştirme

yapılırken(gang’ın uzaklaştırılması) ilk işlem olarak maden filizleri kırma-öğütme yöntemi ile toz haline getirilir.

Kırma- öğütme yöntemi haricinde son zamanlarda sülfürlü filizlere yüzdürme(flotasyon) metodu uygulanmaktadır.

Kırılıp öğütülerek toz haline getirilen maden filizine temizleme işlemi uygulanır. Bazı temizleme işlemlerinde, az

eğimli karıştırma tablaları kullanılarak, hafif olan çamur yıkanarak cevherden uzaklaştırılabilir. Manyetik alandan

etkilenen metal taşıyan tanecikler, manyetik alandan geçirilirler. Bazı cevherler, tanecik yüzeylerinde elektrik yükü

taşımaları nedeniyle elektrostatik ayrılmaya uğrayabilirler. Yüzdürme yönteminde, toz halindeki cevher su ile

karıştırılır ve karışıma yağ eklenerek karışıma hava üflenir ve köpük oluşumu sağlanır. Bu durumda karışım

köpüklenir. Metal taşıyan tanecikler yağ ile örtülür ve hidrofob tanecikler haline gelirler. Oluşan hidrofob yapılar

köpükteki hava zerreciklerine yapışır ve hafiflemiş olarak yüzeye çıkarlar. Hidrofil olan çamur kısım ise ıslanarak

dibe çöker. Böylece cevher zenginleştirilmiş olur.

12

Zenginleştirme işlemleri çoğunlukla kimyasal değişmeleri de içerir. Bu değişmelerde cevherdeki metal bileşikleri,

metale daha kolay indirgenebilecek türde başka bileşiklere dönüştürülür.

Metal oksitler yüksek sıcaklıkta termal bozunmaya(piroliz) uğrayarak metallere indirgenir.

[Ni(CO)4] → Ni + 4 CO

Hidrat ve hidroksitler halinde bulunan ve su veya içeren cevherler veya karbonatlar ısıtılarak su ve diğer uçucu

maddelerden temizlenir, bu işlem sırasında karbonatlar bozunur. Bu ısıtma işlemine kalsinasyon adı verilir.

( ) →

→

→

Yukarıda verilen ilk denklem kalsinasyon işlemini genel olarak göstermektedir. M harfi cevherde bulunan metali

göstermektedir.

Bazı metallerin indirgenme işleminden önce cevherin okside veya halojenüre dönüştürülmesi gerekir. Sülfür

cevherlerinin çoğu havada ısıtıldığında metal oksitlerine çevrilir. Cevherdeki kükürt, nem ve organik maddeler

uzaklaştırılır. Bu işleme kavurma denir.

→ ( M : Cu, Zn, Pb)

Kavurma işlemi sırasında bazı metal mineralleri doğrudan metale indirgenebilir.

→

→

Metaller bileşiklerinde pozitif değerlikli olduklarından metalin elde edilmesinde indirgenmesi gerekir. Bileşik

halindeki metallerin eritilerek metalik hale dönüştürülmelerine metalin indirgenmesi denir. Eritme işleminde

gerçekleşen kimyasal tepkimede hem indirgenme hem de yükseltgenme olmaktadır. İndirgenen madde metal

katyonu olurken, kullanılan karbon, karbon monoksit, hidrojen ve aktif metaller ise yükseltgenirler. Çeşitli

cevherlerin indirgenmesinde kullanılan yöntemler şu şekildedir:

13

a) Karbonla indirgenme: Demir, kurşun, mangan ve krom gibi metaller oksitlerinden karbon yardımıyla

indirgenirler.

Arsenik mineralleri önce kavrulur ve daha sonra karbonla indirgenir.

→

→

→

Demirin filizlerinden elde edilmesi işlemi iki aşamada gerçekleşebilir.

1. Oksit halinde bulunan demir filizlerini kavurmaya gerek yoktur. Oksit halinde bulunmayan demir

filizlerini kavurarak, oksit haline getirmekle demir elde edilebilir. En çok bilinen demir filizleri

Hematit(Fe2O3), Magnetit(Fe3O4), Limonit(Fe2O3 . n H2O), Siderit(FeCO3) ve Pirit(FeS2) dir.

2. Demir oksitlerinin indirgenmesiyle demir elde edilir. İndirgenme yüksek fırınlarda yapılır. İndirgen

madde olarak kok kömürü kullanılır.

C + O2 → CO2

CO2 + C → 2 CO

Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2

b) Hidrojen ile indirgenme: Hidrojen belirli metalleri indirgemek için kullanılır. Hidrojen alkali metal oksitleri

hariç, diğer metal oksitlerini indirger. Bunun nedeni alkali metallerin oksijene olan ilgilerinin hidrojenden fazla

olmasıdır.

→

c) Daha aktif metallerle indirgeme: Karbonun

indirgeyemediği veya metalin yapısına girerek istenmeyen

özellikler verdiği durumlarda magnezyum, aluminyum, demir gibi

daha aktif indirgenler kullanılır. İndirgenme potansiyelleri karbon

ve hidrojenden daha düşük olan elementlerin kendinden daha

aktif ve daha ucuz metal yardımıyla indirgenmesine aktif metalle

indirgenme denir.

TiCl4 + 2 Mg → Ti + 2 MgCl2

3 Mn3O4 + 8 Al → 9 Mn + 4 Al2O3

Sb2S2 + 3 Fe → 2 Sb + 3 FeS

d) Elektrolizle indirgeme:Sodyum, potasyum, magnezyum, kalsiyum gibi aktif metallerin halojenürlerinin

indirgenmesi elektrokimyasal yolla gerçekleştirilir. Örneğin, çok aktif olan alkali ve toprak alkali metaller, elektroliz

ile ergimiş florür ve klorür bileşiklerinden elektrolizle elde edilir.

( ) → ( ) ( )

( ) → ( ) ( )

14

Çeşitli indirgen maddeler kullanılarak elde

edilen metaller çoğu zaman metal ya da

ametal safsızlıkları, curuf ve çözünmüş gazlar

içerir. Bu safsızlıkların giderilmesi gerekir.

Metallerin saflaştırılmasında en çok kullanılan

yöntem elektrolizdir. Çinko ve cıva gibi düşük

kaynama noktası olan metaller damıtmayla az

uçucu olan safsızlıklardan arındırılabilir.

ALAġIMLAR

AlaĢım nedir?

İki ya da daha çok metalden, bazı durumlarda da metallerle karbon, fosfor, tellür gibi elementlerin karışımından

oluşan metal görünümündeki karışımlara alaşım denir. Örneğin pirinç alaşımı, bakır ile çinkonun eritilerek

karıştırılmasıyla, çelik alaşımı ise demire karbon katılmasıyla elde edilir. Alaşımlar, yüksek sıcaklıklar, aşınma,

kimyasal etkiler, metal yorgunluğu gibi etkilere saf metallerin yetersiz kaldığı durumlarda kullanılmak üzere

üretilirler. Alaşımlar metallerin özelliklerini iyileştirmek ve daha kullanışlı maddeler elde etmek için oluşturulur.

Örneğin, demirin sertliğinin yeterli olmadığı durumlarda daha sert yapıdaki çelik alaşımı kullanılır.

Alaşımların özellikleri kendisini oluşturan maddelerin özelliklerinden farklıdır.

Bir alaşımın erime noktası kendisini oluşturan maddelerin erime noktasından daha düşüktür.

Alaşımlar genellikle kendisini oluşturan maddelerden daha serttir. Örneğin, pirinç, hem bakırdan hem de çinkodan

daha serttir. Bu nedenle alaşımlar daha zor tel ve levha haline gelebilirler. İşlenmeleri daha zor olmasına rağmen

döküme daha elverişlidirler.

Alaşımlar genellikle ısı ve elektrik akımını kendisini oluşturan metallerden daha az iletirler.

Alaşımlar kendisini oluşturan maddelere göre kimyasal etkilere daha dayanıklıdırlar. Örneğin, demir çabuk

korozyona uğradığı için, demir yerine gerekli olan yerlerde, demirin bir alaşımı olan paslanmaz çelik kullanılır.

Alaşımlar, kullanılan metallerde göre daha güç oksitlenirler, paslanırlar.

AlaĢımların Sınıflandırılması

Alaşımları oluşturan elementler alaşım içinde denge halinde değişik şekillerde dağılım

gösterirler. Sıcaklık ve alaşımdaki bileşenlere bağlı olarak alaşımlar, homojen veya

heterojen olarak görünürler.

Homojen alaĢımlar: Farklı elementlerin atomlarının düzgün bir şekilde yerleştiği

alaşımlardır. Pirinç ve Bronz homojen alaşımlara örnek olarak gösterilebilir. Homojen

alaşımlar tek fazlı yapıdadır. Katı haldeki homojen alaşım bir katı çözeltiden(çözünen

madde atomlarının metal yapısına atomik halde girmesi) veya bileşikten(metaller arası

bileşik oluşturma) oluşur.

15

a) Çözünen madde atomlarının alaĢımın yapısına atomik halde girmesiyle oluĢan alaĢımlar

i. Örgü boĢluğuna yerleĢme alaĢımı: Alaşımı oluşturan metallerin

yarıçapları farklı ise çapı küçük olan atomlar diğer metalin örgü

boşluklara yerleşir. Bir elementin atomlarının başka bir metalin

örgü boşluklarına yerleşmesi ile oluşan alaşımlara örgü boşluğu

alaşımları denir. İki elementin örgü boşluğu alaşımı oluşturabilmesi

için, çözünen elementin atomik yarıçapının, çözen metalin atomik

yarıçapından %60 daha küçük olması gerekir. Çelik, demirin %2

veya daha az karbon içeren alaşımıdır. Karbon atomları demir

atomlarından daha küçük olduğu için kristal örgüde demir

atomlarının yerini alamazlar. Karbon atomları demir atomlarının

arasındaki boşluklara yerleşir. Örgü boşluklarına yerleşen bu

atomlar, örgüyü oluşturan demir atomlarının hareketlerine ve

elektrik iletkenliklerine büyük ölçüde etki eder. Demir atomlarının

hareketi kısıtlanır. Bu kısıtlılık, alaşımı saf metalden daha sert ve

sağlam yapar.

ii. Yer değiĢtirme alaĢımı: Atomların yarıçapları birbirine çok yakın

olan metallerin oluşturduğu alaşımlardır. Bu tip alaşımlarda

atomların istiflenme sorunu yoktur. Bir elementin atomu, kristal

yapıdaki küçük bir değişiklikle diğer element atomunun yerine

geçebilir. d-blok elementlerinin atomlarının yarıçapları birbirlerine

yakın olduğu için bu tipte çok fazla alaşım oluşturabilirler. Bir

elementin atomlarının, başka bir elementin atomlarıyla yer

değiştirmesi sonucu oluşan bu alaşıma yer değiştirme alaşımı

denir. Cu-Zn ve Au-Ag alaşımları atomların yer değiştirmesi sonucunda oluşan alaşımlardır.

b) Metaller arası bileĢik tipi alaĢımlar

İki metal karıştırılırken ya da metalle ametal karıştırılırken yeni bir kristal oluşur. Oluşan yeni kristal yapı

alaşımı oluşturan elementlerin kristallerinden tamamen farklı olur. Oluşan kristal belirli ve sabit bir orana sahip

olmuştur. Örneğin çelik oluşurken soğutmanın durumuna bağlı olarak Fe3C oluşur. Bu yapı bileşik diye tanımlansa

da, Fe örgüsündeki boşluklar içine C atomlarını yerleşmesiyle oluşur(örgü boşluğuna yerleşme). Bu yapıda Fe ve

C atomları hiçbir değişikliğe uğramamıştır. Oluşan ara yapıda atomlar arası bağlar metalik bağ ile kimyasal bağ

arasında değişen bir yapıya sahiptir ve kimyasal bileşiklere benzeyen XaYb şeklinde bileşikler oluşur. Bu tip

alaşımlara metaller arası bileşik tipi alaşımlar(ara bileşikler) adı verilir. Ara bileşiklerin kristal yapıları farklı ve

karmaşıktır. Bazı durumlarda birim hücrede yüzlerce atom birarada bulunabilir. Bu nedenle çok serttirler. C, N, B

gibi elementlerle metallerin oluşturduğu bu tip alaşımlarda kimyasal bağın payı daha yüksektir. Bu yapıdaki

alaşımların erime noktaları çok yüksektir.

16

Metaller arası bileşik tipi alaşımların oluşmasında kristal yapı ve büyüklükten başka değerliklerde önem kazanır.

Eğer karışan metallerin yükseltgenme basamakları çok farklı ise metal atomları arasında bileşik oluşturma eğilimi

gözlenir. Metaller arası bileşikler elementlerin basit tamsayılarla birleşmesinden oluşurlar. Örneğin, Na4Ti, Na2Ti,

ve NaSi gibi basit iyonik metal çözeltileri ve Nb3Sn gibi süper iletken maddeler metaller arası bileşiklere örnek

olarak gösterilebilir. Bu tip bileşiklerin kristal yapısı çoğunlukla elementlerinin kristal yapısından farklıdır.

Aluminyum ve Gümüş alaşımlarında değerlikleri ve büyüklükleri farklı olduğu için, gümüş ile aluminyum metaller

arası bileşik yaparlar.

Heterojen AlaĢımlar: Farklı bileşimlerdeki kristal faz karışımlarından oluşmuştur. Heterojen alaşımlara teneke-

kurşun, lehim ve cıva amalgaması örnek gösterilebilir. Heterojen alaşımlar birden fazla faz içeren alaşımlardır.

Homojen olmayan alaşımlar katı fazların karışmasıyla oluşurlar.

HĠDROJEN

Hidrojen evrende en çok bulunan elementtir. Hidrojenin evrendeki bolluğu oldukça fazla olduğu halde dünyadaki

bolluğu daha azdır. Hidrojen atomlarının çok hafif olması nedeniyle ortalama hızları yüksektir ve yer çekiminden

kolaylıkla kurtulabilirler. Bu nedenle yeryüzünde bulunan hidrojenin büyük bir kısmı bileşikler halindedir.

Hidrojenin oluşturduğu en önemli bileşik sudur.

Hidrojen, patlayıcı özelliğinden dolayı uzay araçlarında yakıt olarak kullanılır. Hidrojenin kaynama noktası -253 oC

dir.

Oda koşullarında gaz halindedir. Renksiz, kokusuz, tatsız, molekül kütlesi ve özkütlesi bilinen elementler

içinde en küçük olan çift atomlu moleküllerden oluşan bir gazdır.

Hidrojen Elde Etme Yöntemleri

Hidrojeni bileşiklerinden elde etmenin çeşitli yolları vardır. Bu yöntemlerden bazıları şunlardır.

1. Laboratuvarda standart indirgenme gerilimleri hidrojenden küçük olan metallerden birinin(Mg, Al, Zn, Fe, Ni,

Sn, Pb gibi) seyreltik bir asit çözeltisiyle tepkimesi sonucunda hidrojen gazı elde edilir.

Mg(k) + 2 HCl(suda) → MgCl2(suda) + H2(g)

Al(k) + 3 HCl(suda) → AlCl3(suda) + 3/2 H2(g)

2. Laboratuvarda aktif metallerin (1A grubu metalleri ve 2A grubundan Ca, Sr, Ba) oda sıcaklığında suyla

etkileşmesinden H2 gazı elde edilir.

17

Na(k) + H2O(s) → NaOH(suda) + 1/2 H2(g)

3. Laboratuvarda sodyum borhidrürün(NaBH4) su ile

tepkimesinden H2 gazı elde edilir.

NaBH4 + 2 H2O(s) → NaBO2 + 4 H2(g)

4. Laboratuvarda suyun elektrolizi sonucunda H2 gazı elde

edilir. Hoffmann voltametresinde yapılan işlem sonucunda katotta

hidrojen gazı elde edilirken anotta oksijen gazı elde edilir.

Tepkime sonucunda anotta oluşan oksijen gazının hacmi, katotta

oluşan hidrojen gazının yarısı kadardır.

5. Endüstride çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılan

metallerin(Fe, Mg) üzerlerinden su buharı geçirilerek hidrojen

elde edilebilir. Bu yöntemle hidrojen elde edilirken genellikle

hurda demir kullanılır.

3 Fe(k) + 4 H2O(g) → Fe3O4(k) + 4 H2(g)

Oluşan Fe3O4 kızgın haldeyken üzerinden CO gazı geçirilirse bileşik tekrar demire dönüşür. Böylece aynı demir

hidrojen eldesinde tekrar kullanılabilir.

Fe3O4(k) + 4 CO(g) → 3 Fe(k) + 4 CO2(g)

6. Endüstride kızgın kok kömürü üzerinden 100oC sıcaklıkta su buharı geçirilirse, su gazı olarak bilinen ve yakıt

olarak kullanılan CO + H2 karışımı elde edilir.

C(k) + H2O(g) → CO(g) + H2(g)

CO gazının 500oC sıcaklıkta Fe/Cu katalizörlüğünde suyla tepkimesi sonucunda CO2 ve H2 elde edilir.

CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g)

Yukarıdaki tepkimeler, linyit kömürü kullanılarak Ni katalizörlüğünde tek basamakta da gerçekleşebilir.

C(k) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

7. Endüstride Ni katalizörlüğünde yüksek sıcaklıkta hidrokarbonların(yapısında C ve H içeren organik bileşikler)

su buharı ile tepkimesinden H2 gazı elde edilir.

C2H6(g) + 2 H2O(g) 2 CO(g) + 5 H2(g)

8. Endüstride de suyun elektroliziyle hidrojen elde edilebilir. Endüstride H2 eldesi gerçekleştirilirken

laboratuvardaki düşük basınç ve sıcaklık koşulları yerine yüksek sıcaklık ve basınç koşulları oluşturulur.

Hidrojenin Ġzotopları ve Kullanım alanları

Hidrojenin doğada üç izotopu(atom numaraları aynı, nötron sayıları farklı atomlar) vardır. Bunlar hidrojen( ),

dötoryum ( ) ve trityum (

) izotoplarıdır. izotopunun doğada bulunma yüzdesi % 99,984,

izotopunun

bulunma yüzdesi % 0,015, izotopunun bulunma yüzdesi ise yok denecek kadar azdır. Bunun nedeni trityum

çekirdeğinin kararsız bir yapıya sahip olmasıdır.

Bir dötoryum( ) atomunun çekirdeği, bir hidrojen(

) atomunun çekirdeğinden iki kat daha ağırdır. Dötoryum

radyoaktif değildir, kirliliğe yol açmaz. Oksijenle birleştiğinde oluşturduğu dötoryum oksit bileşiği ağır su olarak

bilinir ve nükleer santrallerde soğutucu ve nötron yakalama amaçlı kullanılır.

Trityum radyoaktif özellik gösterir. Yarılanma süresi 12,32 yıldır. Yapmış olduğu β ışımasıyla oluşturur.

Trityum, nükleer füzyon sistemlerinde, kendi kendine ışık veren saat rakamlarının ışık saçmasında kullanılır.

18

Hidrojenin Özellikleri ve Kullanım Alanları

1. Renksiz, kokusuz, tatsız ve iki atomlu gazdır. Suda, fosil yakıtlarda ve birçok hidrokarbon bileşiğinde bileşik

halinde bulunur.

2. Yanıcı ve patlayıcıdır. Yanıcı olmasına rağmen pahalılığı nedeniyle ancak özel amaçlar için kullanılır.

Hidrojen gazı çelik tanklarda depolanır. Depolandığı tanktan sızabilir ve bir çatlak oluşması durumunda çok hızlı

boşalır. Ortamdaki hava ile karışan hidrojen patlayıcı ve yanıcı hale gelir. Yanma olayında hidrojen gazı yanarak

havada yukarı doğru hareket eder. Diğer yakıtlar yanarken çevrede tahribat yaparlar. Hidrojenin oda koşullarında

kimyasal aktivitesi yüksek değildir. Havada tutuşturulduğu zaman soluk mavi bir alevle yanar.

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g)

Hidrojen ve oksijen kullanılarak yüksek sıcaklık elde etmeye yarayan hidrojen hamlacı(otojen kaynak) adı

verilen alet metalleri eriterek kaynak yapmakta kullanılır. Bu aletin benzerlerinden üstün olan tarafı, hidrojenin

indirgen özelliğinden dolayı kaynak yeri oksitlenmez.

3. Erime noktası -259,14oC, kaynama noktası -253

oC dir.

4. Yoğunluğu 0,0899 g/L dir. Yoğunluğu düşük olduğu için az yer kaplar. Bu nedenle endüstride özellikle

inorganik kimya endüstrisinde amonyak sentezinde kullanılır. N2 ve H2 gazlarının yüksek sıcaklık ve basınç

altındaki katalizörlü tepkimesi sonucu amonyak oluşur. Elde edilen NH3 gübre hammaddesi olarak kullanılır.

( ) ( ) → ( )

5. En hafif elementtir. Difüzyon hızı diğer gazlara göre yüksektir.

6. İyi bir indirgendir. Bu özelliği sayesinde metalurjide indirgen olarak kullanılır. Metal oksitlerini metale indirger.

Tepkimeler sonucunda hidrojen oksijenle etkileşerek su oluşturur.

CuO(k) + H2(g) → Cu(k) + H2O(g)

FeO(k) + 3 H2(g) → Fe(k) + 3 H2O(g)

7. Besin endüstrisinde sıvı yağlardan margarin elde edilmesinde hidrojen kullanılır. Sıvı yağlarda, C atomları

arasında bulunan çift bağlar, hidrojenin yapıya katılmasıyla açılırarak tek bağa dönüşür ve katılaşma gerçekleşir.

8. Hidrojen birçok metalle birleşerek hidrürleri oluşturur. Periyodik cetvelin 1A ve 2A gruplarında bulunan

kalsiyum, stronsiyum, baryum, sodyum, potasyum gibi metalleri ile odak sıcaklığında beyaz renkli kristaller

halindeki hidrürleri oluşturur. Hidrürler iyonik bileşiklerdir. Bu bileşiklerinde hidrojen -1 değerliklidir.

Na(k) + 1/2 H2(g) → NaH(k)

Ca(k) + H2(g) → CaH2(k)

Ġkincil Enerji Kaynağı Olarak Hidrojen

Hidrojen diğer enerji kaynakları kullanılarak elde edildiği için ikincil enerji kaynağı sayılır. Hidrojen petrol

kaynaklarına göre daha iyi bir yakıttır. Ancak hidrojen doğada serbest halde çok miktarda bulunmadığı için üretimi

ekonomik değildir. Hidrojen yakıldığında ürün olarak su oluşur. Yani zararlı bir ürün oluşmaz. Hidrojen bu

anlamda çevre dostudur. Hidrojenin bir başka avantajı da güneş ve rüzgar enerjisi kullanılarak sudan üretilebilir.

Oluşan hidrojen enerji kaynağı olarak kullanıldığında da yeniden suya dönüşür.

19

ALKALĠ VE TOPRAK ALKALĠ METALLER

Periyodik cetvelde 1A grubunda alkali metaller bulunur. Değerlik elektron dizilişleri ns1 şeklindedir. En aktif metal

grubudur. Çok aktif oldukları için doğada serbest halde bulunmazlar. Periyodik cetvelde yukarıdan aşağıya

inildikçe iyonlaşma enerjileri azalır.

Periyodik cetvelde 2A grubunda toprak alkali metaller bulunur. Değerlik elektron dizilişleri ns2 şeklindedir. Alkali

metallere göre aktiflikleri daha azdır. Periyodik cetvelde yukarıdan aşağıya inildikçe iyonlaşma enerjileri azalır.

1A ve 2A grubu elementlerinin oksit ve hidroksitlerinin sulu çözeltilerinin pH değerleri ölçüldüğünde bazik karakter

gösterdikleri anlaşılır. Bu nedenle, 1A ve 2A grubu elementleri alkali(baz yapıcı) adını alırlar. 2A grubu

elementleri toprakta en bol bulunan elementler oldukları için toprak alkali olarak adlandırılırlar. 2A grubu metalleri

toprakta bol bulundukları için bitkilerin yapısında da bu grup elementlerine rastlanır. 1A grubu metallerinin

bileşikleri genellikle suda çözünür. Deniz ve okyanus sularında ve kayalarda bol miktarda bu bileşiklerden

bulunur. Toprakta ve alkali toprakta bulunan başlıca mineraller, feldspat, kil, kireç taşı, dolamit ve oksitlerdir. Bu

mineraller 1A ve 2A grubu elementlerinin kaynağıdır.

Alkali ve Toprak Alkali Metallerin Kimyasal Özellikleri

Alkali ve toprak alkali metaller çok aktif oldukları için doğada bileşikler halinde bulunurlar. Örneğin Li2O, NaCl,

MgCO3, CaCl2 gibi.

1A grubu elementleri yaptıkları bileşiklerde 1+ yükseltgenme basamağında bulunurlar. Çözeltilerinde 1+ yüklü

iyon oluştururlar. Çok güçlü indirgen özellik gösterirler. Bu nedenle soğuk suyla bile kolaylıkla tepkime verirler.

Başka bir deyişle 1A grubu elementleri suyla tepkimeye girerek metal hidroksitleri ve hidrojen gazı oluştururlar.

2 Na(k) + 2 H2O(g) → 2 NaOH(suda) + H2(g)

2 K(k) + 2 H2O(g) → 2 KOH(suda) + H2(g)

Alkali metaller havayla temas ettiklerinde oksijenle birleşerek oksitleri oluştururlar.

4 Li(k) + O2(g) → 2 Li2O(k)

Li dışındaki(havadan en az etkilenen alkali metal) alkali metaller havanın oksijeniyle birleşerek oksit veya peroksit

oluştururlar.

4 Na(k) + O2(g) → 2 Na2O(k)

2 Na(k) + O2(g) → 2 Na2O2(k)

1A grubundaki Potasyum, rubidyum ve sezyum elementleri oksijenle oksit ve peroksit dışında süperoksitte

oluşturabilirler. Süperoksitlerde oksijen halinde bulunur.

K(k) + O2(g) → KO2(k)

Alkali metaller halojen, kükürt, fosfor ve hidrojen elementleri ile kolay tepkime verirler. Azotla kolaylıkla tepkime

veren tek alkali metal lityumdur.

Bütün alkali metaller halojenlerle şiddetli tepkimeye girerler. Alkali metal halojenürleri yüksek erime noktasına

sahiptirler. Eritilmiş halde elektriği iyi iletirler. LiF hariç, bütün alkali metal halojenürleri suda iyi çözünürler.

2 M(k) + X2(g) → 2 MX(k) ( X2 halojeni göstermektedir.)

2A grubu elementleri bileşiklerinde 2+ yükseltgenme basamağına sahiptirler. 2A grubu elementlerinden berilyum

ve magnezyumun bazı bileşikleri iyonik bileşik özelliğinden daha çok molekül yapılı bileşik özelliği gösterir.

Berilyum su buharı ile tepkimeye girmez. Magnezyum ise su buharı ile tepkimeye girer. Kalsiyum, stronsiyum, ve

baryum soğuk suyla bile tepkimeye girer.

Ca(k) + 2 H2O(g) → Ca(OH)2(suda) + H2(g)

20

Sr(k) + 2 H2O(g) → Sr(OH)2(suda) + H2(g)

Ba(k) + 2 H2O(g) → Ba(OH)2(suda) + H2(g)

Kalsiyum, stronsiyum ve Baryum odak sıcaklığında oksijenle tepkimeye girerek oksitleri oluştururlar.

2 Ca(k) + O2(g) → 2 CaO(k)

Berilyum ise ancak yüksek sıcaklıkta oksijenle tepkimeye girerek berilyum oksiti oluşturur.

2 Be(k) + O2(g) → 2 BeO(k)

Berilyum hidroksit(Be(OH)2) amfoter özelliktedir. Li, Na, K, Cs, Rb, Mg, Ca, Ba, Sr elementlerinin hidroksitleri ise

baziktirler.

Magnezyum, havada magnezyum oksit ve magnezyum nitrit vermek üzere parıltılı bir şekilde yanar.

2 Mg(k) + O2(g) → 2 MgO(k)

3 Mg(k) + N2(g) → 2 Mg3N2(k)

2A grubu metalleri, halojenler, kükürt, azot, fosfor ve karbonla uygun sıcaklıklarda doğrudan tepkime verirler.

Kalsiyum, stronsiyum ve baryum hidrojenle de tepkime verir.

Ca(k) + Cl2(g) → 2 CaCl2(k)

1A ve 2A grubu elementlerinin halojenlerle oluşturdukları tuzları birbirinden ayırt etmek için alev testi uygulanarak

verdikleri renklere göre değerlendirme yapılır.

Alkali ve toprak alkali metaller güçlü indirgen özelliklerinden dolayı asitlerle tepkime vererek tuz ve hidrojen gazı

oluştururlar.

Alkali metallerle asitlerin tepkimesi → M(k) + HX → MX(k) + 1/2 H2(g)

Toprak alkali metallerle asitlerin tepkimesi → M(k) + 2 HX → MX2(k) + H2(g)

Alkali ve Toprak Alkali Metallerin Elde EdiliĢ Yöntemleri

Alkali ve toprak metaller doğada aktifliklerinden(güçlü indirgen) dolayı bileşikler halinde bulundukları için elde

edilmeleri de çok zor olur. Elde edilişlerinde genel olarak elektrokimyasal yöntem kullanılmaktadır. Erimiş tuzları

veya hidroksitleri elektroliz edilerek elde edilmektedirler.

Karbon ve hidrojen elementlerinin standart indirgenme gerilimleri alkali ve toprak alkali metallerin indirgenme

gerilimlerinden yüksek

olduğu için, alkali ve toprak

alkali metalleri

indirgeyemezler.

Alkali metallerden Li ve Na,

erimiş klorürlerinin elektrolizi

ile elde edilir. NaCl

bileşiğinin erime noktası

yüksek olduğu için karışıma

CaCl2 katılarak erime

noktası düşürülür ve erimiş

karışım elektroliz edilir.

Elektrolizde kalsiyum metali

de oluşur. Oluşan sıvı karışım soğutulduğunda metaller birbirinden ayrılır.

2 NaCl(s) → 2 Na(s) + Cl2(g)

21

Alkali ve toprak alkali metallerin bileşiklerinin elektrolizi için sulu çözeltileri yerine erimiş halleri kullanılır. NaCl

bileşiğinin sulu çözeltisi elektroliz edilirse, katotta Na metali yerine indirgenme gerilimi daha yüksek olan su

indirgenir ve H2 gazı oluşur. Bu nedenle Na elde etmek için tuzun çözeltisi değil, erimiş hali kullanılır.

2A grubu metallerinden Mg, bileşiklerinin elektrolizi ya da bir indirgen ile indirgenmesi sonucunda elde edilir.

Elektroliz işleminde deniz suyu veya magnezyumun tuzlarını içeren sular kullanılır. İşlem sırasında önce Mg2+

iyonu Ca(OH)2 ile çöktürülür. Çöken Mg(OH)2 yıkanır, süzülür ve HCl çözeltisi ile tepkimeye sokulur ve sulu

ortamda MgCl2 elde edilir. Ortamdaki su buharlaştırılarak MgCl2 kurutulur. MgCl2 elektroliz edilir ve katotta Mg

elde edilir.

Mg2+

(suda) + Ca(OH)2(suda) → Mg(OH)2(suda) + Ca2+

(suda)

Mg(OH)2(k) + 2 HCl(suda) → MgCl2(suda) + 2 H2O(s)

MgCl2(s) → ( ) ( )

Sanayide bazı metaller başka metaller yardımıyla indirgenerek elde edilir. Örneğin, KCl erimiş tuzuna Na metali

katılırsa K+ iyonları K metaline indirgenir. Bu tepkime tersinir bir tepkimedir. Potasyumun indirgenme geriliminin,

sodyumun indirgenme geriliminden düşük olmasına rağmen bu tepkime yüksek sıcaklıkta ve Le Chatalier ilkesine

göre ortamdan K metalinin uzaklaştırılmasıyla gerçekleşebilir. Düşük sıcaklıkta ileri yönde endotermik olan bu

tepkimede, KCl bileşiğinden K gazını elde etmek mümkün değildir. Bunun için sıcaklık 850oC'ye çıkarılır ve oluşan

K sürekli ortamdan uzaklaştırılır.

KCl(s) + Na(s) NaCl(s) + K(g)

Titan, zirkonyum ve hafniyum gibi metallerin elde edilmesinde de sodyum metali indirgen olarak kullanılır.

Alkali ve Toprak Alkali Metallerin Kullanım Alanları

Alkali metallerin pek çok alanda kullanımı sözkonusudur.

Lityum en hafif metaldir. Havada çok kolay yükseltgendiği için havasız ortamda saklanır. Metalik Li çok az oranda

bazı alaşımların yapısına girer(alaşımı daha hafifletmek amacıyla). Lityum ve Berilyumla oluşturduğu alaşımlar

çok serttir ve düşük yoğunluğa sahiptir. Bu özelliklerinden dolayı uzay araçlarında ve uçak endüstrisinde kullanılır.

Lityum bileşikleri, lityum iyon pillerinin yapımında, seramiklerde sırlama işlemlerinde ve yağlayıcı maddelerde

kullanılır. Lityum karbonat, akıl hastalıklarının tedavisinde kullanılır.

Potasyum, aktif bir metal olduğu için ultraviyole ışığın etkisinde elektron vererek K+ iyonunu oluşturur. Bu özellik

kullanılarak alkali foto hücreleri yapılır. Bu hücreler sesli filmlerde ve televizyonlarda kullanılır. Potasyum iyodür

tuzunun alkollü çözeltilerine tentürdiyot adı verilir. Antiseptik olarak kullanılır. Sabun yapımında potasyum tuzları

kullanılırsa yumuşak sabun(arap sabunu) elde edilir.

Sodyum, iyi iletken olduğu için nükleer reaktörlerde soğutma sıvısı olarak, organik maddelerin eldesinde, buharlı

lambaların doldurulmasında, uçak motorlarının soğutma sistemlerinde, sezyum fotosellerin ve elektron borularının

yapımında kullanılır. Sodyum tuzları sanayide sabun, tuz, kabartma tozu, cam ve boya yapımında ve ilaç

endüstrisinde kullanılır.

Rubidyum, Foto-elektrik pillerinde, özel cam yapımında, vakum tüplerinde toplayıcı olarak kullanılır. Rubidyum

yüksek sıcaklıkta iyonlaştığı için, oluşturduğu iyonlar manyetik alandan geçerken jeneratör armatürü gibi görev

yapar(buhar türbinlerinde) ve böylece elektrik üretilir.

Berilyum, oda sıcaklığında kırılgan olan bir maddedir. Bazı alaşımların yapısına katılır. Bakır içine karıştırılan %3

oranında berilyum, bakırın elektriksel özelliklerine etki etmeden kopma direncini 6 katına kadar artırır. Berilyumun

atom numarası küçük olduğundan elektronları ve röntgen ışınlarını kolayca geçirir. Berilyum çekirdek

reaktörlerinde moderator maddesi ve nötron yansıtıcı olarak da kullanılır.

Magnezyum organik kimyada Grignard çözeltilerinin hazırlanmasında kullanılır. Magnezyumun en çok kullanılan

alaşımı duralümindir. Mekanik özellikleri çok uygun olan bu alaşım aynı zamanda çok hafif olduğu için uçak

yapımında da kullanılmaktadır.

22

Kalsiyum, bazı organik çözücülerin suyunu almada, metaluride erimiş metallerin içindeki gazları almada,

aluminyum alaşımlarını sertleştirmede ve silisyumla olan alaşımı çelik yapımında kullanılır. Bazı metallerin elde

edilmesinde indirgen olarak kullanılır. Kurşun-kalsiyum alaşımı, makinalarda yatak vazifesi görür.

Stronsiyum işaret fişeklerinde kullanılır. Tuzları çok zehirlidir.

Baryum vakum tüplerinin yapımında gaz çekici olarak kullanılır. Nikelle oluşturduğu alaşımlar ateşleme bujilerinde

kullanılır. Baryum sülfat bileşiği, mide röntgen filmleri çekilirken hastaya içirilir ve boyanın dayanıklılığını artırır.

Baryum nitrat, işaret fişekleri ve eğlence fişeklerinin yapımında kullanılır.

Radyum radyoaktif özelliktedir. Bazı cilt hastalıklarının ve kanserin ışın tedavisinde kullanılır.

TOPRAK GRUBU ELEMENTLERĠ

Toprak grubu elementleri periyodik cetvelde 3A grubunda bulunan elementlerdir. 3A

grubu elementlerinin son enerji düzeyindeki elektron dizilişi ns2np

1 şeklindedir. 3A

grubu elementleri bileşiklerinde 3+ değerlik alır. Grubun ilk elementi olan bor elektron

vermekte zorlandığı için kovalent bağ yapar. Grupta yer alan Talyum(Ta) elementi

bazı bileşiklerinde 1+ değerlik alabilmektedir. Başka bir deyişle 3A grubunda

yukarıdan aşağıya inildikçe 1+ yükseltgenme basamağına sahip bileşiklerde

oluşturabilirler.

Element Atom Numarası

Elektron dizilimi Elektronegatiflik Yoğunluk (g.cm

-3)

I.İyonlaşma Enerjisi (kJ.mol

-1)

Bor(B) 5 [He]2s22p

1 2,04 2,47 800,6

Aluminyum(Al) 13 [Ne] 3s23p

1 1,61 2,70 577,6

Galyum(Ga) 31 [Ar]4s23d10

4p1 1,81 5,91 578,8

İndiyum(In) 49 [Kr]5s24d

105p

1 1,78 7,29 558,3

Talyum(Tl) 81 [Xe]6s24f

145d

106p

1 1,80 11,87 589,3

Çizelge. Toprak grubu elementlerinin bazı özellikleri

Bor elementinin doğal mineralleri

Toprak grubu elementlerinin ilk üyesi olan bor, ametaldir. Diğer üyeler fiziksel ve kimyasal özellikleri bakımından

metaldir. Bor, doğada bileşikleri halinde bulunur. Ülkemizde de bol bulunan başlıca bor mineralleri

kolemanit(Ca2B6O11 . 5 H2O), boraks(Na2B4O7 . 10 H2O), kernit(Na2B4O7 . 4 H2O), pandermit(Ca2B6O11 . 3 H2O)

tir.

Bor ve bor alaĢımlarının eldesi, özellikleri ve kullanım alanları

Bor ilk kez 1808 yılında Gay Lussac ve Thenord tarafından bor trioksitin potasyum ile tepkimesinden elde

edilmiştir. Daha sonra Davy, bor elementini elektrolizle elde etmiştir.

Bor elde edebilmek için öncelikle bor minerallerinden borik asit elde edilmesi gerekir. Örneğin, kolemanit

mineralinden borik asit üretimi şu şekilde yapılır.

Kolemanit, kırma öğütme işlemi ile ufaltılır ve oluşan taneler 95oC sıcaklıkta % 92,5 lik H2SO4 ile tepkimeye

sokulur. Tepkime sonunda oluşan karışım süzme işlemi ile yabancı maddelerden arındırılır. Süzülen kısım

300C'ye kadar soğutulur ve kristallenme sonucu oluşan kristaller kurutulur.

Ca2B6O11 . 5 H2O + 2 H2SO4 + 6 H2O → 2 CaSO4 . 2 H2O + 6 H3PO3

Oluşan borik asit(H3PO3), bor trioksite dönüştürülür.

2 H3PO3 → B2O3 + 3 H2O

Elde edilen bor trioksit(B2O3), magnezyum ile indirgenerek amorf bor elde edilir.

23

B2O3 + 3 Mg → 2 B + 3 MgO

Kristal bor, bor triklorürün hidrojenle indirgenmesinden elde edilir.

2 BCl3 + 3 H2 → 2 B + 6 HCl

Bor tribromür, sıcak tungsten flaman üzerinde 1500oC'de hidrojen ile indirgenirse saf kristal bor elde edilir.

2 BBr3 + 3 H2 → 2 B + 6 HBr

Potasyum floroborat(KBF4)'ün elektrolizi ile yüksek saflıkta bor elde edilir.

En saf bor, bor iyodür gazının 900oC'ye kadar ısıtılmış talyum teli üzerinde ayrıştırılmasıyla elde edilir.

2 BI3 + Isı → 2 B + 3 I2

Bor elementi donuk metalik bir parlaklığa sahiptir. Bu görünüşü ile metal gibi görünmesine rağmen elektriği

iletmez, katı halde çok sert olduğu için kırılgandır. Bor yarı iletken bir madde olduğu için sıcaklık arttıkça iletkenliği

artar. Kimyasal özellikleri aynı gruptaki diğer elementlerden çok ametallere benzer.

Borun kimyasal aktifliği, saflığına, kristal yapısına ve sıcaklığa bağlıdır. Oda sıcaklığında flor, yüzeyinin

oksijenden etkilenmesi hariç tepkimeye girmez. Yüksek sıcaklıklarda H, Te ve Ge elementleri ve soygazlar hariç

bütün ametallerle ve alt grubundaki metaller hariç tüm metallerle tepkime verir. Borun kimyasal davranışını küçük

atom çapı ve iyonlaşma enerjisi belirler. Borun kovalent bileşiğe 3 elektronla katkıda bulunması, elektron çifti

alıcısı olmasını(Lewis asiti) ve çok merkezli bağlanmasını sağlar.

Amorf bor, bakırın oksitlerinin giderilmesinde, aluminyumun iletkenliğinin artırılmasında ve çeliğin

sertleştirilmesinde kullanılır. Elmastan sonra elementlerin en serti kristal halindeki bordur. Bor telleri, plastik ve

metallerle kullanılırsa bu malzemelerin dayanıklılığını artırır. Borun küçük boyutlu olması, geçiş elementlerinden

Fe, Ni ve Co ile çok çeşitli alaşımlar oluşturmasını sağlar. % 0,04-4,2 bor içeren Fe-B(Ferrobor) alaşımları ve

yüzeyinde ince FeB tabakası olan borlanmış çelikler, 1000oC'ye kadar oksidasyona dayanırlar. Bu nedenle

yüksek sıcaklıkta korozyona uğrayabilecek alanlarda kullanılırlar. Ferrobob bu nedenle, sertleşebilirlik özelliğini

sağlamada, paslanmaz çeliklerde kaynak kabiliyetini yükseltmede, nükleer reaktörlerde regülatör çubuğu

yapımında, çeliklerde yüzey sertleştirmede, nötron emilimini artırmada, otomobillerin sileceklerinde, marş

motorlarında, cep telefonlarında, metalik cam üretiminde, yüksek frekanslı trafo çekirdeklerinde, EKG cihazlarının

sensörlerinde kullanılmaktadır.

Borun elektrik iletkenliği azdır. Fakat yüksek sıcaklıkta serbest hale geçen elektron sayısı artar ve elektrik akımını

daha fazla iletir. Bu özelliği sayesinde magnezyumla oluşturduğu alaşımlar bilgisayarların daha hızlı çalışmalarını

sağlar.

Borun kararlı iki izotopu yüksek sıcaklıkta nötron soğurma özelliğinde olduğu için nükleer reaktörlerde nötron

soğurucu olarak kullanılır.

Yine nükleer reaktörlerde elektron yakalma özelliğinden dolayı kontrol çubuğu olarak kullanılır. Radyoaktif bor,

kanser tedavisinde de kullanılır. Radyoaktif bor yaydığı alfa ışınları ile kanserli hücreleri yok eder.

Bor bileĢiklerinin özellikleri ve kullanım alanları

Dünyada ticari olarak üretilen ve çok değişik kullanım alanları olan özel bor bileşikleri vardır. Bu bileşikler rafine

bor ürünleri kullanılarak üretilirler. Bu bileşiklerden en yaygın olanları boraks, borik asit, sodyum perborat,

boranlar, sodyum borhidrür ve sodyum metaborattır.

Borik asit(H3PO3) ılıcalarda bulunan, beyaz yapraklar şeklinde kristallenen bir maddedir. Borik asit, kağıt gibi

selüloz yapısında olan maddelerin alev almasını önlediği için evlerde kullanılan duvar kağıtlarına katılır. Tıpta

antiseptik madde olarak en çok göz damlalarında, göz pomatlarında ve talk pudralarında kullanılır. Bu ilaçların

içine %5-10 konsantrasyonunda borik asit katılır.

24

Boraks(Na2B4O7 . 10 H2O), porselen eşya ve ısı değişikliğine dayanıklı cam(pyreks) yapımında kullanılır. Toz

halindeki boraks, camı renklendirmek için cam imalatı sırasında katkı maddesi olarak kullanılır.

Boraks ve borik asit, bakterileri öldürücü nitelikleri, su içinde kolay çözünmeleri ve yumuşatıcı özellikleriyle

sabunlara, temizleyicilerde, deterjanlarda, çok çeşitli ilaçların yapımında, tekstil boyamalarında, tarım sanayiinde

çok yaygın kullanım alanına sahiptir.

Sodyum perborat(NaBO3 . 4 H2O), renkleri soldurmayan ağartıcıların yapımında kullanılır.

Boranlar, hidrojence zengin oldukları için enerji hammaddesi olarak kullanılırlar. Boranlardan tetraboran(B4H10)

katı yakıt olarak füzelerde kullanılır.

Sodyum borohidrür(NaBH4), oto endüstrisinde kullanılmaktadır. NaBH4 özellikle organik kimyada çok kullanılan bir

indirgendir. Herhangi bir yüzeyin nikel ile kaplanmasında da kullanılır.

Aluminyum

Yer kabuğunda oksijen ve silisyumdan sonra en çok rastlanan elementtir. Korozyona karşı dayanıklı, hafif ve

termal iletkenliği özelliğine sahiptir. Serttir ve mekanik dirence elverişlidir. Kolay işlenebilir özelliktedir. Manyetik

özelliği yoktur. Oksitlenmemişse, parlaktır. Doğada oksit, hidratlanmış oksit ve silikat halinde bulunur. Aluminyum

oksit, doğada bulunan hemen hemen her mineralin yapısına girmiştir. Aluminyumun en önemli mineralleri boksit,

feldspat ve killerdir.

Boksit, hidratlanmış aluminyum oksit mineralidir. Aluminyum oksitin monohidrat(Al2O3.H2O) ve

trihidratlarının(Al2O3.3H2O) karışımıdır. Türkiye'de Konya(Seydişehir), Antalya, Adana, Gaziantep ve Muğla'da

geniş boksit yatakları bulunmaktadır.

Feldspat(K2O.Al2O3.6SiO2) silkat yapısına, bol bulunan minerallerden birisidir.

Kil adı ile bilinen çok çeşitli mineraller vardır. Kaolin(Al2O3.2SiO2.2H2O) en saf kil çeşitidir. Kil mineralleri,

tabakaları arasındaki birtakım inorganik ya da organik anyon ve katyonları değişebilir konumda tutma özelliğine

sahiptir. Bu iyonlar sulu çözeltide bulunan başka iyonlarla değiştirilebilirler. Örneğin, değişebilir katyon olarak Na+

iyonu içeren kil, CaCl2 çözeltisi ile karıştırıldığında, çözeltideki her Ca2+

iyonu, iki Na+

iyonunun yerini alır. Bu

işleme katyon değiĢtirme denir. Kil minerallerinin kullanıldığı alanlarda katyon değişimi tepkimeleri önemlidir.

Alumüinyumun elde ediliĢ yöntemleri

Doğada bulunan alumino silikat bileşikleri oldukça kararlı ve diğer minerallerle karışık olduğu için bu minerallerden

aluminyum eldesi çok zordur. Endüstride aluminyum üretimi için yalnızca boksit minerali kullanılmaktadır. Metalik

aluminyumun saflandırılmış boksitten elde edilmesi Hall- Heroult elektroliz yöntemiyle sağlanır.

Bu işlem iki aşamada gerçekleşir.

1. Boksitten saf alumin üretimi: Alumin üretiminde cevherin bileşimine bağlı olarak iki yöntemden biri seçilir.

Yüksek aluminyum oranına sahip(yüksek tenörlü-cevher içerisindeki kıymetli elementin yüzdesel oranı) boksit

cevherlerine Bayer Yöntemi(YaĢ Yöntem), fazla miktarda silisyum içeren boksit cevherlerine Kuru Yöntem

uygulanır.

Bayer ve kuru yöntem ile cevher, alumin'e(Al2O3) dönüştürülür.Önce boksitin saflaştırılması için mineral NaOH ile

tepkimeye sokulur. Demir amfoter özellikte olmadığı için bazdan etkilenmez, çözünmez.

Al2O3 + 2 NaOH → 2 Na3AlO3 + 3 H2O

SiO2 + 2 NaOH → Na2SiO3 + H2O

Çözelti süzülerek Fe2O3 ve diğer safsızlıklardan arındırılır. Süzülen kısım soğutulur ve içine bir miktar aluminyum

hidroksit eklenirse çözeltideki aluminat iyonları aluminyum hidroksit olarak çöker.

NaAl(OH)4 → Al(OH)3 + NaOH

Aluminyum hidroksit ısıtılırsa saf aluminyum oksit oluşur.

25

2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

Elde edilen saflaştırılmış Al2O3, kriyolit(Na3AlF6) ile karıştırılır. Elde edilen karışım karbon çubuklarla elektroliz

edilir.

Katot 4 Al3+

+ 12 → 4 Al

Anot 6 O2-

→ 3 O2 + 12

Net tepkime 2 Al2O3 → 4 Al + 3 O2

Elektroliz işleminde oluşan sıvı aluminyum, dibe çöker ve belirli sürelerle dışarı alınır. Toplanan aluminyum

genellikle % 99,5-99,9 arasında bir saflıktadır. İçerdiği ana safsızlıklar ise demir ve silisyumdur.

Aluminyumun özellikleri

Saf aluminyum iyi bir indirgendir. % 99,9 saflaştırılmış aluminyum ısı ve elektriği daha iyi iletir, daha kolay

işlenebilir ve daha dayanıklıdır. Asitlerle ve bazlarla tepkimeye girer. Toz aluminyum hava ile veya diğer

yükseltgenlerle kolayca yükseltgenir. Aluminyum, yapı malzemesi olarak, refraktör ve iletken yapımında, gıda ve

kimya endüstrisinde, folyo yapımında, roket yakıtlarında ve patlayıcılarda kullanılır. Aluminyuma bakır,

magnezyum, silisyum, krom, çinko ve mangan metalleri katılarak çeşitli alaşımlar yapılmaktadır. Duralumin

alaşımının % 94'ü Al, % 4'ü Cu, %1'i Mg, %1'i Mn dir. Duralumin, sert, hafif, ve kimyasal aşındırıcılara dayanıklı

bir alaşımdır. Havacılık sanayi, otomobil sanayi, fotografçılık malzemeleri, spor malzemeleri, ev eşyaları, kimya

sanayi ve hassas ölçü aletlerinde kullanılır. Diğer alaşımları metal kapların yapımında ve kimya endüstrisinde

kullanılan Silumin(% 84 Al, % 16 Si), nükleer reaktörlerde kullanılan magnoks ve yüksek mekanik özellikler

gösteren ve yüksek performans göstermesi istenen spor aletlerinin yapımında kullanılan titanal(% 85,5 Al, % 2,5

Mg, % 7 Zn, % 1,7 Cu, % 0,1 Zr) alaşımlarıdır.

Alumina olarak bilinen aluminyum oksitin çeşitli yapıları mevcuttur. Kristal yapıdaki aluminyum oksite

korundum(beyaz safir) denir. Yakut ve safir minerallerinin iyi kristallileri, mücevher yapımında, diğer çeşitleri ise

parlatma ve aşındırma işlemlerinde kullanılır.

Aluminyum bileĢikleri

Alumin, aluminyum üretimi dışında yalıtkanların, bujilerin ve daha pekçok ürünün yapımında kullanılır.

Aluminyum sülfat, kağıt yapımında, boya tutkalı ve yüzey astarı olarak kullanılır. Tek değerlikli metallerin

sülfatlarıyla birleşir ve şap olarak bilinen hidratlı çift sülfatları oluşturur. Çift tuzlar ilaç, tekstil, boya üretimi gibi

alanlarda kullanılır. Şap suda çözünür ve ışığı geçirir.

Aluminyum klorür birçok organik bileşiğin sentezinde katalizör olarak kullanılır.

Aluminyum hidroksit, aluminatlarla birlikte çeşitli aluminyum bileşiklerinin elde edilmesinde ve su geçirmez kumaş

yapımında kullanılır.

Al2(SO4)3.18H2O, suyun saflaştırılmasında ve sudaki kirliliklerin dibe çöktürülmesinde kullanılır.

Killer, ısıtıldıklarında plastik özellik gösterirler. Bazı kil türleri yüksek sıcaklığa da dayanıklıdır. Seramik

endüstrisinde ve ateş tuğlası yapımında kullanılır.

Galyum, indiyum ve talyum

Galyum ve indiyum doğada çok az miktarlarda bulunur ve belli bir minerali yoktur. Galyum, cam ve porselenlere

ıslak bir görünüm vermek için kullanılır. Cam üzerine sürüldüğünde oldukça parlak ayna oluşturur. Galyum,

tuzlarından elektroliz yolu ile elde edilir. Eridiği zaman hacim azalması gösterir. Galyumun erime noktası(29,78oC)

ve kaynama noktası(2403oC) arasındaki farktan yararlanarak yüksek sıcaklık termometreleri yapılır.

İndiyum da tuzlarından elektroliz yoluyla elde edilir. Çok sert bir metaldir. Kuyumculukta ve dişçilikte kullanılan

alaşımlara az miktarda eklendiğinde matlaşmayı önler. İndiyum ile kaplanan metal yüzeyler, aşınmaya ve

atmosfer etkilerine karşı dayanıklılık kazanırlar. Uçaklarda ve yarış arabalarında bu amaçla kullanılır. İndiyum

kullanılarak oluşturulan aynalar optik aygıtlarda kullanılır.

26

Talyum bileşikleri, cam sanayiinde, monokromatik ışık elde edilmesinde, elektrik ampullerindeki wolframa

eklenerek telin dayanıklılığının artırılmasında, tıpta saç hastalıklarında ve haşere ilacı(Tl2(SO4)3, Tl(CO3)2, TlBr3)

olarak kullanılır.

Tl2S3 bileşiği, IR ışınları etkisinde kaldığında elektrik iletkenliği değiştiği için fotosellerde kullanılır.

4A GRUBU ELEMENTLERĠ

Allotropi

Aynı elementin atomlarının uzayda farklı dizilmeleriyle oluşan farklı geometrik

kristal yapıya ve farklı kimyasal enerjilere sahip şekillerine allotropi denir.

Allotropi şekillerinin herbirine allotrop denir.

Allotropların fiziksel özelliklerinin tümü ve kimyasal özelliklerinin büyük bir

kısmı birbirinden farklıdır. Örneğin tepkimeye girme istekleri birbirinden

farklıdır. Sadece aynı maddeyle tepkimeye girdiklerinde oluşturacakları son

ürünler aynıdır.

Elmas ve grafit

(C atomlarından oluşurlar) birbirlerinin allotropudur. Karbonun allotroplarının özelliklerindeki farklılıklar bağ

yapılarından kaynaklanmaktadır. Elmasta her karbon atomu dörtyüzlü yapıda, dört farklı karbon atomuna

bağlanarak düzgün bir kristal yapı oluşturur. Grafitte ise karbon atomları altıgen halkalar şeklinde tabakalar

oluşturarak dizilmiş ve tabakalar arasında zayıf etkileşimler içerir. Grafitte tabakalar arasındaki karbon bağları

zayıf, elmastaki karbon bağları ise güçlüdür. Grafit ile elmas arasındaki en önemli fark, elmasta her C atomuna

yakın komşu atom sayısı dört, grafitte ise üç olmasıdır.

Elmasta her karbon atomu bir düzgün dörtyüzlünün köşelerinde bulunan dört ayrı karbon atomu bağlıdır. Bu sıkı

yapı uzayda üç boyutta örgü gibi tekrarlanır. Bu yapı elmasın sert olmasını sağlar. Elmas bilinen en sert

maddelerden biridir. Erime noktası 3500oC ve yoğunluğu 3,51 g/cm

3'tür. Elmas iyi bir ısı iletkenidir. Elmas elektriği

iletmez. Çünkü karbonun bütün elektronları birbiriyle ortaklaşa kullanıldığından örgü üzerinde serbest hareket

edebilecek elektronu yoktur. Elmas kimyasal tepkimelere karşı ilgisizdir; ancak 800oC üstüne ısıtlırsa yanar ve

CO2 oluşturur. Asit ve bazlardan etkilenmez. Florla 700oC'de birleşerek CF4 bileşiğini oluşturur. Diğer halojenlerle

birleşmez.

27

Elmas, özel olarak yapılmış elmas matkaplarında kullanılır; petrol kuyuları bu matkap kullanılarak açılır. Elmas

matkapları çok sert cisimleri delmede, kesmede ve zımparalamada kullanılır.

Grafit tabakalar halinde bir yapıya sahiptir. Tabakalar arasında zayıf etkileşim kuvvetleri vardır. Grafiti oluşturan

tabakalarda her bir C atomu üç ayrı karbon atomuna bağlıdır. Her karbon atomunun üç elektronu tabaka üzerinde

bağ yapımında kullanılırken, dördüncü elektron serbestçe hareket eder. Bu nedenle grafit elektriği iyi iletir. Grafit

elmastan daha yumuşaktır. Grafitin erime noktası 3500oC, yoğunluğu 2,25 g/cm

3'tür. Grafit bazı kimyasal

tepkimelere girer. Tepkimede kullanılan kimyasal maddeler tabakalar arasına girerek tepkime verebilirler. Grafit

sülfürik asitle tepkime verir. Her kimyasal tepkimede aktif değildir. Örneğin, bir çok elektroliz işleminde elektrot

olarak kullanılır. Kuru pillerde de grafit elektrotlar kullanılır. Grafit, kil ve bağlayıcı maddelerle karıştılarak kalem

yapılır. Isıya dayanıklı olduğu için metalurjide ısıya dayanıklı potaların imalatında kullanılır.

Son yıllarda elmas ve grafit dışında karbonun başka bir allotropu daha bulunmuştur. Fulleren karbonun üçüncü

kristal yapılı allotropudur. Bu allotrop nanometre boyutunda ve oldukça sağlamdır. 1985 yılında Buckminister

Fullerene tarafından keşfedilmiştir. Fullerenler, küre, silindir ve ellipsoid şekillerde bulunabilirler. İlk keşfedilen

fullerenin formülü C60'tır. Daha sonra bu moleküllerin çeşitli türleri keşfedilmiştir. Küre yapısındaki fullerenlere

buckyball denir. Fullerenler yapı olarak fullerene benzerler. Grafitte, altıgen halkalardan oluşan tabakalı bir yapı

varken, fullerenlerde altıgen halkaların yanında beşgen halkalar da vardır. Fullerenlerin silindirik olanlarına karbon

nanotüp denir. 1991 yılında Lijima tarafından, karbonun tüp şeklinde yapı oluşturabileceği deneyler sırasında

farkedildi. Grafitten özel yöntemlerle elde edilen bu tüpler, nanometre boyutunda oldukları için karbon nanotüp

olarak adlandırıldı. Bu yapıların teknolojide kullanılmasıyla nanoteknoloji gelişmeye başladı. Nanoteknoloji

sayesinde cep telefonları, televizyonlar ve bilgisayarlar gibi birçok elektronik aletin işlevleri artarken boyutları

küçüldü.

Molekül geometrilerine ve ortam koşullarına bağlı olarak nanotüpler, iletken, yarı iletken ve süper iletken özellik

gösterirler; bu nedenle çok esnek ve sağlam oldukları için elektronikte kullanılırlar. Nanotüplerin geometrik

yapılarının değişmesiyle elektronik özellikleri de değiştirilebilir. Yarı iletken nanotüpler, oda sıcaklığında alkalilere,

halojen ve diğer gazlara maruz kaldıklarında elektriksel dirençleri değişir. Bu nedenle yüksek duyarlılıkta

algılayıcıların yapımında kullanılabilirler.

Bazıları HIV virüsüne etki ettiği için tıpta, bazıları soğurma özelliğinden dolayı optikte sınırlayıcı aygıt olarak

fotoyansıtıcı, bazıları da hidrojen depolama ve pil yapımında kullanılmaktadır. Taramalı mikroskopun uç kısmına

bağlanan nanotüpler, çözünürlüğü artırarak protein ve benzeri moleküllerin dah açık görünmesini sağlarlar. Bu

aletlerle görüntülenemeyen yapıların görüntülenmesi nanoteknoloji sayesinde mümkün olmuştur.

Grafit ve elmas ağ yapısında maddeler olduğu için sıvı çözücülerde çözünmezler; fakat fullerenler uygun

çözücülerde(toluen ve karbon disülfür gibi) çözünebilirler.

28

Karbonun yukarıda anlatılan allotropları dışında kömür, kok, odun kömürü, kömür siyahı gibi şekilleri de vardır.

Bunlar kristal yapıda olmayıp geniş yüzeyli amorf katılardır. Yüzeylerindeki karbon atomları kullanılmamış serbest

elektronlar içerdiklerinden kuvvetli yüzey soğurma özelliği gösterirler.

Karbonun elde edilmesi

Karbon büyük oranda kömürün ayrımsal damıtılmasıyla elde edilir. Bunun için kömür havasız ortamda ısıtılır.

Uçucu bileşikler ortamdan uzaklaştırılır. Geriye kok adı verilen karbon kalır. Odunun ayrımsal damıtılmasıyla da

odun kömürü adı verilen bir tür karbon elde edilir.Saf karbon elde edilebilmesi için şekerin havasız ortamda

ısıtılması gerekir.

Karbon bileşiklerinde 4+

veya 4- değerliklerini alabilir;

ancak birçok bileşiğinde

elektronları diğer atomlarla

ortak kullandığı için

değerliğinden çok bağ

sayısından söz etmek daha

doğru olur. Bileşiklerinde

kovalent bağ sayısı

çoğunlukla dörttür; ancak

CO gibi bazı bileşiklerinde

dörtten azdır.

Karbon BileĢikleri

4A grubu elementlerinden

karbon ve silisyum,

yaptıkları bağ sayıları

bakımından diğer grup üyelerinden farklıdır. Karbon atomları, diğer karbon atomları ile farklı şekillerde kuvvetli

kovalent bağlarla birleşebilir. Karbon bağ yapma kapasitesinden dolayı diğer elementlerden daha fazla bileşik

oluşturma kapasitesine sahiptir. Karbon organik maddelerin temelini oluşturur. Yer kabuğunda mermer, kireçtaşı

ve tebeşir gibi kayaçların yapısında karbonatlar halinde bulunur. Karbon serbest halde elmas, grafit ve kömür

olarak bulunur. Doğada az bulunmasına rağmen canlı organizmasının en çok bulunan ikinci elementidir.

Karbon bileşikleri organik kimyanın temelini oluşturur. Organik bileşiklerin tamamı karbon içerir; ancak yapısında

karbon içeren bazı maddeler(CO, CO2, H2CO3 gibi), organik bileşik sınıfına girmez.

Karbon monoksit(CO), organik moleküllerin yetersiz oksijen bulunan ortamda yanması ile oluşur. Endüstride ise

yeniden oluşum(reforming) tepkimesi ile üretilir. Bu tepkimede, hidrokarbon ve su buharı, nikel katalizörlüğünde

CO ve H2'ye dönüştürülür.

CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3 H2(g)

CO, laboratuvuvarda formik asitin derişik sülfürik asitle dehidrasyonu ile elde edilir.

( ) → ( ) (s)

İnsan vücudunda O2 molekülü hemoglobindeki Fe2+

iyonlarına bağlanarak taşınır. Ortamda CO taneciklerinin

artması durumunda oksijenin yerine CO molekülleri geçer. Bu durumda alyuvarlar oksijen taşıyamaz ve

zehirlenme gerçekleşir. Karbon monoksit renksiz ve kokusuz olduğu için ortamdaki varlığını anlamak zordur.

Karbon dioksit(CO2) organik bileşiklerin çok miktarda oksijen içeren ortamda yanması sonucunda oluşur.

C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g)

CO2 , küresel ısınma ve diğer iklim olaylarından da sorumlu bir gazdır. Magnezyum dışında pekçok maddenin

yanmasını engellediği için yangın söndürücülerde kullanılır. Ayrıca, soğutucularda, can yeleklerinin şişirilmesinde,

29

kömürün parçalanmasında, kauçuk ve plastiklerin köpüklendirilmesinde, seralarda ve karbonatlı içeceklerde

kullanılır.

Karbonik asit(H2CO3), karbondioksitin suda çözünmesiyle oluşan zayıf bir asittir. Yağmur suyu zayıf karbonik asit

çözeltisidir. Atmosferdeki karbondioksit miktarı artınca yağmur suyunda ve deniz suyunda çözünen karbondioksit,

karbonik asitin etkisinin fazlalaşmasına neden olur ve denizde yaşayan canlıların zarar görmesine neden olur.

Silisyumun BileĢikleri

Silisyum oksijenden sonra yer kabuğunda en bol bulunan(% 25,7) elementtir.

Doğada serbest halde bulunmaz; bileşikler halindedir. Silisyum, silis(SiO2) halinde

kum, kuvars ve opal gibi kıymetli taşların yapısında ve aluminyum, demir,

magnezyum ve diğer birçok metalle kompleks silikatlar halinde kayaların, killerin ve

genel olarak toprağın yapısında yer alır. Kayaların yapısında silikat iyonu( )

içeren silikatlar(feldspat, kaolen, mika gibi) halinde bulunur. Kuvars, opal, asbest,

zeolit, mika, zirkon, talk, kaolen, feldspat ve beril gibi minerallerde yer alır.

Silisyum, sert, kırılgan, metal görünümünde bir katıdır. Erime noktası 1410oC'dir. Elmas yapısında kristaller

oluşturur.

Silisyum elde etmek zordur. Ancak kuvvetli indirgenlerin etkisiyle ve yüksek sıcaklıkta silisten elde edilebilir. En

çok kullanılan indirgenler magnezyum, aluminyum, bakır, karbon ve kalsiyum karbürdür.

SiO2(k) + 2 Mg(k) → Si(k) + 2 MgO(g)

2 SiO2(k) + CaC2(k) → CaO(k) + 2 Si(k) + CO(g) + CO2(g)

Teknik saflıkta silisyum elementi, kuvars kumundan elde edilir. Silis ile karbon, elektrik ark ocağında

indirgendiğinde Si elde edilir.

SiO2(k) + 2 C(k) → Si(k) + 2 CO(g)

Yüksek saflıkta silisyum, uçucu bileşiklerinden ve süblimleştirme ile elde edilir. Bu amaçla yukarıdaki tepkimede

elde edilen silisyum üzerinden klor gazı geçirilir ve silisyum tetraklorür oluşturulur. Oluşan bileşik damıtıldığında

yüksek saflıkta silisyum elde edilir.

Si(k) + 2 Cl2(g) → SiCl4(s)

SiCl4(s) + 2 H2(g) → Si(k) + 4 HCl(g)

Silisyumun en önemli özelliği yarı iletken olmasıdır. Elektrik iletkenliği bakımında iletkenlerle yalıtkanlar arasında

yer alan elementlere yarı iletken denir. Isı, ışık, manyetik etki veya elektriksel gerilim gibi dış etkiler

uygulandığında, yarı iletkenlerin elektrik iletkenliği artar. Dış etkiler ortadan kaldırıldığında ise eski durumlarına

geri dönerler. Metallerin iletkenliği sıcaklık artışında azalırken, yarı iletkenlerin elektrik iletkenlikleri sıcaklık

artışıyla artar. Yarı iletken bir elemente, küçük miktarda katkı maddesi ilave edilerek elementin elektrik iletkenliği

artırılabilir. Bu işleme depolama(doping) denir. Örneğin, silisyuma, az miktarda bor ya da fosfor ilave edilirse

silisyumun iletkenliği artar. Doplama yöntemi ile iletkenlik 105 kat ya da daha fazla artırılabilir. Doplamada Al, In,

Ga gibi metaller de kullanılır. Doplama yöntemi, diyot, transistör gibi bileşenlerin kullanım alanını artırır. Yarı

iletkenlerin en önemli uygulama alanı elektronik endüstrisidir.

Elementel silisyum çelik endüstrisinde kullanılır. % 15 miktarında çeliğe katıldığında, çeliği yumuşatır, manyetik

özelliğini artırır. Bu çeşit çelikler mıknatıs ve transformatörlerin gövdesi olarak kullanılırlar. % 14,5 silisyum katılan

çelikler asit korozyonuna dirençli olur ve asite karşı paslanmayan zincirler, borular ve drenaj işlerinde kullanılır.

Germanyum, kalay, kurĢun

4A grubunun ağır elementleri germanyum, kalay ve kurşundur. Germanyum yarı metal, kalay ve kurşun metaldir.

30

Germanyum, gri beyaz renkte olup elmas yapısında kristaller oluşturur; ancak oluşan kristalleri kırılgandır.

Havadan ve halojen asitlerinden etkilenmez. Bileşiklerinde 2+ ve 4+ değerliklerini alır. 4+ değerlikli bileşikleri daha

kararlıdır. Katyon yapmaya yatkın olmadığı için nitratlı ve sülfatlı bileşikleri bilinmez. Genel olarak oksitli, halojenli

ve sülfürlü bileşikleri bilinir.

Germanyum yarı iletkendir. Elektronik endüstrisinde transistörlerin yapımında kullanılır. Platin ile Germanyum

metal çifti, 100oC ile 600

oC arasındaki sıcaklıkların ölçülmesinde kullanılır.

Germanyum ve germanyum

oksit, kızılötesi ışığa karşı

şeffaftır. Bu nedenle kızılötesi

spektroskoplarda ve hassas

kızıl ötesi detektörlerde

kullanılırlar. Optik özellikleri

nedeniyle geniş açılı kamera

merceklerinde, projektörlerde,

mikroskop merceklerinde de

kullanılır.

Bazı germanyum bileşikleri belirli bakteri türlerine karşı etkili olduğu için kimyasal tedavi yöntemlerinde de

kullanılır.

Kalay, yumuşak gümüş parlaklığında bir metaldir. Kolaylıkla işlenebilir, tel ve levha haline getirilebilir. Kalayın üç

allotropu vardır. Bunlar gri kalay, beyaz kalay ve rombik kalay'dır.

Kalay, korozyon direnci yüksek olduğu için konserve kutularının, yemek pişirilen ve saklanan kapların

kaplanmasında(bakır kapların kalaylanmasında) kullanılır. En çok kullanıldığı alan, demirin kalaylanması ve

teneke yapımıdır.

Kalay dioksit cam ve seramik endüstrisinde kullanılır. Bazı diş macunlarının içeriğinde kalay ve flor bileşiği olan

SnF5 kullanılır. Kalay süper iletken mıknatısların yapımında da kullanılır.

Kalayın bakır ile oluşturduğu alaşıma bronz denir. Kalay kurşun alaşımları(lehim), erime noktaları düşük

olduğundan elektrik devrelerindeki tellerin birleştirilmesinde kullanılır.

Kurşun, yumuşak bir metaldir. Yeni kesildiğinde yüzeyi metal parlaklığı gösterir; fakat kısa süre sonra havanın

etkisiyle yüzeyi donuklaşır.Kurşun ve kurşun bileşikleri genel olarak çok zehirlidir. Kurşunun en önemli bileşikleri

kurşun oksitler ve kurşun sülfattır.

Kurşun, kimya sanayiinde sülfürik asit elde edilmesinde, sülfatlı bileşikleri akü yapımında ve ağır olduğundan

mermi yapımında kullanılır. Kurşunun oksitleri yağlı boyalarda, camlarda ve seramiklerde kullanılır.

5A GRUBU ELEMENTLERĠ

5A grubu elementlerinin son enerji düzeyindeki elektron dizilişi ns2np

3

şeklindedir. 5A grubu elementleri bileşiklerinde değişik yükseltgenme

basamaklarında bulunurlar. Azot ve fosfor elementleri elektron alarak, vererek

ve elektronlarını ortaklaşa kullanarak başka maddelerle bileşik oluştururlar.

Arsenik ve antimon genellikle 3+ ve 5+ değerliklerini alırlar. Arsenik ve antimon

amfoter özellik gösterirler. Bizmut

genelde 3+ değerlik alır.

AZOT

Atmosferde hacimce % 78

oranında, oda sıcaklığında gaz halinde bulunan 5A grubunun ilk

elementi azottur. Renksiz, tatsız ve kokusuz bir gazdır. Havadan biraz

daha az yoğundur. Azotun elektronegativite değeri çok yüksektir.

Azot molekülleri diatomik yapıdadır. Azot moleküllerinde atomlar

31

arasında üç bağ vardır. Azot molekülündeki güçlü kovalent bağlar ve azot moleküllerinin tepkimeye girmesini

sağlayacak enerjinin(üçlü bağın kırılması için gerekli enerji) çok yüksek olması, serbest haldeki azotun kimyasal

tepkimelere girme isteğinin az olmasını sağlar. Bu nedenle azot gazı inert(kararlı) bir gazdır.

Azotun oksitleyici olmaması nedeniyle havadaki oksijenden olumsuz etkilenen gıda ve ilaç gibi ürünler azotun

bulunduğu ortamda saklanır. Sıvı patlayıcıların üzerini örtmek için, otomobil ve uçak tekerleklerinin dolumunda

kullanılır.

Sıvı azot düşük sıcaklıklarda gerçekleştirilen tepkimeler için uygun bir soğutucudur. Sıvı azot, gıda ürünlerinin

dondurulması ve taşınmasında, canlı dokuların dondurularak korunmasında, yüksek hassasiyetteki elektronik

cihazların soğutma sistemlerinde, dermatolojide cilt yaralarının

dondurularak alınmasında kullanılır.

Azot bileşiklerinde farklı yükseltgenme basamağı değerleri alabilir. Azotun

fiziksel ve kimyasal özellikleri 5A grubundaki diğer elementlerin özelliklerine

benzemez. Diğer 5A grubu elementlerine göre oldukça elektronegatif bir

maddedir. Periyodik cetvelde, flor, oksijen ve klor dışında en elektronegatif

maddedir. Azot atomu p orbitallerini kullanarak çok güçlü bağlar

oluşturabilir. Bu nedenlerle azot 3-'ten 5+'ya kadar tüm yükseltgenme

basamaklarına sahiptir. Azotun hidrojenli bileşikleri, moleküller arasın

hidrojen bağları oluşturabilirken, diğer 5A grubu elementleri moleküller

arası hidrojen bağı oluşturamaz.

Azot elde edilmesi

Laboratuvarda azot, amonyum nitritin ısıtılmasıyla elde edilir. Amonyum nitrit kararsız bir maddedir. Bu nedenle

sodyum nitrit çözeltisi içine amonyum sülfat çözeltisi damlatılarak azot eldesi sırasında önce amonyum nitrit

oluşturulur. Oluşturulan amonyum nitrit ısıtılarak azot elde edilir.

(NH4)2SO4 + 2 NaNO2 → 2 NH4NO2 + Na2SO4

2 NH4NO2 → 2 N2 + 4 H2O

__________________________________________

(NH4)2SO4 + 2 NaNO2 → 2 N2 + 4 H2O + Na2SO4

Saf halde azot, bazı azot bileşiklerinin ısıtılarak bozunmasıyla elde edilir.

2NaN3 → 2 Na + 3 N2

32

(NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2 + 4 H2O

6 N2O + 4 NH3 → 5 N2 + 6 H2O

NH2CONH2 + 3 NaOBr → N2 + CO + 2 H2O + 3 NaBr

Azot endüstride sıvı havanın ayrımsal damıtılmasından elde edilir. Bu işlem için öncelikle havada azotla birlikte

bulunan CO2'nin kalsiyum hidroksit çözeltisinden geçirilerek çözeltide kalması sağlanır. CO2' ten arındırılan hava,

soğutucularda ardarda genleştirme ve sıkıştırma ile -196oC sıcaklığın altına soğutulur. Bu sıcaklığın altında hava

sıvılaşır. Sıvı hava damıtılırsa önce kaynama noktası -195,8

oC olan azot buharlaşır. Kaynama noktası -183,0

oC

olan oksijen ise sıvı ortamda kalır. Damıtma işlemi sırasında azotun içine karışmış olan az miktardaki oksijen,

elde edilen sıcak gazın bakır üzerinden geçirilmesi ile uzaklaştırılır. Bu yöntemle elde edilen azot içerisinde argon

başta olmak üzere % 1 kadar soygaz bulunur.

Amonyak

N2 molekülünün tepkimeye girme isteği düşük olduğu için doğada azot bileşikleri çok azdır. Azotlu bileşiklerin

başlıca kaynağı amonyak(NH3)'tır.

Doğada bulunan azot bağlayıcı bakterilerin yapısında bulunan nitrogenaz enzimi sayesinde atmosferik azot,

amonyak'a dönüştürülür. Endüstride ise amonyak üretimi Haber-Bosch yöntemi ile gerçekleştirilir. Bu yöntemde

H2 ve N2 gazları, ince öğütülmüş demir katalizörlüğünde yüksek sıcaklık ve basınç altında tepkimeye girer.

N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)

Endüstriyel olarak bol miktarda üretilen amonyak, gübrelerde, patlayıcı maddelerin sentezinde, sentetik elyaf

üretiminde, organik ve inorganik bileşiklerin sentezinde kullanılır.

Azot oksitler

Azot oksitler şimşeğin çıkardığı ısı ve ışık enerjisi etkisiyle oluşur. Oluşan azot oksitler yağmur suyunda

çözünerek yeryüzüne iner ve besin zincirine katılır. Azot oksitler, atmosferin oluşumunda ve kirlenmesinde de rol

alırlar. NO ve N2O nötr oksitleri haricindeki azot oksitleri asidik özelliktedir.

Dizaot monoksit(N2O)

Amonyum nitratın yüksek olmayan sıcaklıklarda ısıtılmasıyla elde edilir. Isıtma işlemi sırasında amonyum nitratın

patlayıcı özelliğinden dolayı dikkatlı olmak gereklidir. Amonyum nitratın patlayıcı olması, azotun aynı bileşikte 3+

ve 3- gibi farklı iki değerlik alması nedeniyledir.

NH4NO3(k) → N2O(g) + 2 H2O(g)

N2O gazı çok az miktarda solunduğu zaman yarattığı güldürme etkisi nedeniyle gülme gazı olarak bilinir. Uzun

yıllar anestezide kullanılmış bir gazdır.

Azot monoksit(NO)

Amonyağın katalizör etkisinde yükseltgenmesiyle elde edilir.

4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g)

Havadaki azot, uçak ve otomobil motorlarında azot monoksite dönüşür.

Azot dioksit(NO2)

Boğucu, zehirli, kokulu bir gazdır. Eşlenmemiş elektron taşıyan NO2 radikal özellik gösterdiği için gaz fazında

renksiz dimeriyle(N2O4) dengede bulunur.

2 NO2(g) N2O4(g)

33

NO2 katı halde sadece dimeri şeklinde bulunur. Suda çözündüğünde, azot dioksit moleküllerinin bazılarında

azotun yükseltgenme sayısı artarken, bazılarında azalma olur(disproporsiyon).

3 NO2(g) + H2O(s) → 2 HNO3(suda) + NO(g)

Diazot trioksit(N2O3)

NO ve NO2 karışımının -20oC sıcaklığa kadar soğutulmasıyla elde edilir. Sıcaklık yükselirse yeniden NO ve

NO2'ye dönüşür.

N2O3 suda çözündüğünde nitrik asit elde edilir.

Nitröz(nitrit) asit(HNO2)

Zayif asit özellik gösterir.

Nitrik(nitrat) asit(HNO3)

Sulu çözeltisinde kuvvetli asit, derişik sulu çözeltilerinde kuvvetli

yükseltgen özelliğine sahiptir. Amonyağın katalitik oksitlenmesiyle

oluşan NO gazının oksijenle tepkimesi sonucunda oluşan NO2 'nin

suyla etkileşmesi sonucunda elde edilir. Aşağıdaki üçüncü

tepkimede olduğu gibi suyla etkileştiği zaman asit oluşturan NO2 gibi

maddelere asit anhidriti denir.

4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g)

2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g)

3 NO2(g) + H2O(s) → 2 HNO3(suda) + NO(g)

Nitrik asit endüstride gübre, ilaç, boya ve patlayıcıların üretiminde kullanılır. Nitrik asitin tahriş edici etkisi vardır.

Uçak ve otomobillerin motorlarında oluşan yüksek sıcaklık, NOx(atmosferi kirleten gazların genel gösterimi)

oluşumuna neden olur. NOx oluşumunu engellemek için, otomobil motorlarının egzoz sistemlerine katalitik

konvertörler takılır.

Azot bileĢikleri

Nitrit ve nitratlar önemli azot bileşikleri arasındadır. Nitratlar, metaller, metal oksitleri, hidroksitleri ve karbonatları

üzerine nitrik asit etki ettirilerek elde edilir.

3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

KOH + HNO3 → KNO3 + H2O

CaO + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O

Na2CO3 + 2 HNO3 → 2 NaNO3 + CO2 + H2O

34

En önemli nitratlar NaNO3 ve KNO3'tır. NaNO3, nitrik asit eldesinde, patlayıcı madde yapımında ve gübre olarak

kullanılır. KNO3 ise barut yapımında kullanılır.

Azotlu gübre olarak kullanılan amonyum sülfat, amonyum nitrat ve üre bileşiklerinin elde edilişlerinin denklemleri

aşağıdaki gibidir.

Amonyum sülfat eldesi: 2 NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4

Amonyum nitrat eldesi: NH3 + HNO3 → NH4NO3

Üre eldesi: 2 NH3 + CO2 → H2N-COONH4 (amonyum karbamat)

H2N-COONH4 → (NH2)2CO + H2O

Ürenin eldesi iki basamakta gerçekleşir. Üre en çok gübre ve hayvan yemi olarak kullanılır. İlaç, plastik, boya

yapımında da üreden faydalanılır. Üre, nitrik asitle gübre ve patlayıcı madde olarak kullanılabilen üre nitrat tuzunu

oluşturur.

Hidrazin(N2H4)

Hidrazin renksiz bir sıvıdır. Su ile her oranda karışır ve saf halde kararlı değildir. Amonyak ile hidrojen peroksitin

tepkimesi sonucu elde edilir. Hidrazin roket yakıtı olarak kullanılır.

2 NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2 H2O

FOSFOR

Oksijene karşı ilgisi nedeniyle doğada serbest halde bulunmaz. En

önemli kaynağı fosfat kaya yataklarıdır. Bu kayaçlarda en çok kalsiyum

fosfat(Ca3(PO4)2) ve apatit(CaF2.3Ca3(PO4)2) mineralleri halinde

bulunur. Fosfor içeren kompleks organik moleküllerin, kemiklerin,

tırnakların, dişlerin başlıca mineralidir. Fosfor, kibrit yapımında

kullanılır. Eskiden kibrit çöplerinde fosfor bileşikleri kullanılırdı; ancak

dumanın zehirli olması ve herhangi bir sürtünmede yanması nedeniyle

bugün, çöplerin başında değil, kibrit kutularının ilaçlı yüzeylerinde cam

tozu ve tutkalla karışık olarak kullanılmaktadır.

Elementel fosfor, kalsiyum fosfattan aşağıdaki gibi elde edilir.

Tepkimede kullanılan SiO2, yapıdaki Ca' yı çöktürür; C ise P2O5'in

elementel fosfora indirgenmesi için kullanılır.

2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 → 6 CaSiO3 + 2 P2O5

2 P2O5 + 10 C → P4 + 10 CO

____________________________________________________

2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C → 6 CaSiO3 + P4 + 10 CO

Elde edilen CO ile P4 karışımı soğuk borulardan geçirilerek fosfor

sıvılaştırılır, daha sonra katılaştırılırsa beyaz fosfor elde edilir. Beyaz

fosfor oksijensiz ortamda ısıtılırsa kırmızı fosfora dönüşür.

Elementel fosforun farklı allotropik şekilleri vardır. En önemli allotropları

35

beyaz fosfor, kırmızı fosfor ve siyah fosfordur.

Beyaz fosfor diğer allotroplara göre daha reaktiftir. Hava oksijenine ilgisi oldukça fazladır. Fosfor buharının

yoğunlaştırılmasıyla elde edilir. Beyaz fosfor 44,2oC'de erir, 280,5

oC'de kaynar. Bu element hafif sarımsıdır ve

yumuşak ince çubuklar halinde bulunur. Beyaz fosfor diğer allotroplara göre daha uçucudur. Beyaz fosfor,

karanlıkta yandığında ışıldayan çok zehirli bir maddedir. Havayla etkileştiğinde beyaz dumanlar çıkararak yanar.

Bu nedenle su dolu şişe içinde saklanır. Beyaz fosfor, böcek ve fare zehiri, sis ve yangın bombaları yapımında

kullanılır.

Ufak kristallerden oluşan kırmızı fosforun yoğunluğu beyaz fosfordan daha fazladır. Basınç altında 600oC'de erir.

Organik çözücülerde çözünmez. Kibrit yapımında kullanılan kırmızı fosfor, güneş ışığı ve ısı etkisiyle beyaz

fosfordan oluşur. Beyaz fosforun oksine kolayca tutuşmaz.

Siyah fosfor, beyaz fosforun havasız ortamda ve basınç altında ısıtılmasıyla elde edilir. Siyah fosfor yarı

iletkenlerin yapımında kullanılır. Siyah fosfor kırmızı fosfordan daha aktiftir. 550oC'de ısıtıldığında kırmızı fosfora

döner. Siyah fosforun görünüşü grafite benzer ve grafit gibi elektriği iletir.

Fosforik asitler ve tuzları

Bol hava içinde yanan fosfor, P4O10 oluşturur. Bu bileşiğin su ile etkileşmesinden fosforik asit oluşur.

P4 + 5 O2 → P4O10

P4O10 + 6 H2O → 4 H3PO4

Fosforik asit eldesinde kullanılan bir diğer yöntem, Ca3(PO4)2 ve

derişik sülfürik asit arasındaki asit baz tepkimesidir.

Ca3(PO4)2(k) + 3 H2SO4(s) → 2 H3PO4(s) + 3 CaSO4(k)

Oluşan fosforik asit (ortofosforik asit, ortofosfat asiti, fosforik asit, fosfat asiti) kondenzasyon yoluyla zincir yapılı

difosforik asit, trifosforik asit,…. , polifosforik asit oluşturma özelliğine sahiptir.

Fosforik asitin yapısında bulunan 3 proton sayesinde kondenzasyon yoluyla, halkalı trimetafosforik asit,

tetrametafosforik asit,….., polimetafosforik asitler oluşabilir.

Yapıları zincir şeklinde olan fosforik asit tuzlarına polifosfatlar denir. Fosforik asit ve fosfatlar, deterjanlarda,

gübrelerde, diş macunlarında ve karbonatlı içeceklerde kullanılabilir.

Fosfatlı gübrelerin temel hammaddesi fosfat kayası(Ca3(PO4)2)'dır. Bitki kökleri suda çözünebilen fosfat

bileşiklerini alabilrler. Ca3(PO4)2 suda ve zayıf organik asitlerde çözünmediği için yüksek asitli topraklar içinde

öğütüldükten sonra gübre olarak kullanılabilecek hale gelir. Suda çözünmeyen Ca3(PO4)2, sülfürik asit ile

tepkimeye girerse sentetik bir gübre olan süperfosfat(Ca(H2PO4)2. 2CaSO4) elde edilir. Süperfosfat gübresi en çok

kullanılan gübredir. Son zamanlarda zenginleştirilmiş süperfosfat gübrelerinin kullanımı artmaktadır. Kireçli

topraklar için zararlı olan kalsiyumu içermeyen, azot ve fosfor elementlerini içeren diamonyumfosfat((NH4)2HPO4)

en çok tercih edilen zenginleştirilmiş gübredir. Diamonyumfosfat gübresi DAP olarak bilinir.

Fosforik asit türevi olan polifosfat tuzları deterjan katkı maddesi olarak kullanılır. Bu maddeler suda bulunan ve

sertlik veren Ca2+

ve Mg2+

gibi katyonlarla kompleks oluşturur. Böylece katyonların çökmeleri, dolayısıyla

kireçlenme önlenmiş olur. Oluşan kompleks yapılar ayrıca suya geçmiş olan kirlerin tekrar çamaşırın üzerine

çökmesini engellerler.

36

Gübreler, deterjanlar ve çevre sorunları

Gübrelemenin ve ilaçlamanın kirliliğe neden olmaması için toprağın yapısının bilinmesi gerekir. Tarım ilaçları ve

gübrelerin kullanılmayan kısımları, bitkilere ve diğer canlılara zarar verir. Toprakta oluşan kirlilik, yağmur suları ile

yer altı sularına ve denizlere taşınarak su kirliliğine

neden olur. Yer altı ve yer üstü sularının fosfatlar ve

nitratlar bakımından uzun vadede zenginleşmemesi

ve kirlenmemesi için, kolayca parçalanabilen

deterjan üretimi yapılmalı, lağım sularının arıtma

tesislerinde işlenmesi sırasında fosfat ve nitratın bu

sulardan uzaklaştırılması yöntemleri geliştirilmelidir.

Toprak kirliliğini önlemek için, yapay gübrelerin

besleyici element içeriğine göre ve toprak cinsine

uygun olarak verilmesi gereklidir. En doğru yöntem

ise organik tarımın desteklenmesidir.

5A grubunun diğer elementleri

5A grubunun diğer elementleri olan arsenik ve

antimon yarı meta,l bizmut ise metaldir.

Arsenik doğada çok az miktarda serbest halde,

çoğunlukla bileşikleri halinde bulunur. Başlıca

bileşikleri, demirli arsenik sülfür, arsenikli nikel sülfür

ve demirli arseniktir. Doğada bulunan arsenik

sülfürlerden, realgar(As4S4), orpigment(As2S3) ve

karışım sülfürlerden(4CuS.As2S3) en çok

bulunanlardır.

Arseniğin en önemli bileşiklerinden As2O3 zehir

olarak kullanılır. Ahşap koruyucu olarak kullanılan krom sülfat katılmış Cu3(AsO4)2 ise zehirli deniz boyaları

yapımında kullanılır.

Arsenik bazı alaşımlarda, sertliği ve kırılganlığı artırmada kullanılır. En önemli alaşımları saçma ve arsenik

bronzudur.

Antimon, doğada metal antimonat, antimon sülfür ve oksitler halinde bulunur. Antimon donarken genleşen

alaşımların ve kurşunsuz lehim alaşımların yapımında kullanılır. % 10-20 antimon içeren kurşun alaşımı, şarapnel

ve top mermisi yapımında, kalay ve kurşunla yaptığı alaşım ise basım işlerinde harflerin yapımında kullanlılır.

Asitlere karşı dayanıklı olması nedeniyle akü plakalarının yapımında kurşunla birlikte kullanılır.Antimon

bileşiklerinden antimon sülfür(Sb2S3) kibrit yapımında kullanılır.

Bizmut doğada az bulunan elementlerdendir. Çok az miktarda serbest halde bulunur. Bizmut bileşiklerinden

Bi2(CO3)O2 radyoopak madde olarak, BiF5 ile NaBiO3 çok kuvvetli yükseltgen olarak kullanılırlar. Bizmutun kalay

ve kurşunla yaptığı alaşımların erime noktası düşüktür. Bu tür alaşımlar suda bile eriyebilir. Bu nedenle elektrik

sigortaları, otomatik yangın söndürücüler ve alaşım zillerin yapmında kullanılır.

37

KALKOJENLER(6A GRUBU ELEMENTLERĠ)

Periyodik cetvelde yer alan 6A grubu elementleri oksijen ailesi veya kalkojenler

olarak adlandırılır. Doğada bulunan maden filizlerinin çoğu oksit ve sülfürlerden

oluştuğu için bunlara filiz yapıcı anlamına gelen kalkojenler denir.

Kalkojenlerden oksijen ve kükürt ametaldir. Selenyum ve tellur elementlerinin

ametal özelliği azdır. Polonyum ise metalik özelliğe sahiptir.

6A grubu elementlerinin elektron dizilimleri ns2np

4 ile sonlanır. En yüksek enerji

seviyesinde 6 değerlik elektronları vardır.

Oksijen

Kalkojenlerin ilk üyesi atmosferin yaklaşık % 21'ini oluşturan oksijendir.

Evrende en çok bulunan üçüncü element olan oksijen renksiz, kokusuz,

havadan daha yoğun, 6A grubunda oda koşullarında tek gaz olan elementtir. Elementler içerisinde flordan sonra

elektronegativite değeri en yüksek olan oksijendir. Oksijen gazı normal sıcaklıklarda pasiftir; ancak sıcaklık

yükseldikçe yanabilen maddelerin oksitlenmesine neden olur. Oksijen

yaşamın sürmesi için gerekli olan bir elementtir. Organik maddeler,

vücutta havadan alınan oksijen ile yanarken kimyasal bağlarındaki enerji

ile yaşam sürdürülür.

Oksijen dünyada en çok üretimi yapılan elementtir. Bunun temel nedeni

iyi bir yükseltgen olması ve üretiminin pahalı olmamasıdır. Oksijen

solunum rahatsızlıklarında, çelik üretiminde, asetilenle yapılan kaynak

işlerinde yüksek sıcaklık elde edilmesinde, suyun saflaştırılmasında,

beton eldesinde ve füze yakıtlarında kullanılır. Aşağıda asetilenle

yapılan kaynak işlerinde yüksek enerji elde etmek için oksijenin

kullanılması denklemi verilmiştir.

Laboratuvarda oksijen gazı elde etmek için kullanılan yöntemlerden biri suyun elektrolizidir. Az miktarda baz ya da

asit ilave edilmiş saf su elektroliz edilirse, anotta saf oksijen elde edilir. Elektroliz işleminde elektrik enerjisi

kullanıldığı için diğer elde edilme yöntemlerine göre daha pahalıdır.

H2O(s) → H2(g) + 1/2 O2(g)

Laboratuvarda oksijen gazı, hidrojen peroksitin sulu çözeltisinin ya da katı potasyum kloratın MnO2

katalizörlüğünde ısıtılmasıyla da elde edilir.

2 H2O2(suda) → 2 H2O(s) + O2(g)

KClO3(k) → KCl(k) + 3/2 O2(g)

Elde edilen oksijene yanan bir madde yaklaştırılırsa, alevdeki parlamanın arttığı görülür.

Fotosentez olayında, inorganik maddelerden güneş enerjisi etkisiyle organik

maddelerin sentezlenmesi sırasında suyun fotolizi ile oksijen gazı açığa

çıkar. Atmosferdeki oksijenin ana kaynağı fotosentez'dir.

6 CO2(g) + 6 H2O(s) → C6H12O6(k) + 6 O2(g)

Endüstride oksijen, havanın sıvılaştırılıp ayrımsal damıtılmasıyla elde edilir.

Sıvı havanın ayrımsal damıtılmasında önce azot buharlaşır(Kaynama

38

noktası -196oC), sonra argon ayrılır(kaynama noktası -186

oC), geriye % 99,5 saflıkta oksijen kalır. Endüstride

üretilen oksijenin yaklaşık 2/3'ü çelik

Oksitler ve Türleri

Oksijenin başka bir element veya radikalle oluşturduğu bileşiklere genel olarak oksit bileşikleri denir. Oksijen flor

ile oluşturduğu OF2 ve O2F2 bileşikleri haricinde eksi değerliklidir. Oksitlerde oksijen üç farklı yapıda bulunabilir.

Oksijen, 2- değerlik alarak(O2-

) oluşturduğu bileşiklere oksit bileşikleri, 1- değerlik alarak( ) oluşturduğu

bileşiklere peroksit bileşikleri, 1/2- değerlik alarak( ) oluşturduğu bileşiklere süperoksit bileşikleri adı verilir.

Oksit, peroksit ve süperoksit iyonları kuvvetli bronsted bazlarıdır.

Alkali metallerin açık havada oksijen ile yanması sonucunda oksit, peroksit ve süperoksit bileşikleri oluşur. Lityum

oksit(Li2O), sodyum peroksit(Na2O2), potasyum süperoksit(KO2), alkali metallerin oksijenle oluşturduğu bazı

bileşiklerdir. Daha aşağıda yer alan alkali metaller oksijenle başlıca süperoksitleri oluşturur.

Peroksit bileşiklerinin ağartıcı özelliği vardır. Bu nedenle deterjanlarda ve saçların renklendirilmesinde kullanılırlar.

İyonik bileşikler veya organik bileşikler halinde bulunabilen peroksitler ilaç ve kimya sanayiinde kullanılırlar.

Hidrojen peroksit(H2O2) en çok bilinen peroksittir ve suyla hidrojen bağı

oluşturduğu için her oranda karışır. Seyreltik H2O2 çözeltileri antiseptik olarak,

derişik H2O2 çözeltileri ise ağartıcı olarak tekstil, kürk ve saçlarda kullanılır.

Ayrıca bozunma ısısı yüksek olduğu için roket yakıtı olarak da kullanılır.

Süperoksit bileşikleri sahip oldukları eşlenmemiş elektronlardan dolayı radikal

yapısındadır ve oldukça aktiftirler. Süperoksit bileşikleri aktifliklerinden dolayı

hava filtrelerinde tozları ve nemi tutmak için kullanılır.

Oksit bileşikleri incelendiğinde farklı gruplarda toplandıkları görülür.

Bazı ametal atomlarının oksijen bakımından fakir bileşikleri(CO, NO, N2O) nötr oksittir. Bu oksitler asitlerle,

bazlarla ya da suyla tepkime vermezler.

Oksijenle tepkimeye girdiklerinde,

oksijen bakımından zenginleşince

oluşan bileşikler asit oksit özellik

gösterirler. Bu nedenle ametallerin

oksijence zengin bileşiklerine(CO2,

NO2, SO3) asit oksit denir. Bazı

metallerin yüksek değerlik alarak

oluşturduğu oksit bileşikleride asit oksit

özellik gösterirler(Cr2O7, Mn2O7).

Amfoter olmayan metallerin oksijen(2-

değerlikli) ile oluşturdukları oksit

bileşiklerine(Na2O, CaO, MgO) bazik

oksitler denir.

Hem asitlerle hem de bazlarla tepkime

verebilen amfoter maddelerin oksitlerine amfoter oksit denir. Amfoter metallerin oksijen ile oluşturduğu

bileşikler(Al2O3, ZnO gibi) asitler karşısında baz bazlar karşısında asit gibi davranırlar. Amfoter oksitler oda

koşullarında su ile etkileşmezler.

Birden fazla değerlik alabilen metallerin oksijenle oluşturduğu oksit bileşiklerine bileşik oksitler denir. Bu oksitlerde

aynı metalin birden fazla değerliği birarada bulunur. Fe3O4 bileşiğinde Fe atomlarından iki tanesi 3+, bir tanesi 2+

değerliklidir. Fe3O4 bileşiği, FeO ve Fe2O3 ün birleşmesinden oluşan bileşik oksit gibi düşünülebilir. Pb3O4

bileşiğinde, Pb atomlarından iki tanesi 2+, bir tanesi 4+ değerliklidir.

Periyodik cetvelde oksitlerin asitliği bir periyotta soldan sağa doğru gidildikçe artar. 3. periyot elementlerinden

Na2O ve MgO bazik, Al2O3 amfoterik, SiO2, P4O10, SO3 ve Cl2O7 asidik karakter gösterirler. Alkali ve toprak alkali

metallerin oksitleri iyonik karakterdedir ve erime noktaları yüksektir. Periyodik cetvelin orta kısmında yer alan yarı

39

metal ve metallerin oksitleri de odak koşullarında katıdır; fakat iyonik karakterleri daha zayıftır. Periyodik cetvelin

sağında yer alan ametallerin oksitleri ise kovalent bileşiklerdir ve oda sıcaklığında sıvı veya gaz halinde

bulunurlar.

Periyodik cetvelde bir grupta oksitlerin bazlığı yukarıdan aşağı doğru gidildikçe artar. Örneğin 2A grubunda

bulunan Mg elementinin oksiti MgO suyla tepkime vermez; ama asitlerle tepkime verir. Aynı gruptaki BaO ise

daha bazik olduğu için suyla hidroliz olur ve baryum hidroksiti oluşturur.

Ozon

Ozon O3 molekül yapısına sahip, atmosferin yüksek

katmanlarında(stratosfer) bulunan, keskin kokulu, mavi

renkli, oksijenin allotropu olan bir maddedir. Oksijen

gazından daha kuvvetli yükseltgen(oksitleyici) bir

maddedir. Bu nedenle solunduğunda solunum sistemini

tahriş eder. Oksijene, hemen hemen her sıcaklıkta

farklıdır. Ozonun molekül yapısında bağ açısı 116,5o

olduğu için ultraviyole(UV) ışınları soğurabilme özelliği

vardır. Ozon, oksijen moleküllerinin güneş ışınlarının etkisiyle veya şimşek ve yüksek gerilim kaynaklarının

elektrik enerjisi sağlaması sonucunda ayrışmasıyla oluşur.

3 O2(g) 2 O3(g)

Ozonun tepkimeye girme eğilimi yüksek olduğu için patlayıcı özellikte bir gazdır. Kuvvetli bir yükseltgen olduğu

için altın ve platin dışındaki metaller ozonla yükseltgenir. Ozon metal sülfürleri sülfatlarına yükseltger.

4 O3(g) + PbS(k) → PbSO4(k) + 4 O2(g)

Ozon, teknikte ozonizator adı verilen aletle elde edilir. İçi kalay yapraklarıyla kaplanmış U biçimindeki cam tüpten

oluşan bu alette ,kutuplar arasına alternatif yüksek gerilim uygulanır. İki kalay yaprağı arasında oluşan elektriksel

boşalmayla O2 gazı tüp boyunca ilerler ve bir miktar oksijen gazı yüksek gerilim altında oksijen radikallerine

ayrışır. Oluşan radikallerin O2 ile tepkimesi sonucunda da ozon gazı oluşur. İşlem sonunda O3 gazı ile birlikte bir

miktarda tepkimeye girmemiş olan O2 gazı da bulunur.

Ozon, atık gazların kokusunun giderilmesinde, tekstilde ve yağların ağartılmasında, içme sularının arıtılmasında

ve kapalı alanların havasını temizlemede kullanılır.

Ozonla su arıtmada dezenfeksiyon için gerekli temas süresi kısadır. Ozon tat ve koku gideriminde etkilidir.

Klorlama ile oluşan zararlı yan ürünler ozonlama işlemi sırasında oluşmaz. Ozon yüksek pH değerlerinde ve

yüksek ısıda bozunur.

Ozon, her türlü mikroorganizmaya karşı etkilidir. Suyun pH değerini değiştirmez. Su arıtımında kullanılan ozon,

kısa sürede oksijene dönüştüğü için sudaki oksijen konsantrasyonunu artırır ve suda atık madde bırakmaz.

Ozonlama işleminden sonra suya karışacak mikroorganizmalara oksijene dönüşmüş olan ozon etki edemeyeceği

için içme sularının son aşamada klorlanması gerekir. Ozonlama işlemi sırasında, ozonun dozuna(katılım oranı)

göre çeşitli yan ürünler ve etkiler oluşabilir. Oluşan yan ürünlerin giderilmesi ve temizleme için ilave süzülme

işlemleri gerekir.

Atmosferin yüksek katmanlarında bulunan ozon, atmosfere katılan çeşitli kirleticilerin(uçak motorlarının yüksek

ısısı nedeniyle oluşan azot oksitler, kloroflorokarbonların fotolitik bozunmasından oluşan klor atomları) etkisiyle

bozunur. Ozon tabakasının bu şekilde delinmesi sonucunda Güneş'ten gelen zararlı mor ötesi ışınlara maruz

kalmak insanların cilt kanserine yakalanmasına neden olabilir. Ozon tabakasını korumak amacıyla Montreal

Protokolü'nü imzalamışlardır. Bu protokole göre, ozon tüketen kimyasalların kullanımlarına son vermek için kesin

kararlar alınmıştır.

40

Kükürt ve Kükürt BileĢikleri

Kükürt doğada hem elementel halde hem de maden filizi

olarak bulunur. Maden filizi olarak bulunan kükürt bileşikleri

Galena(PbS), Sinabar(HgS), Pirit(FeS2),

Gipsum(CaSO4.2H2O), Epsomit(MgSO4.7H2O) ve

Glaberit(Na2SO4.CaSO4)'dir.

Kükürt üretimi Frash yöntemi adı verilen bir yöntemle

gerçekleştirilir. Yüksek sıcaklıkta süper ısıtılmış su kükürt

yataklarının bulunduğu bölgelere pompalanır. Sonraki

aşamada eriyen kükürt(Erime noktası 113oC) kuvvetli hava

basıncı etkisiyle yeryüzüne erimiş halde çıkarılır.

Günümüzde kükürt, maden filizlerinin

kavrulmasından elde edilen SO2 gazının H2S ile

tepkimesi sonucunda saf olarak elde edilir.

SO2 + 2 H2S → 3 S + H2O

Kükürt

bileşiklerin

de 2-, 0, 2+

4+ ve 6+

yükseltgen

me

basamakla

rına sahiptir. Oksijen kadar yükseltgen olmamasına rağmen kimyasal

olaylarda hem yükseltgen hem de indirgen olarak görev yapar. Oda

sıcaklığında aktif değildir. Altın, platin ve soygazlar dışında bütün elementler ile bileşik oluşturur. Demir, bakır

veya çinko gibi metallerle ısıtıldığında şiddetli olarak tepkimeye girer; ısı ve ışık verir. Isıtıldığında oksijenle

birleşerek SO2 gazını ve az da olsa SO3 gazını oluşturur. Kükürt hidrojen, karbon ve klor gibi elementlerle de

tepkimeye girer;ancak bu tepkimeler daha zor gerçekleşir.

Kükürtün doğada ikiden fazla allotropik şekilleri vardır. Kükürt oksijenden farklı olarak, elementel halde yalnızca

çok yüksek sıcaklıklarda S2 gazı molekülleri halinde bulunabilir. Bu nedenle 25oC sıcaklıkta kükürt S2 molekülleri

olarak değil, S6 , S8 ve Sn zincirleri şeklinde sıralanır.

25oC sıcaklık ve 1 atmosfer basınçta kükürtün en kararlı yapısı(allotropu), S8 halkalarını içeren rombik kükürt'tür.

Rombik kükürt eritilerek(erime noktası 113oC) 120

oC sıcaklığa ısıtıldığında halkalarda kopmalar olur. Oluşan yapı

yavaş yavaş soğutulursa S8 halkalarından farklı, S8 zincirlerinden oluşan monoklinik kükürt oluşur. Rombik

kükürt ve monoklinik kükürtteki yapıların oluşumu birbirinden farklı olduğu için bu yapılar kükürtün allotropları

olarak bilinirler. Kükürtün yukarıdaki allotropları dışında plastik kükürt dediğimiz amorf kükürt allotropu da vardır.

41

Kükürdün oluşturduğu bileşiklerin en önemlilerinden biri hidrojen sülfürdür(H2S). H2S zehirlidir, yanabilir, sıvı halde

elektriği iletmez, suda çözünür ve zayıf asit çözeltisi oluşturur. H2S ve H2O bileşiklerinin geometrik yapısı birbirine

benzer. H2S bileşinin kaynama noktası suyun kaynama noktasından çok düşüktür. Bunun nedeni, suda moleküller

arasında hidrojen bağlarının bulunması, H2S'te ise bu bağların bulunmamasıdır.

H2S, metal sülfürler üzerine seyreltik asitlerin etki ettirilmesi sonucunda elde edilir.

FeS(k) + H2SO4(suda) → FeSO4(suda) + H2S(g)

H2S, bütün metaller ile türlü şekil ve renkte sülfürler oluşturduğundan katyonların tanınması işlemlerinde ayraç

olarak kullanılır.

Kükürtdioksit(SO2) gazı, H2SO4 üretiminde, meyvelerde ağartıcı ve koruyucu olarak, kağıt endüstrisinde renk

ağartıcı olarak kullanılır.

Kükürttrioksit(SO3) gazı ve H2SO4 kontakt yöntemi ile elde edilir. Bu yöntemde SO2 önce katalizör eşliğinde,

450oC sıcaklıkta O2 gazı ile SO3 gazına dönüştürülür. Daha sonraki aşamada 400

oC'ye kadar soğutulan SO3 gazı,

H2SO4 içerisine gönderilir. SO3 gazı H2SO4 tarafından tutulur ve oleum(H2S2O7) elde edilir.

2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g)

SO3(g) + H2SO4(s) → H2S2O7(s)

Oluşan H2S2O7(s), su ile seyreltilerek sülfürik asite dönüştürülür.

H2S2O7(s) + H2O(s) → H2SO4(s)

H2SO4 renksiz, yağımsı özellikte olan bir sıvıdır. Kuvvetli bir asit, su çekici ve yükseltgen olduğu için kimya

endüstrisinde çok amaçlı( bazların nötrleştirilmesinde, metallerin ve karbonatların çözünmesinde, demir ve çelik

endüstrisinde metal yüzeylerinin oksitlerden temizlenmesi, matbaacılıkta boyanın kağıda yapışmasını sağlayan

aluminyum sülfatın eldesinde) kullanılır.

Sülfat tuzları, soy olmayan metallerin sülfürik asitin hidrojeni ile yer değiştirmesi veya metal oksit ve

hidroksitlerinin H2SO4 ile tepkimesi ile oluşur.

2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl

Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2 H2O

Diğer bir yöntem de, sülfürik asitten daha uçucu olan asitlerin tuzlarının sülfürik asitle ısıtılmasıdır.

Sülfat tuzlarının en önemlileri CuSO4.5H2O, CaSO4.2H2O dır. CuSO4.5H2O bileşiği göztaşı olarak bilinir. Gübre ve

böcek öldürücü olarak kullanılır. CaSO4.2H2O ise alçı taşı olarak bilinir. Suda hamur haline gelip havayla temas

ederse taşlaşır; bu nedenle heykel ve kalıp yapımında kullanılır.

Sodyum sülfür(Na2S), endüstride Na2SO4 bileşiğinin karbon ile indirgenmesinden elde edilir.

Na2SO4 + 4 C → Na2S + 4 CO

Na2S, laboratuvarda kükürt ve sodyumun tepkimesi sonucunda oluşur. Deri endüstrisinde kıl dökücü olarak

kullanılır.

42

2 Na + S → Na2S

Demir(II) sülfür(FeS), en bol ve en ucuz sülfür bileşiğidir. Demir ile kükürtün birlikte ısıtılmasından elde edilir. FeS,

H2S üretiminde kullanılır.

Fe(k) + S(k) → FeS(k)

Bazı kükürt bileşiklerinin(SO2, SO3, H2S, H2SO4, Na2SO3 gibi) çevre üzerine olumsuz etkileri vardır. Bu bileşikler

önemli ölçüde çevre kirliliğine yol açar. Bileşiminde kükrt bulunan yakıtlar yakıldığında önemli miktarda SO2 gazı

oluşur. Atmosfere salınan SO2 gazı NO2 ile tepkimeye girerek SO3 gazına dönüşür. Oluşan SO3 gazı havadaki su

buharı ile etkileşerek asit yağmurlarına neden olabilir. Oluşan H2SO4, ciddi solunum rahatsızlıklarına neden olur.

Oluşan asit yağmurları, göllerin ve yer altı sularının kirlenmesine, mermer ve kireç taşlarının tahrip olmasına

neden olur. Sülfürik asit, toprakta bulunan ve bitkiler tarafından alınması gereken kalsiyum iyonları ile tepkimeye

girerek suda çözünmeyen CaSO4 tuzunu oluşturur. Oluşan CaSO4 suda çözünmediğinden bitkiler tarfından

alınamaz.

Selenyum, Telluryum, Polonyum

Selenyumun metal halindeki şekilne gri

selen adı verilir. Ametal halindeki

şekillerinin renkleri koyu kırmızıdan

başlayarak siyaha kadar değişir. Gri

selen, selenyumun en dayanıklı şeklidir

ve elektriği iletir. Metal halindeki

selenyumun yoğunluğu 4,79 g/cm3,

erime noktası ise 217,4oC'dir. Kükürt

filizleri selenyumca zengindir.

Selenyumun(gri selen) kimyasal

özellikleri kükürtün aynısıdır. Havada

mavi bir alevle yanar. Metallerle

selenürleri oluşturur. Na2Se gibi

bileşikleri zehirlidir.

Telluryum, doğada çok az bulunur. Metal sülfür minerallerinde az oranda bulunur. Telluryumun ametalik şekilleri

bulunmaz. Bu elementin gümüş beyazlığında, parlak ve sert olmayan hali en dayanıklı şeklidir. Yoğunluğu 6,2

g/cm3, erime noktası ise 449,8

oC'dir. Kendi üstündeki grup elementlerinden daha metal karakterli olmasına

rağmen yarımetaldir. Bileşiklerinde 2-,4+,6+ değerliklerini alabilmektedir.

Telluryum yarı iletken olduğundan transistörlerin yapımında, çelik ve bakıra katılarak özelliklerinin

iyileştirilmesinde, kurşuna katıldığında, kurşunun sertlik ve mukavemetini artırmada, termoelektrik alaşımlarının

üretiminde kullanılır.

Polonyum, Marie ve Pierre Curie çiftinin pehblend filizi üzerindeki araştırmaları sırasında bulunmuştur. Doğada

uranyum, toryum, aktinyum radyoaktif bozunması sonucu ortaya çıkan ve çok ender bulunan radyoaktif bir

elementtir. Yarı ömürleri birbirinden farklı çok sayıda izotopu vardır.

Polonyum, çekirdek fiziğinde alfa ışınları kaynağı olarak, berilyum alaşımları ile nötron kaynağı olarak kullanılır.

Tekstil fabrikalarında statik elektriklenmeyi önlemek için, fotograf filmleri üzerindeki tozları uzaklaştırmada

kullanılan fırçaların yapılmasında yine polonyum kullanılır.

43

HALOJENLER(7A GRUBU ELEMENTLERĠ)

Periyodik cetvelin 7A grubu elementleri metaller ile tuz oluşturdukları için tuz

yapıcı anlamında halojen olarak adlandırılırlar. Halojenlerin tamamı ametaldir.

En yüksek enerji seviyelerindeki elektron dizilimi ns2np

5 şeklindedir. Değerlik

elektron sayıları 7'dir. Flor hariç bileşiklerinde 1-'den 7+'ye kadar değişen

değerlikler almaktadırlar. Flor en elektronegatif element olduğu için tüm

bileşiklerinde 1- değerliklidir. Halojenlerin metallerle oluşturdukları tüm

bileşiklerde değerlikleri 1-'dir.

Atomik halde kararsız oldukları için element halde moleküler yapıdadırlar. Oda

koşullarında flor ile klor gaz, brom sıvı, iyot katıdır.

Halojenler çok aktif oldukları için doğada serbest halde bulunmazlar.Bileşikler

halinde bulunurlar. Hidrojenle oluşturdukları bileşikleri(hidrürleri) asidik özellik

gösterirler. Önemli bileşikleri oksi asitler ve tuzlardır. Florun başlıca doğal

kaynağı florit mineralindeki CaF2 ve kriyolit mineralindeki Na3AlF6 dır. Klorun en yaygın bileşiği NaCl dir. Brom ve

iyot, doğada flor ve klora göre daha az bulunur. NaCl, deniz suyunda, kaya tuzu yataklarında bulunur. Brom,

deniz suyunda ve yer altı tuz yataklarında bulunur. İyot, deniz suyunda, yosunlarda ve Şili güherçilesinde bulunur.

Halojenlerin eldesi

Halojenlerin üretimi genel olarak yükseltgenme ile gerçekleştirilir. Endüstriyel olarak en iyi yöntem elektrolitik

yöntemle yükseltgenmedir.

Flor üretimi için sulu elektrolit çözelti kullanılamaz. Çünkü su daha düşük potansiyelde yükseltgenir ve üretilen flor

su ile hızla tepkimeye girer. Bu nedenle flor, iletkenliği artırmak için KF eklenmiş sıvı hidrojen florürün yaklaşık

70oC sıcaklıkta, grafit elektrotlar kullanılarak elektrolizinden elde edilir. Elektroliz olayı tamamen susuz ortamda

yapılmalıdır.

Anot(yükseltgenme) 2 F-

→ F2(g) + 2 e-

Katot(indirgenme) 2 H+ + 2 e

- → H2(g)

__________________________________________

Net tepkime 2 HF(s) → H2(g) + F2(g)

Laboratuvarda klor elde etmek için mangan(IV) oksit ve HCl'nin tepkimesinden yararlanılır.

MnO2(k) + 4 HCl(suda) → MnCl4(k) + 2 H2O(s)

MnCl4(k) → MnCl2(k) + Cl2(g)

44

Endüstride klor, klor alkali yöntemi olarak bilinen sulu NaCl çözeltisinin elektrolizi ile üretilir.

2 NaCl(suda) + 2 H2O(s) → 2 NaOH(suda) + H2(g) + Cl2(g)

Laboratuvar koşullarında klor, brom ve iyot, mangan(IV) oksit varlığında alkali halojenürlerin derişik sülfürik asitle

ısıtılmasıyla elde edilir.

2 NaCl(suda) + MnO2(k) + 2 H2SO4 → MnSO4(suda) + Na2SO4(suda) + 2 H2O(s) + Cl2(g)

2 KBr(suda) + MnO2(k) + 3 H2SO4 → Br2(s) + 2 KHSO4(suda) + MnSO4(suda) + 2 H2O(s)

2 KI(suda) + MnO2(k) + 3 H2SO4 → I2(s) + 2 KHSO4(suda) + MnSO4(suda) + 2 H2O(s)

Flor, dayanıklı florokarbon bileşiklerinin eldesinde, yanmayan ve

yüksek sıcaklığa dayanıklı teflon üretiminde, soğutucu akışkan özelliği

olan kloroflorokarbon(CCl2F2) üretiminde, ozonla dost soğutucu

akışkan özellikte olan hidroflorokarbonların(HCFC) eldesinde kullanılır.

Flor bileşiklerinden NaF, haşere ilacı olarak kullanılır. Dişlerin

çürümesini engellemek için içme suyuna ve diş macunlarına, diş

çürümelerini önlemek için gerektiği kadar flor bileşikleri katılır. HF cam

dahil pek çok malzemeyi aşındırma özelliğine sahip olduğu için cam

endüstrisinde kullanılır. Freon, oda şartlarında sıkıştırılarak kolayca

sıvılaşabildiği için soğutucularda kullanılır.

Klor, şehir sularının,atık suların ve havuz sularının temizlenip

dezenfekte edilmesinde, kolay yanmayan polivinilklorür(PVC) plastik

polimerinin üretiminde, ağartıcı olarak kağıt ve tekstil endüstrisinde

kullanılır. Klor bileşikleri buzun erime noktasını düşürdüğü için

buzlanmayı önlemede kullanılır. HClO ve NaClO gibi klorlu bileşikler

renk ağartıcı ve mikrop öldürücü oldukları için tekstil ve deterjan

endüstrisinde kullanılır. HCl, hayvanların kemiklerinden jelatin ve

fosfor elde etmede, önemli klorürlerin elde edilmesinde, demir ve

çeliklerin pasını almada kullanılır. KCl, gübre sanayiinde kullanılır.

KClO3, havai fişeklerde, laboratuvarda oksijen elde edilmesinde, kibrit

endüstrisinde kullanılır.

Brom, organik ilaç ve boyaların sentezinde, fotografçılıkta, yangın

söndürücülerde kullanılır. Bazı brom bileşikleri sinirlere hafif

uyuşturucu etki yaptığından ağrı kesicilerde ve uyku ilaçlarında, AgBr,

fotografçılıkta, Etilendibromür(C2H2Br2), benzinin oktanının

yükseltilmesinde kullanılır.

İyot, yaralar için antiseptik olarak(alkol ve KI ile karıştırılarak

tentürdiyot yapılır), tıpta ve fotografçılıkta, katalizör olarak kimyasal

tepkimelerde kullanılır. KI ve NaI bileşikleri guatr hastalığının

önlenmesinde, AgI, fotografçılıkta kullanılır.

45

GEÇĠġ ELEMENTLERĠ

Geçiş elementlerinin

sayısı diğer

elementlerin

sayısından fazladır

ve tamamı metaldir.

Bu element

atomlarının en

yüksek enerji

seviyesinde 2

elektronları vardır.

Çünkü elektron

diziliminde en yüksek

enerji seviyesindeki orbital 4s'dir. Geçiş elementlerinin yükseltgenme basamakları çeşitlilik gösterir. Geçiş

elementlerinin değerliği genelde nsa(n-1)d

b dizilimindeki a+b toplamına eşittir. 4s

23d

5 diziliminde değerlik elektron

sayısı 7 dir. Bu durumdaki element bileşiklerinde 7+'ya kadar + değerlik alabilir. Ag, Cu gibi elektrik iletkenliği çok

iyi olam metaller geçiş elementidir. Geçiş elementlerinin genellikle dayanıklı olan birçok kompleks bileşik

oluşturma eğilimleri vardır. Koordinasyon kimyasının önemli elementleri kompleks bileşikler oluştururlar. Çeliğe

değişik özellikler kazandıran V,

Cr, Mn, Co, Ni, Mo ve W'da geçiş

elementidir. d bloğu elementleri, s

bloğunun aktifliği yüksek metalleri

ile aktifliği düşük metaller

arasında bir geçişi temsil ettiği

için, geçiş metalleri olarak

adlandırılırlar.

Geçiş elementlerinin en

önemlilerinden biri demirdir(Fe).

Doğada aluminyumdan sonra

bulunma oranı en yüksek olan ve

en çok kullanılan metaldir.

Paslanmamış meteor yüzeyleri

haricinde demir yeryüzünde hiçbir

zaman serbest halde bulunmaz.

Volkanik kayalarda bulunan

demir, daha çok pirit(FeS2) gibi sülfürler ve ferrosilikatlar((Mg.Fe)2SiO4 halinde bulunur. Bu cevherlerdenden

46

endüstride saf demir eldesi uygun değildir. Volkanik kayalarda bu yapıların haricinde daha basit demir bileşikleri

de vardır. Demirin başlıca alaşımı olan çelik, ilk kez 3000 yıl önce elde edilmiş ve kılıç yapımında kullanılmıştır.

Demir çelik üretiminde 1300'lü yıllarda yüksek fırınlar, 1856'da Bessemer konvertörü, 1860'larda açık fırınlar ve

1950'lerde temel oksijen fırınları kullanılmaya başlamıştır.

Demirin mineralleri, % 60-70 oranında demir içeren manyetit(Fe3O4), % 40-60 oranında demir içeren

hematit(Fe2O3), % 30-50 oranında demir içeren limonit([FeO(OH)])tir. Bu minerallerin kendilerine özgü renkleri ve

özellikleri vardır. Manyetit, manyetik özelliğe sahip siyah veya koyu renklerde bir mineraldir. Hematite renginden

dolayı kırmızı demir taşı da denir. Limonit oksitlenmiş demir rengindedir. Limonit cevheri içinde fazla miktarda

kireç içerdiğinden demir üretimi sırasında katkı maddesi olarak kireç kullanılmasına gerek kalmaz. Mineral

içerisinde bir miktar kil, kum gibi safsızlıklar bulunduğu için demir oranı değişiklik gösterebilir.

Demir mineralleri esas olarak çelik üretiminde kullanılırlar. Çelik üretimi için öncelikle demir cevherlerinden ham

demir elde etmek gerekir. Ham demir üretimi için yüksek fırın kullanılır. Demir cevherleri madenden çıkarıldıktan

sonra kırma işlemi

gerçekleştirilir. Daha sonra

yüksek fırında demir

metaline indirgenir.

Yüksek fırına verilen demir

cevherindeki demiri

oksijenden ayırmak için

karbona ve ısıya

gereksinim vardır. Kok

kömürünü yakmak için alt

kısımdan 600-850oC'de

hava gönderilir. Böylece

koktan önce CO gazı elde

edilir. Asıl indirgen olan

madde bu gazdır. Bu

süreçte daha sonra oluşan

CO2 gazı kızgın kokla

karışarak yeniden CO'ya

dönüşür. Bu döngü sürekli

tekrarlanır. Yüksek fırına,

demir cevheri, kok kömürü

ve curuf oluşturucu

maddeler(kireç taşı) üst

kısımdan eklenir. Bu

maddelerin oranı demir

cevherinin bileşimine ve

içinde bulundurduğu

safsızlıklara bağlıdır. Bu

malzemeler fırın içerisinde

alt kısımlara doğru

ilerlerken bir dizi tepkime

gerçekleşir. Tepkimeler

sonucunda demir cevheri pik(ham) demire dönüşür. Fırın tabanındaki bölmede erimiş ham demir toplanır. Ham

demirin üzerinde daha küçük yoğunluğu olan curuf toplanır. Periyodik aralıklarla ham demir ve curuf erimiş halde

dışarı aktarılır. Yüksek fırında gerçekleşen olaylar şekilde tepkime denklemleriyle aşağıdaki gibi gerçekleşir..

1. 2000oC sıcaklıkta kok, oksijen ile tepkimeye girer. Oluşan CO2 gazı fırında yükselir ve 1300

oC sıcaklıkta kok

kömürünün karbonu ile CO gazı oluşturur.

C(k) + O2(g) → CO2(g)

CO2(g) + C(k) → 2 CO(g)

2. CO fırında biraz daha yükselince 1000oC sıcaklıkta demir cevherini indirger.

47

Fe2O3(k) + 3 CO(g) → 2 Fe(k) + 3 CO2(g)

Bu tepkimelerin yanısıra fırının daha üst bölgelerindeki demir cevheri CO ile kısmen indirgenir.

Fe2O3(k) + CO(g) → 2 FeO(k) + CO2(g)

Oluşan FeO, fırının alt kısımlarıda demire indirgenir.

FeO(k) + CO(g) → Fe(k) + CO2(g)

3. Curuf oluşturucu olarak kullanılan kireç taşı, kalsiyum oksit ve karbondioksit oluşturur. CaO cevherdeki

safsızlıkların uzaklaştırılmasına yardımcı olur.

CaO(k) + SiO2(k) → CaSiO3(s)

CaO(k) + Al2O3(k) → Ca(AlO2)2(s)

6 CaO(k) + P4O10(k) → 2 Ca3(PO4)2(s)

Oluşan curuf sıvı demirin üzerinde yüzer.

Ham demir % 95 Fe, % 2-6,7 C ve çeşitli oranlarda safsızlıklar içerir. C oranı çok yüksek olan bu karışımın

kullanım alanı sınırlıdır. Karbon atomları ham demirin çok sert ve kırılgan olmasına neden olur.

Çelik Üretimi

Yüksek fırında elde edilen ham

demirin içinde bulunan fazla

karbonun uzaklaştırılması

gerekir. Çelik temel olarak bir Fe-

C alaşımıdır. Ham demirdeki C

oranı % 2-6,7 iken çelikteki C

oranı % 0,15-1,5 arasındadır.

Günümüzde çelik üretimi için

kullanılan yöntemlerden birisi

Bessemer yöntemidir. Bessemer

yönteminin en önemli özelliği

erimiş dökme demirdeki

safsızlıkların oksijenle giderilmesi

ve bu sırada oluşan tepkimelerde

açığa çıkan enerjinin demiri sıvı

halde tutmasıdır. Bu yöntemde

çelik elde etmek için konverter

kullanılır. Konverter, yumurta

şeklinde etrafı kil veya dolomit

ile astarlanmış bir yüksek

fırındır. Üstünde delik bulunan

bu fırının altında ise hava

üfleme ızgaraları bulunur.

Üstteki delikten erimiş dökme

demir konulur. Fırına hava

gönderildiğinde safsızlıklar

oksitlenir. Bu oksitlerden gaz

olanlar ortamdan uzaklaşır.

Diğerleri ise curuf halinde erimiş

demirin üzerinde toplanır ve

farklı bir yoldan geçerek

demirden uzaklaştırılır. İşlemler

sırasında yapıda yine de bir

miktar fosfor ve kükürt kalır.

48

Çelikler içerdikleri karbon yüzdelerine göre çeşitlilik gösterirler. % 0,15'den az karbon içeren, çekilebilir ve

yumuşak özellikte olan ve demir tel yapımında kullanılan çeliğe düşük karbonlu çelik denir. % 0,15-0,25 C içeren,

yumuşak çekme mukavemeti düşük, sertleştirilme yeteneği çok az,kaynak olma özelliği fazla olan ve kablo, çivi,

zincir ve nal yapımında kullanılan çeliğe az karbonlu çelik denir. % 0,25-0,60 C içeren, kaynak olma özelliği orta

derece, çekme mukavemetleri yumuşak çeliklere göre daha yüksek olan ve çivi, ray, kiriş, direk ve yapı

malzemelerinde kullanılan çeliğe orta karbonlu çelik denir. % 0,61-1,5 C içeren, içerdiği C artışına göre sertleşen,

çekme mukavemetleri yüksek olan, sertleştirilebilme yeteneği yüksek olan, kaynak olma özellliği zayıf olan, bıçak,

ustura, jilet, matkap uçlarının yapımında kullanılan çelğe yüksek karbonlu çelik denir.

Endüstride % 1,5'ten fazla karbon içeren çelik üretilmez. Çelikteki C yüzdesi arttıkça kırılganlık artar. Çeliğe

karbon dışında çeşitli metaller katılarak çeliğe değişik özellikler kazandırılır.

Çeliğe mangan katılırsa, kolaylıkla kesilemeyen ve matkapla delinemeyen sert çelik elde edilir. Çok sağlam

kasalar, taş kıran ve yol yapımında kullanılan makineler, yaylar, burgular bu çelikten yapılır. Çeliğe katılan

manganın korozyona direnci az olduğundan, çeliğe tek başına nadiren katılır. Manganla birlikte krom gibi

korozyon direnci yüksek olan maddeler alaşıma ilave edilir.

% 12 krom katılan çelikler, paslanmaz çelik olarak bilinir. Korozyon direncini artırır. Sıcaklık ve asitlerden

etkilenmez.

Çeliğe kobalt katılırsa çelik sertleşir. Nikel katılırsa çeliğin esnekliği, sertliği ve şok direnci artar. Niyobyum

katılırsa yüksek sıcaklıklara karşı dayanıklılık artar. Titan katılırsa çatlamayı en aza indirerek alaşımın ömrünü

uzatır. Vanadyum katılırsa çeliğin sertliği, dayanıklılığı ve esnekliği artar. Silisyum katılırsa diğer çelik türlerine

göre daha esnek bir çelik türü elde edilir. Yay, tranformatör ve dinamolarda kullanılır.

Çeliğe katılan maddeler, teker teker katılabilecekleri gibi birkaçı birarada da kullanılabilir. Alaşıma katılan katkı

maddesinin oranı da önemlidir. Farklı oranlardaki katkı maddesinin çeliğe kazandırdığı özellikler de farklıdır.

49

Önemli GeçiĢ Elementleri

Periyodik cetvelin d bloğunda yer alan geçiş elementlerinin başlıca doğal mineralleri, elde ediliş yöntemleri ve

önemli kullanım alanları tabloda verilmiştir.

Geçiş metali

Başlıca Doğal Minerali Elde Ediliş Yöntemleri Önemli Kullanım Alanları

Ti İlmenit(FeTiO3) Rutil(TiO2) Titanomanyetit((Fe3O4)FeTiO3)

Titan minerallerinin sodyum veya magnezyumla indirgenmesinden elde edilir.

Uzay aracı, uçak ve füze yapımında

Boya yapımında

Tekstilde

Alaşımlarda

Cr Kromit(FeO.Cr2O3) Krokoid(PbCrO4)

Kromit mineralinin elektrik ark fırınında karbonla indirgenmesiyle elde edilir.

Paslanmaz çelik üretiminde

Koruyucu kaplama yapımında

Alaşımlarda

Mn Piroluzit(MnO2) Manganit(Mn2O3.H2O) Rodonit(MnSiO3)

Demir gibi yüksek fırınlarda elde edilir.

Çeliğin mekanik özelliklerini geliştirmede

Bileşikleri kansızlık tedavisinde

Bileşikleri enfeksiyona karşı ilaçlarda

Alaşımlarda

Ni Nikel blendi(NiS) Pentlandit(NiS.2FeS) Garnierit((Ni.Mg)SiO3.nH2O

Piritlerden elde edilir. Organik tepkimelerde katalizör olarak

akümülatör yapımında

Alaşımlarda

Cu Kuprit(Cu2O) Azurit(2CuCO3.Cu(OH)2) Kalkopirit(CuFeS2) Malahit(CaCO3.Cu(OH)2)

Kalkopiritin flotasyon(yüzdürme işleminden sonra sülfürden arındırmak için kavrulması ile CuS'deki Cu'nun indirgenmesi ile

Elektrikte tel ve levha olarak

Pirinç, bronz alaşımlarının üretiminde

Damıtma aygıtlarının yapımında

Alaşımlarda

Zn Çinko Blendi(ZnS) Sefalerit(ZnO) Zinkit(ZnCO3) Simitsonit(Zn2SiO4)

ZnS'in flotasyon ile zenginleştirilmesinden sonra kavrulmasıyla elde edilen ZnO'daki Zn'nin indirgenmesiyle

Kaplamacılıkta(Galvanizleme)

Boya ve ilaç yapımında

Elektrot yapımında

Alaşımlarda

Pd Platin grubu metalleriyle birlikte ve metalik durumda

Fiziksel ayırma yöntemleriyle Metalik halde yüksek miktarda hidrojen absorblayabildiği için hidrojenasyonda katalizör olarak

Ag Argentit(Ag2S) Kerargirit(AgCl)

Bakır ve kurşun arıtımında yan ürün olarak ve siyanürleme ile

alaşımlar halinde para yapımında

Süs eşyaları yapımında

Kaplamacılıkta

Gıda ve ilaç endüstrisinde

Ayna yapımında

Sn Kasiterit(SnO2) Stanit(Cu2S.FeS.SnS2)

Cevher zenginleştirme, indirgeme ve saflaştırma ile

Teneke yapımında

Alaşımlarda ve tel yapımında

Pt Platin mineralleri Platin arsenit Platin sülfit Metalik platin

Platin bileşiklerinin ısıtılarak indirgenmesiyle

Alaşımları mücevher yapımında

Laboratuvar araçları ve mücevher yapımında

Dişçilikte

Organik tepkimelerde katalizör olarak

Au Kalaverit(Au2Te4) Silvanit(Au2Ag2Te6) Krennerit (Au8Te6) Büyük kısmı metalik Au

Fiziksel ayırma yöntemleri ve siyanürlendirme yöntemi

Süs eşyası yapımında

Diş kaplamada

Alaşımlarda

Hg Sinnebar(HgS) Cevherin hava akımı desteğinde ısıtılması ve hava oksijeninin kükürt ile birleşmesi sonucu oluşan Hg'nin yoğunlaştırılması ile

Termometre, barometre yapımında

Civa buharlı lambalarda

Alaşımların üretiminde

İlaç, kimyasal ve patlayıcı yapımında

Pb Galen(PbS) Serüsit(PbCO3) Anglesit(PbSO4)

Cevher zenginleştirme, kavurma indirgeme ve saflaştırma yoluyla

Boru ve elektrik kablolarının kaplanmasında

Boya, lehim ve alaşım yapımında

akümülatörlerde

50

ORGANĠK BĠLEġĠKLER

Organik Kimya Tarihçesi

Organik kimya karbon-karbon bağı içeren bileşiklerin kimyasıdır. İnsanlar çok eski yıllardan beri organik kimyayla

uğraşmışlardır. Organik kimya bir bilim dalı olmadan önce de insanlar organik maddelerle uğraşıyorlardı. Üzüm

suyundan şarap yapma, sirke elde etme, bitkü ve hayvanlardan yağ elde etme, organik kimya bilim dalı olmadan

öncede gerçekleştiriliyordu.

19. yüzyılın ilk yarısında bir bilim dalı olarak ortaya çıkan organik kimya, bitkisel ve hayvansal maddelerin ortak

element olarak karbon içerdiğini ortaya çıkardı. İsveçli kimyacı Berzelius'un önerisiyle organik maddelerle ilgilenen

bilim dalına organik kimya adı verildi. Berzelius'a göre organik maddeler, yaşam gücü ile ancak canlı

organizmalarda meydana gelebilirdi. Bu görüş 1828 yılında Alman kimyacı Friderich Wöhler'in anorganik

maddelerden üreyi elde etmesiyle değişmeye başladı. Wöhler, amonyum sülfatla((NH4)2SO4) potasyum

siyanatı(KOCN) birbiriyle tepkimeye sokarak organik bir madde olan üreyi(NH2-CO-NH2) elde etti. Wöhler,

deneyini yaparken potasyum siyanatı elde etmek için önce potasyum siyanürle(KCN) kurşun(IV) oksiti(PbO2)

tepkimeye sokarak potasyum siyanatı(KOCN), sonrada üreyi elde etti.

KCN + PbO2 → KOCN + PbO

2 KOCN + (NH4)2SO4 → K2SO4 + 2 NH4OCN

NH4OCN →

Wöhler sentezi organik kimya için bir dönüm noktası kabul edildi. Organik maddelerin laboratuvarda sentezlenme

çalışmalarıda hız kazandı. Günümüzde canlılar tarafından üretilmeyen ve doğal olarak bulunmayan pek çok

madde yapay olarak elde edilebilmektedir.

Organik kimya, karbon içeren bileşikler kimyasıdır; ancak karbon atomu içeren her bileşik organik olmak zorunda

değildir. Örneğin, yapısında karbon içeren CO, CO2, Na2CO3 ve KCN gibi bileşikler organik değil anorganiktir.

Anorganik bileşikler iyonlardan meydana gelmişlerdir.Yapılarındaki atomlar birbirlerine iyonik bağlarla

bağlanmışlardır. Suda çok çözünürken, organik çözücülerde az çözünürler. Sulu çözeltileri elektriği iletir. Erime ve

kaynama noktaları yüksektir. Isıya dayanıklıdırlar ve buharlaşmaları zordur. Çok sayıda element içerirler. Örnek

olarak NaCl, KClO3, Fe2O3 verilebilir.

Organik bileşikler moleküllerden oluşurlar. Moleküllerdeki atomlar birbirine kovalent bağlarla bağlıdırlar.

Molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri Van der Waals ve hidrojen bağlarıdır. Suda az, organik çözücülerde çok

çözünürler. Çözeltilerinin elektrik iletkenliği yok denecek kadar azdır. Erime ve kaynama noktaları düşüktür. Kolay

yanarlar. Temel olarak C, H, O, P, N, S, Br, B, Cl, I, F gibi elementleri içerirler. Örnek olarak CH4, C2H5OH

verilebilir.

Organik BileĢiklerin Formülleri

Organik kimyada bileşik formülleri farklı şekillerde gösterilebilir. Formüller, basit formül, molekül formülü ve yapı

şekilde yazılabilir. Örneğin propen bileşiğinin formülleri aşağıdaki gibi gösterilebilir.

Bileşiği oluşturan elementlerin türünü, atom sayılarınının oranını ve atomların sayılarını veren formüle ise

molekül formülü denir.

51

Organik bileĢiklerde elementlerin aranması

Bir organik bileşiği oluşturan elementlerin neler olduğu nitel analiz ile, elementlerin bileşik içerisindeki miktarları da

nicel analiz yöntemleriyle bulunabilir. Bütün organik bileşiklerde karbon elementinin varlığı kesindir. Organik

bileşiklerdeki karbon(C) ve hidrojen(H) elementlerinin varlığını anlamak için, bir kap içerisine bir miktar organik

madde konulur ve kap içerisine fazla miktarda oksijen gönderilir. Organik madde tüpü ısıtılır ve organik maddenin

yanması sağlanır. Yanma sonucunda oluşan su buharı su tutucular tarafından, CO2 gazı da kireç suyu tarafından

tutulur. Kullanılmayan oksijen ve diğer gazlar tüplerden geçerek dışarı çıkarlar.

Organik maddelerde azot(N) elementinin varlığını nitel olarak bulabiliriz. Bir deney tüpünde organik madde(üre

gibi azot içeren), NaOH ve CaO ile karıştırılıp ısıtılırsa bir gaz çıkışı olur. Tüpün ağız kısmında tutulan ıslak

kırmızı turnusol kağıdının rengi maviye dönerse çıkan gazın NH3 olduğu anlaşılır. Tepkimede oluşan NH3 gazı

organik maddede azot elementinin varlığını gösterir.

C, H, N ve O elementlerinden oluşan bir organik bileşikte C, H ve N varlığını nitel olarak bulabilirken O varlığını

bulamayız. Oksijenin varlığını bulabilmek ve miktarını hesaplayabilmek için C, H ve N elementlerinin nicel

analizleri sonucunda bulunan yüzde oranlarından yararlanırız. 100 gram organik bileşiğin analizi yapıldığında, C,

H ve N elementlerinin kütle yüzdeleri bulunur. C, H ve N elementlerinin yüzde kütleleri toplamı 100'den çıkarılırsa

o bileşikteki oksijenin kütle yüzdesi bulunur. Yüzdelerden yararlanarak elementlerin mol sayıları hesaplanır ve

birbirlerine oranlanarak bileşiğin basit formülü bulunur.

Örnek: Karbon ve hidrojenden oluşan bir organik bileşiğin analizi sonucunda kütlece % 80'i C, %20'si H

bulunmuştur. Buna göre, organik bileşiğin basit formülünü bulunuz.(C = 12 g/mol, H = 1 g/mol)

Çözüm: Bileşikten 100 gramlık örnek alındığında, 80 gram C, 20 gram H içerir. Bu durumda 100 gram bileşikteki

C ve H mollerini hesaplayalım.

Atom sayılarının tamsayıya dönüştürülmesi için C ve H mol sayıları 6,7'ye bölünür.

bu durumda bileşiğin basit formülü CH3 olur.

Örnek: Karbon, hidrojen ve azot elementlerinden oluşan bir organik bileşiğin 31 gramının oksijenle yakılması

sonucunda elde edilen CO2 bileşiği 44 gram ve H2O bileşiği 45 gram olduğuna göre, organik bileşiğin basit

formülünü bulunuz.(C = 12 g/mol, H = 1 g/mol, N = 14 g/mol)

Çözüm: Önce CO2 ve H2O'nun bileşimindeki C ve H kütlelerini bulalım bulunur.

Başlangıçtaki organik madde kütlesinden C ve H kütleleri toplamını çıkararak N kütlesini bulalım.

Fırın

CO , H O , O ve diğer gazlar

2 2 2

2Mg(Cl ) gibi su

tutucu bir madde

4Kireç suyu

Madde örneği

2O ve diğer gazlar

52

31 g - (12 g + 5 g) = 14 g N

Bulunan değerlerden yararlanarak elementlerin mol sayılarını bulalım.

Bulunan değerler katsayılar olarak alınırsa bileşiğin basit formülü CH5N olur.

Örnek: Karbon, hidrojen, oksijen ve azot elementlerinden oluşan bir organik bileşiğin analizi sonucunda kütlece %

49,48'i C, %5,19'u H, %28,85'i N olarak bulunmuştur.Buna göre, organik bileşiğin basit formülünü bulunuz.(C = 12

g/mol, H = 1 g/mol, N = 14 g/mol, O = 16 g/mol)

Çözüm: Bileşikten 100 gramlık örnek alındığında, 49,48 gram C, 5,19 gram H, 28,85 gram N içerir. Bu durumda

oksijen kütlesini bulmak için C, H ve N elementlerinin kütlelerinin toplamını 100 gramdan çıkardığımızda bileşiğin

100 gramındaki oksijen kütlesini buluruz.

100 - (49,48 + 5,19 + 28,85) = 16,48 g O

100 gram bileşikteki C, H, N ve O mollerini hesaplayalım.

Tüm atom sayılarının tamsayıya dönüştürülmesi için bütün sayılar 1,03'e bölünür.

bu durumda bileşiğin basit formülü C4H5N2O olur.

Örnek: Bir organik bileşiğin 36 gramının oksijenle yakılması sonucunda elde edilen CO2 bileşiği 52,8 gram ve H2O

bileşiği 21,6 gramdır. Bileşiğin 0,5 molü 90 gram olduğuna göre, organik bileşiğin molekül formülünü bulunuz.(C =

12 g/mol, H = 1 g/mol, O = 16 g/mol)

Çözüm: Önce CO2 ve H2O'nun bileşimindeki C ve H kütlelerini bulalım bulunur.

Başlangıçtaki organik madde kütlesinden C ve H kütleleri toplamını çıkararak N kütlesini bulalım.

36 g - (14,4 g + 2,4 g) = 19,2 g O

Bulunan değerlerden yararlanarak elementlerin mol sayılarını bulalım.

53

Bu durumda tüm mol sayıları 1,2'ye bölünürse bileşiğin basit formülü CH2O bulunur.

Bileşiğin mol kütlesini bulalım.

Bileşiğin molekül formülü aşağıdaki eşitlikle bulunur.

Basit formül kütlesi x n = Mol kütlesi

(CH2O) x n = 180

30 x n = 180

n = 6

Bu durumda bileşiğin molekül formülü (CH2O)n → C6H12O6 olur.

Örnek: Bir organik bileşiğin 0,60 gramının oksijenle yakılması sonucunda elde edilen CO2 bileşiği 1,32 gram ve

H2O bileşiği 0,72 gramdır. Buna göre organik bileşiğin basit formülünü bulunuz.(C = 12 g/mol, H = 1 g/mol, O = 16

g/mol)

Örnek: Bir organik bileşiğin 3,6 gramının oksijenle yakılması sonucunda elde edilen CO2 bileşiği 9,24 gram ve

H2O bileşiği 2,52 gramdır. Organik bileşiğin 0,5 molü 180 gram olduğuna göre, molekül formülünü bulunuz.(C =

12 g/mol, H = 1 g/mol, O = 16 g/mol)

Örnek: Karbon, hidrojen, oksijen ve azot elementlerinden oluşan bir organik bileşiğin analizi sonucunda kütlece %

74'ü C, %7,4'ü H, %8,6'sı N olarak bulunmuştur.Organik bileşiğin bir molü, 48 mol atom içerdiğine göre molekül

formülünü bulunuz.(C = 12 g/mol, H = 1 g/mol, N = 14 g/mol, O = 16 g/mol)

Örnek: Molekül formülü C6H8O6 olan bileşiğin basit formülünü bulunuz.

Örnek: Basit formülü CHO olan organik bileşiğin mol kütlesi 116 g/mol olduğuna göre molekül formülünü bulunuz.

Örnek: Mol kütlesi 100 g/ mol olan organik bileşiğin analizinde kütlece %24 C, %3 H, %16 O, %57 F elde ediliyor.

Buna göre organik bileşiğin molekül formülünü bulunuz.( C = 12 g/mol, H = 1 g/mol, O = 16 g/mol, F = 19 g/mol)

Örnek: C, H ve O elementlerinden oluşan organik bileşiğin 11,6 gramı yakıldığında 26,4 gram CO2 ve 10,8 gram

H2O oluştuğuna göre,

a) bileşikte kaç gram oksijen vardır?

b) bileşiğin basit formülünü bulunuz.

c) bileşiğin 0,5 molü 29 gram ise molekül formülünü bulunuz. ( C = 12 g/mol, H = 1 g/mol, O = 16 g/mol)

Örnek: 0,1 molü yakıldığında 17,6 gram CO2 ve 7,2 gram su oluşuyor. Buna göre bileşiğin molekül formülünü

bulunuz. ( C = 12 g/mol, H = 1 g/mol, O = 16 g/mol)

54

DoymuĢ Hidrokarbonların Adları

Organik bileşiklerin sayısı çok olduğundan, bunların belirli bir düzene göre incelenmesi kolaylık sağlayacaktır. Bu

düzeni oluşturmak için en basit organik bileşikler alınarak adlandırılır ve diğer maddeler bu organik maddelerin

türevi olarak kabul edilerek adlandırılır. Doymuş hidrokarbonlar olarak aldığımız alkanlar en basit yapılı organik

maddelerdir. Yapıdaki C atomlarının tamamı 4 ayrı atomla bağlandığı için bu hidrokarbonlara doymuĢ

hidrokarbonlar da denir. Atomları arasında çoklu bağ ya da bağlar bulunduran hidrokarbonlara ise doymamıĢ

hidrokarbonlar denir. Doymuş hidrokarbonlar düz zincir yapılı alkanlar, dallanmış alkanlar ve sikloalkanlar olmak

üzere üç gruptan oluşurlar. Düz zincirli ve dallanmıĢ alkanların genel formülü CnH2n+2 , sikloalkanların genel

formülü ise CnH2n şeklindedir. 7 karbonlu düz zincirli alkanın molekül formülü C7H16 , 7 karbonlu sikloalkanın

molekül formülü ise C7H14 tür. Kimyacılar, C atomlarının tümünün düz bir zincir oluşturmasıyla oluşan alkanlara

normal alkan zinciri(düz zincirli alkanlar) demektedir.

Hidrokarbon dizilerinde her bir grup elemanı bir öncekinden metilen grubu(-CH2-) kadar farklılık gösteriyorsa,

homolog seri oluşturuyor demektir. Bir moleküller serisinde, moleküller bir C atomu ile farklılık gösteriyorlar ama

diğer özellikler bakımından benzerlikler taşıyorlarsa,homolog seri oluştururlar. Örneğin, ilk üç alkan

incelendiğinde, metan(CH3-H), etan(CH3CH2-H) ve propanın(CH3CH2CH2-H) birbirinin homologu olduğu görülür.

Kimyasal maddelerin sistematik bir biçimde adlandırılması ondokuzuncu yüzyılın sonlarında başlamıştır. Bundan

önceki adlandırmalarda maddelerin bazı özellikleri gözönüne alınarak adlandırma yapılıyordu. Örneğin formik asit

karıncaların bazı türlerinde rastlandığı için adını latincede karınca anlamına gelen formicae kelimesinden

almıştır. Kimyacılar günümüzde bile daha önceden oluşturulmuş isimleri kullanmaya devam etmektedirler. Birçok

kimyasal madde günümüzde de bu adlarla bilinirliklerini sürdürmektedirler. Genel adlandırmada madde adları

belirtilirken sayılar kullanılmaz. Sayıların kullanıldığı adlandırma sistemine sistematik adlandırma sistemi(IUPAC)

denir. Sık kullanılan bu kimyasal maddelerin geenel adları bugün bile değişmemiştir. Buna rağmen günümüzde

maddelerin sistematik adlandırmasının(IUPAC) öğrenilmesi gerekmektedir.

Sistematik adlandırmanın en önemli kuralı 'her farklı maddenin tek bir adı' nın olmasıdır. IUPAC sistemi

10 milyon civarında olduğu tahmin edilen ve her yıl binlerce yeni maddenin de bulunduğu organik maddelerin her

birine farklı bir ad verme üzerine kurulmuştur. IUPAC kuralları kullanılarak herhangi bir organik maddenin formülü

yazılabilir; ya da formülü verilen bir maddenin adı okunabilir. Kimyacılar birçok nedenle IUPAC adlandırma

sistemine uyum sağlamaktadırlar. Öncelikle, IUPAC sistemiyle heryerde maddeyi tanıyabilirler. İkinci olarak,

Kimya literatüründe maddelerin indekslenmesini daha kolay yapabilirler. Son olarak, bilgisayar sistemlerinde

literatür tarama işlemlerini daha kolay gerçekleştirebilirler.

IUPAC adlandırma sisteminde, düz zincirli alkanların adları esas alınarak adlandırma yapılır. Alkanlarda dört

karbondan fazla karbon içeren zincirlerdeki önekler yunan yada latin kökenlidir. Bu önekler met-, et-, prop-, büt-,

pent-, hekz-, hept-, okt-, non- şeklinde olur. Aşağıdaki tablo bazı düz zincirli(normal) alkanları göstermektedir.

ADI C atomu sayısı Yapısı

Metan 1 CH4

Etan 2 CH3CH3

Propan 3 CH3CH2CH3

Bütan 4 CH3CH2CH2CH3

Pentan 5 CH3CH2CH2CH2CH3

Hekzan 6 CH3CH2CH2CH2CH2CH3

Heptan 7 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

Oktan 8 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

Nonan 9 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

Dekan 10 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

Undekan 11 CH3(CH2)9CH3

Dodekan 12 CH3(CH2)10CH3

Tridekan 13 CH3(CH2)11CH3

Tetradekan 14 CH3(CH2)12CH3

Pentakontan 50 CH3(CH2)48CH3

Hekzakontan 60 CH3(CH2)58CH3

Hektan 100 CH3(CH2)98CH3

Tablo 1.1. Bazı düz zincirli dallanmamış alkanların yapıları ve adları

55

Bir molekül formülündeki karbon atomlarının bir kısmının ya da tümünün halka yapısında bir araya gelmesiyle

oluşan, genel formülleri CnH2n olan doymuş hidrokarbonlara sikloalkanlar denir.

Yoğunlaştırılmış formül(yapı formülü) Bağ çizgili formül(çizgi gösterimi)

Siklopentan Siklopentan

Siklo alkanlar adlandırılırken alkan adının önüne yukarıda verilen örnekte olduğu gibi "siklo-" ön eki getirilir.

Halkalı yapı, düz zincirin iki ucundaki karbonların hidrojen kaybederek birbirine bağlanmasıyla oluşur. En küçük

üyesi üç karbonlu olan siklopropan'dır.

56

ORGANĠK BĠLEġĠKLERĠN FORMÜLLERĠ-HĠBRĠDLEġME VE

MOLEKÜL GEOMETRĠSĠ

Organik bileşiklerde temel element karbon olduğu için, organik kimyaya karbon kimyası da denir. Karbon

atomunun elektron dağılımı 1s22s

22p

2 şeklindedir. Değerlik elektron sayısı 4'tür. Periyodik cetvelin ikinci

periyodunda 4A grubundadır. Değerlik elektronlarını ortak kullanarak, aynı ya da farklı atom gruplarıyla dört tane

kovalent bağ yapar. Karbon başka C atomlarıyla tekli bağ, ikili bağ ya da üçlü bağ oluşturabilir. Aynı şekilde başka

atomlarla da bağ oluştururken bu şekilde bağlar oluşturabilir.

Organik bileşiklerin sayılarının çok olmasının nedeni karbonun çok bağ yapabilme yeteneğidir. Karbon atomları

diğer element atomlarıyla bağ yaparken, kendi aralarında da bağ yaparak uzun zincirler, halkalar şeklinde

bileşikler oluşturur.

Periyodik sistemde, C elementi çok sayıda bağ oluşturarak uzun zincirler oluştururken, periyodik sitemde C

elementine en yakın olan bor, azot, oksijen, silisyum, fosfor ve kükürt atomlarının zincir oluşturma özellikleri çok

azdır. C atomlarının çok sayıda bağ oluşturmaları ve diğer element atomlarından daha uzun zincirler

oluşturabilmeleri bağ enerjilerinin yüksek olmasından kaynaklanır. C-C bağının bağ enerjisi çok yüksektir. Başka

bir deyişle C-C bağının koparılması için gereken enerji çok yüksektir. Bu nedenle C-C bağı kararlı bir yapıdadır.

Karbon atomları birbirlerine sonsuz sayıda bağlanarak kararlı düz zincirli, dallanmış zincirli ve halkalı çok sayıda

bileşik oluşturabilir.

Periyodik cetvelde yer alan elementlerin bir kısmının elektronegativite değerleri yukarıdaki şekildeki gibidir.

Çizelgeye bakıldığında karbona en yakın olan B, Si ve P elementlerinin elektronegativite değeri, karbon atomunun

elektronegativite değerinden azdır. Bu durumda B, Si ve P element atomlarının birbirlerinin ve diğer atomları

çekme kuvvetleri, karbon atomlarının birbirlerini ve diğer atomları çekme kuvvetinden az olacaktır. Azot ve oksijen

atomlarının elektronegativite değeri ise C elementininkinden büyüktür; ama bağ yapmada kullanacakları elektron

57

sayısı daha az olduğu için ve bağ yapmayan değerlik elektronlarının da bulunması az sayıda bağ oluşturmalarına

ve az sayıda bileşik oluşturmalarına neden olur.

Lewis Formülleri

Lewis, bağ oluşumlarını inceleyebilmek için kendi adıyla anılan özel bir gösterim geliştirmiştir. Bu gösterimde

atomun değerlik elektronları, atomun simgesinin çevresine her bir elektron için bir nokta kullanılarak yerleştirilir.

Aşağıda bazı atomların elektron dağılımları ve Lewis gösterimleri yapılmıştır.

3Li 1s22s

1

4Be 1s22s

2

5B 1s22s

22p

1

6C 1s22s

22p

2

7N 1s22s

22p

3

8O 1s22s

22p

4

9F 1s22s

22p

5

Lewis simgeleri kovalent moleküller için yazıldığı zaman Lewis formülü veya lewis yapısı diye adlandırılır. Lewis

formüllerinde iki elektron bir bağ oluşturur. Bağ elektron çifti(-) ile gösterilir.Aşağıda bazı bileşiklerin Lewis

gösterimleri yapılmıştır.

58

Yukarıda bağ yapısıyla gösterilmiş moleküllerde ortaklanmış(bağ yapımına katılan elektronlar) elektron çiftleri

atomlar arsındaki bağlarla gösterilmiştir. Ortaklanmamış elektron çiftleri ise yapısında yer aldığı atomun

çevresinde noktalarla gösterilmiştir. Lewis formülleri yazılırken atom sembolünün çevresine atomun değerlik

elektron sayısı kadar nokta konulur. Nokta tek ise ortaklanmamış elektron, iki tane ise ortaklanmış elektron çiftini

gösterir.

Örneğin, atomunda iki tane ortaklanmamış elektron, iki tanede bağ yapımına katılmayan elektron çifti

vardır.

Kovalent bağ yapımında ortaklaşa kullanılan elektron çiftlerine ortaklanmış elektron çifti ya da bağlayıcı elektron

çifti denir.

Örnek: Aşağıda kapalı formülü verilen bir maddenin Lewis formülünün yazılımı basamaklar halinde

gösterilmektedir.

Örnek:

Yukarıda yoğunlaştırılmış formülü verilen organik bileşiğin Lewis formülünü yazınız.

Yanıt:

Örnek: Aşağıda yoğunlaştırılmış formülleri verilen organik bileşiklerin Lewis formüllerini yazınız.

59

Organik moleküllerde Rezonans ve Tautomeri

Organik maddelerin birçoğu için tek Lewis formülü yazmak yeterlidir. Ancak, bazı organik bileşikler iki ya da daha

fazla Lewis formülüyle de ifade edilebilmektedir. Organik bileşikte, atomlar aynı şekilde yerleştiği halde

elektronların farklı yerleşmesi ile oluşan farklı yapıların karışımına rezonans denir. Rezonans olan moleküllerde

çoklu bağ karakteri vardır ve moleküle dağılmış durumdadır. Moleküldeki atomlarının yeri değişmeden,

elektronların yer değiştirmesiyle oluşan rezonans yapılar gösterilirken,Lewis formülleri arasına çift yönlü ok(↔)

çizilir. Molekül tek bir formülle ifade edilemez; oluşan farklı yapıların katkısıyla oluşan rezonans karışımıyla

gösterilir. Rezonans karışımının enerjisi, tek tek yapıların enerjisinden daha düşüktür; rezonans, toplam enerjiyi

azaltır ve bileşiğin daha kararlı hale gelmesini sağlar. Aşağıda benzenin(C6H6) rezonans yapıları ve genel formülü

gösterilmiştir.

Yanda rezonans yapısı gösterilen format iyonunda, atomların

konumu aynı kaldığı halde elektron çiftleri yer değiştirmiştir.

İkili bağların farklı konumlarda yer aldığı bir başka durum daha vardır. Organik kimyada bunu açıklayan

tautomerilikte bir izomer şeklidir. Karbon atomu ile çift bağ yapabilen bir heteroatom(O, S, N gibi) üzerinde

hidrojen varsa ve de bunlar doğrudan -C=C- çift bağlı C atomlarından birine bağlı ise, C=C çift bağı karbon ile

heteroatom arasına kayarken, heteroatoma bağlı hidrojen çift bağın diğer tarafındaki C atomu üzerine geçerek

başka bir yapı oluşturur.

Yukarıda verilen örnekteki, keto-enol dönüşümünde enol formundaki yapıda yer alan hidroksil(-OH) den bir

proton(H+) ayrılır ve iki hidrojenin bağlı olduğu C atomuna göç eder. Karbon atomları arasındaki ikili bağ, tek bağ

haline gelirken, C atomu ile O atomu arasındaki tek bağ ikili bağ haline gelir. Keto ve enol karışımında ortamda

enol form yok denecek kadar azdır. Ortamda %100'e yakın keto formu bulunur. Aradaki oklar bunu anlatmak için

tek tarafı kısa olarak çizilmiştir. Keto formun daha kararlı olması ve fazla bulunması bağ enerjilerine bakıldığında

60

daha kolay anlaşılır. C=O bağ enerjisi 364 kJ/mol, C=C bağ enerjisi 250 kJ/mol'dür. C=O'da yer alan bağı daha

kararlı olduğu için bu formlardan keto formu daha kararlıdır.

İkili bağ bulunan C atomuna -OH grubu bağlıysa bu bileşiklere enol adı verilir. Kararsız olan enol bileşiği -OH'taki

hidrojenin yer değiştirmesiyle keto yapısına dönüşür. Birbirine dönüşebilen enol ve keto bileşiklerinin dengede

bulunmasına tautomeri denir. Tautomerler keto ve enol formunda oldukları için buna keto enol tautomerisi denir.

Aşağıda bazı keto enol tautomeri örnekleri verilmiştir.

Örnek:

Örnek:

Yukarıda verilen örnekte enol formu, keto formuna göre daha kararlı bir yapıya sahiptir.

Örnek:

Verilen örnekte, 3-pentanon'da keto ve enol formlarının dengede

olduklarını gösteren ok işaretleri her iki yöne dünüşümünde aynı

olduğunu göstermektedir.

HibridleĢme ve Molekül Geometrisi

Kovalent bağlar, son yörüngelerinde zıt spinli birer elektron taşıyan iki atom

arasında oluşur. Yandaki C atomunun elektronlarının enerji seviyelerindeki

orbitallere dağılımı görülmektedir. Elektron dağılımına bakıldığında C atomunun en

dış enerji seviyesindeki 2p orbitallerine iki tane ortaklanmamış elektron olduğu

görülür. Karbon atomu bu durumda(temel hal) dört bağ yapamaz. C atomu temel

haldeyken, enerji verilerek uyarılırsa 2s orbitallerinde ortaklanmış olarak bulunan

elektronlardan birisi 2p orbitallerinden boş olanına yerleşir. Bu durumda C atomunun ortaklanmamış elektron

sayısı dört olur. C atomu bu değişikliği kendi başına iken yapmaz, başka atomlarla bağ yaparken gerçekleştirir.

C atomu tek başına iken gerçekleşmeyen bu olay C

atomunun başka atomlarla bağ oluşturması sırasında

gerçekleşir. Bu değişimle ilgili buluşu yapan bilim

insanı Linus Pauling'dir. 1931 yılında, yaptığı

çalışmalarda metan gazındaki karbon atomunun

elektron dağılımının, serbest haldeki C atomunun

elektron dağılımından farklı olduğunu göstermiştir.

Pauling, bir tane 2s ve 3 tane 2p orbitalinin oluşan bir

değişimle 4 yeni birbirine benzer orbital gibi

davrandıklarını matematiksel olarak bulmuştur. Metan

gazının yapısında yer alan bu dört orbitale

hibridleşmiş atomik orbitaller adı verilmiştir. Hibrid

orbitaller merkez atomun orbitallerinin birbirlerine

61

karışması sonucu oluşur. Farklı enerjileri olan atom orbitallerinin etkileşerek aynı enerjiye sahip özdeş orbitallere

dönüşmesine hibridleşme denir. C atomunda bir s ve üç p orbitalinin yeniden düzenlenmesiyle oluşmuş yeni dört

orbitale de sp3 orbitalleri denir.

Yanda metan gazı oluşumu olayı şematize

edilmiştir. Normalde metan gazı oluşurken s

ve p orbitalleri birbirinden farklı olduğundan

bağlarında farklı uzunlukta ve özellikte

olması beklenir; ancak yapılan ölçümler bağ

yapımını katılan 4 orbitalin de özdeş

olduğunu göstermektedir. Bunun nedeni

bileşik oluşumu sırasında karbon atomunun

orbitallerinde gerçekleşen hibridleşme

olayıdır. Bu durumda bağ yapımına katılan

orbitaller hibridleşmiş sp3 orbitalleridir.

Eten(etilen) molekülünün Lewis formülünde merkez atomu olan C'un çevresinde üç doğrultu vardır. Bunlar bir

tane yarım dolu s orbitali ile iki tane yarım dolu p orbitalinden oluşan orbitallerle

oluşur. Merkez atomu bu durumda sp2 hibridleşmesi yapmış olur. Bu durumda C

atomunda bağ yapımına üç tane sp2 orbitali ile bir tane p orbitali katılmış olur. C

atomları arasındaki bağlardan biri sp2 orbitalleri arasında olurken, diğeri p orbitalleri

arasında olur.

İki atom orbitalinin ya da hibrid orbitalinin

bağ ekseni doğrultusunda uç uca

örtüşmesiyle oluşan bağ tipine sigma( )

bağı denir. Bağ eksenine dik atomik p-p

orbitallerinin yan yana örtüşmesiyle oluşan

bağa pi( ) bağı denir. İki atom arasında

oluşan bağ sayısı bir ise bağın adı sigma,

iki atom arasında oluşan bağ sayısı birden

fazla ise bağlardan biri sigma diğerleri pi

bağı olur. bağı, bağından daha

kuvvetlidir. bağı oluşmadan bağı

oluşmaz. İki atom arasında sadece bir

tane bağı oluşabilir. bağı,

ortaklanmamış elektron çiftleriyle

molekülün geometrisini belirlerken,

bağları sadece bağ uzunluğunu kısaltır.

62

Yan da formülü verilmiş olan etin(asetilen molekülünde merkez atomu olan C'un

çevresinde iki doğrultu vardır. Bu doğrultudaki iki orbitaller bir tane s ve bir tane p

orbitalinin hibridleşmesi sonucunda oluşan sp orbitalleridir. Merkez atomunun bu

durumda hibridleşme türü sp'dir. Hibridleşmeye katılmayan her iki karbondaki p

orbitalleri, C atomları arasındaki üçlü bağdan ikisini oluşturur. p orbitallerinin

oluşturduğu bağlar bağlarıdır.

63

C atomunun hibridleşme türü için bağ çeşitlerine bakarak karar verebiliriz.

C atomu 4 sigma bağı yapmışsa sp3 hibridleşmesi, 3 sigma bağı yapmışsa

sp2 hibridleşmesi, 2 sigma bağı yaparsa sp hibridleşmesi yapmıştır.

Örnek:

Yukarıda verilen organik madde örneğindeki C atomlarının hibridleşme türlerini bulunuz.

Yanıt:

64

Örnek:

Yanda formülleri verilen organik

bileşiklerdeki C atomlarının

hibridleşme türlerini bulunuz.

Örnek:

Yanda verilen organik bileşiklerdeki C atomlarının hibridleşme

türlerini bulunuz.

MOLEKÜL GEOMETRĠSĠ-VSEPR Teorisi

Küçük moleküllü bir bileşiğin geometrisini ortaya çıkarabilmek ve bir tahminde bulunmak için Değerlik Katmanı

Elektron Çifti İtme Teorisi(VSEPR Teorisi)'nden yararlanılır. Bunun için merkez atomunun sigma bağ sayısının ve

bağ yapmamış elektron çifti sayısının bulunması gerekir. Sigma bağ sayısı ile bağ yapmamış elektron çifti

sayısının toplamına sterik sayı adı verilir. Aşağıda üç maddenin sterik sayısının bulunması işlemleri gösterilmiştir.

( ) ( ) ( )

__________________________________________________________________________________________

Sterik sayı = 4 Sterik sayı = 4 Sterik sayı = 4

Sterik sayı, birbirini iten toplam elektron çiftlerinin(bağ yapan ve yapmayan tüm çiftler) sayısını verir. Elektron

çiftleri birbirini ittiğinde üç boyutlu uzayda birbirilerinden en uzak olacak bölgelere yerleşecek şekilde

düzenlenirler. Sonuçta, merkez atomunun geometrisi sterik sayı kullanılarak bulunmuş olur. Şimdi yukarıda sterik

sayılarını hesapladığımız bileşiklerin geometrilerin inceleyelim.

Metan(CH4) bileşiğinde sterik sayı 4'tür. CH4 bileşiğinde C atomunun 4 sp3 orbitali, 4

tane H atomunun 1s orbitali ile örtüşerek dört tane kovalent bağ yapar. Bağ yapımına

katılan elektron çiftleri birbirini iter ve hidrojen atomları birbirlerine en uzak konumda

65

olacak şekilde bir düzgün dörtyüzlü(tetrahedral) yapının köşelerine yerleşir. H atomları arasındaki bağ açıları

109,5o olur.

Amonyak(NH3) molekülünde sterik sayı 4'tür. sp3 hibridleşmesi yapmış azot atomunun çevresinde bağ yapımına

katılan üç tane ortaklanmış elektron çifti ve bir tane de bağ yapımına katılmayan elektron çifti vardır. Bağ

yapımına katılmayan elektron çifti, bağ yapımına katılan elektron çiftlerini iterek kendisinden en uzak kalacakları

noktaya itmeye çalışır. Bu durumda düzgün dörtyüzlü yapıdaki 109,5o'lik açı küçülür. Bağ yapımına katılmayan

elektron çiftinden dolayı molekülün geometrik yapısı düzgün dörtyüzlü değil, üçgen piramit şeklinde olur.Elektron

çiftleri arasındaki açı da 107,3o olur.

Su(H2O) molekülünde sterik sayı 4'tür. Oksijen oluşturduğu sp3 hibrid orbitalleri ile hidrojenin 1s orbitalleri

örtüşerek iki tane sigma bağı oluşturur. Bunun iki tanesi H elektronlarıyla bağ oluşturacak, kalan iki bağ yapımına

katılmayan elektron çifti ise bağlardaki elektronları iterek kendilerinden uzakta tutmaya çalışır. Bu durumda bağ

yapımında bulunan elektron çiftleri arasındaki açı biraz daha küçülür ve 104,5o olur. Molekülün geometrik yapısı

düzgün dörtüzlüden kırık doğru şeklinde bir yapıya değişir.

VSEPR gösteriminde A merkez atomunu, X merkez atomuna bağlı atom ya da atom gruplarını E'de bağ yapımına

katılmayan elektron çiftlerini gösterirse;

AX4 gösterimi, CH4, CCl4, ve SiF4 gibi molekülleri,

AX3E gösterimi, NH3 ve benzeri molekülleri

AX2E2 gösterimi, H2O ve benzeri molekülleri gösterir.

sp2 hibridleĢmesiyle oluĢan molekül geometrisi

Küçük moleküllü bir bileşikteki sterik sayı 3 ise merkez atomu sp2 hibridleşmesi yapıyor demektir. Atom numarası

5 olan bor element atomunun 9F ile oluşturduğu BF3 molekülünü inceleyelim. Bor'un, her biri bir bağ yapacak 3

tane değerlik elektronu vardır. B F ile molekül oluştururken üç bağ oluşturacak ve üzerinde bağ yapmayan

elektron çifti olmayacağından sterik sayısı 3 olur. Bor üç bağ oluşturacağı için dört değil üç orbitale ihtiyacı olacak;

bu nedenle sp2 hibridleşmesi yapacaktır. sp

2 hibrid orbitallerinin birbirinden en uzak olacakları şekilde

66

yerleşebilmeleri gerektiği için düzlemsel üçgen bir yapıda yerleşecekler ve aralarındaki açılar 120o olacaktır.

Molekül şekline düzlemsel denmesinin nedeni moleküldeki tüm atomların aynı düzlemde bulunması, üçgen

denmesinin nedeni ise bor atomunun üç farklı atomla bağ yapmasıdır.

sp hibridleĢmesiyle oluĢan molekül geometrisi

Küçük bir bileşik molekülündeki merkez atomunun sterik sayısı 2 ise, merkez atomu sp hibridleşmesi yapıyor

demektir. 4Be ile 1H atomlarının oluşturduğu BeH2 molekülünde berilyum'un değerlik elektron sayısı 2 olduğu için ,

her elektron bir bağ oluşumunda kullanılacaktır. Bu nedenle berilyum kullanacağı iki orbitali için sp hibridleşmesi

yapacaktır. Bağ oluşumu sonucunda berilyum atomunun bağ yapmayan elektronları da olmadığı için sp

hibridleşmesi yapmış orbitallerin birbirinden en uzakta bulunacakları şekilde yerleşmeleri gerektiği için,

aralarındaki açı 180o olacaktır. Oluşan molekülün geometrisi doğrusal olacaktır.

sp hibridleşmesine bir başka örnek olarak CO2 molekülü verilebilir. CO2 molekülünde

merkez atomu olan C'nin sigma bağ sayısı 2 ve bağ yapmayan elektronu da

bulunmadığı için sterik sayısı 2'dir. Bu durumda merkezdeki C atomu sp hibridleşmesi

yaparak molekülü oluşturacak ve molekül geometrisi de doğrusal olacaktır.

sp3, sp

2 ve sp hibridleşmeleri ile oluşan moleküllerde ortaya çıkan geometriler aşağıdaki gibi özetlenebilir.

67

Örnek: Aşağıda molekül yapısı gösterilen bileşiğin H hariç, tüm atomlarının molekül geometrisini açıklayınız.

Yanıt:

68

ORGANİK MADDELERİN ADLANDIRILMASI

Organik kimya karbon atomlarının kimyasıdır; ancak organik maddelerden bazıları karbon atomlarının yanında başka

atomlarda içerirler. Organik maddelerin içerdiği bu farklı atomlar, organik maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini de

belirler. Organik maddelerde bulunan karbon ve hidrojen atomları haricindeki böyle atomlara kimyacılar hetero atomlar

adını vermektedirler. Bu atomların oluşturduğu gruplara da fonksiyonel gruplar denir. Burada organik maddelerin

adlandırılması ile ilgili kurallar açıklanacaktır.

Organik bileşikler içerdikleri fonksiyonel gruplara göre sınıflandırılmaktadır. Aynı sınıfa giren organik maddeler benzer

fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olmaktadırlar. Organik maddelerin adları içerdikleri fonksiyonel gruba göre

oluşturulmaktadır.

1.1 ORGANİK MADDELERİN YAPISI

Moleküller gerçekte 3 boyutlu yapıdadırlar. Moleküllerin bu yapıları onların fiziksel özellilerinin belirlenmesinde ve başka bir

molekülle etkileşimlerinde önemli rol oynamaktadır. Moleküller gözle görülemeyecek kadar küçük yapılıdırlar. Kimyacılar

böylesine küçük maddeleri molekül modelleriyle sembolize etmektedirler. Bu modellerden birisi de iki boyutlu yapısal

formül modelidir. İki boyutlu yapısal formül modelinde maddelerin bütün atomları ve atomlar arasındaki bağlar sayfa

düzlemi üzerinde gösterilmektedir. Aşağıda heptan molekülünün iki boyutlu yapısal formülü görülmektedir.

Hidrokarbonlar bütün organik maddelerin iskeletini oluştururlar. Hidrokarbonlar C ve H atomlarından oluşurlar. Bir

hidrokarbonda her bir karbon atomu dört bağ yapar. Bu bağlar, bir karbon ve hidrojen atomu arasında tek, bir karbon

atomuyla diğer karbon atomları arasında tek ya da çok(en fazla üç) sayıda bağdan oluşur. Çok sayıda atom içeren

moleküllerde ya da kompleks yapılarda atomlar arasındaki bağları teker teker göstermek çok fazla zaman alacaktır. Bu

nedenle böyle moleküllerin yazımında yoğunlaştırılmış yapısal formül yazılır.

Karbon atomları arasındaki bağların da gösterilmemesi durumunda formül aşağıdaki şekle dönüştürülür.

Yukarıdaki formülde heptanın yapısında yer alan -CH2-(metilen) grubu beş kez tekrarlanmaktadır. Bu tekrarlar organik

maddelerin çoğunda bulunmaktadır. Bu nedenle, heptanın formülü aşağıdaki biçimde de yazılabilir.

Bağ çizgileri yapı formülü pek çok organik kimyacının organik moleküllerin gösterimi için kullandığı bir formüldür. Bu

yapıları çizmek oldukça kolaydır. Böylece organik maddenin iskelet yapısı yalnızca bağlarla ifade edilmiş olur. Bağ çizgileri ile

gösterilen molekül formülünde uç kısımlarda ve çizgilerin kesşme noktalarında karbon atomları yer almaktadır. C-H bağları

formülde gösterilmemektedir. Bağ çizgileri ile oluşturulmuş yapı formülünde H ve C bağ sayıları baz alınarak moleküldeki H

ve C atomları sayısı belirlenir. Heptan molekülünün bağ çizgili molekül formülü aşağıdaki gibidir.

69

Hidrokarbonların tümü düz zincirli değildir. Hidrokarbonların halkalı yapıda olanları da vardır. Bunlar için de aynı yapısal

formül kuralları kullanılır. Ancak iki boyutlu yapısal formülde atomların ve bağların tümünün açık bir şekilde gösterilmesi

karışıklığa yol açabilmektedir. Aşağıdaki örnekte metil siklopentan bileşiğinin iki boyutlu yapısal formülü görülmektedir.

Aynı bileşiğin yoğunlaştırılmış yapı formülü ve bağ yapılı formülü aşağıdaki gibidir.

Genelde, kimya anlatımlarında yoğunlaştırılmış yapı formülü ve bağ çizgili yapı formülü biraraya getirilerek oluşturulmuş

formüller, belirli özellikleri daha kolay açıklayabilmek için kullanımda daha ön plandadırlar.

Örnek: Aşağıda yoğunlaştırılmış yapı formülü verilen bileşiklerin bağ çizgili yapı formüllerini yazınız.

Aşağıda bağ çizgili yapı formülü verilen moleküllerin yoğunlaştırılmış formüllerini yazınız.

70

1.2 ALKANLAR

Alkanlar en basit yapılı organik maddelerdir. Alkanlarda karbon atomlarının tümü sp3 hibritleşmesi yapmıştır. Her

karbon atomu 4 ayrı atomla düzgün dörtyüzlü bir yapı oluşturur. Yapıdaki C atomlarının tamamı 4 ayrı atomla bağlandığı için

bu hidrokarbonlara doymuş hidrokarbonlar da denir. Aşağıdaki maddelerden yalnızca etan doymuş hidrokarbondur.

Atomları arasında çoklu bağ ya da bağlar bulunduran hidrokarbonlara ise doymamış hidrokarbonlar denir. Yukarıdaki

örnekte görüldüğü gibi yapısında bağı bulunduran etilen(eten) ve asetilen(etin) doymamış hidrokarbon, benzen ise

aromatik hidrokarbondur.

Doymuş hidrokarbonlar alkanlar ve sikloalkanlar olmak üzere iki gruptan oluşurlar. Alkanların genel formülü CnH2n+2 ,

sikloalkanların genel formülü ise CnH2n şeklindedir. 7 karbonlu alkanın molekül formülü C7H16 , 7 karbonlu sikloalkanın

71

molekül formülü ise C7H14 tür. Kimyacılar, C atomlarının tümünün düz bir zincir oluşturmasıyla oluşan alkanlara normal

alkan zinciri demektedir.

Hidrokarbon dizilerinde her bir grup elemanı bir öncekinden metilen grubu(-CH2-) kadar farklılık gösteriyorsa, homolog seri

oluşturuyor demektir. Bir moleküller serisinde, moleküller bir C atomu ile farklılık gösteriyorlar ama diğer özellikler

bakımından benzerlikler taşıyorlarsa,homolog seri oluştururlar. Örneğin, ilk üç alkan incelendiğinde, metan(CH3-H),

etan(CH3CH2-H) ve propanın(CH3CH2CH2-H) birbirinin homologu olduğu görülür.

1.3 Yapısal İzomeri

Alkanlar atomlar arasındaki bağlar nedeniyle, üç karbonlu olanı da dahil olmak üzere düz zincirli bir dizilim

gösterirler. Dağılımı başka bir dizilişle gösterebilmek mümkün değildir. Üç karbondan fazla karbon içeren alkanlarda ise

birden fazla molekül yapısı çizebilmek mümkündür.

Örneğin, C4H10 molekül formülüne sahip iki farklı dizilim yazılabilir.

Aynı molekül formülüne, farklı molekül yapısına sahip olan maddelere izomer maddeler denir. İzomer maddeler,

stereoizomerler ve yapı izomerleri olarak iki grupta incelenirler. Stereoizomer maddelerin üç boyutlu yapıları birbirinden

farklıdır. Yapı izomerlerinde ise bağ dizilimleri farklıdır. Burada yapı izomerleri incelenecektir.

Formül İzomer Sayısı

C5H12 3

C6H14 5

C7H16 9

C8H18 18

C9H20 35

C10H22 75

C15H32 4.347

C20H42 366.319

C30H62 4.111.846.763

Tablo. Alkanların bazılarının yapı izomeri sayısı

Yapı izomerleri aynı atomlardan oluşmasına rağmen, molekül içerisinde atomlar arasındaki bağ dizilimlerinin farklı olması

nedeniyle birbirlerinden ayrılırlar. C4H10 molekül formülüne sahip olan izomer maddeler aslında birbirinden farklı özelliklere

sahip olan maddelerdir. İzomer maddeler yalnızca bağ dizilimleriyle değil, farklı fiziksel özellikleriyle de birbirlerinden

ayrılırlar. Örneğin CH3CH2CH2CH3 maddesinin normal kaynama noktası -0.60C iken, CH(CH3)3 maddesinin normal kaynama

noktası -10.20C dir. Molekül formülündeki C atomları sayısı arttıkça, aynı formüle sahip izomer madde sayısı da artmaktadır.

C5H12 molekül formülüne sahip izomer sayısı 3, C6H14 molekül formülüne sahip izomer sayısı 5, C10H22 molekül formülüne

sahip izomer sayısı 75, C20H42 molekül formülüne sahip izomer sayısı 300000, C40H82 molekül formülüne sahip izomer sayısı

6,35x1013

tür.

1.4 IUPAC ADLANDIRMASI

Kimyasal maddelerin sistematik bir biçimde adlandırılması ondokuzuncu yüzyılın sonlarında başlamıştır. Bundan önceki

adlandırmalarda maddelerin bazı özellikleri gözönüne alınarak adlandırma yapılıyordu. Örneğin formik asit karıncaların bazı

türlerinde rastlandığı için adını latincede karınca anlamına gelen formicae kelimesinden almıştır. Kimyacılar günümüzde bile

daha önceden oluşturulmuş isimleri kullanmaya devam etmektedirler. Birçok kimyasal madde günümüzde de bu adlarla

bilinirliklerini sürdürmektedirler. Genel adlandırmada madde adları belirtilirken sayılar kullanılmaz. Sayıların kullanıldığı

adlandırma sistemine sistematik adlandırma sistemi(IUPAC) denir. Sık kullanılan bu kimyasal maddelerin geenel adları

bugün bile değişmemiştir. Buna rağmen günümüzde maddelerin sistematik adlandırmasının(IUPAC) öğrenilmesi

gerekmektedir.

72

Sistematik adlandırmanın en önemli kuralı 'her farklı maddenin tek bir adı' nın olmasıdır. IUPAC sistemi 10 milyon

civarında olduğu tahmin edilen ve her yıl binlerce yeni maddenin de bulunduğu organik maddelerin her birine farklı bir ad

verme üzerine kurulmuştur. IUPAC kuralları kullanılarak herhangi bir organik maddenin formülü yazılabilir; ya da formülü

verilen bir maddenin adı okunabilir. Kimyacılar birçok nedenle IUPAC adlandırma sistemine uyum sağlamaktadırlar.

Öncelikle, IUPAC sistemiyle heryerde maddeyi tanıyabilirler. İkinci olarak, Kimya literatüründe maddelerin indekslenmesini

daha kolay yapabilirler. Son olarak, bilgisayar sistemlerinde literatür tarama işlemlerini daha kolay gerçekleştirebilirler.

1.5 ALKANLARIN ADLANDIRILMASI

Alkanların düz zincirli olanları için IUPAC adlandırma kuralları aşağıdaki gibidir:

1. Basamak : Zinciri oluşturan bileşiğin karbon sayısı bulunarak bu sayının öneki yazılır. 8 karbon için önek okt- olur.

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

2. Basamak : Önekin sonuna -an eki getirilir. Yani yukarıda yazılan bileşiğin IUPAC adı oktan olur.

Alkanlarda dört karbondan fazla karbon içeren zincirlerdeki önekler yunan yada latin kökenlidir. Bu önekler met-, et-, prop-,

büt-, pent-, hekz-, hept-, okt-, non- şeklinde olur. Aşağıdaki tablo bazı düz zincirli(normal) alkanları göstermektedir.

ADI C atomu sayısı Yapısı

Metan 1 CH4

Etan 2 CH3CH3

Propan 3 CH3CH2CH3

Bütan 4 CH3CH2CH2CH3

Pentan 5 CH3CH2CH2CH2CH3

Hekzan 6 CH3CH2CH2CH2CH2CH3

Heptan 7 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

Oktan 8 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

Nonan 9 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

Dekan 10 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3

Undekan 11 CH3(CH2)9CH3

Dodekan 12 CH3(CH2)10CH3

Tridekan 13 CH3(CH2)11CH3

Tetradekan 14 CH3(CH2)12CH3

Pentakontan 50 CH3(CH2)48CH3

Hekzakontan 60 CH3(CH2)58CH3

Hektan 100 CH3(CH2)98CH3

Tablo 1.1. Bazı düz zincirli dallanmamış alkanların yapıları ve adları

Alkanların tümü düz zincirli yapıda değildir. Birçoğu dallanmış yapıdadır. Dallanma yapmış olan alkanlar incelendiğinde,

birçok alkan için farklı dizilişlerin ya da farklı molekül yapılarının olduğu görülür. IUPAC sistemi farklı dallanmalar oluşturan

alkanları adlandırırken aşağıdaki kuralları uygular:

Basamak 1 : Süreklilik gösterecek şekilde en uzun karbon zinciri seçilir. Bu zincir bileşiğin temel adını belirler. Aşağıdaki

örnekte verilen bileşikte en uzun karbon zinciri 4 karbondan oluşmaktadır. Kutuya alınmış kısım en uzun karbon zincirini

göstermektedir. Ana yapıya bağlı karbon ve hidrojenden oluşan gruba dal denir.

En uzun karbon zincirini bulmak her zaman verilen örnekteki gibi kolay olmayabilir. Aşağıda verilen örnekte en uzun karbon

zinciri 6 karbondan oluşmaktadır. Bu nedenle yapının ana adı hekzandır. Zincirdeki karbon atomları sayılırken dikkatli

olunmalıdır.

73

Basamak 2 : Zincirdeki karbon atomlarının numaralandırılması yapılır. Numaralar verilirken dallanmanın yakın olduğu uçtaki

karbon atomuna en küçük numara verilir.

Yanlış Doğru

Örnek:

Doğru Yanlış

Basamak 3 : Karbon atomlarına verilen numaralar kullanılarak alki grubu adı verdiğimiz dalın yeri belirlenir.

Hidrokarbonlarda karbon atomlarına bağlı hidrojenlerden biri ayrılırsa kalan kısma radikal denir.Doymuş hidrokarbonlarda,

karbon atomuna bağlı hidrojenlerden bir tanesinin ayrılmasıyla oluşan alkil grubu, alkan molekülünün uç

karbonlarından(dallanmamış olanlarda) birinden bir hidrojen koparılmasıyla oluşturulan gruptur. Alkil grubunu adlandırırken

alkandaki -an eki yerine -il eki getirilir. Örneğin, CH4 molekülünden(metan) bir H koparıldığında CH3- (metil) grubu elde

edilir. Aynı kuralı doymamış hidrokarbonlara uyguladığımızda, alkenil, alkinlere uyguladığımızda alkinil, aromatik

hidrokarbonlara uyguladığımızda aril grupları oluşur. Alkil grupları kendi aralarında bağ yaparlarsa alkanlar, alkil grubu ile

aril grubu biraraya gelirse arenler, alkil grubuyla alkenil grubu biraraya gelirse alkenler, alkil grubuyla alkinil grubu biraraya

gelirse alkinler oluşur.

Tablo 1.2. dallanmamış alkanlardan elde edilen birkaç alkil grubunu göstermektedir.

Alkan Adı Alkil grubu Adı

CH3-H Metan CH3- Metil

CH3CH2-H Etan CH3CH2- Etil

CH3CH2CH2-H Propan CH3CH2CH2- Propil

CH3CH2CH2CH2-H Bütan CH3CH2CH2CH2- Bütil

CH3CH2CH2CH2CH2-H Pentan CH3CH2CH2CH2CH2- Pentil

Tablo 1.2. Alkil gruplarının adlandırılması

Basamak 4 : Şu ana kadar yapılan işlemlerle organik maddenin adı parça parça da olsa oluşturulmuştur. Bundan sonraki

işlemde parçaların birleştirilmesiyle maddenin adına ulaşılmış olur.

a. Yukarıdaki örnekte, dal yapmış karbon atomuna verilen numara yazılır. Burada dallanma uzun zincirdeki 2

numaralı karbonda olmuştur.(2)

b. Numaradan sonra kısa çizgi(tire) kullanılır.(2-)

c. Kısa çizgiden sonra alkil grubunun adı yazılır.(2-metil)

74

d. alkil grubunun adından sonra ana zinciri oluşturan maddenin adı yazılır.(2-metilbütan)

Bir hidrokarbonun adlandırılmasında iki ya da daha fazla alkil grubu bulunduranlar aşağıdaki basamaklardaki gibi adlandırılır.

Basamak 5 : Birden fazla dallanmanın olduğu maddelerde şu sıra izlenir:

a. Ana zincirdeki C atomları numaralandırılırken her dalın numara verilen karbonlardan birine bağlı olmasına dikkat

edilir. Dallanma yapmış olan parçalar, başharfleri alfabetik olacak şekilde gruplandırılır. C atomlarına verilen

numaralarda dallanma yapan grupların alacakları numaraların küçük olmasına dikkat edilir(kullanılan sayılar

minimum, yazılan adlar alfabetik). Bir bileşik hem etil hem de metil grubu içeriyorsa, adlandırmada etil grubu

öncelikli yazılır. Adlandırmadaki genel yapı olan sayı-alkil-sayı-alkilalkan yapılanması dikkate alınarak, alttaki

bileşik adlandırıldığında, adı 4-etil-2-metilhekzan olur.

b. Dallanma yapmış iki alkil grubu aynı C atomuna bağlı ise, bu C atomundaki numara iki kez kullanılır. Altta verilen

örnektaki bileşiğin adı 3-etil-3-metilhekzan olur.

c. Dallanma yapmış alkil grupları birbirinin aynısıysa, bunlardan kaç tane olduğunu belirtmek için, alkil grubunun

önüne di-, tri-, tetra-, penta-, gibi ek getirilir. Aynı zamanda, bu alkil gruplarının numaraları peşpeşe yazılırken

aralarına virgül konulur. Adlandırmadaki bu yapılanma genel olarak sayı,sayı-dialkilalkan ya da sayı,sayı,sayı-

trialkilalkan şeklinde gösterilir. Bileşikler adlandırılırken alkilin önüne gelen di-,tri-, tetra- gibi önekler dikkate

alınmaz. Aşağıdaki bileşikler bu kurallara uyularak adlandırıldığında, sırasıyla, 2,2-dimetilbütan, 2,2,3-trimetilbütan

ve 2,2,3,3-tetrametilbütan olur.

Basamak 6 : Bir maddede en uzun karbon zinciri seçilirken birden fazla alternatif zincir seçimi yapılabiliyorsa, minimum

sayıların kullanıldığı C zinciri ya da basit alkil gruplarının dal yaptığı zincir ana zincir olarak seçilir. Basit alkil gruplarının

dallanma yaptığı zincir seçildiğinde alkil grubu sayısı diğer seçime göre daha fazla çıkabilir. Örneğin, aşağıda verilen örnekte

iki zincirde aynı sayıda C içermesine rağmen, alttaki seçimde daha fazla dallanmış ama daha basit alkil gruplarıyla isim

oluşturulabildiği için, alttaki zincirdeki bir seçimle adlandırma yapılır.

75

Örnek: Aşağıdaki ana zincir seçimlerinden hangisi doğru olur?

(yanıt b)

Örnek: Aşağıda verilen örnekte ana zincir 7 karbonludur. Dallanmalar incelendiğinde daha çok dallanmanın olduğu birinci

yazım(a) doğru adlandırma için kullanılması gereken zincirdir.

Örnek: Aşağıdaki ana zincir seçimlerinden hangisi doğru olur?

Soru: Aşağıda verilen hidrokarbon bileşiklerinde ana zinciri belirleyiniz.

Örnek: Aşağıdaki hidrokarbon bileşiklerinden hangi ikisinin ana zincirinde yer alan karbon sayıları eşittir?

76

Basamak 7 : Dallanmaların olduğu uzun zincirli maddelerde, dallanma her iki uca da eşit uzaklıkta oluyorsa, bu durumda ilk

farklılaşma noktası en küçük sayı olacak şekilde adlandırma yapılır. Aşağıdaki örnek incelendiğinde dallanmanın her iki uca

da eşit uzaklıkta başladığı görülür. Bundan sonraki numaralar kontrol edildiğinde ilk farklılaşmanın olduğu sayıda minimum

sayının bulunduğu yapı doğru adlandırma olarak seçilir.

İlk metil grupları her iki uçtan da numaralandırma başladığında 3. karbona bağlıdır. Bundan sonraki numara soldan

gelindiğinde 5, sağdan gelindiğinde 4 olur. İşte ilk farklılaşma noktası dediğimiz bu noktada, daha küçük sayı olan 4 için

zincirin hangi tarafından başlanılmış ise doğru adlandırma da bu numaralandırmayla yapılmış olur. Yukarıda verilen

maddenin adı bu nedenle 3,5,6-trimetil-4-propiloktan değil, 3,4,6-trimetil-5-propiloktan olur. Aşağıda verilen bir başka

örnekte de, bileşiğin adı 2,4,5-trimetilhekzan değil, 2,3,5-trimetilhekzan olur. Adlandırmada bileşiğin adını tek bir kelime

olarak yazınız.

Yukarıda verilen kurallar bağ çizgili formüller için de geçerlidir.Örneğin aşağıda verilen bileşikte en uzun C zinciri 9

karbondan oluşmaktadır. Adlandırmayı daha kolay yapabilmek için uzun zincir düzleştirilerek çizim bir kez daha yapılabilir.

77

Örnek:

Örnekler:

Soru 1. Aşağıda bağ çizgili molekül yapısı verilen maddelerin sistematik adlandırmadaki(IUPAC) adını bulunuz.

Soru . Aşağıda yapı formülü verilen maddelerin bağ çizgili yapılarını yazınız.

78

Soru 2. Aşağıda IUPAC adları verilen bileşiklerin yapı formüllerini ve bağ çizgili yapılarını yazınız.

a. 2,3-dimetilhekzan b. 2,2-dimetil-4-propiloktan c. 4,4-dietildekan

d. 5-etil-2-metiloktan e. 2,3,3,4-tetrametilheptan

Soru 3. Aşağıda yapı formülleri verilen maddelerin sistematik adlandırmadaki(IUPAC) adlarını yazınız.

1.6 SİKLOALKANLARIN ADLANDIRILMASI

Bir molekül formülündeki karbon atomlarının bir kısmının ya da tümünün halka yapısında bir araya gelmesiyle oluşan, genel

formülleri CnH2n olan doymuş hidrokarbonlara sikloalkanlar denir.

Sikloalkan bileşiklerinin adlandırılması aşağıdaki gibi yapılır:

Basamak 1 : Bir halkada yer alan C atomları sayısı belirlenerek ana madde belirlenir.

Basamak 2 : Halka adının yanına aynı karbon sayılı alkanın adı yerleştirilerek adlandırma yapılır.

79

Basamak 3 : Halkaya bağlı dallanma yapmış alkil grubu varsa alkil grubunun adı belirlenir.

Basamak 4 : Alkil grubunun ya da gruplarının halkadaki yeri ya da yerleri belirlenir.

a. Halkada tek alkil grubunun bulunduğu sikloalkanlarda alkil grubunun bağlı olduğu C atomunun numarasının

adlandırmada kullanılmasına gerek yoktur. Bu durumda, halkaya bağlı alkil grubu hangi C atomuna bağlı olursa

olsun, bağlantı numarası 1 olacaktır.

b. Halkaya bağlı olan alkil grubu sayısı birden fazla olursa, halkada bağlanılan karbonların numaralarının toplamı

minimum değerde olmalıdır. Halkaya iki grup bağlıysa, alfabetik sıralamada önce gelen alkil grubunun bağlı olduğu

halkadaki karbona 1 numaralı karbon denir. İkinci dallanma yapmış gruba gidecek en kısa yol belirlenerek ikinci

alkil grubunun hangi C atomuna bağlı olduğu bulunur. Dallanma yapmış grup sayısı üç ya da daha fazla olursa,

sayıların toplamının minimum olduğu adlandırma tercih edilir. Örneğin, aşağıdaki bileşik 1-etil-6-metilsiklohekzan

olarak değil, 1-etil-2-metilsiklohekzan olarak adlandırılır.

c. Halka numaralandırılırken her yönden elde edilen sayılar toplamı eşit çıkıyorsa, ikinci dallanmış grubun alfabetik

sıralamada önde olmasına dikkat edilir. Örneğin, aşağıdaki bileşik 1-etil-3-propil-5-metilsiklohekzan olarak değil, 1-

etil-3-metil-5-propilsiklohekzan olarak adlandırılır.

Örnek:

80

Basamak 5 : Bir hidrokarbonda alkan yapısını oluşturan zincir karmaşık ya da halkadaki C atomları sayısından daha fazla C

atomu içeriyorsa, halkayı bu zincirde dallanmış bir yapı olarak alınıp, adlandırma düz zincir yapılı alkan molekülüne göre

yapılabilir.Aşağıda buna uygun örnek bir adlandırma yapılmıştır.

Basamak 6 : Bir halkalı yapı başka bir halkalı yapıya bağlı olduğunda, ana yapı olarak büyük halka seçilir. Daha önce anlatılan

kurallar uygulanarak maddenin adlandırması yapılır.

Halkalı yapıya bağlı dal sayısı birden fazla ise ve bu dallardan biri sikloalkil grubu ise adlandırmada dalların alfabetik

sıralamasında siklo-(cyclo- c harfi) dikkate alınır.

81

Soru. Aşağıdaki bileşiklerin sistematlk adlandırmadaki(IUPAC) adlarını yazınız.

1.7. Kompleks Alkil Gruplarının Adlandırılması

Çok sayıda C atomu içeren alkil gruplarında karmaşıklık ta artar. Bu durumda adlandırma yapılırken birtakım karışıklıklarda

ortaya çıkar ve daha önce açıklanan adlandırma kurallarında karmaşa oluşur. Komplek zincir yapısındaki bu alkil gruplarının

nispeten basit olanlarının adlandırılmasında n-, iso, sek- ve ter- önekleri kullanılır. Aslında bu önekler IUPAC sisteminde yer

alan önekler değildir; ama kimyacılar tarafından genel adlandırmada kullanılan öneklerdir. Adlandırmada bu önekler

kullanıldığında aşağıdaki kurallar uygulanır.

Basamak 1 : Alkil grubunun yerini ve ana yapıyı belirlerken IUPAC kuralları uygulanır.

Basamak 2 : Kompleks alkil grubundaki C atomu sayısı bulunur ve uygun önek ile birlikte adı belirlenir.

a. n-(normal) öneki(dallanmamış zincir):

Bir ya da iki karbonlu alkil grupları yalnızca birer çeşit alkil grubu oluşturabilir. Bir karbonlu alkil grubu metil, iki

karbonlu alkil grubu ise etil olur. Üç ya da daha fazla sayıda C atomu içeren alkil gruplarında ise iki yada daha fazla

isomer yapısı oluşabilir. Bu alkil grubu izomerlerinden düz zincirli olanına(uçtaki C atomundan H atomu kopmuş

olanına) n-(Sonrasına tire geldiği için italik yazılır.) öneki getirilir. Düz zincirli bu alkil grubunun genel formülü

CH3(CH2)n- şeklinde olur. Buradaki n sayısı iki ya da daha büyük bir sayı olabilir. Molekülün adlandırılması sırasında

alkil gruplarının alfabetik sıralamasında önekler göz önüne alınmaz. Aşağıda üç ve dört karbondan oluşan n-propil

ve n-bütil alkil grupları örnek olarak verilmiştir.

82

b. İzo öneki:

İzo öneki sonrasında tire bulundurmadığı için italik yazılmaz. İzo yapısı, ana zincire bağlı alkil grubunun bağlantı

yerinden en uzağa düşen kısmında iki metil grubunun alkil grubuna bağlantı yapmasıyla oluşur. Aşağıdaki örnek bir

izoalkil grubunun genel yapısını göstermektedir. Genel formüldeki n sayısı 0,1,2 bazen de 3 olabilir.

İzoalkil yapısını gösteren iki belirgin örnek izopropil ve izobütil gruplarıdır. Bir molekülün adlandırılması sırasında

izo öneki alfabetik sıralamada dikkate alınmalıdır.

c. sek- öneki :

Alkil zincirinin, ana zincire bağlantı yaptığı yerdeki alkil C atomuna bir metil grubu dal yaparak bağlanmışsa, alkil

grubunun ana yapıya bağlanan C atomu sekonder karbon özelliği kazanmış olur. Aşağıdaki genel formül sek- alkil

grubunun genel yapısını göstermektedir. Formüldeki n sayısı 1,2 bazen de 3 olabilir.

Belirgin bir örnek olarak sek-bütil grubu verilebilir.

Adlandırmada sekonder alkil grubu kullanıldığında alfabetik sıralamada önek dikkate alınmaz. Sekonder alkillerde

n sayısı 0 olduğunda elde edilen alkil grubunun sek-propil olması gerekir. Ancak bu isim bu grup için kullanılamaz

çünkü alkil grubunun yapısı incelendiğinde grubun adının izopropil olduğu görülür. Bu nedenle, sekonder alkil

genel formülünde n sayısı 1'den başlar.

d. tert- öneki :

Alkil zincirinin, ana zincire bağlantı yaptığı yerdeki alkil C atomuna iki metil grubu dal yaparak bağlanmışsa, alkil

grubunun ana yapıya bağlanan C atomu tersiyer karbon özelliği kazanmış olur. Aşağıdaki genel formül tert- alkil

grubunun genel yapısını göstermektedir. Formüldeki n sayısı 0, 1, 2 olabilir.

Bu gruba tert-bütil ve tert-pentil grupları örnek olarak gösterilebilir. Adlandırmada alfabatik sıralamada tert- öneki

dikkate alınmaz.

83

Basamak 3 : Bileşiğin adı sayı-önek-alkilalkan düzeninde yazılır.

Aşağıda basamaklarla verilen iki adlandırma örneği, bu adlandırma sisteminin nasıl kullanıldığını açıklamaktadır.

Basamak 1: Ana zincir belirlenir.

Örneğimizde ana zincirimizi siklohekzan oluşturmaktadır.

Basamak 2 : Ana zincire bağlı dallanma yapmış zincir ya da zincirler belirlenir. Örnekte bir dallanma vardır. Bu

nedenle bağlantı birinci karbona yapılmıştır. Bileşiğin adı yazıldığında dallanmanın nasıl yapıldığı da anlaşılmış

olacaktır.

Basamak 3 : Dallanma yapmış zincirin çeşiti belirlenir. Dallanma yapmış olan grup bir izo grubudur çünkü

dallanmanın uç kısmında, ana zincire bağlanan C atomunun tam zıt tarafında bulunan uç karbona bağlanmış iki

metil grubu dal yapmış durumdadır.

Basamak 4 : Alkil grubunun adı belirlenir. Örneğimizdeki C atomu sayısı 4 olduğuna göre alkil grubu bütil olur.

Basamak 5 : Bileşiğin adı alkil grubu öneki + alkil grubu adı + ana zincirin adı sırasıyla yazılır. Örneğimizdeki

maddenin adı izobütilsiklohekzan olur.

İkinci örnek daha karmaşık olmasına rağmen aynı basamaklar takip edilerek adlandırma yapılır.

Basamak 1 : Ana zincir belirlenir.

Örneğimizde ana zincir yapısı siklopentandır.

Basamak 2 : Dallanmalar ve adları tespit edilir. Bileşiğimizde iki dallanma vardır. Dallanmış grupların adları

alfabetik olarak kontrol edilir. Dallardan birisi metil grubu, diğeri ise daha önceki açıklamalardan da anlaşılacağı

gibi tert-bütil grubudur. Alfabetik sıralamaya göre numaralandırma yapılır. Daha önce de belirttiğimiz gibi tert-

alfabetik sıralamada göz önüne alınmaz. bütil alfabetik sıralamada önce geldiği için tert-bütil gubunun bağlı olduğu

C atomu 1 ile , metil grubunun bağlı olduğu C atomuna 2 ile(en kısa yol seçildiği için) numaralandırılır.

Basamak 4 : Parçalar biraraya getirilerek madde adlandırılır. Bileşiğin adı 1-(tert-bütil)-2-metilsiklopentan olur.

84

Soru. Aşağıdaki bileşiklerin sistematik adlarını(IUPAC) yazınız.

Soru. Aşağıdaki bileşikleri n-, izo, sek-, tert- öneklerini kullanarak adlandırınız.

Kimyacıların kullandığı n-, iso, sek-, tert- öneklerinin IUPAC sisteminde yer almadığı daha önce belirtilmişti. Kompleks yapılı

dallanma yapmış bu tür alkil gruplarının IUPAC kurallarına göre adlandırılmasında aşağıdaki basamaklar uygulanır.

Basamak 1 : Ana zincire bağlı karmaşık alkil grubunun, ana zincire bağlanan C atomundan başlanarak en uzun C atomlu

zinciri seçilir.

85

Basamak 2 : Alkil grubundaki C atomları ana zincire bağlı ilk C atomundan başlanarak numaralandırılır.

Basamak 3 : Dallanma yapmış alkil grubunun içinde de ayrıca dal yapan dalların adları ve numaraları belirlenir.

Basamak 4 : Kendi içinde de dallanma yapmış ana zincire bağlı dalın adı parantez içinde yazılarak adlandırma yapılır.

Aşağıda daha önce genel adları verilen bazı alkil gruplarının IUPAC sistemine göre adları altlarına yazılmıştır.

Aşağıda IUPAC kurallarına göre adlandırılması yapılan iki madde verilmiştir.

86

1.8. FONKSİYONEL GRUPLAR

Alkanlar diğer organik maddelerin de iskeletini oluşturan en basit yapılı ve tepkime istekleri az olan organik maddelerdir.

Alkan yapısına bir fonksiyonel grup bağlanması moleküllerin daha aktif olmasını da sağlar. Bir moleküldeki aktiflik merkezini

oluşturan gruba fonksiyonel grup denir. Bir fonksiyonel grup genellikle yapısında ikili ya da üçlü bağ içerebilir ve/veya farklı

atomların(azot, oksijen, fosfor, halojen) biraraya gelmesiyle oluşan bir yapı içerir. Fonksiyonel grup moleküllerin hangi tür

kimyasal tepkimelerini gerçekleştireceklerini belirleyen yapıdır(kimyasal tepkimelere yatkındırlar). Fonksiyonel grup

yapısında bulunduğu maddenin hangi fiziksel özelliklere sahip olduğunu da gösterir. Tablo 1.3 başlıca fonksiyonel grupları

örneklerini adlarıyla birlikte göstermektedir.

Tablo 1.3 Organik kimyadaki temel fonksiyonel gruplar. R(CnH2n+1-) harfi ile alkil grupları gösterilmektedir.

87

Aşağıda verilen örnek eter, ketone ve ester fonksiyonel gruplarını içermektedir.

Soru. Aşağıda yapı formülleri verilmiş maddelerde bulunan fonksiyonel grupları yazınız.

Alken ve Alkin Adlandırılması

Alkenler ve sikloalkenler yapılarında bir ya da daha fazla çift bağ içeren hidrokarbonlardır. Alkenlerin genel formülü CnH2n

şeklindedir. Bu formül aynı zamanda sikloalkanların da genel formülü olduğu için alkenler ve sikloalkanlar birbirinin yapı

izomeridir.

Alkenlerde adlandırma, alkanlardaki adlandırma sistemindeki kuralların uygulanması ile kolayca yapılabilir.

1. En uzun karbon zinciri seçilirken çift bağ ana zincir içerisinde yer almalıdır.

2. Zincir, alkan zincirindeki adlandırmada kullanılan alkan adının sonundaki -an eki yerine -en eki getirilerek adlandırılır.

3. Ana zincir numaralandırırken, çift bağın bulunduğu karbonların yakın olduğu uçtan başlanarak numaralandırma yapılır.

1979 yılına yayınlanmış olan çalışmalarda, çift bağın olduğu karbonlardan küçük numaralı karbonun numarası ana zincir

adından önce yazılıyordu. 1993 ve 2004 yılında yayınlanan çalışma sonuçlarında ise numaranın -en ekinden hemen önce

yazılması tavsiyesinde bulundu. Önceki adlandırmanın yanlış olmadığını; ancak yeni kullanımın daha da uygun olacağı

açıklandı. Aşağıdaki iki örnek bu kuralların uygulanışını göstermektedir.

88

Alkenlerde diğer dallanmalara göre çift bağın önceliği olduğu için, dallanma yapmış olan diğer gruplar daha yüksek

rakamlara bağlanmış olabilirler. Örneğin aşağıdaki maddede çift bağ öncelikli numaralandırma yapmak gerektiğinden

bileşiğin adı 3-metil-4-hepten değil, 5-metilhept-3-en(5-metil-3-hepten) olacaktır.

Birden fazla çift bağ içeren maddelerin genel adına Polien adı verilir . Bir molekül iki tane çift bağ içeriyorsa -dien, üç tane

çift bağ içeriyorsa -trien olarak adlandırılır. Dienlerin iki çeşiti vardır. İki çift bağ birbirinden yalnızca bir tane tek bağ ile

ayrılmışsa konjuge dien, çift bağların ikisi de aynı karbonda oluşmuşsa kümülatif dien adını alır.

Bir organik maddenin yapısında, dallanmış kısımda çift bağ kalıyorsa bu yapılara alkenil grubu adı verilir. Alkenil dallanmış

yapısı, ana yapıda fazla sayıda karbon içeren halkalı bir yapı varsa uygulanabilir. Adlandırma aşağıdaki kurallara uygun

olarak gerçekleştirilmelidir.

1. Ana yapıya bağlı olan dallanmış çift bağlı alkenil karbonları, ana yapıya bağlı olandan başlanarak numaralandırılır.

2. Dallanmış kısım adlandırılırken -en eki yerine -enil eki kullanılır. Adlandırmada, alkenil grubunun çift bağının

numarasının dallanmış zincire ait olduğunun anlaşılması için parantez içinde gösterilmesi gerekir.

Organik maddelerin adlandırılmasında birçok alkenil dallanmış zincirinin genel adı, IUPAC adından daha çok

kullanılabilmektedir. Etenil(CH2=CH-) ve 2-propenil(CH2=CHCH2-) bu şekilde yaygın kullanımı olan iki alkenil grubudur. Bu iki

alkenil grubunun alkenil adları vinil ve allil'dir.

89

Örnek: Aşağıdaki bileşikleri adlandırınız.

Alkinler yapılarında bir ya da daha fazla üçlü bağ içeren hidrokarbonlardır. Alkinlere, en basit yapılı bileşiğinden dolayı

asetilenler(etin) de denir. bir alkinin IUPAC sistemine göre aşağıdaki şekilde bulunur.

1. Ana zincir, üçlü bağ zincir içerisinde kalacak şekilde seçilir. Verilen örnekte en uzun zincir beş karbon içermektedir.

2. Ana zincir adlandırılırken aynı karbon sayılı alkanın -an eki yerine -in eki kullanılır. Örnekteki karbon sayısı 5 olduğuna

göre ana zincir pentin'dir.

3. Üçlü bağın yakın olduğu uçtan başlayarak karbonlar numaralandırılır. Üçlü bağın bağlı olduğu karbona küçük sayı

gelecek uçtan başlayarak zincir numaralandırılır. Burada üçlü bağ ikinci ve üçüncü karbonlar arasındadır. Buna göre

üçlü bağın yeri belirtilecek şekilde verilen maddenin adı pent-2-in(2-pentin) olur.

Bazen ana zincir hem üçlü bağ hem de çift bağ içerebilir. Bu durumda adlandırma için yine ana zincir seçilir. Zincir içerisinde

kalan çoklu bağlar belirlenir ve sırasıyla şu işlemler yapılır.

1. En uzun zincir belirlenir.

2. Çoklu bağlar alabilecekleri en düşük numaraları alacak şekilde karbonlar numaralandırılır.

3. Zincirdeki ikili bağın yeri belirlenir. Örneğin, aşağıdaki maddede çift bağ birinci karbondadır.

4. Ana zincirin adına -en eki eklenir. Örneğimizde ana zincir 6 karbonlu olduğu için adı hekzen'dir.

90

5. Ana zincirdeki üçlü bağın yeri belirlenerek numarasıyla ana zincire eklenir. İkili ya da üçlü bağın öncelik sırasına

bakılmaksızın ana zincirdeki karbonlar küçük rakamlar kullanılacak şekilde numaralandırılır. Verilen örneğimizde

numaralandırma yapıldığında bileşiğin adı Hekz-1-en-4-in(1-hekzen-4-in) olur.

Ancak her iki grupta aynı küçük numarayı alacak şekilde bir durum gerçekleşirse, -en öncelikli olarak küçük numarayı alacak

şekilde isimlendirme yapılır.

Arenler

6 karbonlu bir halkada karbonlar arasında üç tek bağ ve 3 çift bağ conjuge yapıda( çift bağlar, bir tek bağ ile ayrılıyorsa)

yerleşerek halkayı oluşturuyorsa oluşan hidrokarbona aren denir. Arenler genellikle benzenden türetilirler. Arenler için

genellikle kullanılan isim ise hoş kokularından dolayı, aromatik hidrokarbonlardır.

Aromatik bileşiklerin adlandırmasında aşağıdaki basamaklar kullanılır.

Basamak 1 : Aromatik hidrokarbonlar benzen türevi olarak adlandırılırlar. Örneğin, etilbenzene benzen halkasına bir etil

bağlanarak oluşturulmuştur.

Basamak 2 : Bütün benzen türevi maddelerde benzen adı kullanılmaz. Bu maddelerin bazılarının kendi özel isimleri vardır.

Örneğin, metilbenzenin özel adı toluendir.

91

Aşağıda bazı benzen türevi aromatik hidrokarbonların özel adları verilmiştir.

Basamak 3 : Bir benzen halkasına iki grup dal yaparak bağlanmışsa, bu bağlantılar numaralarla gösterilebilir veya bu

durumda adlandırma için orto-, meta-,para- önekleri kullanılır. orto önekinin kısaltması o-, meta önekinin kısaltması m-,

para önekinin kısaltması p- şeklindedir. Orto-, benzen halkasına dal yapmış grupların 1,2 bağlantı yaptığını, meta-, dalların

1,3 bağlandığını, para- ise dalların 1,4 olduğunu gösterir. Benzen halkasındaki C atomları numaralandırılırken rezonans

yapıdan dolayı, çift bağların yerleri gözönüne alınmaz. Numaralandırmada toplam sayının minimum olması gerektiğini

unutmayınız.

Örnek:

92

Benzen halkası kendisinden daha uzun zincirli,büyük bir molekülle birlikteyse bir fonksiyonel grup gibi davranır. Bu durumda

oluşan yapı fenil(C6H5-)'dir. Fenil grubu, benzen halkasının bir ana zincire dal olarak bağlandığında oluşan yapının adıdır.

Örnek:

Benzen bu şekilde dal yaparak fonksiyonel grup gibi davrandığında adının fenil olarak okunması gerekir. Bu durumda,

okumada yapılan en büyük yanlışlık bu yapıya benzil adının verilmesidir. Benzil(C6H5CH2-) grubu, halkaya bağlı CH3

grubundan bir H kopmasıyla oluşan yapıdır ve fenille benzerliği yoktur.

Aromatik bir halkaya üç ya da daha fazla dallanmanın olduğu durumlarda orto-, meta-, para- önekleri kullanılamaz. Bu

durumda her grubun yerleştiği karbonun numarasının kullanılması gerekir. Çok sayıda dallanma yapmış benzen halkası

adlandırılırken aşağıdaki basamaklar takip edilir.

1. Ana zincir belirlenir.

2. Dallanmış grupların belirlenmesi ve adlandırması yapılır.

3. Dallanmaların herbirinin numaraları dallanmış grubun adının önüne getirilir.

4. Dallanmalar alfabetik olarak sıralanır.

Ana zincir belirlenirken genel olarak kabul edilen adları kullanmak daha uygun olur.

Örnek:

Halojenli Organik Bileşikler(R-X)

Bu bölüme kadar yalnızca karbon ve hidrojen içeren organik bileşiklerin adlandırılması ile ilgili bilgiler verildi. Bu bölümde C

ve H haricindeki heteroatomları içeren organik bileşiklerin adlandırılması ile ilgili bilgiler verilecektir. Bir ya da daha fazla

sayıda halojen içeren organik maddelere organohalojenler denir. Halojenlerden Flor(F), klor(Cl), Brom(Br), iyot(I)

elementleri; çokça da Cl ve Br elementleri kullanılarak adlandırma yapılacaktır.

Halojenli organik bileşikler adlandırılırken aşağıdaki basamaklar uygulanır.

Basamak 1 : Halojenli organik bileşikler, dallanmış hidrokarbonlar olarak ele alınırlar. Adlandırmada halojenlerle alkil

gruplarının alfabetik sıralamada birbirine karşı bir öncelikleri yoktur. Alkil grupları ve halojenler, alfabetik sıralamaya

sokularak adlandırma yapılır.

93

Alkollerin Adlandırılması(R-OH)

Alkoller yapısında hidroksil grubu(-OH) içeren organik maddelerdir. Alkoller adlandırılırken organik maddenin adının sonuna

-ol eki getirilir. Doğada çok sayıda hidroksil grubu içeren organik bileşik bulunur.

Daha önceki adlandırma kurallarına uyularak alkollerin adlandırması aşağıdaki basamaklar izlenerek yapılır.

1. Ana zincir belirlenir.

2. Dallanmış grupların belirlenmesi ve adlandırması yapılır.

3. Dallanmaların herbirinin numaraları dallanmış grubun adının önüne getirilir.

4. Dallanmalar alfabetik olarak sıralanır.

Yukarıda verilen basamaklar izlenerek aşağıdaki işlemlerle alkollerin adlandırması tamamlanır.

a) Ana zincirdeki alkan adının sonuna hidroksil grubunun varlıını belirtmek için -ol eki getirilir.

b) Ana zincir oluşturulurken,hidroksil grubu ile bağ yapmış karbon atomu zincirde bulunmalıdır.

c) Alkolün ana zinciri numaralandırılırken, alkil grupları ve

bağına göre alkol grubunun numarası en küçük olacak şekilde numaralandırma yapılır.

d) alkol isimlendirmesi yapılırken ana zincir adının sonuna, numarayla birlikte -ol eki getirilir. 1993 ve 2004 yıllarında

IUPAC'ın tavsiyesi olan bu adlandırma sistemiyle aşağıdaki bileşiğin adı eski adı ile yeni adı şu şekilde olur. İki adlandırmada

doğru kabul edilmektedir.

94

Halkalı yapıya bağlı alkol grubu varsa, numaralandırma hidroksil grubundan başlanarak yapılır. Numaralandırma

alkolden başladığı için alkol numarası hep 1 olacağından, adlandırma yaparken yazılmasına gerek olmaz.

IUPAC, bazı alkollerin genel kullanımda kabul görmüş adlarının kullanılmasını kabul etmektedir. Aşağıda bu

alkollerden üçü örnek olarak verilmiştir.

Alkoller, hidroksil grubunun bağlı olduğu karbon atomundaki alkil grubu(R) sayısına göre, primer, sekonder ve

tersiyer alkol gruplandırılabilirler.

Fenol kelimesi özel bir bileşik olan hidroksibenzen için kullanılırken, yapıda dallanma olunca ana yapı adı olarak

ta kullanılmaktadır.

95

Örnek: Aşağıdaki bileşiklerin IUPAC adlandırmasını yapınız.

Yapısında iki -OH grubu içeren bileşiklere dioller(glikoller), üç -OH grubu içerenlere trioller, çok sayıda -OH grubu

içerenlere ise polialkoller denir.

Eterlerin adlandırılması(R-O-R)

Bir oksijen atomuna iki radikal grubun(alkil, aril, vinil gibi) doğrudan bağ yaptığı bileşiklerdir. Genel formülleri

aşağıdaki gibidir.

IUPAC kuralları, eterlerin adlandırılmasında iki yöntemin kullanılmasına izin vermektedir.

1. Eterdeki alkil gruplarının tümü belirlendikten sonra alfabetik sıraya konulur ve sonuna eter eki getirilir.

Yukarıdaki örnekler incelendiğinde O atomuna bağlı olan alkil gruplarının dimetil eter'de aynı diğerlerinde farklı

olduğu görülür. Alkil grupları aynı ise eter'e simetrik(basit) eter, farklı ise simetrik olmayan eter(karışık) eter denir.

96

2. Sistematik diğer adlandırma yönteminde, oksijene bağlı alkil gruplarından büyük olanı ana yapı olarak seçilir

ve küçük grup dallanmış yapı olarak(alkoksi) olarak adlandırılır.

Örnekler:

Aldehit(R-CHO) ve Ketonların(R-CO-R) adlandırılması

Aldehitler ve ketonlar, yapılarında karbonil(-C=O) grubu içeren maddelerdir.

Aldehitte karbonil grubuna en az bir H bağlanırken, ketonda karbonil grubuna R grupları bağlanır.

Aldehit ve Ketonların adlandırması yapılırken aşağıdaki kurallar uygulanır.

1. Ana zincir belirlenir.

2. Dallanmış grupların belirlenmesi ve adlandırması yapılır.

3. Dallanmaların herbirinin numaraları dallanmış grubun adının önüne getirilir.

4. Dallanmalar alfabetik olarak sıralanır.

Bu kurallar uygulandıktan sonra adlandırmada şunlara dikkat edilir.

97

a) Aldehit adlandırılırken ana zincir adına -al eki eklenir.

b) Aldehit adlandırmasında ana zincir seçilirken aldehit grubunun bu zincirde seçilmesi gerekir. Zincir

numaralandırılırken, aldehit grubunun karbonuna bir numara verilir.

c) Bir molekülün yapısında aldehit grubu haricinde, hidroksil grubu ve bağı da varsa, aldehit grubunun

karbonu 1 numaralı C olarak alınır. Adlandırma yapılırken aldehit karbonunun numarasının 1 olduğu bilindiği için

kullanılmasına gerek yoktur.

d) Aldehit grubunun karbonu doğrudan bir halka yapısına bağlanmışsa, oluşan halkalı yapı karbaldehit olarak

adlandırılır.

IUPAC basit aldehitlerin genel kullanımdaki adlarını da adlandırmada kabul etmekte ve kullanmaktadır. Aşağıda bu yapıdaki

bazı aldehitlerin genel adları verilmiştir.

Ketonlarda da adlandırma işlemleri aldehitlerinkine benzerlik gösterir. Ketonların adlandırmasında ayrıca

aşağıdaki işlemlere dikkat etmek gerekir. Ketonlarda ana yapıdaki alkanın sonuna -on eki getirilir.

98

Adlandırma yapılırken keton grubunun olduğu karbonun numarasının belirtilmesi gerekir. IUPAC, 1979 yayınladığı

kurallarda, bu numaranın ana zincirden önce yazılması gerektiğini belirtmişti. 1993 ve 2004 yıllarında yaptığı

değişiklikle, numaranın -on ekinden önce yazılmasının daha uygun olacağını belirtmiştir; ancak daha önceki

kuralla gerçekleştirilen adlandırmanın da doğru olduğunu kabul etmektedir.

IUPAC basit ketonları genel kullanımdaki adlarını da adlandırmada kabul etmekte ve kullanmaktadır. Aşağıda bu yapıdaki

bazı ketonların genel adları verilmiştir.

IUPAC, nadiren kullanılıyor olsa da alkil alkil keton şeklindeki adlandırmayı da basit ketonlar için kabul

etmektedir. Örneğin hekzan-3-on bileşiği etil propil keton olarak ta adlandırılabilir.

Örnek:

99

Karboksilli asitler ve Türevlerinin adlandırılması

Karboksilli asitler yapılarında karboksil grubu içeren asitlerdir.

Bir tane karboksil grubu içeren asitlerin adlandırılmasında ana zincirin adının sonuna -oik asit eki getirilir.

Ana zincir seçilirken karboksil grubu bu zincirin içerisinde yer almalıdır. Karboksil grubu uçta yer aldığı için,

gruptaki C atomu 1 numaralı karbon olur.

Karboksil grubu halkalı bir yapıya bağlanmışsa, halka adının sonuna karboksilli asit eklenerek adlandırma yapılır.

Basit yapılı karboksilli asitlerin genel adları IUPAC tarafından da kabul görmüştür. Adlandırmada bu genel adlar

kullanılmaktadır.

Asitin yapısında iki tane karboksil grubu varsa adının sonuna -dioik asit eki getirilir.

100

Pek çok dikarboksilli asitin IUPAC tarafından da kabul görmüş genel adları vardır.

Asit halojenürlerin adlandırılması(R-COX)

Asit halojenürler adlandırılırken, karboksilli asitten türetildikleri için asitin -oik asit eki yerine -il halojenür eki

getirilir.

Asit anhidritlerin adlandırılması(R-COOOC-R)

Asit anhidritler adlandırılırken, karboksilli asitten türetildikleri için asitin -asit eki yerine -anhidrit eki getirilir.

Esterlerin adlandırılması(R-COO-R)

Esterler adlandırılırken, önce karboksil grubuna bağlı olan oksijene bağlanmış alkil grubunun adı söylenir;sonra

karboksilli asitin ismi söylenirken -ik(-oik) asit eki yerine -at(-oat) eki getirilir.

Amitlerin adlandırılması(R-CONH2)

Amitler adlandırılırken, karboksilli asitten türetildikleri için asitin -oik asit eki yerine -amit eki getirilir.

101

Nitrillerin adlandırılması(R-C N)

Nitriller adlandırılırken, karboksilli asitten türetildikleri için asitin -oik asit eki yerine -onitril eki getirilir.

Aminlerin Adlandırılması(R-NH2)

Aminlerin adlandırılması iki şekilde gerçekleştirilir. Burada basit yapılı aminlerin adlandırılması kısaca

açıklanacaktır. Kompleks yapılı aminlerin adlandırılmasına girilmeyecektir.

Primer aminler, alkil grubuna bağlı -NH2 grubu içerirler. Bir aminin primeramin olabilmesi için N atomuna 2

hidrojen haricinde bir tane R grubu bağlanmalıdır. Amindeki H atomlarından birinin yerine daha R grubu

geçerse(N atomuna iki R grubu bağlanırsa sekonder amin, N atomuna 3 tane R grubu bağlanırsa tersiyer amin

oluşur.

Aromatik aminler(aril aminler) adlandırılırken anilin türevi olarak adlandırma yapılır.

Heteroatom içeren organik bileĢiklerin fiziksel ve kimyasal özellikleri

Alkil gruplarına heteroatomlar bağlandığında oluşan bileşiğin kütlesinde ve hacminde bir artış olur. Bu da fiziksel

özelliklerin değişmesine neden olur. Heteroatomun katılmasıyla molekül polar yapıya sahip olabilir. Polar

moleküllerin birarada durmasını sağlayan etkileşimlere dipol etkileşim denir. Bu etkileşimler nedeniyle,

heteroatomlu maddelerin erime ve kaynama noktaları aynı sayıda C atomu içeren hidrokarbonlara göre daha

yüksek olur. Alkoller, aldehitler, asitler diğer heteroatomlu yapılardan farklı olarak kendi tanecikleri arasında

hidrojen bağları oluştururlar. Hidrojen bağları dipol etkileşimlerinden daha kuvvetli olduğu için erime ve kaynama

noktaları aynı C sayılı hidrokarbonlara göre çok yüksek olur.

102

Alkil gruplarına hidroksil(-OH) ve karboksil(-COOH) grubu gibi heteroatomlar bağlı ise molekülün hidrofil(suyu

seven) kısmı polar olduğundan suda çözünmeyi kolaylaştırır.

Aynı sayıda C içeren hidrokarbonlar, apolar ve hidrofob oldukları için suda çözünmezler. Örneğin, yukarıdaki

bileşiklerle aynı sayıda karbon içeren pentan(C5H8) yalnızca hidrofob özellik gösterdiği için suda çözünmez.

Alkil gruplarına heteroatomlar bağlandığında oluşan bileşiklerin kimyasal tepkimeye girme istekleri, aynı sayıda C

içeren hidrokarbonlardan daha fazladır. Örneğin, doymuş hidrokarbonların tepkimeye girme istekleri azdır.

Heteroatom içeren bileşikleri ise daha fazla tepkimeye girme isteğinde olurlar. Heteroatomların moleküllerindeki

tepkime yatkınlığından(polar kısımdan) dolayı çok farklı türde tepkimeler gerçekleşebilir. Alken ve alkinler, ikili ve

üçlü bağlarındaki pi bağları nedeniyle biraz daha aktiftirler.

103

1.

bileĢiğinin IUPAC adı aĢağıdakilerden

hangisidir?

A) 3,5,6-trimetil-4-propiloktan

B) 3,4,6-trimetil-5-propiloktan

C) 3,4-dimetil-4-(1-metilpropil)nonan

D) 3,4,5-trimetil-6-propiloktan

E) 3,5,6-trimetil-4-propilnonan

2.

Bağ çizgili formülü yukarıdaki gibi olan organik

maddenin IUPAC adı aşağıdakilerden

hangisidir?

A) 2,5-dimetil-6-etilnonan

B) 5,6-dimetil-2-etilnonan

C) 5,6-dietil-2-metiloktan

D) 2-metil-5,6-dietiloktan

E) 5,6-dietil-2-metilnonan

3.

Yukarıda verilen organik bileĢik için

aĢağıdakilerden hangisi yanlıĢtır?

A) Doymuş hidrokarbondur.

B) Kapalı formülü C13H28 dir.

C) IUPAC adı 3-etil-4,7-dimetilnonan'dır.

D) Ana zincir 9 karbonludur.

E) C atomlarından iki tanesi sp2 hibridleşmesi

yapmıştır.

4.

Yukarıdaki organik bileĢiklerden

hangilerinin ana zincirleri seçilirken yanlıĢ

yapılmıĢtır?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I

ve II

D) II ve III E) I ve III

5.

bileĢiğinin IUPAC adı aĢağıdakilerden

hangisidir?

A) 2-etilpentan

B) 3-metilpentan

C) 2-metilpentan

D) 4-metilhekzan

D) 3-metilhekzan

6.

bileĢiğinin IUPAC adı aĢağıdakilerden

hangisidir?

A) 3-etil-2-metilhekzan

B) 3-metil-2-etilhekzan

C) 3-izopropilhekzan

104

D) 2,2-dimetil-3-etilhekzan

E) 2,3-dimetilheptan

7.

Bağ çizgili formülü verilen hidrokarbon

bileĢiği için,

I. IUPAC adı 2,3,4,6-tetrametilhekzan'dır.

II. Kapalı formülü C11H22 dir.

III. Adlandırmada seçilen ana zincir 7

karbonludur.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız III C) I

ve II

D) II ve III E) I ve III

8.

Bağ çizgili formülü yukarıdaki gibi olan bir

hidrokarbon bileĢiği için aĢağıdakilerden

hangisi yanlıĢtır?

A) Ana zincirdeki karbon sayısı 7 dir.

B) Genel formülü CnH2n+2 dir.

C) Ana zincire bağlı alkil grubu sayısı 3'tür.

D) IPAC adı 3-etil-2-metilheptan'dır.

E) Molekülündeki H atomu sayısı 22'dir.

9.

bileĢiğinin IUPAC adı aĢağıdakilerden

hangisidir?

A) 2-metiloktan

B) nonan

C) 2,2-dimetilheptan

D) 3-metilhekzan

E) 2,3-dimetilheptan

10.

bileĢiği için,

I. IUPAC adı 2,4,6-trimetiloktan'dır.

II. Doymamış hidrokarbondur,

III. C atomlarının tümü sp3 hibridleşmesi

yapmıştır.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

11.

bileĢiği için,

I. Ana zincirdeki C atomları soldan

numaralandırılırsa IUPAC adlandırmasına

göre doğru adlandırma yapılır.

II. IUPAC adı 3,4-dimetilheptan'dır.

III. Bağ çizgili yapısı

şeklindedir.

yargılarından hangileri doğrudur?

105

A) Yalnız I B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

12.

bileĢiğinin IUPAC adı aĢağıdakilerden

hangisidir?

A) 3,3-dimetiloktan

B) 3-etil-4,4-dimetiloktan

C) 4,4-dimetil-5-etiloktan

D) 3,3-dimetil-4-etiloktan

E) 5-etil-3,3-dimetiloktan

13.

hidrokarbon bileĢiği için,

I. Doymuş hidrokarbondur.

II. IUPAC adı 3,3-dietil-4-metil-5-

propiloktan'dır.

III. Kapalı formülü C16H34 tür.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

14.

bileĢiğinin IUPAC adı aĢağıdakilerden

hangisidir?

A) 4-izopropiloktan

B) 2-metil-3-propilhekzan

C) 2-metil-3-propilheptan

D) 4-etil-2-metilheptan

E) 2-metil-2,3-dietilhekzan

15.

hidrokarbon bileĢiği için,

I. IUPAC adı 3,3-dietilpentan'dır.

II. Adlandırmada ana zincirdeki C atomu

sayısı 5'tir.

III. Kapalı formülü C9H18 dir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

16.

hidrokarbon bileĢiği ile ilgili,

I. Adlandırmada en uzun zincir 8

karbonludur.

II. Ana zincire dallanmış üç metil grubu

bağlıdır.

III. Bağ çizgili formülü

106

şeklindedir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

17.

Yukarıda bağ çizgili formülleri verilmiĢ X ve

Y maddeleri ile ilgili,

I. İkisi de aynı maddeyi göstermektedir.

II. İkisinin de genel formülleri CnH2n+2 dir.

III. IUPAC adlandırmasında ikisinin de ana

zincirlerindeki C sayıları eşittir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

18.

hidrokarbon bileĢiği için aĢağıdakilerden

hangisi doğrudur?

A) IUPAC kurallarına göre halkadaki

karbonların numaralandırılması doğrudur.

B) IUPAC adı 3,6-dimetil-1-etilsiklohekzan'dır.

C) Kapalı formülü C10H22 dir.

D) Doymamış hidrokarbondur.

E) sp2 hibridleşmesi yapmış C atomu içerir.

19.

Yukarıda verilen X ve Y hidrokarbon

bileĢikleri ile ilgili,

I. Kapalı formülleri aynıdır.

II. Fiziksel özellikleri aynıdır.

III. Halkalarındaki C atomları sayısı eşittir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

20.

107

Yukarıda verilen hidrokarbon bileĢiği için

aĢağıdakilerden hangisi yanlıĢtır?

A) Doymuş hidrokarbondur.

B) Tüm C atomları sp3 hibridleşmesi

yapmıştır.

C) Kapalı formülü C10H22 dir.

D) IUPAC adı 3-siklobütilhekzan'dır.

E) Halkadaki C atomlarına bağlı 7 hidrojen

vardır.

21.

Yukarıda verilen hidrokarbon bileĢiği için,

I. IUPAC adı siklopropilsiklobütandır.

II. Genel formülü CnH2n şeklindedir.

III. Doymuş hidrokarbondur.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

22.

Yukarıda verilen hidrokarbon bileĢiğinin

IUPAC adlandırılmasıyla ilgili,

I. Ana zincir olarak siklohekzan halkası

numaralandırılır.

II. Alfabetik sıralamaya göre

siklopropil(IUPAC-İngiliz alfabesine göre

cyclopropyl) grubunun bağlı olduğu karbon

1 numara olur.

III. Adı 1-siklopropil-4-etil-3-

metilsiklohekzan'dır.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

23.

Yukarıda verilen hidrokarbon bileĢiğinin

IUPAC adı aĢağıdakilerden hangisidir?

A) 1-etil-2-metilsiklopropan

B) 1-etil-1-metilsiklopropan

C) 2-etil-1-metilsiklopropan

D) 2-metil-1-etilsiklopropan

E) 2,2-dimetilsiklopropan

108

24.

Yukarıda verilen hidrokarbon bileĢiğinin

IUPAC adı aĢağıdakilerden hangisidir?

A) 1-siklohekzil-2-metiletan

B) izopropilsiklohekzan

C) 2,2-dimetilsiklohekzan

D) 2-metil-2-siklohekziletan

E) (2-metilpropil)siklohekzan

24.

Yukarıdaki hidrokarbon bileĢiği ile ilgili,

I. Doymuş hidrokarbondur.ept-3-en

II. Sikloalkandır.

III. IUPAC adı 3-etil-1,1-dimetil-2-(4-

metilpentil)siklopentan'dır.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

25. 2,2-dimetil-6-etilheptan bileĢiğinin IUPAC

adı aĢağıdakilerden hangisidir?

A) 2,2,6-trimetiloktan

B) 2-etil-6,6-dimetilheptan

C) 2,3-dietil-6-metiloktan

D) 2,3-dimetil-3-etiloktan

E) 2,3-dimetil-3etilheptan

26. AĢağıdaki organik isimlerden hangisi bir

bileĢiğin IUPAC adı olamaz?

A) 2,3-dimetilbütan

B) 3-etilpentan

C) 3-etil-2-metilpentan

D) 3-etil-2,4-dimetilpentan

E) 1,3-dimetilpentan

27.

Yukarıda verilen hidrokarbon bileĢiği için,

I. 3-metil-hept-5-en

II. 5-metil-hept-3-en

III. 5-metil-3-hepten

adlandırmalarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız II B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

28.

109

Yukarıda bağ çizgili formülü verilen

hidrokarbon bileşiği için,

I. Doymamış hidrokarbondur.

II. Genel formülü CnH2n-2 şeklindedir.

III. Adı (2-bütenil)siklohekzan'dır.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız II B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

29.

Yukarıda verilen hidrokarbon bileĢikleri

için,

I. Doymamış hidrokarbonlardır.

II. İkişer tane sp2 hibridleşmesi yapmış C

atomu içerirler.

III. Genel formülleri CnH2n-2 şeklindedir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız II B) I ve II C) I

ve III

D) II ve III E) I, II ve III

30.

Yukarıda verilen hidrokarbon bileĢiği için,

I. sp3 hibridleşmesi yapmış C atomu sayısı

4'tür.

II. Kapalı formülü C7H14 tür.

III. IUPAC adı 4-metilhekz-1-en'dir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C)

Yalnız III

D) II ve III E) I, II ve III

31.

bileĢiğinin IUPAC adı aĢağıdakilerden

hangisidir?

A) 5-hepten-2-in

B) hept-2-en-5-in

C) 2,5-heptadien

D) 1,4-heptadien

E) Hept-1-in-4-en

32.

Yukarıda verilen hidrokarbon bileĢiği için,

I. Ana zincirdeki C atomu sayısı 7'dir.

II. Doymamış hidrokarbondur.

III. IUPAC adı 2,3-dimetil-5-etilhept-2-en'dir

yargılarından hangileri yanlıĢtır?

A) Yalnız I B) Yalnız II C)

Yalnız III

D) II ve III E) I, II ve III

33. 4-etil-2-metilhekzan bileĢiği aĢağıdakilerden

hangisidir?

110

34. 2,4,4-trimetilheptan bileşiği için,

I. Doymuş hidrokarbondur.

II. Kapalı formülü C9H20'dir.

III. Ana zincir 7 karbonludur.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C)

Yalnız III

D) II ve III E) I ve III

35. AĢağıdakilerden hangisinin genel formülü

diğerlerinden farklıdır?

A) 1,1-dimetilsiklopentan

B) 4-etil-3,4-dimetiloktan

C) 2,4,4-trimetiloktan

D) 4-izopropil-3-metilheptan

E) 2-metilheptan

36. AĢağıdakilerden hangisinin genel formülü

diğerlerinden farklıdır?

A) Hekz-2-en

B) 2-etilpent-1-en

C) 2-metilbüta-1,3-dien

D) 2,3-dimetilhept-3-en

E) 1,1-dimetilsiklohekzan

37. AĢağıdakilerden hangisinin genel formülü

diğerlerinden farklıdır?

A) 2-metilhekz-1-en

B) 2-metilhekza-1,5-dien

C) 4,4-dimetilpent-2-in

D) 2,5-dimetilhekz-3-in

E) 1-etil-3-metilsiklohekzen

38. AĢağıdakilerden hangisi bir organik

bileĢiğin adı olamaz?

A) 4,4-dimetilpent-2-in

B) 3-etil-2,2-dimetilhept-2-in

C) 2-metilhekza-1,5-dien

D) 2,5-dimetilhekz-3-in

E) 1-etil-3-metilsiklohekzen

39.

111

Yukarıda verilen organik bileĢik için,

I. Doymuş hidrokarbondur.

II. Genel formülü CnH2n-2'dir.

III. IUPAC adı 1-etil-3-metilsiklohekzen'dir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C)

Yalnız III

D) II ve III E) I ve III

40. 1-metilsiklopent-2-en adı, IUPAC kurallarına

göre doğru bir adlandırma değildir.

Buna göre verilen organik bileĢiğin IUPAC

adı aĢağıdakilerden hangisidir?

A) 2-metilsiklopent-2-en

B) 2-metilsiklopent-2-en

C) 1-metilsiklopenten

D) 3-metilsiklopen-2-en

E) 4-metilsiklopen-2-en

41. 1-metilpent-1-en adı, IUPAC kurallarına göre

doğru bir adlandırma değildir.

Buna göre verilen organik bileĢiğin IUPAC

adı aĢağıdakilerden hangisidir?

A) 2-hekzen

B) 2-metilpent-1-en

C) 2,2-dimetilpenten

D) 1,2-dimetilbüt-2-en

E) 1-etilbüt-1-en

42. 2,2-dimetil-6-etilheptan adı, IUPAC kurallarına

göre doğru bir adlandırma değildir.

Buna göre verilen organik bileĢiğin IUPAC

adı aĢağıdakilerden hangisidir?

A) 2,2,6-trimetiloktan

B) 2,2-dimetil-5-etiloktan

C) 6-etil-2,2-dimetilheptan

D) 5-etil-2,2-dimetiloktan

E) 5,5-dimetil-2-etilheptan

43. AĢağıdakilerden hangisi bir organik

bileĢiğin IUPAC adıdır?

A) 3-etil-4,4-dimetilhekzan

B) 4-etil-5,5-dimetilpentan

C) 5,5,6-trimetiloktan

D) 6-etilsiklohepten

E) 2,4-dimetilhekz-2-en

44. AĢağıdakilerden hangisi bir organik

bileĢiğin IUPAC adıdır?

A) 1,4-dimetilhekz-1-en

B) 2,4-dimetilhekz-2-en

C) 2,3-dimetilhekz-4-en

D) 2,4-dimetilhekz-4-en

E) 2,5-dimetilhekz-5-en

45. 3,3,4,4-tetrametilsiklobüten bileĢiğinin 1

molekülündeki toplam atom sayısı kaçtır?

A) 28 B) 26 C) 24 D) 22 E)

18

46. Okta-1,5-dien bileĢiğinde sp3 hibridleĢmesi

yapmıĢ C atomları sayısının, sp2

hibridleĢmesi yapmıĢ C atomları sayısına

oranı kaçtır?

A) 2/3 B) 3/4 C)

1

D) 3/2 E) 4/3

47. AĢağıdaki bileĢiklerden hangisinin IUPAC

adı yanlıĢtır?

112

48.

Yukarıda verilen hidrokarbon bileĢikleri için

aĢağıdakilerden hangisi yanlıĢtır?

A) Birer moleküllerindeki C atomları sayısı

eşittir.

B) Kapalı formülleri aynıdır.

C) Ana zincirlerindeki C sayıları farklıdır.

D) sp3 hibridleşmesi yapmış C atomları sayısı

farklıdır.

E) Birer moleküllerindeki H atomları sayısı

farklıdır.

49. AĢağıdaki bileĢiklerden hangisi 2-

metilpentan değildir?

50. 1,4-diklorpentan bileĢiğinin bağ çizgili

formülü aĢağıdakilerden hangisidir?