4. Ünite: Madde ve Endüstri Konu Özeti

Periyodik Sistem

Yapısında tek cins atom bulunduran saf maddelere element denir.Günümüzde doğada bulunan element sayısı 90 civarındadır. Yapay elementlerle birlikte bu sayı günümüzde 118’dir. Elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki benzerliklerin fark edilmesi sınıflandırma çalışmalarını ortaya çıkarmıştır. Bilim insanları elementleri benzer özelliklerine göre gruplandırmışlardır. Bu çalışmaların sonucunda birçok element tablosu yani periyodik sistem(periyodik tablo) oluşmuştur. Elementlerin sınıflandırılmasının tarihsel gelişimi aşağıdaki gibi olmuştur.

1-Johann Döbereiner(1780-1849)

• Elementlerin sınıflandırılması ile ilgili ilk çalışmayı 1829 yılında yapmıştır.

• Sınıflandırmayı benzer özellikteki elementlerden üçlü gruplar oluşturarak yapmıştır.

• Örneğin; lityum, sodyum ve potasyum benzer özelliklere sahiptir ve aynı grupta olmalıdır.

 

2-Alexandre Beguyer de Chancourtois

• Benzer fiziksel özellik gösteren elementleri dikey sıralarda sarmal olarak sıralamıştır.

 

3-John Newlands(1837-1898)

• Elementleri atom ağırlıklarına göre sıralamıştır.

• İlk 8 elementten sonra benzer fiziksel ve kimyasal özelliklerin tekrar ettiğini fark etmiştir.

 

4-Dimitri İ.Mendeleyev(1834-1907) ve Lothar Meyer(1830-1895)

• Aynı dönemde birbirlerinden habersiz elementleri sınıflandırmışlar ve aynı sıralamayı bulmuşlardır.

• Fakat Meyer elementleri benzer fiziksel özelliklerine göre, Mendeleyev ise atom ağırlıklarına göre sıralamıştır.

• Mendeleyev’in yaptığı sıralama günümüzde de kullanılan elementlerin sınıflandırılmasına yakındır.

 

5-Henry Moseley(1817-1915)

• Elementleri element atomlarının proton sayılarına göre düzenlemiştir.

 

6-Glenn T. Seaborg(1912-1999)

• Periyodik sistemin altına iki sıra daha ekleyerek periyodik siteme son şeklini vermiştir.

 

PERİYODİK TABLO VE ÖZELLİKLERİ

Periyodik tabloda elementler artan atom numaralarına göre dizilirler.Aynı zamanda periyodik tabloda benzer özelliğe sahip elementler alt alta dizilmişlerdir.

• Periyodik tablodaki yatay sıralara periyot denir ve periyodik tabloda 7 adet periyot bulunur.

• Periyodik tablodaki dikey sıralara grup denir ve periyodik tabloda 18 tane grup vardır. Bu grupların 8 tanesi A grubu, 10 tanesi B grubudur.

• Aynı grupta bulunan elementlerin kimyasal özellikleri genellikle benzerdir.

• Bazı grupların özel isimleri vardır. 1 A grubu: Alkali metaller 2 A grubu: Toprak alkali metaller 7 A grubu: Halojenler 8 A grubu: Soy(Asal) gazlar.

NOT: H ametal olduğu halde 1A grubunda bulunmaktadır.

ELEMENTLERİN SINIFLANDIRILMASI

Elementler metal, ametal ve yarı metal olmak üzere 3 gruba ayrılır.

1-Metallerin Özellikleri

• Tel ve levha haline getirilebilir.(Haddelenme)

• Isı ve elektriği iyi iletir.

• Oda koşullarında civa hariç hepsi katıdır.

• Parlaktır.

• Periyodik tablonun sol tarafında yer alırlar.

• Atomik yapıdadır.

2-Ametallerin Özellikleri

• Tel ve levha hâline getirilemez.

• Isı ve elektriği iyi iletmez.

• Oda koşullarında katı, sıvı ve gaz hâldedir.

• Mattır.

• Periyodik tablonun sağ tarafında yer alırlar. (Hidrojen hariç)

• Molekül yapıdadır.

3-Yarımetallerin Özellikleri

• Tel ve levha haline getirilebilirler.

• Isı ve elektriği ametallerden iyi, metallerden kötü iletirler.

• Oda koşullarında katıdır.

• Parlak ya da mat görünümdedir.

FİZİKSEL DEĞİŞİMLER

Maddenin içyapısı değişmeden, sadece dış görünümünde meydana gelen değişikliklere fiziksel değişim denir.

Fiziksel değişimde;

• Yeni maddeler oluşmaz

• Genellikle ezilme, yırtılma, parçalanma, hâl değişimleri ve çözünme olayları şeklinde gözlemlenir.

Fiziksel değişim ile ilgili örnekler;

Camın kırılması.

Kâğıdın yırtılması.

Suyun buharlaşması.

Meyve ve sebzelerin doğranması.

Dondurmanın erimesi.

Etin kıyma hâline getirilmesi.

Yumurtanın kırılması. Demirin kırılması.

Fiziksel değişim sonunda maddenin; dış görünüşü, boşluklu yapısı, fiziksel hâli ve taneciklerinin hızı değişir. Bir maddenin dışarıdan ısı alarak bir hâlden başka bir hâle geçmesine hâl değişimi denir. Hâl değişimleri(erime, donma, buharlaşma, süblimleşme, yoğuşma, kırağılaşma) fiziksel değişimlerdir.

KİMYASAL DEĞİŞİMLER

Maddenin içyapısında meydana gelen değişikliklere kimyasal değişim denir.

Kimyasal değişimde;

• Yeni maddeler oluşur.

• Genellikle; koku, renk değişimi, ısı, ışık ve çökelti oluşumu gözlenir.

Kimyasal değişim ile ilgili örnekler;

Limonun çürümesi.

Hamurun mayalanması.

Odunun yanması.

Yaprağın sararması.

Etin pişmesi.

Yumurtanın haşlanması.

Demirin paslanması.

Mumun Yanması.

Kimyasal değişimlerin sonucunda maddenin hem görünümü hem de içyapısı değişir. Yani maddenin tanecik yapısı değişmiş olur. Kimyasal değişime uğrayan maddeler eski hâline döndürülemez. Aynı zamanda kimyasal değişim sonucunda yeni maddeler oluşur. Oluşan yeni maddeler kendisini oluşturan maddenin özelliklerini taşımaz.

NOT: Kimyasal değişimlerde maddeler aynı zamanda fiziksel değişime de uğrarlar. Fakat fiziksel değişime uğrayan bir madde illa kimyasal değişim geçirir diye bir şart yoktur.

Kimyasal Tepkimeler

Maddelerin kimyasal değişime uğrayarak yeni maddeler oluşturması sürecine kimyasal tepkime denir. Kimyasal tepkime sırasında maddelerin yapısında bulunan kimyasal bağlar kırılır ve yeni bağlar oluşur. Bileşikler saf maddelerdir ve kimyasal tepkime sonucunda oluşur.

KİMYASAL TEPKİMELERİN ÖZELLİKLERİ VE YAZIMI

Kimyasal tepkimeler denklemlerle gösterilir. Aşağıda suyun oluşmasını sağlayan kimyasal tepkime denklemi verilmiştir.

• Atomlar arasındaki bağlar kırılır ve yeni bağlar oluşur.(Tepkimeye girenler kısmındaki hidrojen gazı ve oksijen gazının kendi içindeki bağlar kırılır ve ürünler kısmında yeni madde olan su molekülü meydana gelir iken yeni bağlar oluşur.)

• Toplam kütle korunur.(Tepkimeye giren hidrojen gazı(H2) ve oksijen gazının(O2) toplam kütlesi, ürünlerde oluşan su molekülünün(H2O) toplam kütlesine eşittir.

• Yeni atomlar oluşmaz ve atom çeşidi korunur.(Tepkimeye giren ve ürünlerde oluşan atomlar H ve O’dir.

• Toplam atom sayısı korunur.(Tepkimeye giren ve ürünlerde oluşan atom sayısı 6’dır.)

• Yeni maddeler oluşur.(Tepkime sonunda su bileşiği oluşmuştur.)

• Toplam proton ve elektron sayısı korunur.

• Girenlerin ve ürünlerin molekül sayısı ve hacimleri değişebilir.

KİMYASAL TEPKİME TÜRLERİ

1-Yanma Tepkimeleri

Maddenin oksijen gazı ile tepkimeye girerek yeni bir madde oluşturması sürecine yanma tepkimeleri denir. Alev oluşturan yanma olaylarına hızlı ya da alevli yanma denir. Alevsiz veya çok hafif alevle gerçekleşen yanma olaylarına yavaş yanma ya da alevsiz yanma denir.

Alevli(Hızlı) Yanma

Kâğıdın yanması, kömürün yanması.

Alevsiz(Yavaş) Yanma

Demirin Paslanması, canlıların solunumla enerji elde etmesi.

2-Asit-Baz Tepkimeleri

Asit ve bazların bir araya gelerek tepkimeye girmesine nötralleşme denir. Nötralleşme tepkimeleri sonucunda genellikle tuz ve su oluşur.

KİMYASAL TEPKİMELERDE KÜTLE KORUNUR MU?

Kimyasal tepkimelerde tepkimeye giren maddelerin kütleleri toplamı, ürünlerde oluşan maddelerin kütleleri toplamına eşittir. Buna kütlenin korunumu denir.

ASİTLER VE BAZLAR

Asitler

Suda çözündüğünde hidrojen(H ) iyonu oluşturan maddelere asit denir.

Asitlerin Genel Özellikleri

• Tatları ekşidir.

• Mavi turnusol kâğıdını kırmızıya çevirirler.

• Bazlarla tepkimeye girerek tuz ve su oluştururlar

• Sulu çözeltileri H+ iyonu oluşturur.

• Ph cetvelinde 0-7 arasında değer alırlar.

• Yakıcı ve tahriş edicidir.

• Metal ve mermere etki eder.

• Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.

• Metal ile tepkimeye girer. Tepkime sonunda H2 gazı açığa çıkar.

Bu nedenle asitler metal kaplarda saklanmaz.

Bazlar

Suda çözündüğünde hidroksit(OH ) iyonu oluşturan maddelere baz denir.

Bazların Genel Özellikleri

• Tatları acıdır.

• Kırmızı turnusol kâğıdını maviye çevirir.

• Asitlerle tepkimeye girerek tuz ve su oluşturur.

• Sulu çözeltileri OH iyonu oluşturur.

• Ph cetvelinde 7-14 arasında değer alırlar.

• Tahriş edici özelliğe sahiptir.

• Cam ve porseleni matlaştırır.

• Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.

• Ele kayganlık hissi verir.

pH CETVELİ

Bir çözeltinin asitlik veya bazlık derecesini belirten ölçü birimine pH adı verilir. Asit ve bazların pH değerine bakılarak kuvvetli ya da zayıf olduğunu söyleyebiliriz. pH değeri 0-14 arasındaki değerlerden oluşur.

pH değeri 0-7 arasında olan maddeler asidiktir.

• pH değeri 7-14 arasında olan maddeler baziktir.

• pH değeri 7 olan maddeler nötr’ dür.

Asit ve Bazların Etkileri

Asit ve bazların genel olarak; aşındırıcı, alev alıcı, patlayıcı ve zehirli etkileri vardır. Bu yüzden kimyasal maddeler üzerinde bulunan işaretlere dikkat etmeliyiz. Özellikle kuvvetli asit ve bazların çözeltileri çok zararlıdır.

Asit ve Bazlarda Kullanılan Belirteçler

Bir maddenin asit mi yoksa baz mı olduğunu belirlememizi sağlayan maddelere belirteç(ayıraç) denir.

Turnusol kâğıdı: Asitlerde kırmızı, bazlarda mavi renk alır.

Metil Oranj: Asitlerde kırmızı, bazlarda sarı renk alır.

Fenolftalein: Asitlerde renksiz, bazlarda pembe renk alır.

ASİT YAĞMURLARI

Fosil yakıtların(kömür, benzin vb.) yanması sonucu oluşan CO2, SO2 VE NO2 gibi zehirli gazların havada yağmur damlaları ile birleşmesi sonucu asit yağmurları meydana gelir.

Asit Yağmurlarının Zararları ve Korunma Yolları Zararları;

• Akarsu, göl ve deniz sularına karışarak canlılara zarar verir.

• Ormanları tahrip eder.

• Tarihi binalara ve eserlere zarar verir.

• Arabaların ve metal yüzeylerin aşınmasına neden olur.

Korunma yolları;

• Fosil yakıt kullanımı azaltılmalıdır.

• Ormanlık ve yeşil alanlar artırılmalıdır.

• Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı artırılmalıdır.

• Fabrika bacalarına ve araba egzozlarına filtre takılmalıdır.

Maddenin Isı İle Etkileşimi

ISINMANIN MADDENİN CİNSİ İLE İLİŞKİSİ

Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1°C artırmak için verilmesi gereken ısıya öz ısı denir.

Öz ısı;

• Saf maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

• Madde miktarına bağlı değildir.

• Maddenin cinsine bağlıdır.

• ‘’c’’ sembolü ile gösterilir ve birimi J/g.°C ya da cal/g.°Cşeklinde ifade edilir.

Tablodan da anlaşılabileceği gibi her maddenin öz ısısı farklıdır.

Sıcaklık- Öz Isı İlişkisi:

Eşit kütle(100g) ve sıcaklıktaki(10°C) su ve zeytinyağı özdeş ısıtıcılarla 5 dk. ısıtılıyor.

Öz ısısı küçük olan zeytinyağının sıcaklığı daha fazla artmıştır. O hâlde sıcaklık öz ısı ters orantılıdır.

Isı- Öz Isı İlişkisi

Eşit kütle(100g) ve sıcaklıktaki(10°C) su ve zeytinyağı son sıcaklıkları 50°C oluncaya kadar ısıtılıyor.

Öz ısısı büyük olan suya daha fazla ısı enerjisi verilmesi gerekir. O hâlde, ısı ile öz ısı doğru orantılıdır.

Örnek 1:

Eşit kütlede bir bardak su ile demir çubuğun yaz ve kış mevsimindeki sıcaklıklarını karşılaştıralım.

Suyun öz ısısı: 1 cal/g.°C

Demirin öz ısısı: 0,11 cal/g. °C

• Yaz mevsiminde demir çubuğun sıcaklığı daha fazla olur.

• Kış mevsiminde ise demir çubuk daha fazla soğur.

Örnekten çıkarabileceğimiz sonuç; öz ısısı küçük olan maddeler çabuk ısınıp çabuk soğur.

Örnek 2:

1 ton demir bloğun öz ısısı ile 1 gr demirin öz ısısı eşit ve 0,11 cal/g. °C ‘tır.

Örnekten çıkarabileceğimiz sonuç; öz ısı madde miktarına bağlı değildir.

ISINMANIN MADDENİN KÜTLESİ VE

SICAKLIK DEĞİŞİMİ İLE İLİŞKİSİ

Kütle-Sıcaklık Değişimi İlişkisi

İlk sıcaklıkları eşit(10°C) olan sular eşit süre ısıtılıyor.

Kütlesi az olan I. kabın sıcaklık artışı daha fazla olur.

Kütle ile sıcaklık değişimi ters orantılıdır.

 

Isı-Kütle İlişkisi:

İlk sıcaklıkları eşit(80°C) olan sulara özdeş buz kalıpları atılıyor.

Kütlesi fazla olan II. kap daha fazla buz kalıbı eritebilir. Yani kütlesi fazla olanın ısı enerjisi daha fazladır. Isı ile kütle doğru orantılıdır.

 

Isı Sıcaklık Değişimi İlişkisi:

Eşit kütlede ve ilk sıcaklıkları eşit olan sular özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtılıyor. Fakat II. kaptaki ısıtıcı sayısı ikidir.

II. kaptaki suyun sıcaklık artışı daha fazla olur. Çünkü II. Kabın aldığı ısı enerjisi daha fazladır. Isı ile sıcaklık değişimi doğru orantılıdır.

MADDENİN HÂLLERİ VE ISI ALIŞVERİŞİ

Maddenin katı, sıvı, gaz hâlleri arasındaki geçiş olaylarına hâl değişimi denir.

Maddeler erirken, buharlaşırken ve süblimleşirken ısı alırlar. Fakat donarken, yoğuşurken ve kırağılaşırken ısı verirler. Saf maddeler hâl değiştirirken ısıları artabilir veya azalabilir, fakat sıcaklıkları sabit kalır.

Hâl Değiştirme Isıları

Erime Isısı(Le): Erime sıcaklığındaki 1 gram saf katı maddenin tamamen erimesi için gerekli ısı miktarına denir.

 

Donma Isısı(Ld): Donma sıcaklığındaki 1 gram saf sıvı maddenin tamamen donması için vermesi gereken ısı miktarına denir.

• Saf bir maddenin erime ısısı(Le) donma ısısına(Ld) eşittir.

Le = Ld

Buharlaşma ısısı(Lb): Kaynama sıcaklığındaki 1 gram saf sıvı maddenin tamamen buharlaşması için gerekli ısı miktarına denir.

Yoğuşma ısısı(Ly): Yoğuşma sıcaklığındaki 1 gram saf gaz maddenin tamamen yoğuşması için vermesi gereken ısı miktarına denir.

• Saf bir maddenin buharlaşma ısısı(Lb) yoğuşma ısısına(Ly) eşittir.

Lb = Ly

 

Not: Hal değiştirme ısıları(Le,Ld,Lb,Ly) maddeler için ayırt edici bir özellik olup, birimi J/g ya da cal/g ‘dır.

Türkiye’de Kimya Endüstrisi

KİMYA ENDÜSTRİSİ

Kimya endüstrisi, kimyasal maddelerin üretim aşamaları ve bu aşamaları yapan tesislerin tamamına denir. Kimya endüstrisi, sanayi dallarının büyük kısmına hammadde ve ara ürün üretiminde bulunur. Bu yönüyle gerek üretim gerekse de dış ticarette önemli bir role sahiptir. Kullanmış olduğumuz malzemelerin çoğu kimya endüstrisi sanayinde üretilmiştir. Kimya endüstrisi ürünlerine; sabun, ilaç, boya, plastik, kâğıt, deterjan, cam, yapıştırıcı, tekstil ürünleri, kauçuk, kozmetik, mineral yakıtlar, petrokimya örnek olarak verilebilir.

ÜLKEMİZDE KİMYA ENDÜSTRİSİ

• Kimya sektörü, birçok alana sağladığı ürünler nedeniyle ülkemizde önemli bir konuma sahiptir.

• Ülkemizin kimya endüstrisi alanında ithalat verileri ihracat verilerinden daha fazladır.

• Ülkemizin kimya endüstrisi alanındaki en önemli ihraç ürünleri; mineral yakıtlar/ yağlar, sabun, kozmetik, boya, plastik ve kauçuktur.

• Ülkemiz kimya sektörü konusunda hızla gelişmektedir.

• Ülkemiz dünya’ da plastik sektöründe 7. , otomotiv üretiminde ise 17. sıradadır.

Türkiye’ de Kimya Sektörünün Gelişimi

• Osmanlı döneminde temizlik ürünleri, sabun ve barut üreten tesisler kurulmuştur.

• Cumhuriyet’ in ilanından sonra ilk kimya sanayi tesisleri devlet tarafından kurulmuştur.

Bunlar;

Makine ve Kimya Endüstrisi Kurumu, Bor Sanayi Tesisleri, Gemlik Suni İpek Fabrikası ve Azot Sanayi Tesisleridir.

• 1950’ den itibaren başlatılan ithalat, kimyasal maddelerin ülkemizde üretilmesi ihtiyacını ortaya çıkarmıştır.

• 1960’ lı ve 1970’ li yıllarda, azot sanayi, borik asit ve boraks fabrikası ve soda fabrikalarıyla gelişme göstermiştir.

• PETKİM(1965) ve TÜPRAŞ(1983) devlet eliyle kurulmuş ve önemli hammadde sağlayıcı şirketlerdendir.

• 2000’li yıllarda küçük ve orta boy fabrikalar açılmıştır.

• Ülkemizde kimya sektörü ithalata bağımlıdır. Kullanılan hammaddenin %70’ i ithal edilmekte, %30’ u yerli üretimle karşılanmaktadır. Ülkemizde kimya sanayi şirketleri daha çok kıyı bölgelerimizde yoğunlaşmıştır.

KİMYA ENDÜSTRİSİNDE MESLEK DALLARI

Kimya endüstrisi alanında bir çok meslek dalı yer almaktadır.

Kimya Mühendisi: Kimyagerlerin çalışmaları sonucu elde ettiği bilgileri, fabrikalarda üretime çevirir.

Kimyager: Kimyasal maddelerin analizi ve sentezi ile ilgilenir.

Kimya Teknisyeni: Kimyagerler ile işçiler arasında ara eleman olarak çalışır.

Petrol Mühendisliği: Ham petrol veya doğal gaz gibi maddelerin üretimi ile ilgilenen mühendislik dalıdır

Gıda Mühendisliği: Gıdaların güvenli bir şekilde üretilmesi, işlenmesi, paketlenmesi ve dağıtılması ile ilgilenen mühendislik dalıdır.

Ziraat Mühendisliği: Tarımsal ürünlerin işlenmesi, tarımsal sorunlara çözüm bulma, toprak ve suyun korunması ile ilgilenen mühendislik dalıdır.

Maden Mühendisliği: Madenlerin yerinin tespit edilmesi, çıkarılması konularında ilgilenen mühendislik dalıdır.

KİMYA ENDÜSTRİSİ KURUMLARI

Makine ve Kimya Endüstrisi Kurumu(MKE)

Türk Standartları Enstitüsü(TSE)

Türkiye Petrol Rafinerileri A.Ş. (TÜPRAŞ)

Ulusal Bor Araştırma Enstitüsü(BOREN)

Petrokimya Endüstrisi Genel Müdürlüğü (PETKİM)

Maden Tetkik Arama(MTA)

Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı(TPAO)

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu(TÜBİTAK)

Türk Kimya Sanayicileri Derneği(TKSD)