Atomlar, Moleküller ve İyonlarkisi.deu.edu.tr/lcavas/Atomlar_Iyonlar_Hafta_2.pdf ·...

Atoms,Molecules,

and Ions

Atomlar, Moleküller ve İyonlar

Chemistry, The Central Science, 10th editionTheodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.;

and Bruce E. Bursten

Atoms,Molecules,

and Ions

Atomik Madde Teorisi

Maddenin temel yapıblokları olan atom teorisi, 19. yüzyılın başlarında John Dalton önderliğinde yeniden ortaya çıkmıştır.

Atoms,Molecules,

and Ions

Dalton’un Varsayımları

Her bir element atom olarak adlandırılmış oldukça küçük taneciklerden oluşmuştur.

Atoms,Molecules,

and Ions

Dalton’un Varsayımları

Bir elementin tüm atomları kütle ve diğer özelliklere göre birbirinin aynıdır, ancak bir elementin atomları farklı bir elementinatomlarından farklıdır.

Atoms,Molecules,

and Ions

Dalton’un Varsayımları

Bir elementin atomları, kimyasal reaksiyonlar vasıtasıyla farklı bir elementin atomlarına dönüşmez; atomlar kimyasal reaksiyonlarla ne yok edilebilir ne de oluşturulabilirler.

Atoms,Molecules,

and Ions

Dalton’un Varsayımları

Bileşikler birden fazla elementin atomlarının birleşmesiyle oluşur; belli bir bileşik her zaman aynı bağıl sayı ve türde atoma sahiptir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Sabit Oranlar YasasıJoseph Proust (1754–1826)

• Bir saf maddenin elementelkompozisyonu hiçbir zaman değişmez.

Atoms,Molecules,

and Ions

Kütlenin Korunumu Kanunu

Bir kimyasal proses sonucu var olan toplam saf maddenin kütlesi, proses meydana gelmeden önceki saf maddenin kütlesiyle aynıdır.

Atoms,Molecules,

and Ions

Elektron

• Katot tüpünden çıkan negatif yüklü tanecik akımıdır.

• J. J. Thompson bu buluşuyla itibar kazanmıştır. (1897).

Atoms,Molecules,

and Ions

The Electron

Thompson elektronun yük/kütle oranının 1.76 108 coulombs/g olduğunu ölçümlemiştir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Millikan Yağ Damlacık Deneyi

Bir kez elektronun yük/kütle oranıbilindiğinde, elektronun yük veya kütlesinden birinin belirlenmesi diğerinin bulunmasına olanak sağlar.

Atoms,Molecules,

and Ions

Millikan Yağ Damlacık Deneyi

Robert Millikan (University of Chicago) 1909 yılında elektronun sahip olduğu yükübelirlemiştir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Radiyoaktivite:

• Bir atom tarafından gelişigüzel yayılan radyasyondur.

• İlk kez Henri Becquerel tarafından gözlenmiştir.

• Ayrıca Marie ve Pierre Curie tarafından da çalışılmıştır.

Atoms,Molecules,

and Ions

Radyoaktivite• Ernest Rutherford tarafından 3 çeşit

radyasyon tipi olduğu bulunmuştur: parçacığı parçacığı ışıması

Atoms,Molecules,

and Ions

Atom,1900lü yıllarda:

• “üzümlü kek” modeli, Thompson tarafından öne sürülmüştür.

• Pozitif yüklü küre şeklindeki madde ve içine gömülmüş negatif yüklü elektronlar.

Atoms,Molecules,

and Ions

Çekirdeğin Keşfi

Ernest Rutherford parçacıklarını ince folyo altın plaka üzerine göndererek örnekteki partiküllerin saçılmasını gözlemledi.

Atoms,Molecules,

and Ions

Çekirdek

Bazı parçacıklar büyük açılarla saçıldığı için, Thompson’ın modelidoğru olamaz.

Atoms,Molecules,

and Ions

Çekirdek • Rutherford; çok küçük ve yoğun çekirdek ile

bunun etrafında atomun dışında bulunan elektronların olduğunu varsaymıştır.

• Atom hacmini büyük çoğunluğu boşluktan oluşmaktadır.

Atoms,Molecules,

and Ions

Atoms,Molecules,

and Ions

Diğer Atom altı Parçacıklar

• Protonlar Rutherford tarafından 1919yılında bulunmuştur.

• Nötronlar James Chadwick tarafından 1932 yılında bulunmuştur.

Atoms,Molecules,

and Ions

Atomaltı Parçacıklar• Sadece protonlar ve elektronlar yüke sahip

parçacıklardır. • Proton ve nötronlar aslında aynı kütleye

sahiptirler.• Elektronun kütlesi ise çok küçük olduğu için

ihmal edilir.

Atoms,Molecules,

and Ions

İzotoplar, Atom Numaralar, ve Kütle Numaraları

• Atom numarası (Z) = çekirdekteki proton sayısıdır.

• Kütle numarası (A) = çekirdekteki toplam nükleon sayısıdır.

(i.e., protonlar ve nötronlar).• X elementi için toplam olarak, Z

AX şeklinde yazılır.

• İzotoplar aynı Z’ye ancak farklı A’ya sahiptirler.• Z’yi periyodik tablodan belirleriz.

Atoms,Molecules,

and Ions

Elementlerin Sembolleri

Element bir veya iki harfle sembolize edilirler.

Atoms,Molecules,

and Ions

Atom Numarası

Bir elementin tüm atomları aynı sayıda proton sayısına sahiptirler: Atom numarası (Z)

Atoms,Molecules,

and Ions

Atomik Kütle

Atomik kütle biriminde atom kütlesi (amu) atomun proton ve nötronlarının toplam sayısını verir.

Atoms,Molecules,

and Ions

İzotoplar :

• Aynı elementin farklı kütledeki atomlarıdır.• İzotoplar farklı nötron sayılarına sahiptir.

116C

126C

136C

146C

Atoms,Molecules,

and Ions

Hidrojenin İzotopları

Atoms,Molecules,

and Ions

Atomik Kütle

Atomik ve moleküler kütle; kütle spektrometrisiylebüyük doğrulukta ölçülebilir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Kütle Spektrometresindeki operasyon adımları:

1. Buharlaştırma – örnek gaza dönüştürülür.

2. İyonizasyon – elektron saçılması örneğin elektronlarında kayba neden olur. (bazı bağlar kırılabilir).

3. İvmelendirme – elektrik alan pozitif iyonların ivmelenmesine yol açar.

4. Sapma – manyetik alan hareketli katyonların sapmasına yol açar. (hafifler daha çok sapma görterir)

5. Tayin – dedektör her bir örneğin (izotop) miktarınıbelirler.

Atoms,Molecules,

and Ions

Atomik Kütle Skalası• 1H ağırlığı 1.6735 x 10-24 g ve 16O ağırlığı 2.6560

x 10-23 g’dır.• 12C kütlesi = 12 amu olarak tanımlanır.• Atomik kütle birimi kullanılarak:

1 amu = 1.66054 x 10-24 g1 g = 6.02214 x 1023 amu

olduğu söylenebilir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Ortalama Kütle

• Gerçek dünyada büyük miktarda atom ve molekülü kullandığımız için hesaplamalarda ortalama kütleler kullanılır.

• Ortalama kütle bir elementin izotoplarının bağıl çoklukları ölçülerek hesaplanır.

Atoms,Molecules,

and Ions

Ortalama Atomik Kütleler• Bağıl atomik kütle: izotopların ortalama

kütleleridir.– Doğal C: 98.892 % 12C + 1.108 % 13C.

• C’un ortalama kütleleri:(0.98892)(12 amu) + (0.0108)(13.00335) = 12.011 amu.

• Ortalama atomik kütle atomik ağırlık olarak da bilinir(AW).

• Atomik ağırlıklar periyodik tabloda listelenmiştir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Periodik Tablo:

• Elementlerin sistematik kataloğu.

• Elementler atom numaralarısırasına göre düzenlenmiştir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Periodisite

Elementlerin kimyasal özelliklerine bakıldığında, reaktivitelerde tekrarlayan özelliklerin görülür.

Atoms,Molecules,

and Ions

Periodik Tablo

• Periodik tablodaki satırlar period olarak isimlendirilir .

• Kolonlar ise grup olarak isimlendirilir.

• Aynı gruptaki elementler benzer kimyasal özelliklere sahiptirler.

Atoms,Molecules,

and Ions

Gruplar

Gruplardan 5i kendi isimleriyle bilinirler.

Atoms,Molecules,

and Ions

Periodik Tablo

metal olmayanlar periyodik tablonun sağkısmında bulunurlar(proton bunlara dahil değildir).

Atoms,Molecules,

and Ions

Periodik Tablo

Basamaklarımetaloidlersınırlandırır (Al ve Po bunlara dahil değildir).

Atoms,Molecules,

and Ions

Periodik Tablo

Metaller tablonun sol tarafındadır.

Atoms,Molecules,

and Ions

Kimyasal Formüller

Bir element sembolünün sağ altında bulunan sayı; bileşiğin bir molekülündeki element atomlarının sayısını bize söyler.

Atoms,Molecules,

and Ions

Moleküller ve Moleküler Bileşikler

Molekül, iki yada daha fazla atomun birbirlerine sıkıca bağlanmasıyla oluşur.

Ortaya çıkan bu atom paketi kendisini oluşturan atomların (elementlerin) özelliklerinden farklı olarak davranışlar sergiler.

Atoms,Molecules,

and Ions

Diatomik Moleküller

Doğada birçok element, diatomik formda bulunur. Örneğin, soluduğumuz hava içerisinde yer alan oksijen O2 formundadır. Oksijen atmosferde ayrıca O3 (Ozon) formunda da yer alır.

Bu 7 element iki atom içeren moleküller şeklinde doğal olarak oluşur.Kimyada, oksijen, azot yada halojenleri söylerken, akla gelen yapılar O2, N2 ve F2,

Cl2, Br2 ve I2 gelmelidir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Moleküler Bileşikler

• Sadece bir atom tipinden oluşmayan, farklı atom tiplerinde oluşan bileşiklere “MolekMoleküüler bileler bileşşiklerikler”denir.

• Bu yapıların formüllerinde yer alan alt indisler çok büyük önem taşır.

• Örneğin, su ve hidrojen peroksit arasında sadece bir oksijen atomu eksikliği olmasına karşın, su ve hidrojen peroksitin kimyasal reaktiviteleri çok ciddi farklılıklar içerir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Moleküler ve Empirik Formüller• Empirik formüller bileşikteki element atomlarının oranının en küçük tam sayısını

verirler.• Moleküler formüller her bir bileşikteki element atomlarının kesin sayısını verirler.• Moleküler formülü bildiğimiz zaman empirik formülü kolayca tahmin edebiliriz.

Ancak tersi doğru değildir. Örnekler:Hidrojen peroksit iHidrojen peroksit iççin in empirikempirik ve molekve moleküüler formler formüüllüü yazarsak;yazarsak;Empirik Formül: HOMoleküler Formül: H2O2

Etilen iEtilen iççin in empirikempirik ve molekve moleküüler formler formüüllüü yazarsak;yazarsak;Empirik Formül: CH2

Moleküler Formül: C2H4

Su iSu iççin in empirikempirik ve molekve moleküüler formler formüüllüü yazarsak;yazarsak;Empirik Formül:H2OMoleküler Formül: H2O(dikkat ediniz, aynı!)Soru: Glukoz (C6H12O6) ve sinir gazına (N2O) ilişkin empirik formülleri yazınız.

Atoms,Molecules,

and Ions

Moleküllerin Çizimi

• Yapısal formüller atomların bağlanma düzenini gösterirler.

• Perspektif çizimler ise bir bileşikteki atomların 3boyutlu düzenlenmesini gösterir.

Atoms,Molecules,

and Ions

İyonlar

• Atom çekirdekleri, kimyasal reaksiyonlardan etkilenmezler, Atomun kimyasal reaksiyonlardan etkilenen yapılarıelektronlardır.

• Atomlar elektron kazandıklarında ya da kaybettiklerinde, “iyoniyon””lara dönüşürler. Pozitif yüklü iyon KATYONKATYON, negatif yüklüiyon ise ANYON olarak isimlendirilir. Katyonlar pozitiftirler ve periyodik tablonun sol tarafındaki

elementler tarafından oluşturulurlar. Anyonlar negatiftirler ve periyodik tablonun sağ tarafındaki

elementler tarafından oluşturulurlar.

Atoms,Molecules,

and Ions

İyonik Bağlar

iyonik bağlar (NaCl gibi) genellikle metaller ve ametaller arasında oluşur.

Genel olarak metal iyonları elektron kaybedip katyonlara dönüşme, ametaller ise elektron kazanıp anyonlara dönüşme eğilimindedirler.

Atoms,Molecules,

and Ions

Soru

a) 22 proton, 26 nötron ve 19 elektrondan oluşan iyonun,

b) 16 nötron ve 18 elektrona sahip olan kükürt iyonunun kimyasal sembollerini yazınız.

Atoms,Molecules,

and Ions

Cevap

a) Proton sayısı bir elementin atom numarasını verir. Dolayısıyla periyodik cetvelde 22 atom numarasına sahip olan element Titanyumdur (Ti).

Bu elementin kütle numarası 22+26=48 (elementin Ti olduğunun sağlaması).

Bu elementin nötr halde atom numarası aynızamanda elektron sayısına da eşittir. Ancak soruda elektron sayısı 19 olarak verildiği için bu element 3 tane elektron kaybettiği için yapı 4848TiTi+3+3 şeklinde gösterilmelidir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Cevap

b)Periyodik cetvele bakıldığı zaman kükürtünatom numarasının 16 olduğu görülür. Bize soruda, 16 nötrona sahip olduğu da verilmiştir. Dolayısıyla kükürtün kütle numarası 16+16= 32 olduğu kolaylıkla hesaplanır. Elektron sayısı ise nötr halden 2 fazla olduğu için kükürt atomu yapıya iki elektron kabul etmistir. Dolayisiyla yapı:

3232SS--22 şeklinde ifade edilir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Soru

• Aşağıdaki bileşiklerden hangileri iyonik, hangileri moleküler yapıdadır?

N2ONa2OCaCl2SF4Cevap: Na2O ve CaCl2 iyonik diğerleri moleküler

yapıdadır. İpucu: iyonik yapı için bileşikte metal-ametal, moleküler

yapıda ise ametal-ametal elementlerin bulunmasıgerekli.

Atoms,Molecules,

and Ions

Formüllerin Yazımı

• Bileşikler elektriksel olarak nötralolduklarından, bileşiğin formülü şu yolla tayin edilebilir:Katyonun sahip olduğu yük anyonun altsimgesi

halinde yazılır.Anyonun sahip olduğu yük katyonun altsimgesi

halinde yazılır.

Atoms,Molecules,

and Ions

Örnekler

Aşağıdaki oluşacak bileşiklerin empirikformüllerini yazınız:

a) Al+3 ile Cl-b) Al+3 ile O2

-

c) Mg+2 ile NO3-

Cevaplara) AlCl3b) Al2O3c) Mg(NO3)2

Atoms,Molecules,

and Ions

İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri

1.Pozitif İyonlar (Katyonlar)a)Element isimleri ile bilinen katyonlar Na+ sodyum iyonuZn2+ çinko iyonuAl3+ alüminyum iyonu

Atoms,Molecules,

and Ions

İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri

1.Pozitif İyonlar (Katyonlar)b) Eğer bir metal farklı katyonlar

oluşturuyorsa, pozitif yük romenrakamlarıyla parantez içerisinde yazılır:

Fe2+ demir(II) iyonu (Ferröz)Fe3+ demir (III) iyonu (Ferrik)Cu+ bakır(I) iyonu (Cupröz)Cu2+ bakır (II) iyonu (Kuprik)

Atoms,Molecules,

and Ions

İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri

1.Pozitif İyonlar (Katyonlar)c)Ametal atomlardan oluşan katyonların

isimleri –yum la biter:NH4

+ amonyumH3O+ hidronyum

Yaygın olarak bulunan katyonlar tablo da gösterilmiştir.

Atoms,Molecules,

and Ions

Yaygın Olarak Bulunan Katyonlar

Atoms,Molecules,

and Ions

İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri

2.Negatif İyonlar (Anyonlar)a)Monoatomik anyonların isimleri, elementin isminin

sonuna –it eki eklenerek yapılır:H- hidritO2

- oksitN3

- nitritPoliatomikler ise benzer şekilde isimlendirilir:OH- hidroksitCN- siyanitO2

2- peroksit

Atoms,Molecules,

and Ions

İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri

2.Negatif İyonlar (Anyonlar)b)Oksijeni içeren poliatomik anyonların isimleri –at veya

–it eki ile biter, ancak isimlendirmede bazı hususlar vardır:

Bir elementin en yaygın oksianyonu –at ile biter, öte yandan aynı yüke sahip bir oksijen daha az molekülde ise –it eki kullanılır:

NO3- nitrat

NO2- nitrit

SO4-2 sülfat

SO3-2 sülfit

Atoms,Molecules,

and Ions

İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri

2.Negatif İyonlar (Anyonlar)b)Oksijeni içeren poliatomik anyonların isimleri –at veya –it eki ile biter,

ancak isimlendirmede bazı hususlar vardır:Ön ekler: “per” (bir fazla oksijen) ve “hipo” (bir eksik oksijen)ClO4- perperklorat iyon (aşağıdakinden bir fazla oksijen)ClO3- kloratat iyonu ClO2- kloritit iyonu (yukarıdakinden bir eksik O)ClO- hipohipokloritit iyonu (yukarıdakinden bir eksik O)

Atoms,Molecules,

and Ions

İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri

2.Negatif İyonlar (Anyonlar)c)Oksianyonlara H+ eklenmesiyle, yeni oluşan oksianyonun ismine

“hidrojen” veya “dihidrojen” önekleri getirilir:CO3

2- KarbonatHCO3

- hidrojenkarbonatPO4

-3 fosfatH2PO4

- dihidrojenfosfat

Eklenen her bir H+ nın oksianyonun yükünü bir arttırdığına dikkat ediniz.Ancak geleneksel (eski isimlendirme) olarak aşağıdaki iyonların isimleri

yaygın olarak aşağıdaki gibi bilinir:HCO3

- bikarbonatHSO4

- bisülfat

Atoms,Molecules,

and Ions

Yaygın Olarak Bulunan Anyonlar

Atoms,Molecules,

and Ions

İyonik Bileşiklerin İsimleri ve Formülleri

3.İyonik Bileşiklerİyonik bileşikler isimlendirilirken önce katyon ismi daha sonra anyon ismi

söylenir:

Örnekler:CaCl2 kalsiyumklorürAl(NO3)3 alüminyum nitratCu(ClO4)2 bakır(II)perklorat (veya cuprik perklorat)

Atoms,Molecules,

and Ions

Soru

Aşağıdaki bileşikleri isimlendiriniz:NH4Br, Cr2O3, Co(NO3)2,Amonyumbromür,Krom(III) oksitKobalt(II) nitrat

Atoms,Molecules,

and Ions

Soru

Aşağıdaki kimyasal formülleri yazınız:a)Magnezyum sülfatb) Gümüşsülfitc) kurşun(II) nitratCevap:Cevap:a)MgSO4

b) Ag2Sc) Pb(NO3)2

Atoms,Molecules,

and Ions

Asit Adlandırılması

• Eğer asitteki anyon –id ile bitiyorsa, son ek–ik asit ile değiştirilirve hidro- ön ekini alır:HCl: hidroklorik asitHBr: hidrobromik asitHI: hidroiyodik asit

Atoms,Molecules,

and Ions

Asit Adlandırılması

• Eğer asitteki anyon –it ile bitiyorsa, son ek –öz asit ile değiştirilir :HClO: hipokloröz

asitHClO2: kloröz asit

Atoms,Molecules,

and Ions

Asit Adlandırması

• Eğer asitteki anyon –at ile bitiyorsa, son ek –ik asit ile değiştirilir :HClO3: klorik asitHClO4: perklorik asit

Atoms,Molecules,

and Ions

İkili Bileşiklerin Adlandırılması

CO2: karbon dioksitCCl4: karbon tetraklorit

Atoms,Molecules,

and Ions

İkili Bileşiklerin Adlandırılması

N2O5: dinitrojen pentoksit