MADDENİN HALLERİ

Maddenin Fiziksel Halleri

Maddeler doğada katı, sıvı, gaz ve plazma halinde bulunurlar.

Katı Sıvı Gaz

Belirli hacim ve şekilleri vardır. Tanecikleri arası boşluk çok

azdır. Sıkıştırılamazlar. Titreşim hareketi yaparlar. Tanecikleri arası çekim kuvveti

çok fazladır. Akıcı değildirler.

Belirli hacimleri vardır, Belirli şekilleri yoktur. Tanecikleri arası boşluk azdır. Sıkıştırılamazlar. Titreşim ve öteleme(yer

değiştirme) hareketi yaparlar. Tanecikleri arası çekim kuvveti

fazladır. Akıcıdırlar.

Belirli hacim ve şekilleri yoktur. Tanecikleri arası boşluk çok

fazladır. Sıkıştırılabilirler. Titreşim, öteleme(yer

değiştirme) ve dönme hareketi yaparlar.

Tanecikleri arası çekim kuvveti çok azdır.

Akıcıdırlar.

Plazma Hali: Gaz halindeki maddelere enerji verilmesiyle elektronlar koparılarak ortamda; nört atom, iyon ve elektron

karışımının bulunduğu haldir.

Maddenin Hal Değişimleri

Erime: Maddenin katı halden sıvı hale geçmesine denir.

Donma: Maddenin sıvı halden katı hale geçmesine denir.

Buharlaşma: Bir sıvı maddenin yüzeyinden gaz moleküllerinin ayrılmasına denir.

Yoğuşma: Gaz halinde bulunan maddenin sıvı hale geçmesine denir.

Süblimleşme: Bir katı maddenin sıvı hale geçmeden gaz haline geçmesine denir.

Kırağılaşma: Gaz bir maddenin sıvı hale geçmeden katı hale geçmesine denir.

İyonizasyon: Gazların ısı alarak plazma haline geçmesine denir.

Deiyonizasyon: Plazmanın ısı vererek gaz haline geçmesine deiyonizasyon denir.

Erime, buharlaşma, süblimleşme ve iyonizasyon ısı alan hal değişim olaylarıdır.

Donma, yoğunlaşma, kırağılaşma ve deiyonizasyon ısı veren hal değişim olaylarıdır.

Hal Değişim Olayları

Su Döngüsü

Su; güneşten aldığı ısı ile deniz, göl ve akarsulardan buharlaşır. Atmosfere yayılan su buharı, havada yağmur, kar veya

dolu şeklinde yeryüzüne geri döner. Bu olaya su döngüsü denir.

Su döngüsü ile canlılara ve doğal yaşama sürekli taze ve temiz su sağlanmış olur.

Suyun sıvı halde bulunmasıyla; içme suyu olarak, bitkilerin sulanmasında, temizlikte, taşımacılık faaliyetlerinde

kullanılır.

Suyun katı halde bulunmasıyla; besinlerin sevkiyatı ve depolanmasında, meşrubatların soğutulmasında kullanılır.

LPG (Sıvılaştırılmış Petrol Gazı)

Ham petrolün damıtılmasıyla elde edilir.

%30 propan ve %70 bütan gazlarından oluşur.

LPG nin depolanması ve taşınması gaz haline göre çok daha kolaydır.

LNG (Sıvılaştırılmış Doğal Gaz)

Petrol yataklarının üstünde birikir.

Büyük oranda metan gazı içerir, az miktarda etan, propan ve su

buharı bulunur.

İtici Gazlar

Deodorantlarda veya spreylerde etken maddenin püskürtülmesi ve ince

zerrecikler halinde dağılmasını sağlayan gazlardır.

Üstteki düğmeye basıldığı zaman, püskürtülecek sıvı ile sıvılaşmış itici gaz

karışımı borunun içinde yükselmeye başlar, itici sıvı kaptan çıkarken buharlaşır ve

içinde sıvı damlacıkları bulunan ince bir gaz bulutu halinde dışarıya fışkırır

İtici gazlara propan, n-bütan, izobütan ve karbondioksit örnek olarak verilebilir.

Bu gazlar renksiz ve kokusuzdurlar.

Soğutucularda Kullanılan Gazlar

Sıvı halden gaz haline geçerken ortamdan ısı alarak ortamın soğumasını sağlayan akışkanlara soğutucu akışkanlar denir.

Buzdolapları, klimalar ve derin dondurucularda soğutucu akışkanlar kullanılırlar.

Bu tür araçlarda soğutma amaçlı tetraflor-etan, azot, freon, amonyak gibi maddeler kullanılır.

Dolap dışında borularda sıvı hale bulunan bu maddeler dolap içinde gaz hale geçerek ve buharlaşmak için gerekli olan

ısıyı dolabın içinden alır. Bu şekilde buharlaşırken ortamdaki ısıyı alarak ortamın sıcaklığının düşmesini sağlar.

Havadan Oksijen ve Azot Eldesi

Hava; %78 azot, %21 oksijen, %0,9 argon ve %0,1 diğer gazlardan (CO2, Ne gibi) oluşmuştur.

Havadan azot, oksijen ve argon elde etmek için hava yüksek basınç altında soğutulup sıvılaştırılır. Daha sonra

sıvılaştırılan hava kontrollü olarak ısıtılıp buharlaştırılır. Bu işlemde kaynama noktası en düşük olan azot ilk olarak,

sonra argon son olarak da oksijen elde edilir.

Sıvı azot; gıda ve ilaç endüstrisinde soğutucu olarak kullanılır.

Oksijen gazı; solunum tüplerinde, çelik üretiminde safsızlıkları yakıp uzaklaştırmak için kullanılır.

Argon gazı; ampul ve floresan üretiminde, kolay tepkime veren maddeleri saklamada kullanılır.

KATILAR

Maddenin katı hali en düzenli ve en düşük enerjili haldir.

Katının özellikleri atom, iyon veya molekülleri bir arada

tutan kuvvetlere bağlıdır.

Katılar amorf ve kristal katı olmak üzere ikiye ayrılır.

Amorf Katılar Kristal Katılar Tanecikler düzensiz gelişigüzel istiflenmiştir. Belli bir erime noktası yoktur. Isıtıldıklarında

belli bir sıcaklık aralığında yumuşayarak akışkanlık kazanırlar. Bu sıcaklık aralığına camsı geçiş sıcaklığı denir.

Cam, plastik, tereyağı ve lastik amorf katılara örnektir.

Tanecikleri düzenli bir şekilde istiflenmiştir. Belirli ve keskin erime noktaları vardır. Kristal katıyı oluşturan taneciklerin belirli bir düzene göre üç

boyutta tekrarlanması sonucu oluşan yapıya kristal örgüsü denir.

Kristal örgüyü tanımlayan en küçük parçaya birim hücre denir.

Kristal katılar taneciklerini bir arada tutan kuvvetlere göre 4 gruba ayrılırlar.

Kristal Katılar Kristal Türü Etkileşim Türü Genel Özellikler Örnekler

İyonik Katı İyonik bağ

Zıt yüklü iyonların elektrostatik çekim kuvvetleriyle bir araya gelmesiyle oluşur.

Sert ve kırılgandır. Erime ve kaynama noktaları çok yüksektir. Katı halde elektriği iletmeler. Sıvı halde ya da

suda çözündüklerinde iletkendirler. NaCl, CaCO3, MgO, CaO KNO3, CaF2 iyonik

kristallere örnektir.

Moleküler Katı

Van der waals etkileşimleri Hidrojen bağı

Katıyı oluşturan molekülleri arasında zayıf etkileşimler vardır.

Diğer kristal türlerine göre daha yumuşaktır. Erime ve kaynama noktaları düşüktür. Elektrik akımını ve ısıyı iletmezler. Naftalin, İyot (I2), kuru buz (katı CO2), buz

(katı H2O), şeker, kükürt (S8) moleküler katılara örnektir.

Kovalent Katı Kovalent bağ

Kovalent bağlarla bağlanan katılardır. Çok serttirler. Erime noktaları yüksektir. Isı ve elektriği iletmezler. (Grafit hariç) SiC, elmas, grafit, kuartz kovalent katılara

örnektir.

Metalik Katı Metalik bağ

Metal atomuna ait pozitif yüklü iyon ile serbest değerlik elektronlarından oluşan elektron denii arasındaki metalik bağlarla bir arada tutulan kristal türdür.

Isı ve elektriği iletirler. Yüzeyleri parlaktır. Erime noktaları yüksektir. Tel ve levha haline getirilebilirler.

SIVILAR

Belirli hacimleri vardır, belirli şekilleri yoktur.

Tanecikleri arası boşlukları azdır. Sıkıştırılamazlar.

Tanecikleri arası çekim kuvveti fazladır.

Akıcıdırlar.

Viskozite

Bir sıvının akmaya karşı gösterdiği dirence denir. Viskozitenin tersi

akıcılıktır.

Farklı sıvıların aynı sıcaklıktaki akıcılıkları farklıdır.

Viskozitesi büyük olan sıvıların akıcılığı azdır.

Sıcaklık yükseldikçe moleküller arası çekim kuvveti azalacağından viskozite

azalır.

Moleküller arası çekim kuvveti arttıkça viskozite artar. Molekül kütlesi

artıkça viskozite artar.

Moleküllerin şekilleri de viskoziteyi etkiler. Doğrusal moleküllerden oluşan sıvılarda tabakaların birbirinin yanından

kayması zor olacağından viskoziteleri yüksek olur.

Buharlaşma

Moleküllerin sıvı yüzeyinden buhar haline geçmesine buharlaşma denir.

Buharlaşma hızı; birim zamanda buharlaşan sıvı miktarıdır.

Buharlaşma hızına etki eden faktörler;

Sıcaklık Etkisi: Sıcaklık arttıkça, sıvı moleküllerinin ortalama kinetik enerjisi artar, birim amanda buhar fazına geçecek

moleküllerin sayısı artar ve buharlaşma hızı artar.

Yüzey Alanı Etkisi: Sıvının yüzey alanının artırılması, birim zamanda yüzeyde buharlaşabilecek daha fazla molekül

olmasını sağlar, bu da buharlama hızını artırır.

Sıvının Cinsinin Etkisi: Buharlaşma sıvının molekülleri arası çekim kuvvetiyle ilgilidir. Tanecikler arası çekim kuvveti

azaldıkça buharlaşma hızı artar.

Atmosfer Basıncının Etkisi: Bir sıvının üzerindeki atmosfer basıncının büyüklüğü artıkça buharlaşma hızı azalır.

Rüzgar Etkisi: Buharın yüzeyden uzaklaşmasını sağlayarak buharlaşma olayını hızlandırır.

Sıvının Saflığının Etkisi: Saf sıvılarda uçucu olmayan katı madde çözündüğünde sıvının uçuculuğu azalır, çözünen katı

miktarı arttıkça buharlaşma hızı azalır.

Nem Etkisi: Nem artıkça buharlaşma hızı azalır. Kuru havada çamaşırlar nemli havaya göre daha çabuk kurur.

Denge Buhar Basıncı

Herhangi bir sıcaklıkta, kapalı bir kapta bulunan sıvı yüzeyindeki yüksek enerjili moleküllerin sıvı fazdan ayrılarak gaz

fazına geçmesine buharlaşma denir. Gaz fazına geçen moleküllerin de sıvının yüzeyine çarparak sıvıya geri dönmelerine

yoğuşma denir.

Bir süre sonra sıvı yüzeyinden buharlaşan molekül sayısı yoğuşan molekül sayısına eşitlenir ve sıvı seviyesi sabit kalır.

Bu durumda sıvısı ile dengede bulunan buharın yaptığı basınca denge buhar basıncı ya da buhar basıncı denir.

Buhar basıncını etkileyen faktörler;

Sıvının cinsi: Tanecikler arası çekim kuvveti zayıf olan sıvıların aynı sıcaklıkta buhar basınçları yüksektir.

Sıcaklık: Bir sıvının sıcaklığı artıkça buharlaşma hızı artacağından buhar basıncı artar.

Sıvının saflığı: Saf sıvılarda uçucu olmayan katı maddelerin çözündüğünde sıvının buhar basıncı azalır.

Buhar basıncı;

Sıvının miktarına, hacmine

Dış basınca

Kabın şekline, hacmine

Sıvının yüzey alanına bağlı değildir.

Kaynama ve Kaynama Noktası

Bir sıvının buhar basıncı dış basınca eşit olduğu anda kaynama başlar. Dış basınç 1 atm iken gelen kaynama sıcaklığına

normal kaynama noktası denir.

Bir sıvının kaynama noktasını etkileyen faktörler;

Açık hava basıncı: Sıvı üzerindeki dış basınç artıkça, kaynama noktası artar. Deni seviyelerinden yükseklere çıktıkça dış

basınç azalır, sıvıların kaynama noktası da düşer.

Sıvının türü: Sıvıyı oluşturan tanecikler arasındaki çekim kuvveti arttıkça, kaynama noktası artar.

Sıvının saflığı: Saf sıvılarda uçucu olmayan katı maddelerin çözündüğünde sıvının kaynama noktası artar.

Kaynama noktası;

Sıvının miktarına,

Sıvının yüzey alanına,

Kabın şekline, hacmine

Isıtıcı kaynağının gücüne bağlı değildir.

Buharlaşma Kaynama

Sıvı yüzeyinde olur Maddenin sıvı olduğu her sıcaklıkta olur. Buharlaşan sıvının sıcaklığı değişebilir. Sıvı ısı alarak gaz galine geçer. Sıcaklık arttıkça buharlaşma daha hızlı olur.

Sıvının her tarafında olur. Belirli bir sıcaklıkta olur. Kaynama süresince sıcaklık değişmez. Her kaynama aynı anda bir buharlamadır.

Atmosferdeki Nem, Gerçek Sıcaklık ve Hissedilen Sıcaklık

Atmosferdeki su buharına nem denir. Sıcak hava genelde soğuk havadan daha fazla nem tutar. İçerisinde nem bulunmayan

havaya kuru hava denir.

Atmosferdeki su buharı miktarı mutlak nem olarak ifade edilir.

Bağıl nem: Belli bir sıcaklıkta havada bulunan nemin havanın o sıcaklıkta taşıyabileceği maksimum nem miktarı oranına

bağıl nem denir. Bağıl nem; havanın neme doyma kapasitesidir.

Atmosferin taşıyabileceği en fazla su buharı miktarına doygunluk noktası denir.

Su buharı miktarı bakımından doygunluğa ulaşan atmosferde, buhar fazındaki su molekülleri yoğuşmaya uğrayarak sıvı

hale dönüşür ve yağış olarak yeryüzüne geri döner.

Gerçek sıcaklık: Güneşten gelen ısı ve ışıktan kaynaklanan termometrenin ölçtüğü sıcaklıktır.

Hissedilen sıcaklık: Termometrede ölçülen gerçek sıcaklık değeri nem, rüzgar gibi olaylardan dolayı vücut tarafından farklı

algılanır. Algılanan bu sıcaklığa hissedilen sıcaklık denir. Bağıl nem yüksekse sıcağı daha sıcak, bağıl nem düşükse soğuğu daha

soğuk hissederiz.

GAZLAR

Maddenin en yüksek enerjili en düzensiz halidir.

Tanecikleri arasında büyük boşluk bulunduğundan sıkıştıralabilirler.

Tanecikleri dönme, öteleme ve titreşim hareketi yaparlar.

Yoğunlukları katı ve sıvı halinden daha düşüktür.

Sıcaklığı arttığında genleşebilirler.

Gazların yaptığı basınç kabın her yerinde aynıdır.

Bulundukları kabın şeklini ve hacmini alırlar.

Birden fazla gaz kaba konulduğunda tamamen kabı doldurur ve

homejen olarak karışırlar.

Gaz tanecikleri bulundukları ortamda her yöne yayılırlar. Bir gazın

herhangi bir gaz ortamında yayılmasına difüzyon, boşlukta yayılmasına eüzyon

denir.

Gazlarda Basınç, Hacim, Miktar ve Sıcaklık

Basınç (P) Gazların kabın iç yüzeyine çarparak yüzeye

uyguladıkları dik kuvvete basınç denir. P ile gösterilir. Gazlar bulundukları kabın her noktasına aynı basıncı

uygular. Gazın basıncı; birim hacimdeki tanecik sayısı, taneciğin

hızı, çarpışma sayısı arttıkça artar. Gaz basıncının birimi atmoser(atm)’dir.

1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg

Kapalı kaplardaki gaz basıncı manometre ile, açık hava basıncı barometre ile ölçülür.

Barometreyi bularak açık hava basıncını ilk ölçen Toriçelli’dir.

Sabit basınçlı kap (pistonlu) Gazın mol sayısı artığında, sıcaklık artığında; piston yukarı doğru hareket eder. Hacim artar, gaz basıncı değişmez.

Sabit hacimli kap Gazın mol sayısı artığında, sıcaklık artığında; hacim değişmez, gaz basıncı artar.

Sıcaklık(T) Maddeyi oluşturan taneciklerin sahip olduğu kinetik

enerjidir. T ile gösterilir. Termometre ile ölçülür. Gazlarda; mutlak sıcaklık adı verilen Kelvin cinsinden

sıcaklık birimi kullanılır.

T(K) = t(oC) + 273

Miktar (n) Atom, molekül ve iyonlar gözle görülmeyecek kadar

küçük taneciklerdir. Bu tanecikleri saymak mümkün olmadığı için gazlarda ölçü birimi olarak mol (n) kullanılır.

1 mol 6,02.1023 taneciğe karşılık gelir.

6,02.1023 sayısına Avogadro sayısı denir ve NA ile gösterilir.

Hacim(V) Maddenin boşlukta kapladığı yere hacim denir. V ile

gösterilir. Gazlar bulundukları kabı doldurdukları için, hacimleri

bulundukları kabın hacmine eşittir. Gazlarla ilgili hesaplamalarda birim olarak litre (L)

kullanılır. Bütün gazların 1 molleri;

Oda koşullarında (1 atm, 25 oC) = 24,5 L

Normal koşullarda (1 atm, 0 oC) = 22,4 L ‘dir

Hal Değişim Grafikleri

Basınç ve sıcaklığa bağlı olarak maddenin bir halden diğer bir hale

geçmesine hal değişimi denir.

Katı Sıvı Gaz dönüşümünde;

Madde ısı alır.

Düzensizlik artar.

Genellikle hacim artar.

Genellikle özkütle azalır.

Molekül yapısı bozulmaz.

Toplam kütle değişmez.

Tanecikler arası uzaklık artar.

Taneciklerin potansiyel enerjisi artar.

Tanecikler arası çekim kuvveti azalır.

Saf Bir Katının Isınma Grafiği

I.Bölge II. Bölge III. Bölge IV. Bölge V. Bölge

Fiziksel Hal Katı Katı - Sıvı Sıvı Sıvı - Gaz Gaz

Homojen/ Heterojen

Homojen Heterojen Homojen Heterojen Homojen

Sıcaklık Artar Sabit Artar Sabit Artar

Potansiyel Enerji

Değişmez Artar Değişmez Artar Değişmez

Kinetik Enerji Artar Değişmez Artar Değişmez Artar

Katının sıcaklığı arttığı için taneciklerin ortalama kinetik enerjileri artar.

Erime olayı gerçekleşir. Sıcaklık sabit olduğundan taneciklerin ortalama kinetik enerjisi değişmez. Tanecikler arası çekim kuvveti zayıflar ve tanecikler arası uzaklık artar ve bunun sonucunda potansiyel enerji artar. Katı kütlesi azalır, sıvı kütlesi artar.

Sıcaklık arttığı için taneciklerin ortalama kinetik enerjileri artar.

Kaynama olayı gerçekleşir. Sıcaklık sabit olduğundan taneciklerin ortalama kinetik enerjisi değişmez. Tanecikler arası uzaklık artacağından potansiyel enerji artar.

Sıcaklık arttığı için taneciklerin ortalama kinetik enerjileri artar.

Saf Bir Katının Soğuma Grafiği

I.Bölge II. Bölge III. Bölge IV. Bölge V. Bölge

Fiziksel Hal Gaz Gaz - Sıvı Sıvı Sıvı - Katı Katı

Homojen/ Heterojen

Homojen Heterojen Homojen Heterojen Homojen

Sıcaklık Azalır Sabit Azalır Sabit Azalır

Potansiyel Enerji

Sabit Azalır Sabit Azalır Sabit

Kinetik Enerji Azalır Sabit Azalır Sabit Azalır

PLAZMA

Gaz halindeki bir maddeye yeterince enerji verildiğinde maddenin bir kısmı

elektron kaybederek iyonlaşır. Bu durumda ortamda uyarılmış moleküller, nötr

atomlar, iyonlar ve serbest elektronlar bulunur. İyon, elektron, uyarılmış molekül

veya nötr atom içeren bu karışıma plazma denir.

Plazma halinde (-) yüklü tanecik sayısı (+) yüklü tanecik sayısına eşit olduğu için

plazmalar nötrdür.

Plazmalar gaz haline göre daha yüksek enerjilidir.

Plazma halinin belli bir şekil ve hacmi yoktur.

Plazmalar elektrik ve manyetik alandan etkilenirler.

Plazma halinin yoğunluğu gaz halinden daha düşüktür.

Plazma halinde tepkimeler diğer hallere göre daha hızlı gerçekleşir.

Akışkandırlar.

Neon ışıkları, güneş, şimşek ve yıldırımlar, yıldızlar, kutup ışıkları maddenin

plazma haline örneklerdir.

Plazmaların Kullanım Alanları

Tv ekranı olarak

Plama küreler ışık kaynağı olarak

Bakterilerden arındırma ve sterilizasyon işlemlerinde

Cerrahide dokunun çıkarılması sırasında

Kanamaların durdurulmasında

Isıl delme aracı olarak kullanır.