Doç. Dr. Abdurrahman ŞENGÜL Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü

1. KİM311 ANORGANİK KİMYA I Doç. Dr. Abdurrahman ŞENGÜL Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü 2009

2. Dersin Künyesi

3. Ders İşleme Planı

4. Atomun Elektron Yapısı Işık ve Madde Işığın Elektromanyetik dalga Modeli Işık-Madde Etkileşimi Işığın Foton Modeli Hidrojen Atomunun Spektrumu Bohr’un Atom Modeli

5. Anorganik Kimya, elementleri ve oluşturdukları bileşikleri konu alır. • Bu bileşiklerin fiziksel ve kimyasal özellikleri elektronik yapılarına bağlıdır. • Maddenin tüm fiziksel ve kimyasal özellikleri onun elektron yoğunluğu dağılımına bağlıdır. • Elementlerin kimyası, maddenin atom modeline göre açıklanır. • Atom Modeli: Bir elementin aynı tür atomlardan meydana geldiğini ortaya koyar. • Bu atom modeli çok çeşitli aşamalarda çok sayıda bulgu ve verinin incelenmesinden sonra ortaya çıkmıştır. • Bu aşamalar aşağıda verilmektedir:

6. Atom Teorisi ve Atomun Yapısı

7. Atom Teorisinin Gelişimi • M.Ö. 5. yy’daDemocritustüm maddelerin bölünemeyecek kadar küçük birimlerden oluştuğu hipotezini ileri sürdü. • Atom yunanca “atomos” kelimesinden gelen küçük, bölünmez parçacık anlamındadır. • Atomlar değişmeden kalır fakat değişik şekillerde birleşerek makroskopik maddeleri oluştururlar. Örnek : tatlı şeyler düzgün atomlardan acı şeyler ise keskin atomlardan meydana gelir. Democritus M.Ö. 440 http://en.wikipedia.org/wiki/Democritus

8. Kütlenin Korunumu Yasası Gazlar da dahil tüm kimyasal tepkimelerde kütle korunur. 3,25g + 3,32g = 6,57g Hg(NO3)2 (aq) + 2KI HgI(s) + 2NO3 (aq) 4,55g + 2,02g = 6,57g Antoine Lavoisier 1743-1794 http://en.wikipedia.org/wiki/Antoine_Lavoisier

9. Enerjinin Korunumu Yasası • Yalıtılmış bir sistemde toplam enerji sabittir. • Enerji kaybolmaz ve yoktan yaratılamaz. Ancak bir türden diğerine dönüşür. • Enerji iş yapma kapasitesidir. • Mekanik enerji • Isı enerjisi • İç enerji • Kimyasal enerji • Elektrik enerjisi • Işıma enerjisi • Atom enerjisi • Çekirdek enerjisi v.b. E = mc2(A. Einstein) na göre; kimyasal tepkimeler sırasında enerji değişmeleri daima toplam madde miktarında değişmeye yol açar fakat bu değişme deneysel olarak ölçülemeyecek kadar küçüktür. Örnek: 2g H2 + 16g O2 18g H2O Tepkimesinde enerji değişmesi 10-19 g kütle kaybına yol açar.

10. Sabit Oranlar Yasası Saf bir kimyasal madde farklı bileşiklerinde daima kütlece aynı oranda element içerir kütlece su %88,8 O %11,2 H 2g H2 ile 8g O2 tepkimeye sokulursa 9g H2O oluşur ve 1g H2 etkileşmeden geride kalır. Yani, suyun bileşimi değişmez Joseph Proust 1799 http://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Proust

11. J. Dalton Katlı Oranlar Yasası ve Modern Atom Teorisi • Tüm maddeler atom denen çok küçük parçacıklardan oluşur. • Atomlar yaratılamazlar, bölünemezler, yok edilemezler veya başka bir atoma dönüştürülemezler • Bir elementin atomları aynı özelliklere sahiptir. • Farklı elementlerin atomları da farklı özelliktedirler. • Farklı elementlerin atomları birleşerek basit tam sayılı oranlarda bileşikler verirler. • Kimyasal değişim bağlanma ayrılma veya atomların yeniden düzenlenmesini içerir. John Dalton 1808 http://en.wikipedia.org/wiki/John_Dalton

12. Katlı Oranlar Yasası Elementler farklı şekillerde birleşerek farklı bileşikler oluştururlar. Bu bileşiklerin kütleleri arasında birbirinin katları olan tam sayılı bir oran vardır. Dalton kuramı kimyasal reaksiyonlardaki kütle bağıntılarını açıklamakta ama nedenleri hakkında bir görüş vermemektedir.

13. Pozitif veya negatif yüklerin varlığını ileri sürmüştür. Maddenin Elektriksel Yapısı Franklin yıldırım çubuğunu (paratonel) ilk keşfeden kişidir. Yıldırım çubuğu evine elektrik çekmek üzere inşa edildi. Bu çubuğa zil sistemi ekleyerek her defasında elektrik çektiğinde evin içinde zil çalmasını sağlamıştır. Ortaya çıkan kıvılcımlar evi aydınlatabiliyordu. Franklin deneyi günümüzde kullanılan pilin geliştirilmesine yardımcı olmuştur. Benjamin Franklin 1750 http://en.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Franklin

14. Crookes Tüpü Kapalı bir cam vakum tüpünün zıt uçlarına bağlı iki metal elektrot (bir elektrik kaynağına bağlı metal diskler) Elektrik açıldığında, ışık ışınlarının iki elektrot arasında hareket ettiği gözlenir. Işık akımına katot ışınları denir çünkü katot (negatif elektrot) tan anoda (pozitif elektrot) hareket ederler. Crookes tüpü bir çok deneyde kullanılmıştır: X-ışınları keşfinde [W. C. Roentgen (1895)] ve elektron keşfinde [J. J. Thomson (1897)]. Sir William Crookes 1875 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sir_William_Crookes_1902.jpg

15. Katot Işınları Katot ışınları negatif yüklü enerji akımıdır. Bunlara elektron adı verildi. Katot ışınları deneyi O’nun bu ışınların bir parçacı demeti olduklarını ve atomdan küçük olduklarını, gerçekte, atomun eksi yüklü parçacıkları olduklarını ve atomun tüm yapısını oluşturduklarını ileri sürmüştür. Bu parçacıklara "corpuscles,“ yani “tanecik” adını vermiştir. Taneciklerin atom içinde bulunduğunun düşünülmesine başlanıldığı zaman olmuştur. Bir çok insan atomu maddenin en küçük parçalanamayan birimi olarak düşünmesine rağmen. Bu ışıkların elektronlardan meydana geldiği ve atomun temel yapısını oluşturan çok küçük negatif parçacıklar olduğu ortaya konmuştur. John Joseph Thomson 1882

16. KATOT IŞINLARI DENEYİ

17. Thomson Atom Modeli: üzümlü kek atom modeli • Atom elektrikçe nötral olmalıdır. • Yüklerin sallanmasıışımaya neden olur. • Farklı elementler farklı elektron sayısına sahiptir. Bu model geçerli bir süre kaldı. Ta ki…… Thomson’un öğrencisi Rutherford bazı deneyler yapana kadar….

18. Katot Işınları e/m = 1.75882  108 coulomb/g Katot ışınları negatif yüke sahiptir. Katot ışınları manyetik ve elektrik alanda saparlar. Yük/kütle oranı (e/m) katot materyalinin cinsine bağlı değildir. Ya yükler aynı, buna karşılık kütle H den daha az Ya da tanecik kütlesi H ile aynı, fakat yükü daha az

19. Katot ışınlarının yanında elektron akışına ters yönde hareket eden başka bir akım vardır. Negatif yüklü elektrik tabakaları tarafından çekilen bu taneciklere “proton” adını vermiştir 1886 y. Delikli katota sahip deşarj tüplerinin katotun uçunda bir parıltı verdiğini keşfetti. Goldstein, daha önceden bilinen katot ışınları gibi ama ters yönde hareket eden başka ışınlar olduğu sonucuna vardı. Çünkü bu ışınlar katot delikleri veya kanallardan geçtiklerinden bunlara “kanal ışınları” adını verdi. Bu ışınlar pozitif iyonlardan oluşmuşlardır ve tüp içindeki gazın cinsine bağlıdır. Helmholtz’un diğer bir öğrencisi olan Wilhelm Wien, kanal ışınları üzerine yaptığı çalışmalar sonucu “kütle spektrometresinin” temellerini ortaya koymuştur. PROTON KEŞFİ Wilhelm Wien Nobel Prize for Physics (1911) http://en.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_Wien

20. Atomun kendiliğinden bozunarak üç tip radyasyon; alfa parçacıkları (α), beta parçacıkları (β) gama parçacıkları (γ) ürettiğini göstermiştir. Bu olay doğal radyoaktiflik olarak bilinir. Rutherford’un α-Saçılması Deneyi Ernest Rutherford Notable awards Rumford Medal (1905)Nobel Prize in Chemistry (1908)Matteucci Medal (1913)Copley Medal (1922) http://en.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford

21. Öğrencileri, Ernest Marsden ve Hans Geiger ile birlikte alfa parçacığı saçılma deneyini göstermişlerdir. • Atomlarda büyük boşluklar bulunur. • Atomun kütlesi çok küçük bir çekirdekte yoğunlaşmıştır. • Çekirdek pozitif yüklüdür.

22. NÖTRONJ. CHADWICK (1932) • Atomlar elektrikçe nötral olduklarından aynı sayıda elektron ve proton içerirler. • Bu yüzden He kütlesinin 4 olması için nötral ama kütlesi proton kütlesi kadar olan başka bir parçacığın olması gerekiyordu. • Chadwick bu radyasyonun kütlesini ölçmeyi başarmıştır. • Nötronun kütlesi: 1.67x 10-27 kg ______________________________________________________________ • F.W. Aston (1919); A.J. Dempster (1918) ve J.J. Thompson (1912) • Tarafından geliştirilen ilkelere göre kütle spektrometresi hazırlanmıştır. • Eğer bir elemtten türeyen pozitif iyonların m/q oranları farklı ise o elementin izotopu vardır. • Kütle Spektrometresi, iyonları m/Z oranlarına göre ayırır ve bunları bir kütle/yük spektrumu olarak fotoğraf plakı üzerine düşürür. • Küçük kütleli iyonlar manyetik alanda daha fazla saparlar. • Aynı kütleli iyonların sapmaları yükleri ile doğru orantılıdır.

23. Atomun Bileşenleri Atomun birincil kütlesi çekirdektir.

24. Atom Bileşenleri Kimyasal Çekirdek Sembolü X : C A : 12 Z : 6 X : elementin kimyasal sembolü A : kütle no Z : atom no Atom numaraları ilk kez doğru olarak ölçen kişi, bir İngiliz bilim adamı, Henry Moseley’dir. (10 Ağustos 1915’te 27 yaşında Gelibolu’da öldü, Çanakkale Geçilmez!..) Moseley, bir elementin yaydığı X-ışınlarının enerjisinin, elementin atom numarası ile değiştiğini buldu. Moseley yasası f: = (2.47x1015)(Z-1)2 Hz f:K x-ışını emisyon çizgisinin frekansı http://en.wikipedia.org/wiki/Henry_Moseley (Moseley hakkında daha fazla bilgi için tıklayın)

25. İzotoplar Aynı elementin farklı kütleli atomlarıdırlar (aynı sayıda proton). Çünkü farklı sayıda nötron içerirler. Hidrojenin üç izotop çekirdeği protyum, döteryum, trityum

26. İyonlar İyon : bir atom veya molekülün bir veya daha fazla değerlik elektronu kaybetmesi veya kazanması ile verdiği pozitif veya negatif elektriksel yüktür. Protonlar = atom no = 17 Nötron : Kütle no – proton sayısı = 35-17 = 18 Elektron Sayısı = Proton sayısı - -yük = 17 – (-1) = 18 Katyon : pozitif yüklü iyon, prpton sayısından daha az elektrona sahip Proton sayısı = Atom no = 11 Nötron sayısı = Kütle no – proton sayısı = 23 – 11 = 12 Elektron Sayısı = Proton Sayısı – Yük = 11 – (+1) = 10