Kimya 2 dersi konu anlatımı ve ders özeti
Maddelerin özelliklerini taşıyan en küçük yapı taşları atomlar, iyonlar veya moleküller olabilir. Bazı maddelerde bu üç yapı taşından farklı, “radikal” adı verilen birimler de vardır. Atom, iyon, molekül ve radikallerin ortak adı “ kimyasal tür ”dür.
Sodyum atomunun katman- elektron diziliminde, dış katmanda sadece bir elektron vardır ve bir içteki katmanda oktet tamdır. Flor atomunun dış katmanında ise yedi elektron vardır, yani oktete ulaşmak için fazladan bir elektron yeterlidir. Na’ dan F’ a bir elektron aktarılınca her iki tür oktete ulaşmaktadır.
Okteti tam olan Na+ ve F- iyonları kararlı türler olup, karşı yüke sahip türleri kendilerine çekerler. Bu çekim kuvveti sayesinde pek çok sayıda Na+ ile F- iyonları bir birine tutunup yığılır ve görünür boyutta maddeyi oluşturur.
İyot kristalinde (+) ve (-) iyonlar bulunmadığından atomlar arası bağları elektriksel çekim denir. Kimya 2 Özeti www.theinek.com sitesinden alınmıştır
Aralarında elektron alışverişi için bir sebep yoktur. Buradaki atomlar arası bağlanmanın temeli elektron ortaklığıdır.
Iyot molekülünde kovalentbag oluşumu
Lewis sembolünde de görüldüğü gibi iyot atomlarının son katmanında yedi elektron vardır. İki iyot atomu birer elektronunu ortak kullanırsa her ikisi de oktete erişebilir. Dikkat edilirse, bu bağlanma tipinde de oktete ulaşma eğilimi esastır. Sonuçta iki iyot atomu birbirine bağlanarak bir molekül oluşturur.
Kimyasal türler arası etkileşimler, birbirine bağlanan türe bakılarak iki ana gruba ayrılabilir:
1) Atomlar arası bağlar 2) Moleküller arası etkileşimler
Atomlar arası bağlardenince iyonik bileşiklerde, kovalent bileşiklerdeve metallerde atomları birbirine bağlayan güçlü çekim kuvvetleri anlaşılır.
Moleküller arası etkileşimler ise, molekül yapılı katıların ve sıvıların molekülleri arasındaki etkileşimi ifade eder ve bu etkileşimlerin atomlar arası kuvvetlere göre daha zayıf olduğu bilinir. Örneğin sudaki H2O moleküllerinin atomları sağlam bağlarla birbirine bağlanmış olup, farklı su molekülleri arasında ise daha zayıf çekim kuvvetleri etkilidir. Bu kuvvetler, moleküller arası bağ sınıfından sayılır.
Kimyasal türler arası etkileşimler aşağıdaki gibi sınıflandırılır:
A) Güçlü Etkileşimler
a) İyonik Bağlar
b) Kovalent Bağlar
c) Metalik Bağlar
B) Zayıf Etkileşimler
a) Hidrojen Bağları
b) Van der Waals Etkileşimleri
Tablo 1. Bazı atom / iyonların katman-elektron dizilimleri ve Lewis gösterimleri
Tablo 1’de de görüldüğü gibi, Na, Ca ve Al gibi atomların katman elektron diziliminde en son katmandaki elektron sayısı sırasıyla 1, 2 ve 3 olup iç katmanlar 8 elektronludur. Bu elementler oktete ulaşmak için en dış katmanlarındaki elektronları verme eğilimindedir. Sonuç olarak, bu elementler Na+, Ca2+ ve Al3+ katyonlarına dönüşüp kararlı hâle gelirler.F, S ve P atomlarının en dış katmanlarında ise sırasıyla 7, 6 ve 5 elektron bulunmaktadır. Bu element atomları oktete ulaşmak (kararlı hâle dönüşmek) için son katmanlarına sırasıyla 1, 2 ve 3 elektron daha alarak F-, S2- ve P3- anyonlarına dönüşme eğilimindedir.
Na ve F atomları bir araya gelince Na+ ve F– iyonları oluşur ve bu iyonlar birbirini elektrostatik olarak çeker. Bu güçlü bir etkileşim olup “ iyonik bağ ” adını alır.
İki F atomu arasında bağ oluşurken elektron alışverişi düşünülemez; çünkü her iki atomun oktete ulaşmak için elektron almaları gerekir. Hâlbuki elektron sunacak üçüncü bir atom yoktur. Bu durumda F atomları elektron ortaklaşarak oktetlerini tamamlar. Böylece iki F atomu arasında bir “ kovalent bağ ” oluşur.Kovalent bağlar da iyonik bağlar gibi güçlü etkileşimlerdir.
Na atomlarının birbirine bağlanması iyonik ve kovalentbağlarla açıklanamaz. Na atomları yan yana gelince, dış katmanlarındaki elektronlar atom kümesinin tamamında serbest dolaşıp (-) yüklü elektron bulutu (elektron denizi) oluşturur. Elektronlarını kaybetmiş Na+ iyonları da bu elektron bulutunun içerisine gömülür. Elektron bulutundaki (-) yük ile (+) yüklü sodyum iyonları arasındaki çekim kuvveti atomlar kümesinin tamamını bir arada tutan “ metalik bağ ”dır. Bu Konu www.theinek.com dan alınmıştır
Metalik bağlar da güçlü etkileşimlerdir.
(+) ve (–) yüklü taneciklerin (iyonların) arasında elektriksel çekim kuvvetiyle oluşan bağa iyonik bağ denir. İyonik bağ yapan atomlardan elektron veren (+) yüklü, elektron alan (–) yüklü iyon olur. Yemek tuzu, sodyum ve klor atomlarının iyonik bağ yapmasıyla oluşur. Atom numarası 11 olan sodyum (Na), atom numarası 17 olan klor`a (Cl) 1 elektron verir. Her ikisi de kararlı hale gelir. Aralarında iyonik bağ oluşur.
Şekil: NaCl iyon örgüsünde Na+ ve Cl iyonlarının yakın çevreleri.
Şekil: NaCl ‘ün kristal örgü modeli.
Ametal atomları arasındaki güçlü etkileşimler sonucunda kovalent bağoluşur . Kovalent bağın temeli elektron ortaklaşmasına dayanır. Kovalent bağlaraynı ya da farklı ametal atomları arasında oluşabilir.
Bir kovalent bağdaki elektronların taraf olan iki atom arasındaki paylaşım oranına bağlı olarak iki tip kovalent bağ ayırt edilir: elektronların eşit paylaşıldığı apolarkovalent bağlar ve eşit paylaşılmadığı polar kovalent bağlar.
Birer elektron içeren hidrojen atomlarının elektron dizilimlerini en yakın soy gaz olan helyuma benzetmek için bir tane fazladan elektrona ihtiyaçları vardır. İki hidrojen atomu bir araya gelince her ikisinin birer elektronu eşleşir ve iki atom tarafından ortak ve eşit ölçüde kullanılır. Böylece bir “ apolarkovalent bağ ” oluşur.
İki atomlu hidrojen molekülü (H2) serbest hâldeki iki hidrojen atomuna göre oda şartlarında daha kararlıdır. Ancak, 2000 OC’un üzerinde bağımsız H atomları bulunabilir.
ApolarKovalent Bağ Örnekleri
Oksijen molekülü (O2):
Her iki O atomunun son katmanında altışar elektron vardır. Bu atomlar oktete ulaşmak için ikişer elektron ortaklaşmalıdır.
Klor molekülü (Cl2):
Cl atomlarının en dış katmanında 7 tane elektron vardır. Bu nedenle klor molekülü oluşurken klor atomları birer elektronunu ortaklaşır.
Azot molekülü (N2):
Genel olarak bir atom, dış katmanındaki elektron sayısını sekize tamamlamak için gerekli elektron sayısı kadar bağ yapabilir. Atomlar arasında paylaşılan her elektron çifti bir kovalent bağ sayılır. Atomlar arasında oluşan bağda bir elektron çifti kullanılmışsa tek bağ, iki elektron çifti kullanılmışsa çift bağ, üç elektron çifti kullanılmışsa üçlü bağ meydana gelir.
Genel olarak bir atom, dış katmanındaki elektron sayısını sekize tamamlayabilmek için gerekli elektron sayısı kadar bağ yapabilir.
Atomlar arasında paylaşılan her bir elektron çifti bir kovalent bağ sayılır.
Atomlar arasında oluşan bağda bir elektron çifti kulanılmışsa tek bağ, iki elektron çifti kullanılmışsa çift bağ, üç elektron çifti kulanılmışsa üçlü bağ meydana gelir.
Elektronegatiflikleri farklı ametal atomları arasındaki kovalent bağlar polar (kutuplu) kovalent bağ adını alır. Atomların elektronegatiflikleri farklı olduğundan bağ elektronları, bağı oluşturan atomların biri tarafından daha fazla çekilir. Bu da atomlardan birinin etrafında Kaynak : www.theinek.com
elektron yoğunluğunun daha fazla olmasına neden olur ve molekülün bu kısmı kısmen negatif, diğer kısmı ise kısmen pozitif yüklenir; yani kutuplaşma oluşturur. Bu bağlara hidrojen florür (HF) ve su (H2O) moleküllerindeki polar kovalent bağlar örnek olarak verilebilir.
Polar Kovalent Bağ Örnekleri
Amonyak molekülü (NH3):
N atomunun en dış katmanında 5 elektron vardır ve bu atom 3 kovalentbağ yapar. Hidrojen atomları ise kararlı He düzenine ulaşmak için birer kovalent bağ yapar.
.: N: +3.H Amonyağın üç boyutlu gösterimi
Karbon dioksit molekülü (CO2):
Karbon atomunun son katmanında 4 elektronu vardır. Son katmanını 8’e tamamlaması için 4 bağ yapması gerekir. Oksijen atomu da dış katmanı 6 elektronlu olduğu için 2 bağ yapar. Bu durumda iki oksijen atomunun her biri karbon atomu ile ikişer bağ yapmalıdır.
Karbon monoksit molekülü (CO):
CO molekülünün oluşumuna ilişkin Lewis gösterimini yazmak özel bir güçlük çıkarır. Çünkü C atomunun oktete ulaşmak için 4 bağ yapması gerekirken O atomu normal hâli ile ikiden fazla bağ yapamaz. Bu molekül oluşurken O atomundaki elektronlardan birinin C atomuna aktarıldığı varsayılır. Böylece C ile O arasında 3 bağ oluşabilir; C ve O atomlarının her ikisi de oktetlerini tamamlayabilir.
Bağ Polarlığı-Molekül Polarlığı:
İki atomlu moleküllerde bağ polar ise molekül de polardır. Örneğin HF, HCl ve NO moleküllerinin polar olduğunu tahmin etmek zor değildir.
Bu şekilde görülen δ, moleküldeki atomların elektron yükünden daha küçük bir yükü olduğunu belirtmek için kullanılır ve 0 ≤ δ ≤ 1 bağıntısı her zaman geçerlidir.
İkiden çok atomu olan moleküllerin polarlığı irdelenirken bağların polarlığı yanında molekülün geometrisi de dikkate alınmalıdır. Örneğin CO2 molekülünde bağlar polar olduğu hâlde molekülün kendisi apolardır. Çünkü molekül doğrusaldır; (-) ve (+) yük merkezleri aynı noktadadır.
Metal atomlarının en son katmanlarındaki elektronlar ile atomun çekirdeği arasındaki çekim kuvvetleri oldukça zayıftır. Bu elektronlar metal örgülerinde serbest hâlde dolaşabilir. Elektron kaybetmiş atomların pozitif iyonları, serbest dolaşan elektronların oluşturduğu elektron bulutunu; elektron bulutu da metal katyonlarını çeker ve böylece örgü içinde tutar. Diğer Ders Notlarını GÖrmek İçin theinek.com u ziyaret edin
Metalik bağ, elektron bulutu ile pozitif iyonlar arasındaki elektriksel çekim kuvvetidir. Bu bağların enerjisi, iyonik ve kovalent bağlarla aynı mertebedendir. Elektron bulutu içindeki katyonlar, metalik bağlar kopmadan kolayca hareket edebildikleri için metaller genelde yumuşaktır ve kolaylıkla işlenebilir (tel/levha hâline gelebilir, dövülebilir). Sert olan ve yüksek sıcaklıkta eriyen Cr, W gibi metallerde atomlar birbirine hem metalik hem dekovalent bağlarla bağlı- dır. Bağlar çeşitlenip sağlamlaştıkça metal sertleşir, erime noktası yükselir.
Moleküller arasındaki çekim kuvvetleri genel olarak zayıf etkileşimlerdir ve bu etkileşimler, molekül yapılı maddeler ile asal gazların fiziksel hâllerini belirlemede birinci derecede rol oynar. Molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri nispeten büyük olan maddeler katı iken, çekim kuvvetleri daha zayıf olanlar sıvı veya gaz hâlde bulunur. Örneğin oda şartlarında oksijen gaz hâldedir, çünkü moleküller arası kuvvetler zayıftır. Brom aynı şartlarda hem sıvı hem gaz hâldedir, çünkü Br2 molekülleri arasındaki etkileşimler her iki hâli mümkün kılacak ölçüdedir. Molekülleri arası etkileşimleri daha kuvvetli olan iyot ise mor renkli bir katı olup oda şartlarında bile süblimleşebilir.
Br2 oda sıcaklığında sıvı ve gaz haldedir.
Moleküller arası zayıf etkileşimleri, bu etkileşime yol açan sebebe bağlı olarak iki ana başlık altında toplayabiliriz:
A) Van der Waals etkileşimleri
• İyon-dipol etkileşimleri
B) Hidrojen bağları
Moleküller arasında hidrojen bağı dışındaki tüm zayıf etkileşimlerin genel adıdır. Bu zayıf etkileşimler genelde 40 kJ/mol’den daha küçük bir enerji ile sınırlıdır fakat aralarında büyüklük farkları olabilir (gazlarda en küçük, katılarda en büyük)
iyot oda sıcaklığında süblimleşebilen bir katıdır.
Bir iyon ile polar bir molekül arasında görülen etkileşime iyon-dipol etkileşimi denir. Örneğin suda çözünen bir tuzun katyonları, H2O moleküllerinin kısmi negatif yüklü O atomları ile, anyonları ise kısmi pozitif yüklü H atomları ile etkileşir.
Asal gaz atomları ve apolar moleküller arasında ilk bakışta hiçbir etkileşimin olmaması beklenir. Ancak asal gazlar da sıvılaşabilir. Bu sıvılaşma olayı asal gaz atomları arasında çekim kuvvetleri olabileceğini gösterir. Bu kuvvetin sebebi, asal gaz atomlarının (veya apolar moleküllerin) elektron bulutlarının her zaman ideal küresel simetrik olmayışından kaynaklanır. Yük bulutunun simetrik hâlden sapması, elektronların hareketinin veya atomların çarpışmasının sonucu olabilir.
Örneğin helyum atomları birbirine çok yaklaşınca farklı atomların çekirdekleri ve elektronları birbiriyle etkileşir. Böylece yük simetrisi bozulan her atom geçici bir kısmi yük kazanmış olur. Bu şekilde geçici dipollük kazanmış atomlar komşu atomları çeker. London kuvvetleri, moleküldeki veya atomdaki elektron sayısı arttıkça önem kazanır. Örneğin bu kuvvetler, iki elektronlu He ve H2’de çok zayıfken (kaynama sıcaklıkları sırasıyla -269 o C ve -253 o C), 54 elektronlu Xe atomları arasında nispeten daha büyüktür (kaynama noktası -108 o C). Elektron sayısı 68 olan naftalinde moleküller arası etkileşimler sadece London kuvvetleri olduğu hâlde, naftalin oda şartlarında bir katıdır (naftalinin erime sıcaklığı 80 o C).
Elektronegatiflikleri yüksek olan F, O ve N atomlarıyla H-F, H-O ve H-N bağlarını oluşturan H atomları, oldukça yüksek kısmi pozitif yük kazanmış durumdadır. Öte yandan F, O ve N atomları molekül oluştururken bu atomlar üzerinde ortaklaşılmamış elektron çiftleri kalmıştır. Bu elektron çiftleri ile diğer moleküllerde yer alan kısmî pozitif yüklü hidrojen atomlarının etkileşimi hidrojen bağı olarak nitelendirilir. Şekil 3. 25 a’da iki su molekülü arasında oluşan hidrojen bağı ve Şekil 3. 25 b’de buzdaki bir su molekülünün dört komşu molekül ile oluşturduğu hidrojen bağları görülmektedir. Şekil 3. 25 c ve d, HF ve NH3 bileşiklerindeki hidrojen bağları ile ilgilidir
Hidrojen bağı yapan maddelerde, moleküller arası etkileşimler başka etkileşim türlerine göre çok daha baskındır. Örneğin HF, H2O, NH3 bileşiklerinin kaynama noktaları, hidrojen bağları Bu Ders Özeti www.theinek.com sitesinden alınmıştır
sebebiyle çok yüksektir.
Günlük yaşantımızda maddelerde her an bir değişim gerçekleştiğini görürüz. Kışın yolların buz tutması , yıkanan çamaşırların kuruması, çaydanlıkta kaynayan suyun buharlaşması, açık havada bırakılan demirin paslanması, gümüşün kararması, kömürün ısı ve ışık saçarak yanması maddelerin değişim örneklerinden sadece birkaçıdır. Bu değişimler şüphesiz kimyasal türler arası etkileşimlerle yakından ilgilidir. Su donarken moleküller arasında yeni etkileşimler oluşur; buharlaşırken de yine moleküller arası zayıf etkileşimler ortadan kalkar. Buna karşılık kömür yanarken, demir paslanırken, gümüş çatal kararırken atomlar arasındaki güçlü etkileşimler ( kimyasal bağlar) kopar ve yenileri oluşur. Böyle bir değişimde madde kimlik değiştirir. Hâlbuki fiziksel değişimlerde değişen sadece görüntüdür.
paslı demir kararmış gümüş
Maddelerin gaz, sıvı veya katı hâlde olması, küçük veya büyük boyutlu parçalardan oluşması fiziksel özelliktir. Bir olayda sadece fiziksel özellikler değişiyorsa bu olay bir fiziksel olay veya fiziksel değişimdir . Fiziksel özelliklerin zayıf etkileşimlerle ilgili olduğu hesaba katılırsa, fiziksel olaylarda ve moleküler düzeyde sadece zayıf etkileşimler ortadan kalkar ve/veya yenileri ortaya çıkar diyebiliriz. Kâğıdın yırtılması, buzun erimesi, camın kırılması, şekerin çayda çözünmesi fiziksel değişim örnekleridir.
Fiziksel değişmeler sonucunda maddenin kimliğinde (kimyasal yapısında) herhangi bir değişim olmaz. Örneğin H2O formülü ile gösterilen su ister buhar, ister sıvı, ister katı olsun; hep aynı formülle gösterilir. Çünkü su hâl değiştirirken moleküllerin yapısı değişime uğramaz.
Maddenin iç yapısı ile ilgili olan özelliklere kimyasal özellikler denir. Yanıcı ve yakıcı olma, kimyasal reaksiyona yatkınlık, asit-baz ile etkileşim kimyasal özelliklerdendir. Bu özellikler maddelerin atom/molekül boyutunda yapılarıyla doğrudan ilgilidir ve bunlar kimlik belirleyici özelliklerdir. Kimyasal değişimlerde, maddelerin fiziksel özelliklerinin yanında kimyasal özellikleri, yani atom/molekül düzeyinde yapıları değişir. Bu da maddeninkimliğinin değişmesi demektir.
Aşağıda bazı kimyasal değişim örnekleri verilmiştir:
• Elmanın çürümesi
• Besinlerin vücudumuzda sindirilmesi
• Suyun elektroliz yoluyla elementlerine ayrışması
Bir kimyasal olaya karışan maddelere tepkimeye giren veya sadece girenler denir. Bu olay sonucu oluşan maddelere ise ürünler adı verilir. Girenlerin ve ürünlerin formülleri ile yazılan gösterimler de tepkime denklemi veya kısaca denklem adını alır. Denklemler, her olayda girenlerin ve ürünlerin ad ve miktarlarını yazarak belirtme zorunluluğunu ortadan kaldıran çok kullanışlı evrensel kodlardır. Bu Ders Özeti www.t h e i n e k.com sitesinden alınmıştır
Demirin oksijenle tepkimeye girerek Fe2O3 (pas) oluşturması bir kimyasal olaydır.
[224 g demir] ve [96 g oksijen] tepkimeye girer ve sonuçta [320 g pas (2 Fe2O3)] oluşur.
Oluşum (Sentez) Tepkimeleri : İki veya daha çok elementin tepkimeye girerek bir bileşik oluşturduğu tepkime türleridir.
Kimi zaman, girenlerin ve ürünlerin fiziksel hâlleri parantez içine yazılır; veya tepkimenin yürümesi için gerekli olan sıcaklık, basınç ve yardımcı madde ok üzerinde belirtilerek gösterilebilir. Hâlleri belirtirken gaz için (g) sıvı için (s) ve katı için (k) simgeleri kullanılır. Su ortamında çözünmüş maddeler içinde (suda) veya (aq) ifadeleri kullanılır.
N2(g) + 2 O2(g) 2 NO2(g)
Bozunma Tepkimeleri : Bazı maddelerin ısı etkisiyle elementlerine veya daha basit bileşiklere dönüşmesine ilişkin tepkimelerdir. Termal bozunma tepkimeleri olarak da bilinen bu tepkimelerle ilgili aşağıdaki örnekleri inceleyiniz:
2 HgO(k) 2 Hg (s) + O2(g)
2 BaO2(k) 2 BaO (k) + O2(g)
Yanma Tepkimeleri : Yakıtlar başta olmak üzere, bazı maddelerin havadaki oksijenle etkileşmesinin genel adıdır. Bu tepkimelerde çoğu zaman bol ısı açığa çıkar. Aşağıdaki örnekleri inceleyiniz.
Asit Baz Tepkimeleri : Genel olarak H+ iyonunun alınıp verildiği tepkimelerdir. H+ iyonu veren maddeler asit, alan maddeler ise bazdır.
HNO3(suda) + Ba(OH)2(suda) Ba(NO3)2(suda) + H2O(s)
Çökelme Tepkimeleri : Su ortamında çözünmüş iki bileşikten birinin katyonunun, diğerinin anyonu ile suda çözünmeyen bir bileşik oluşturması olaylarının genel adıdır. Böyle tepkimeler sonucu sulu ortamda bir bulanma gözlenir.
Ca(HCO3)2 (suda)+ Na2CO3(suda) CaCO3(k) + 2 NaHCO3(suda)
AgNO3(suda) + HCl(suda) AgCl(k) + HNO3(suda)
Ünite 2 : MADDENİN HÂLLERİ
Madde, üç temel hâlde bulunabilir:
a) Katı hâl b) Sıvı hâl c) Gaz hâl
Bir madde, yeterince kararlı ise üç hâlde de bulunabilir ve hangi hâlde bulunacağı sıcaklık ve basınçla ilişkilidir. Madde, genel olarak, düşük sıcaklıklarda katı hâli, yüksek sıcaklıklarda gaz hâli tercih eder. Gaz hâldeki maddelerin molekülleri, çok yüksek sıcaklıklarda atom hâline dönüşür. Bu şartlarda atomlar da bazı elektronlarından ayrılır ve iyonlar oluşur. Böylece moleküller, atomlar, iyonlar ve elektronlardan oluşan özel bir Hazırlayan theinek.com
fiziksel hâl ortaya çıkar. Maddenin bu hâline plazma denir. Plazmalar ancak çok yüksek sıcaklıklarda var olabilir.
Maddelerin farklı hâllerde bulunabilmesi gündelik hayatımız için çok önemlidir. Tek hücrelilerden insanoğluna kadar bütün canlılar oldukça karmaşık maddeler içerir. Bu maddeler içerisinde belki de en basiti, 2 hidrojen ve 1 oksijen atomundan oluştuğu bilinen sudur. Suyun doğadaki döngü sürecini anlamak için, örneğin, buzdolabından bir buz parçası alalım ve bir yüzey üzerine koyalım. Başlangıçta buz katı hâldedir ve kendi şeklini korur. Buz, kabın içinde bir odaya bırakılırsa buzun sıcaklığı zamanla yükselir. Buzun sıcaklığı erime sıcaklığına geldiğinde sıvı hâle geçiş başlar.
Doğadaki su, güneş enerjisi sayesinde, topraktan, ırmaklardan, göllerden ve denizlerden buharlaşarak buhar hâlinde havaya karışır. Bu, sıvı hâlden gaz hâle geçiştir. Su buharı havada yağmur, kar veya dolu gibi farklı yağış biçimleriyle yeniden yeryüzüne döner. Bu olaylar buhar (gaz) hâlinden sıvı veya katı hâle geçiş demektir. Yeryüzünde bir araya toplanan yağmur suları, kar ve buzların erimesinden gelen sular ve yer altı suları ile birleşerek dereleri, çayları, ırmakları, nehirleri, gölleri ve denizleri besler. Bu döngü, canlıların hayatı ve yeryüzünün şekillenmesi açısından çok önemlidir.
Hava bir gaz karışımı olup kuru hava başlıca azot (N2), oksijen (O2) ve argon (Ar) gazlarından oluşur. Bu gazların havadaki yüzde oranları ve her birinin kaynama sıcaklığı aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Kuru havayı oluşturan gazların kaynama sıcaklıkları ve hacimce yüzde oranları
GAZ KAYNAMA SICAKLIĞI HAVADAKİ ORANI
AZOT -196 C % 78
OKSİJEN -183 C %21
ARGON -186 C % 0,9
DİĞER GAZLAR %0,1
Havanın temel bileşenleri olan azot, oksijen ve argon; hayat, çevre ve endüstri açısından çok önemlidir. Örneğin sıvı azot; ilaç, gıda gibi soğukta korunması gereken ürünlerin muhafazasında soğutucu olarak gereklidir. Oksijen çelik endüstrisinde; demirdeki karbon, kükürt, fosfor gibi kalite azaltıcı safsızlıkları yakıp gaz hâline getirmek için kullanılır. Ayrıca solunum güçlüğü çeken hastalar da oksijence zenginleştirilmiş bir gaz karışımı kullanırlar. Saf argon ise, “inert atmosfer” oluşturmada kullanılır. Havadan çok kolay etkilenen maddeler argon içerisinde saklanır. Azot, oksijen ve argon elde etmek için önce kuru hava, yüksek basınç altında soğutulup sıvılaştırılır. Sonra sıvılaştırılmış havadaki üç temel gazın kontrollü olarak ısıtılıp buharlaşması sağlanır. Bu işlemde önce en düşük sıcaklıkta kaynayan azot, sonra argon ve en son oksijen elde edilir İçerik Sahibi www.theinek.com
Gazlar, dört özelliği ile nitelenir: Basınç (P), hacim (V), sıcaklık (T) ve miktar (n).
Gazlar bulundukları kabı doldurur çünkü gaz molekülleri sürekli hareket hâlindedir. Gaz moleküllerinin hareket hızı, sıcaklıkla ve molekül boyutu ile değişir. Bu ortalama hız, oda şartlarında saniyede yaklaşık 1500 metreyi aşabilir. Böylesine hızlı hareket eden moleküller çok kısa zamanda kabın içine yayılır; yani kabı doldurur. Birbirleri ve kabın çeperleri ile sürekli esnek çarpışmalar yaparlar. Bu çarpışmalar nedeniyle kabın iç yüzeyine bir kuvvet uygularlar. Bu çarpışmaların tümüne birden “ gaz basıncı” denir. Bir balonun şişkin kalmasını sağlayan bu kuvvetlerdir yani gaz basıncıdır.
Basınç, birim yüzeye etki eden kuvvettir. Bir gazın basıncı, moleküllerin kabın çeperlerine uyguladığı kuvvetin, kabın yüzey alanına bölümüne eşittir.
Uluslararası birim sisteminde kuvvetin birimi Newton (N), alanın birimi metrekare (m2 ) dir. Basıncın birimi ise Newton / metrekare (N/m2 ) dir. Bu birim, Pascal (Pa) adını alır. Bilimsel çalışmaların çoğunda basınç birimi olarak Pascal kullanılır. Ancak, biz gündelik hayatta daha yaygın kullanılan atmosfer (atm), milimetre cıva (mmHg) ve bar birimlerini kullanacağız.
Basınç birimi olan atmosfer (atm), deniz kıyısında ölçülen açık hava basıncı olup, ilk defa İtalyan bilgin Torricelli (Toriçelli) tarafından ölçülmüştür.
Açık hava basıncı, bu düzenekteki ince cam boruda ölçülen cıva sütununun tabanına yaptığı basınca eşittir. Torricelli deniz kıyısında yaptığı deneyde, bu sütunun yüksekliğini 760 mm olarak ölçtüğü için atmosfer (açık hava) basıncı 760 mmHg veya 1 atm olarak kabul edilmiştir.
Açık hava basıncı, meteoroloji raporlarında bar veya milibar (mbar) birimleriyle verilir. 1 bar basınç, 1 atm’lik basınca çok yakın olup aralarında aşağıdaki ilişki vardır: Basınç, birim yüzeye etki eden kuvvettir. Bir gazın basıncı, moleküllerin kabın çeperlerine uyguladığı kuvvetin, kabın yüzey alanına bölümüne eşittir. Torricelli, açık hava basıncını ölçmek için su kullanmayı da denedi. Fakat ince cam boru (yarıçapı 5 mm) metrelerce uzun olsa bile su sütunu üzerinde boşluk gözlemleyemedi. Boruyu 2-3 metreden daha uzun almak güç- lükler çıkarıyordu. Bu yüzden daha yoğun (d=13,6 g/cm3 ) olan cıva sıvısını kullanmaya karar verdi. Torricelli’nin deneyinde, su kullanarak basınç ölçmek için 10,30 metre uzunluğunda bir boru kullanmak gerekir ve böyle bir boru kendi ağırlığıyla kırılabilir. Kaynak Site : t h e i n e k .com sitesinden alınmıştır
Basınç = Kuvvet Alan
Bir maddenin kapladığı yer (uzam) o maddenin hacmidir. Eğer madde bir gaz ise gazın hacmi, içinde bulunduğu kapalı kabın hacmine eşittir. Bu hacim genellikle litre (L) birimi ile belirtilir. Gaz hacmi “L” ile ifade edilmesi zor olacak kadar büyükse metreküp (m3 ) birimi tercih edilir. Küçük gaz hacimleri de mililitre (mL) olarak verilir.
Birim M3 L(=dm3) ml(=cm3)
1 m3 1 1000 1,00×106
1 L (=dm3 ) 1,00×10-3 1 1000g
1 ml(=cm3) 1,00×106 1,00×10-3 1
Bir maddenin sıcaklığı, o maddeyi oluşturan taneciklerin ortalama kinetik enerjilerinin bir göstergesidir. Gazlar için bu tanımı anlamak, katılara ve sıvılara göre daha kolaydır. Belli bir gaz için sıcaklık yükseldikçe molekül hareketlerinin ortalama hızı artar. Hız arttıkça da sıcaklık yükselir. Her maddenin sıcaklığı değişirken hacmi de değişir. Sıcaklık, hacim genleşmesinden yararlanılıp dolaylı yoldan ölçülür. Bu amaçla en yaygın kullanılan sıvılar cıva ve alkoldür. Termometredeki sıvının doldurulduğu hazne, sıcaklığı ölçülecek nesne ile temas ettirilir. Sıcaklığı ölçmek için Celcius (Selsiyus), Fahrenheit (Fahrenhayt) ve Kelvin (Kelvin) gibi farklı ölçekler kullanılır. Her üç ölçekte de sıcaklık birimi belirlenirken suyun normal atmosfer basıncındaki (1 atm) donma ve kaynama sıcaklıkları esas alınır.
Celcius ölçeğinde verilmiş sıcaklıkları Kelvin’e dönüştürmek için aşağıdaki bağıntı kullanılır:
Bazı eski kayıtları anlamak için Fahrenheit ile Celcius arasında aşağıdaki bağıntı kullanılır:
t (°C) = [t (°F) – 32] / 1,8
Diğer birçok kimyasal hesaplamalarda olduğu gibi gazlarda da madde miktarı belirtilirken mol kavramı kullanılır. 1 mol yaklaşık olarak, 1 gram hidrojendeki atom sayısıdır. 1 gram hidrojenin 6,02 x 1023 tane atom içerdiği belirlenmiştir. Bu sayıya Avogadro Sayısı denir ve “NA” ile gösterilir. Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimyagerler Birliği (IUPAC)’nin kabulüne göre 1 mol, 12,000 gram karbon-12 izotopunun sahip olduğu tanecik sayısıdır. Maddelerin 1 molünün kütlesine mol kütlesi denir. Her elementin 1 mol (NA tane) atomunun kütlesi, o elementin mol kütlesidir ve “MA” ile gösterilir.
Cl2 gazının mol kütlesini hesaplayınız.
1 mol Cl2 içinde 2 mol Cl atomu vardır. Cl atomunun mol kütlesi 35,453 g/mol’dür.
O hâlde Cl2 için;
MA = 2 x 35,453 = 70,906 g/mol
Kütlesi bilinen bir gaz örneğinin mol sayısını bulmak için aşağıdaki bağıntı kullanılmalıdır: İnstagram Profilimiz www.instagram.com/theinek
Mol Sayısı ( mol)= Kütle (g) / Molkütlesi( g/ mol)
8,8 g CO2 gazı için,
(a) Mol sayısını bulunuz.
(b) Bu gaz örneğindeki molekül sayısını bulunuz. (C ve O için mol kütlelerini yaklaşık olarak, sırasıyla, 12 ve 16 g/mol alınız.)
(a) CO2 gazının mol kütlesi, MA = 12 + (2 x 16) = 44 g/mol ( / ) , ( ) , M m g mol g n mol 44 8 8 0 20 A = = =
(b) 1mol CO2 örneğinde 6,02 x 1023 tane molekül 0,2 mol CO2 örneğinde N tane molekül N = 0,2 x 6,02 x 1023 molekül = 1,204 x 1023 tane molekül
Bir gaz örneğinin hacmi ile basıncı arasındaki ilişki 1662’de Robert Boyle tarafından incelenmiştir. Boyle bir gaz örneğinin basıncının artması ile, bu gazın hacminin basınçla orantılı olarak azaldığını bulmuştur. Eğer basınç iki katına çıkarılırsa, hacim ilk hacmin üçte birine düşer.
Boyle Yasası, sabit sıcaklıkta bir gaz hacminin, basınç ile ters orantılı olarak değiştiğini ifade eder.
Boyle’un deneyleri, sıcaklığı ve miktarı belli bir gaz örneğinin basıncı ve hacmi arasında aşağıdaki bağıntıyı ortaya çıkarmıştır:
P × V = Sabit
Bu bağıntı iki farklı deney için ayrı ayrı yazılıp taraf tarafa bölünebilir:
P1 x V1 = Sabit
P2 x V2 = Sabit
P1 x V1 / P2 x V2 = 1
(P1 × V1 = P2 × V2) n , T
Bir meteoroloji balonu deniz seviyesinde 1 atm basınç altında ve 20 °C’ta 180 litre hacme sahiptir. Balon, aynı sıcaklıkta belli bir yüksekliğe çıkınca hacmi 200 litre olduğuna göre, bu yükseklikte dış basıncın kaç atm olduğunu bulunuz.
Anlaşıldığı gibi balonun bulunduğu sıcaklık ve içindeki gaz miktarı sabittir. Sadece basınç ve hacim değişimi olmuştur.
P1 × V1 = P2 × V2 1×180 = P2 × 200 P2 = 0,9 atm
Gazın ilk hacmi V1, ilk sıcaklığı T1 dir. Kaptaki gazın sıcaklığı T2 değerine yükselince hacim de V2 olur. Yani gazın sıcaklığı arttıkça hacmi de artmaktadır. Gazların hacmi ile sıcaklığı arasındaki ilişkiyi araştıran Charles, deneyleri sonucunda, basıncı ve miktarı belli bir gaz örneğinin hacmi ve sıcaklığı arasında aşağıdaki bağıntıyı ortaya çıkarmıştır:
V1 / T1 = Sabit
V2 / T2 = Sabit
(V1 / T1) = (V2 / T2) = 1
(V1 / V2 = T1 / T2) n , P
Sabit basınç altında 0,6 L’lik bir gazın sıcaklığı 27 °C’tan 127 °C‘a çıkarılırsa son hacim ne olur?
Gaz kanunları ile ilgili hesaplamalarda sıcaklıklar her zaman Kelvin cinsinden alınır.
T1 (K) = t1 (°C) + 273
T2 (K) = t2 (°C) + 273
T1 = 27 + 273 = 300 K
T2 = 227 + 273 = 500 K
Charles kanununa göre sıcaklık artarsa hacminde artmasını bekliyoruz. Kaynak : www.theinek.com
V1/V2= T1/T2 à 0,6/V2= 300/500 V2=1 L
Gay-Lussac yasasına göre, bir ideal gaz ideal gazın toplam kütlesinin , hacimlerinin çarpımına oranı minik tam sayılar halinde gösterilebilir. Bunu, Gay-Lussac 1809 tarihinde bulmuştur . 1811 tarihinde ise Amedeo Avogadro, bu bulguları kullanarak Avogadro yasası Avogadro yasasını yaratmıştır.
P1 / T1 = Sabit
P2 / T2 = Sabit
(P1 / T1) =(P2 / T2) = 1
(P1 / P2 = T1 / T2) n , V
Sabit hacimli bir kapta 27 °C’ta belirli bir miktar gazın basıncı 0,25 atm’dir. Gazın sıcaklığı 327 °C’a çıkarıldığında basıncı kaç atmosfer olur?
Celcius ölçeğinde verilen gazın sıcaklığı Kelvin ölçeğine dönüştürülmelidir. Sabit hacimde gazın basıncı mutlak sıcaklığı ile doğru orantılıdır.
T1 = 327 + 273 = 600 K
P1 = 0,25 atm
P1/ P2= T1/T2 à 0,25/P2 = 300/600 à P2= 0,5 atm
Gaz kanunları, gazların dört özelliği (P, V, n, T) ile ilgili olarak gözlem-deney yoluyla keşfedilmiş genel gerçeklikleri ifade eder. Örneğin miktarı ve sıcaklığı sabit bir gazın, basıncı değiştikçe hacminin de değişmesi ve P × V değerinin hep sabit kalması deneyim ile keşfedilmiş bir gerçekliktir. Bu genel kurala uymayan hiçbir gözlem kaydedilmemiştir. Bu sebeple P1 xV1 = P2 x V2 eşitliği, bir kanunun matematik ifadesidir.
Kinetik teori Maxwell, Boltzmann ve başka birçok bilim insanının çalışmaları sonunda ortaya konulmuştur. Bu teori aşağıdaki varsayımları esas alır:
1. Gazlar nokta gibi (çok küçük boyutlu) moleküllerden oluşmuştur. Moleküllerin kendi hacmi, moleküller arası boşluk yanında ihmâl edilebilir.
2. Gaz molekülleri arasındaki itme ve çekme kuvvetleri ihmâl edilebilecek kadar küçüktür.
3. Gaz tanecikleri sürekli hareketlidir. Bu hareketleri sırasında birbirleriyle esnek çarpışmalar yaparlar. Bu çarpışmalarla sahip oldukları enerji birinden diğerine aktarılabilir. Fakat hangi gaz olursa olsun, sıcaklık sabit kaldığı sürece moleküllerin ortalama kinetik enerjisi değişmez; sıcaklık değiştiğinde ise kinetik enerji sıcaklıkla doğru orantılı bir şekilde değişir.
Gerçekte yukarıdaki şartları mutlak anlamda sağlayan bir gaz yoktur. Yani bu şartlara uyan gaz sadece bir varsayım olup, bu gaza “ideal gaz” denir. Gerçek gazlar, basınçları yükselip, sıcaklıkları düştükçe idealden uzaklaşırlar.
Sıvı molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinin gazlara göre daha büyük olması, sıvı maddelere iki önemli özellik kazandırır. Bu özelliklerden birisi yüzey gerilimi diğeri viskozitedir.
Sıvıların yüzeylerinin gerilmiş bir zar gibi davranması özelliği. Su damlacığının küresel biçimde olması yüzey gerilimi etkisindendir. Bir sıvının içindeki moleküller çevrelerindeki moleküllerce bütün yönlerde eşit kuvvetle çekilir. Halbuki sıvı yüzeyindeki moleküller sıvının içerisine doğru çekilirken dışarıya doğru çekim kuvveti olmaz. Böylece sıvı yüzeyindeki moleküller sıvının içerisine doğru çekilmiş olurlar. Bunun sonucunda da sıvı yüzeyi gerilmiş esnek bir zar gibi davranır. Bir sıvının birim yüzeyindeki molekülleri uzaklaştırmak için gerekli enerji, yüzey geriliminin birimini verir.
Sıvıların yüzeylerini minimum yapma eğilimi, bağımsız su kütlelerinin damla şeklini almasına sebep olur . Sıvı molekülleri arasındaki kuvvetlere kohezyon kuvvetleri de denir. Bir sıvının temasta olduğu yüzey ile o sıvı molekülleri arasındaki kuvvete ise adezyon Hazırlayan theinek.com
kuvvetleri denir. Adezyon ve kohezyon kuvvetleri her zaman birbirine zıt olarak çalışır ve bu kuvvetler arasındaki denge, sıvının temas hâlinde olduğu yüzeyi ıslatıp ıslatmayacağını belirler.
Bir sıvının akmaya karşı gösterdiği direncin ölçüsü “viskozite”dir. Viskozitesi büyük olan sıvılar akmaya karşı dirençlidir. Viskozitesi küçük olan sıvılar ise hızlı akar. Sıvıların viskoziteleri, moleküller arası bağların sağlamlığı arttıkça artar. Örneğin, metanol, su, etilen glikol ve gliserin benzer yapılı maddelerdir ve moleküller arası kuvvetler gliserinde en büyüktür. Genel olarak molekülün zinciri uzadıkça maddenin viskozitesi artar.
Farklı maddelerin oda şartlarındaki viskozite değerleri
SIVI VİSKOZİTE SIVI VİSKOZİTE
su 0,894 Kan 3-4
Metanol 0,544 Ketçap 50000-100000
Etilen glikol 16,1 Erimiş cam 10000-1000000
Gliserin 1200 Cıva 1,526
Bal 2000-10000 Motor yağı 65-300
Etanol 1,074 Glikoz şurubu 1380
Zeytinyağı 81 Katran 2,3 × 1011
Viskozite, sıcaklık yükseldikçe genelde azalır. Bunu şöyle açıklayabiliriz: Sıcaklığı artan bir sıvının molekülleri arasındaki çekim kuvveti giderek önemini kaybeder. Bu nedenle yüksek sıcaklıktaki sıvıların viskoziteleri küçüktür. Örneğin, yollarda asfalt çalışmaları genellikle yazın yapılır. Çünkü sıcakta asfaltın viskozitesi azdır ve yol yüzeyine yayılması kolaylaşır. Buzdolabında bekletilen balın ekmeğe sürülüp yayılması zor iken, oda şartlarında muhafaza edilen balın sürülmesi daha kolay olur.
Sıvı bir maddenin ısı olarak gaz haline geçmesine buharlaşma denir. Buhar fazındaki moleküller de birbirleriyle ve kap çeperiyle çarpışıp yön değiştirir ve sonunda sıvı faza geri döner buna yoğuşma denir. Başlangıçta birim zamanda buharlaşan molekül sayısı, yoğuşan molekül sayısından daha fazladır. Bu yüzden buhar yoğunluğu zamanla artar. Ancak buhar yoğun hâle geldikçe sıvı faza dönüşler de artar ve öyle bir an gelir ki 1 saniyede buharlaşan ve yoğuşan molekül sayıları birbirine eşit olur. Bu andan itibaren sıcaklık değişmedikçe net bir hâl değişimi olmaz. Sistemde sıvı-buhar dengesi kurulmuştur ve dengedeki buharın basıncına denge buhar basıncı denir.
Açık kapta ısıtılan sıvının molekülleri, belirli bir kinetik enerjiye sahip olduklarında sıvının yüzeyinden buharlaşarak ayrılırlar. Sıvının sıcaklığı yükseldikçe, buhar basıncı da artar. Buhar basıncı (Pbuhar), dış basıncı (Pdış) yenmeye başladığı anda kaynama olayı gerçekleşir.
Bir sıvının kaynama şartı aşağıda verilmiştir:
Pbuhar ≥ Pdış
Kaynama esnasında buharlaşma yalnızca sıvı yüzeyinde değil, sıvının her yerinde gerçekleşir . Buhar kabarcıkları içindeki basınç, sıvının buhar basıncını oluşturur. Sıvının buhar basıncı atmosfer basıncına eşit olduğunda, kabarcıkların sıvıdan yüzeye çıkarak patlaması olayına kaynama, o andaki sıcaklığa da kaynama sıcaklığı denir. Kaynama süresince sıvının sıcaklığı sabit kalır. Bir sıvının 1 atmosfer dış basınç altında kaynadığı sıcaklığa normal kaynama sıcaklığı denir. Çoğu zaman bu ayırt edici özellik, sadece kaynama sıcaklığı şeklinde de ifade edilir. Sıvıların kaynama sıcaklıkları deniz seviyesinden yükseklere çıkılmasıyla (coğrafi irtifa) değişir. Deniz seviyesinden yükseklere doğru çıkıldıkça atmosfer basıncı azalır. Bu nedenle yükseklerde kaynama sıcaklığı da azalır. Örneğin, basıncın 760 mmHg olduğu deniz seviyesinde su 100 ºC’ta kaynarken, Erciyes Dağı’nın zirvesinde (3916 m) suyun kaynama sıcaklığı 86 °C’tur.
Bir madde sıvı hâlde iken o maddeyi oluşturan kimyasal türler öteleme hareketi yapabilir ve bu türler arasında az da olsa boşluklar vardır. Aynı madde katı hâle geçince kimyasal türlerin öteleme hareketi durur. Belli bir geometrik düzene göre istiflenme olur. Atomların-moleküllerin sık istifli olduğu böyle katılar kristal oluştururlar. Camı eritip bir kalıba dökersek atomların istif düzeni belli bir geometriye sahip olmadan katılaşma olur. Bu şekilde oluşan maddelere amorf madde denir.
Metaller, mineraller, tuzlar, oksitler gibi birçok katı kristal hâldedir. Cam ve plastik gibi bazı katılar ise amorf yapılıdır. Amorf maddelerin özelliklerinin, katılar ve sıvılar arasında bir geçiş oluşturduğu kabul edilir.
Kristal katılar, kimyasal türleri bir arada tutan kuvvetlere göre dört gruba ayrılırlar:
• İyonik Katılar
• Kovalent Katılar
• Moleküler Katılar
• Metalik Katılar
İyonik Katılar: NaCl ve CaS gibi katılar, iyonlardan oluşmuş bileşiklerdir. Böyle katılarda iyonları bir arada tutan kuvvet elektrostatik çekim kuvvetidir (iyonik bağ). Çoğu zaman, iyonlardan birinin yarıçapı diğerinden büyüktür ve küçük iyon, büyük iyonların oluşturduğu istifin ara boşluklarına yerleşmiş gibidir. İyonik katılarda anyon ve katyonlar arasında kuvvetli bir elektrostatik çekim vardır. Bu yüzden bağ yapısı sağlam, erime, kaynama sıcaklıkları oldukça yüksektir ve genelde serttir. İyonik katılarda iyonlar sabit olduğundan elektrik akımını iletmezler, ancak suda çözündüklerinde ya da erimiş hâllerinde iyonları serbest hâle gelir ve elektrik akımını iletme özelliği kazanırlar.
Kovalent Katılar: Elmas, grafit, gibi maddelerde kristal örgüyü oluşturan karbon atomları birbirlerine kovalent bağlarla bağlanmıştır. Bu maddeleri oluşturan atomlar, çok sayıda kovalent bağ yapabildiği için üç boyutlu dev moleküller oluştururlar. Öyle ki makro boyutlu her kristal bir molekül sayılabilir. Bu nedenle çok sert ve kararlıdırlar, erime sıcaklıkları çok yüksektir. Bu katıların yapı taşları nötraldir ve kristal örgülerinde serbest elektronları yoksa elektriği iletmezler.
Elmasta her karbon atomu, dört komşusuna birer kovalent bağ ile bağlanmıştır. Bu nedenle atomları birbirinden koparmak veya yerlerini değiştirmek çok zordur (sertlik). Ayrıca bağları koparmak için çok enerji gerektirdiğinden, erime sıcaklığı çok yüksektir (3500 °C’nin üzerinde). Elmas çok sert olduğundan günlük hayatta cam kesmek ve matkap uçlarını sertleştirmek için kullanılır.
Moleküler Katılar: I2 (iyot), S8 (kükürt), P4 (fosfor), C10H8 (naftalin), (H2N)2CO (üre), C6H12O6 (glikoz) ve C12H22O11 (sakkaroz) gibi katılar molekülerden oluşmuştur ve bu moleküller van der Walls, dipol-dipol etkileşimleri, London kuvvetleri veya hidrojen bağlarıyla birbirine bağlanmıştır. Moleküller katılarda örgü birimlerini bir arada tutan kuvvetler iyonik ve kovalent bağlara göre çok daha zayıf etkileşimler olduğundan, bu katılar nispeten yumuşaktır; erime ve kaynama sıcaklıkları düşüktür.
Metalik Katılar: Çinko, bakır, demir gibi metalik katılar, metal iyonlarının kristal örgüde serbest dolaşan elektronların oluşturduğu negatif yük bulutu ile etkileşimi sonucunda meydana gelir. Böyle katılar, bilyelerin üst üste yerleşmesine benzer bir istiflenmeye sahiptir ve bu yüzden en basit kristal yapısına sahiptirler. Metaller, örgü yapılarında serbest elektronlar bulunduğu için katı ve sıvı hâllerinde ısıyı ve elektrik akımını iyi iletirler. Erime ve kaynama sıcaklıkları çok geniş bir aralıkta yer alır ve sertlikleri çok değişkendir.
Bazı metallerin genel fiziksel özellikleri
Metal Oda şartlarında sertlik Erime sıcaklığı Kaynama sıcaklığı
Cıva (Hg) Sıvı -39 357
Sodyum (Na) Çok yumuşak 98 884
Altın (Au) Yumuşak 1063 2800
Bakır (Cu) Yumuşak 1084 26575
Çinko (Zn) Sertçe 419 910
Krom(Cr) Sert 1860 2670
Tungsten (W) Çok sert 3400 5550
Saf bir madde, yüksek sıcaklık etkisiyle bozunmuyorsa katı-sıvı-gaz hâllerde bulunabilir. Bunun için maddenin sıcaklığını değiştirmek yeterlidir. Buharlaşma, yoğuşma ve kaynama olaylarını yukarıdaki bölümlerde incelemiştik. Maddenin sıvı hâlden katı hâle geçişine donma, katı hâlden sıvı hâle geçişe de erime denir. Erime/donma sırasında, hâl değişimi tamamlanıncaya kadar sıcaklık sabit kalır ve erime/donma sıcaklığı adını alır.
Maddenin katı hâlden gaz hâle geçiş olayına süblimleşme; bunun tersine, yani, gaz hâlden doğrudan katı hâle geçişe ise geri süblimleşme (kırağılaşma) denir.