Kimyanın Doğası, Atomik Sırlar ve Moleküller Arası Etkileşimler
Değersiz madenleri altına çevirme ve ölümsüzlük iksirini bulma uğraşına Simya (Alşimi) denir. Simya bir bilim dalı değildir; çünkü teorik temelleri yoktur, deneme-yanılmaya dayanır ve sistematik bilgi birikimi sağlamaz. Ancak damıtma, mayalama gibi yöntemleri bularak bugünkü Kimya bilimine büyük katkı sağlamıştır.
Maddeler yapılarına göre Saf ve Saf Olmayan olarak ayrılır. Tek cins atomdan oluşan, fiziksel veya kimyasal yollarla daha basite ayrılamayan saf maddelere Element denir (Sembollerle gösterilir: Fe, Na, O). En az iki farklı elementin belirli oranlarda (sabit kütle oranıyla) kimyasal yollarla birleşerek oluşturdukları saf maddelere ise Bileşik denir (Formüllerle gösterilir: H₂O, NaCl). Bileşiği oluşturan elementler kendi özelliklerini (yanıcı/yakıcı) tamamen kaybederler.
Sınavlarda "Tuz Ruhu elementi" diyerek kandırmaya çalışırlar. Tuz ruhunun içinde Hidrojen (H) ve Klor (Cl) olmak üzere iki farklı cins atom vardır. O yüzden bir element değil, BİLEŞİKTİR.
Öğrenciler ikisinde de alev olduğu için karıştırır. Eğer alev tek başınaysa Yanıcı (Kolay alev alır) maddedir (Örn: Alkol). Eğer alevin ortasında Oksijenin "O" harfine benzeyen yuvarlak bir top varsa o madde Yakıcı (Oksitleyici) maddedir.
Elementler "Fiziksel ve Kimyasal" yollarla daha basit maddelere ayrılamazlar, bu doğrudur. Ancak günümüz teknolojisinde Nükleer (Radyoaktif) reaksiyonlarla atom parçalanabilmektedir (Atom bombası). Ancak normal lise kimyasında "kimyasal tepkimeyle parçalanamaz" kuralı geçerlidir.
Atomun yapısı tarih boyunca farklı modellerle açıklanmıştır. Dalton: İçi dolu berk küre (İlk bilimsel model). Thomson: Üzümlü kek modeli (+ ve - yükler kekin içine dağılmış). Rutherford: Gezegen modeli (Çekirdeği buldu, (+) yükler merkezde, (-) yükler devasa boşlukta döner). Bohr: Yörünge modeli (Elektronlar belirli dairesel yörüngelerde -katmanlarda- döner).
Günümüzde kullanılan Modern Periyodik Sistem, elementlerin "Atom Numaralarına (Proton sayılarına)" göre sıralanmasıyla Mendeleyev ve Moseley tarafından oluşturulmuştur. Yatay sıralara Periyot (7 tane), dikey sütunlara Grup (18 tane: 8 tane A, 10 tane B) denir. Aynı gruptaki elementlerin kimyasal özellikleri (reaksiyona girme istekleri) benzerdir. Elementler özellikleri gereği: Metaller (sol ve orta), Ametaller (sağ üst), Yarı metaller (merdiven şekli) ve Soygazlar (en sağ 8A) olarak 4'e ayrılır.
YKS'nin favorisi! Hidrojen (H), 1A grubundadır, ancak 1A grubundaki diğer herkes Alkali METAL iken, Hidrojen bir AMETALDİR!
Helyum (He), 8A (Soygaz) grubundadır. Soygazların değerlik (son yörünge) elektron sayısı kural gereği 8'dir. Ancak Helyum'un atom numarası 2 olduğu için son yörüngesinde SADECE 2 elektron bulunur, 8 değil!
ASLA! Bir atomun Proton sayısı (Çekirdeğindeki yükü) onun TC Kimlik Numarasıdır. Asla değişmez. Atom iyon haline gelirken (Klor'un elektron alması gibi) sadece yörüngesindeki elektronları artar veya azalır. Çekirdek (Proton) sabit kalır.
Hayır. Atomun tüm ağırlığı çekirdeğindedir. Elektronlar o kadar hafiftir ki ağırlıkları sıfır (0) kabul edilir. Bu yüzden bir atomun Kütle Numarası (Nükleon Sayısı) = Proton + Nötron sayılarının toplamından ibarettir.
Kimyasal türler; Atom, Molekül ve İyon olmak üzere üçe ayrılır. Bu türler arasında elektronların hareketiyle çekme-itme kuvvetleri oluşur. Eğer çekme kuvvetleri itme kuvvetlerinden çok çok büyükse Güçlü Etkileşimler (Kimyasal Bağlar) oluşur ve yepyeni maddeler meydana gelir. Güçlü bağlar üçe ayrılır: Metal ile ametal arasındaki elektron alışverişiyle kurulan İyonik Bağ, Ametallerin elektronlarını ortaklaşa kullanmasıyla kurulan Kovalent Bağ, metalleri bir arada tutan Metalik Bağ.
Eğer çekme ve itme kuvvetleri birbirine yakınsa, moleküllerin (devasa yapıların) birbirini hafifçe çekmesiyle Zayıf Etkileşimler (Fiziksel Bağlar) oluşur. Zayıf bağlar koptuğunda maddenin kimyası bozulmaz, sadece Fiziksel Hal Değişimi (suyun buharlaşması, buzun erimesi) yaşanır. Zayıf etkileşimler Van der Waals ve Hidrojen Bağı olarak ikiye ayrılır. (Hidrojen Bağı, zayıf bağların en güçlüsü ve suyun yaşam kaynağı olmasının sırrıdır).
100°C'de kaynayan Suyu (H₂O) buhar yaptığımızda (Fiziksel hal değişimi) H ve O arasındaki Kovalent Bağ (Güçlü bağ) KOPMAZ! (Eğer kopsaydı havaya Hidrojen gazı çıkardı, boğulurduk). Sadece iki Su Molekülü arasındaki Hidrojen Bağı (Zayıf Bağ) kopar ve su molekülü bütünlüğünü koruyarak havaya uçar.
Genel kural olarak, bir bağı kırmak için 40 kJ/mol'den DÜŞÜK enerji yetiyorsa o Zayıf (Fiziksel) bağdır; 40'tan YÜKSEK enerji gerekiyorsa Güçlü (Kimyasal) bağdır denir. Ancak Bu kuralın İSTİSNALARI VARDIR. Örneğin suyun zayıf bağını koparmak 43 kJ sürer (Zayıf olmasına rağmen 40'ı geçmiştir). O yüzden asıl olan Hal Değişimi mi yoksa Tepkime mi olduğudur.
Sofra tuzu (NaCl) katı haldeyken elektrik akımını ASLA İLETMEZ. Ancak sofra tuzunu suya atıp çözersen (Tuzlu Su) iyonlarına ayrışır ve Sıvı/Sulu hali elektriği MÜKEMMEL iletir.