Maddenin hâlleri ve katılar
Aynı tanecikler, farklı düzenler.
Buzdan buluta aynı su
Bir göldeki buz, altında kalan sıvı su ve havaya karışan su buharı aynı kimyasal maddeye aittir. Değişen şey su molekülünün formülü değil, moleküllerin düzeni, hareketi ve aralarındaki uzaklıktır. Buzun su üzerinde yüzmesi alttaki yaşamın sürmesine yardımcı olur; buharlaşma ise suyu yeryüzünden atmosfere taşır.
Hâl değişimi bu yüzden yalnız laboratuvar konusu değildir. Isınma, soğutma, yağış ve su döngüsü aynı taneciklerin farklı koşullardaki davranışlarından yararlanır.
Düzen ve hareket birlikte düşünülür
Katıların belirli şekli ve hacmi vardır; tanecikler sabit konumları çevresinde titreşir. Sıvıların belirli hacmi vardır ama şekilleri kabın biçimini alır; tanecikler birbirlerinin yanından geçebilir. Gazlar kabın bütün hacmini doldurur ve kolay sıkıştırılabilir.
Katıların tanecikleri hareketsiz değildir. Sıvı ve gazın ikisi de akışkandır; ancak sıkıştırılabilirlikleri çok farklıdır. Gazların tanecik aralıklarının büyük olması sıkıştırılmalarını kolaylaştırır, taneciklerin kendisi basınç uygulanınca küçülmez.
Kristal ile amorf katı
Kristal katılarda tanecikler uzun mesafede tekrar eden düzenli bir örgü oluşturur. Amorf katılarda bu uzun menzilli düzen bulunmaz; cam buna örnektir. Amorf katılar belirli tek bir sıcaklıkta erime yerine bir sıcaklık aralığında yumuşama gösterir.
Kristal katıları ise örgüdeki tanecik ve etkileşim türüne göre ayırırız: iyonik, moleküler, kovalent ağ ve metalik. ‘Kristal’ kelimesi yalnız parlak süs taşları için kullanılmaz; yemek tuzu da kristaldir.
Dört katı, dört bağlanma düzeni
NaCl’de iyonlar arasındaki iyonik bağ; iyot katısında I₂ molekülleri arasındaki London kuvvetleri; elmasta C atomlarının oluşturduğu kovalent ağ; çinkoda metalik bağ baskındır. İyot erirken I–I bağının kopması gerekmez; elmasın yapısını değiştirmek ise yaygın kovalent ağı etkiler.
Moleküler katılar genellikle görece düşük erime noktalıdır; kovalent ağ katıları çoğunlukla çok yüksek erime sıcaklığı ve sertlik gösterir. Grafit elektrik ileten bir ametal katısı olduğundan ‘bütün ametaller elektriği iletmez’ genellemesi de yapılmamalıdır.
Hâl değişimi teknolojiye dönüşür
LPG, başlıca propan ve bütan içeren sıvılaştırılmış petrol gazıdır; uygun basınçla sıvı depolanabilir. LNG, metanca zengin doğal gazın çok düşük sıcaklıkta sıvılaştırılmasıyla elde edilir. Deodorantlardaki itici gazlar basınçlı kaplardan çıkarken genleşir; soğutucularda dolaşan akışkanın buharlaşması çevreden enerji alır.
Hava soğutulup sıvılaştırıldıktan sonra bileşenlerinin kaynama noktası farkından yararlanılarak azot ve oksijen elde edilebilir. Bu örneklerde kimyasal formüllerin değişmesi değil, hâl ve fiziksel özellik farkları kullanılır.
Hâl değişirken tanecik kimliği korunur. Katı türünü taneciklerin ne olduğuna ve hangi etkileşimle bağlandığına bakarak belirle.
Bu bölümün kazanımları
- MEB 9.4.1.1Maddenin farklı hâllerde olmasının canlılar ve çevre için önemini açıklar.
- MEB 9.4.2.1Katıların özellikleri ile bağların gücü arasında ilişki kurar.
- Fiziksel hâlleri tanecik düzeniyle; katı türlerini onları bir arada tutan etkileşimlerle ilişkilendirir.