Simyadan Kimyaya Geçiş

Müəyyən Kompozisiya
Bir mürəkkəb kimyəvi olaraq ağırlığa görə müəyyən nisbətdə birləşdirilmiş iki və ya daha çox elementdən ibarətdir.

Kimyanın əsas qanunları

Sahənin əsas qanunlarını başa düşdükdən sonra kimya dünyasında səyahət etmək çox asandır. Ən vacib qanunların, təməl konsepsiyaların və kimya prinsiplərinin qısa xülasələri:

Avogadro Qanunu
Eyni temperatur və təzyiq altında bərabər miqdarda qazlar bərabər hissəciklər (atomlar, ionlar, molekullar, elektronlar və s.) Ehtiva edəcəkdir.

Boyle Qanunu
Sabit bir temperaturda, məhdud bir qazın həcmi qazın məruz qaldığı təzyiqlə tərs mütənasibdir:

Charles Qanunu
Sabit bir təzyiqdə, məhdud bir qazın həcmi Kelvindəki mütləq temperaturla birbaşa mütənasibdir:

Cildləri birləşdirir
Gay-Lussak Qanununa baxın.

Enerjinin Qoruması
Enerji nə yaradıla bilər, nə də məhv edilə bilər; kainatın enerjisi sabitdir. Bu Termodinamikanın birinci qanunu.

Kütlənin qorunması
Maddə nə düzəldilə bilər, nə yaradıla bilər, nə də məhv edilə bilər. Kütləvi adi bir kimyəvi dəyişiklikdə sabit qalır. Bu prinsip maddənin qorunması kimi də tanınır.

Dalton Qanunu
Qaz qarışığının təzyiqi, komponent qazların qismən təzyiqlərinin cəminə bərabərdir.

Müəyyən Kompozisiya
Bir mürəkkəb kimyəvi olaraq ağırlığa görə müəyyən nisbətdə birləşdirilmiş iki və ya daha çox elementdən ibarətdir.

Dulong-Petit Qanunu
Bir çox metalın bir qram atom kütləsinin temperaturunu bir dərəcə Selsiyə qaldırmaq üçün əksər metallara 6,2 kalori istilik lazımdır.

Faraday Qanunu
Elektroliz zamanı sərbəst buraxılan hər hansı bir elementin çəkisi hüceyrədən keçən elektrik miqdarı və eyni zamanda elementin ekvivalent çəkisi ilə mütənasibdir.

Termodinamikanın birinci qanunu
Kainatın ümumi enerjisi sabitdir və nə yaradıla bilər, nə də məhv edilə bilər. Bu qanun Enerjinin Qoruması olaraq da bilinir.

Gay-Lussak Qanunu
Qazların və qazın birləşən həcmləri arasındakı nisbət kiçik tam ədədlərlə ifadə edilə bilər.

Graham Qanunu
Bir qazın diffuziya və ya efüzyon sürəti onun molekulyar kütləsinin kvadrat kökü ilə tərs mütənasibdir.

Henry Qanunu
Bir qazın çözünürlüyü (yüksək səviyyədə həll olunmadığı təqdirdə) qaza tətbiq olunan təzyiqlə birbaşa mütənasibdir.

İdeal Qaz Qanunu
İdeal qazın vəziyyəti tənliyə görə təzyiqi, həcmi və temperaturu ilə müəyyən edilir:

burada P mütləq təzyiqdir, V qabın həcmi, n qazın mol sayı, R ideal qaz sabitidir və T Kelvindəki mütləq temperaturdur.

Birdən çox nisbət
Elementlər birləşdikdə, bunu kiçik tam ədədlər nisbətində edirlər. Bir elementin kütləsi müəyyən nisbətlərə görə başqa bir elementin sabit kütləsi ilə birləşir.

Dövri Qanun
Elementlərin kimyəvi xassələri atom saylarına görə vaxtaşırı dəyişir.

Termodinamikanın ikinci qanunu
Entropiya zaman keçdikcə artır. Bu qanunu bildirməyin bir başqa yolu da istinin öz-özünə soyuq ərazidən isti bölgəyə aça bilməyəcəyini söyləməkdir.

Simyadan Kimyaya Geçiş

Aristo’nun dört element kavramının yıkılmaya başlaması ve madde var olduğuna inanılan flojiston (ateş ruhu) kavramının yıkılması simyadan kimyaya geçişi sağlamıştır. Rönesans döneminde bilim insanlarının, yeni bilimsel bulgular ve ayırma tekniklerini keşfetmesi ile tıp, eczacılık, boyacılık gibi bir çok alanda kimyasal buluşlar yapılmıştır. Hollandalı kimyacı Van Helmont (Van Helmont) deneylerinde teraziyi kullanarak kimyasal çalışmalara nicel özellik kazandırmıştır.

Robert Boyle elementi maddenin parçalanamayan en küçük yapı taşı olarak tanımlamıştır.

Boyle Element Tanımı: Kendinden daha basit maddelere ayrıştırılamayan maddelere element denir. Bu arada yapılan çalışmalar sonucunda oksijen gibi bir çok yeni element keşfedilmiştir.

Fransız kimyacı Antoine-Laurent Lavoisier (Antuan-Loran Lavuaziye) büyük hassasiyetlerle ölçümler yaptığı deneyler sonu- cunda elementlerin birleşerek maddeleri oluşturduğunu savunmuş ve tepkimelerde toplam kütlenin değişmediğini belirlemiştir. Kütlenin korunumu ile simyacıların ateş ruhu kavramını yıkmıştır. Birden çok elementin birleşerek oluşturduğu maddeleri “bileşik” olarak adlandırmıştır.

Robert Boyle ve Antoine-Laurent Lavoisier kimyaya yaptıkları katkıdan dolayı modern kimyanın babası unvanını almışlardır. 1950’li yıllara gelindiğinde ise doğadaki pek çok element bulunmuş ve adlandırılmıştır.

Atom çekirdeğinin keşfi ve atomun parçalanabilir olduğunun anlaşılması ile birlikte atomik düzeyde yapılan çalışmalarla kimyadaki gelişim hızlanmıştır. Günümüze kadar yapılan kimyasal araştırma ve gelişmeler, yaşam kalitemizi olağanüstü iyileştiren ve sayısız alanda teknolojinin ilerlemesine yardımcı olan polimerler (kauçuk ve naylon), seramikler (pişirme gereçleri), sıvı kristaller (elektronik göstericilerde kullanılan) elektronik devreler, farklı özelliklerdeki alaşımlar gibi yeni maddelerin bulunmasını sağlamıştır. Günümüzde bilgisayar ve elektronik malzemelerden yararlanan kimyacılar maddelerin yapısını çok daha iyi tanıyabilmekte ve insan hayatını kolaylaştıracak yeni buluşlara çok daha hızlı bir şekilde ulaşabilmektedir.

Modern Element Tanımı: Proton sayısı aynı olan atomların oluşturduğu saf maddedir. Modern element tanımına göre her elementin atomu farklıdır.

Sonraki konular

• Kimyanın Bilim Olma Süreci
• Kimya Bilimine Katkı Sağlayan Bilim İnsanları

Kimya və kimyəvi elementlər haqqında maraqlı məlumatlar

XVIII əsrin sonundan XIX əsrin ortalarına qədər polad pudlinq (ingiliscə, «puddle» – «yoğurmaq») metodu ilə alınırdı. Çuqunu içərisinə filiz düzülmüş sobalarda əridirdilər. Filizdə olan qarışıqların havanın oksigeni ilə daha tez oksidləşməsi üçün pudlinqçi – fəhlə ərintini dəmir linglə qarışdırırdı. Metod çox zəhmət tələb edən və az məhsuldar idi, lakin kifayət qədər keyfiyyətli polad almağa imkan verirdi. 1856-cı ildə ingilis ixtiraçısı Henri Bessemer konvertoru – daxildən odadavamlı kvarsla hörülmüş armudvari fırlanan sobanı yaratdı. Üfüqi şəkildə yerləşmiş sobaya əridilmiş çuqun tökülürdü, sıxılmış hava vurulurdu və sonra soba şaquli vəziyyətə gətirilirdi. Oksigen dəmiri qismən FeO oksidinə qədər oksidləşdirirdi, o da maye çuqunda həll olaraq karbon, silisium və manqanı oksidləşdirirdi. Konvertorda fosfor qarışıqlarının kənarlaşması baş verməsə də onun məhsuldarlığı kifayət qədər yüksək idi. Metal filizlərindən çuqun, çuqundan isə polad istehsal olunur. Nəhəng ölçülü sobada qazın yanması zamanı çox yüksək temperatur (18000C) yaranırdı və bütün proses zamanı polad maye halda qalırdı. Marten sobalarının əsas üstünlüyü alınan poladın qəliblərə tökülərək külçələr, lövhələr və ya rels halına salına bilməsidir. Dəmir istehsalında növbəti dəyişikliyi 50 ildən çox gözləmək lazım gəldi. Metal əridilməsi prosesində elektrik qövsünün istiliyindən istifadə olunmağa başlandı. Sobaya – «hamama» metal qırıntısı daxil edilir, ərinmiş çuqun tökülür və qrafit elektrodlar salınır. Elektrodlarla maye metal arasında qövs yaranır. Onun temperaturu 40000C-yə çatır. Belə sobada oksidləşdirici və ya reduksiyaedici şərait yaratmaq olar. Bu həm qarışıqların miqdarını tənzimləməyə, həm də polada müxtəlif əlavələr etməyə imkan verir. Xüsusi növ poladlar belə alınır. Onların xassələri legirləyici əlavələrin təbiətindən və miqdarından çox asılıdır. Məsələn, yüksək davamlı poladlar 17% xrom və 1% karbon, işlənməyə qarşı davamlı poladlar – 10-dan 15%-ə qədər manqan və 1% karbon, alət poladları – 4% xrom və 20%-ə qədər volfram saxlayır. Legirlənmiş poladın hər markasının öz adı var və bu ad onda bu və ya digər elementin olmasını əks etdirir. Məsələn, C hərfi silisiumu, Q – manqanı, B – volframı, Ü – alüminiumu, M – molibdeni bildirir. Yalnız karbonun öz hərfi yoxdur. XX yüzilliyin 80-ci illərinə qədər dünyada istehsal olunan poladın dörddə bir hissəsi elektrosobalarda alınırdı. Lakin dəmir də qismən FeO oksidinə reduksiya olunur. Çuqunda olan bütün qarışıqlar (C, Si, P və s.) oksigenlə oksidləşdikdən sonra polada turşulaşdırıcılar – aktiv metallar (Mn, Al, La) əlavə edilir. Onlar FeO-nu metala qədər reduksiya edir. Bu zaman əmələ gələn oksidlər kremnezemlə reaksiyaya girib şlaklara çevrilir: MnO+SiO2=MnSiO3. Son zamanlar dəmirin daha qənaətli «birbaşa» alınma metodu geniş tətbiq sahəsi tapır. O, dəmir oksidlərinin təbii qazla (metanla CH4) reduksiyasına əsaslanır: Fe3O4+CH4=3Fe+CO2+2H2O. Bundan sonra dəmiri elektrosobalarda əridir və lazım gəldikdə ona legirləyici əlavələr, əsasən xrom və manqan qatılır. Beləliklə çuqunun alınması və onun yenidən əridilərək polada çevrilməsi mərhələlərini aparmadan yüksək keyfiyyətli polad almaq mümkündür. Dəmiri almaq işin yarısıdır. Növbəti məsələ – metalı korroziyadan qorumaqdır. Korroziyadan hər il dəmir məmulatların 15-20%-i «məhv olur». Dəmir aktiv metaldır və o nəm havada oksidləşdirək dəmir (III) oksid – hidroksidinə, başqa cür desək, pasa çevrilir. 4Fe+2H2O+3O2=4FeO(OH).

Pas – boş (məsaməli) maddədir, buna görə də nəm və oksigen asanlıqla ondan keçərək dəmiri məhv etməkdə davam edir. Korroziyanın qarşısını almaq üçün müxtəlif örtüklərdən istifadə edirlər. Adətən dəmirə nisbətən daha aktiv metal olan sink istifadə olunur. Qoruyucu örtüklərin digər növü polimerlərdir. Bu lak və boyaların əsasını yağlar və sintetik qətranlar təşkil edir. Onların quruması zamanı sıx təbəqə yaranır və bu təbəqə nəmin metalın səthinə keçməsinə mane olur. Korroziya ilə mübarizə üçün ingibitorlardan (latınca «inhibere» – «saxlamaq», «dayandırmaq») – dəmirin oksidləşməsinin qarşısını alan maddələrdən istifadə olunr. Lakin onların təsir mexanizmi hələ dəqiq müəyyən olunmayıb.
12-dən 30%-ə qədər xrom saxlayan paslanmayan polad korroziyaya uğramır, turşu və qələvilərin təsirinə qarşı davamlıdır. Təəssüf ki, o adi poladdan bahadır.

Dəmir asanlıqla turşu məhlulları ilə reaksiyaya girir, lakin soyuqda qatı sulfat və nitrat turşuları ilə praktiki olaraq reaksiyaya girmir. Bunun səbəbi metalın səthində nazik, lakin sıx Fe3O4 qatının əmələ gəlməsidir. Buna görə də qatı sulfat və nitrat turşularını polad sisternlərdə daşıyırlar.
Dəmirin turşu məhlullarında həll olması zamanı dəmir (II) duzları əmələ gəlir: Fe+2HCl=FeCl2+H2, metal xlorda yandıqda isə dəmir (III) birləşməsi əmələ gəlir: 2Fe+3Cl2=2FeCl3. Rəngsiz dəmir (II) hidroksid yalnız əsasi xassələr göstərir: o turşularda asanlıqla həll olur. Havada Fe(OH)2sürətlə oksidləşdirək sarı – qəhvəyi dəmir (III) hidroksidə çevrilir. O, Fe(OH)2-dən fərqli olaraq amfoterdir, lakin onun turşu xassələri əsasi xassələrinə nisbətən azdır: o yalnız qatı qələvi məhlullarında qızdırılma zamanı həll olur: Fe(OH)3+3KOH=K3[Fe(OH)6]. Dəmirin dəqiq müəyyən edilmiş ən yüksək oksidləşmə dərəcəsi +6-dır. Buna misal Fe(OH)3-ün qüvvətli oksidləşdirici ilə, məsələn, bromla qələvi mühitdə reaksiyasıdır; bu zaman albalı rəngində ferrat məhlulu əmələ gəlir: 2Fe(OH)3+3Br2+10KOH=2K2FeO4+6KBr+8H2O. Ferratlar çox qüvvətli oksidləşdiricilərdir, turşu məhlullarında onlar hətta suyu da oksidləşdirərək oksigen ayırırlar: 4K2FeO4+10H2SO4=4K2SO4+2Fe2(SO4)3+3O2+10H2O.