LABORATUVAR TESTLERİ

Kimya biliminin Organik Kimyanın doğumundan sonraki hali denebilir Anorganik (Organik olmayan) Kimya için.

Kimyanın materyal zenginliğini yada bir diğer ifadeyle elementel kombinezonunu sınıflandırmaya tabi tutarsak canlılarla ilgili olan yada olmayan şeklinde iki farklı kategori (Organik ve Anorganik) önümüze çıkacaktır.

Anorganik Kimyanın esas gücü Karbon haricinde kalan tüm periyodik tabloya hakim olmasından kaynaklanmaktadır. Bu inanılmaz genişlilik ona her geçen gün yeni alanlar ve uygulamalar getirmekte olup şu an mevcut bulunan Kimya endüstrisinin de büyük oranda sahibi olmasına olanak sağlamaktadır.

Kendi içerisinde birbirinden çok farklı alanlara bölünmüş olup diğer Kimya dallarıyla ortaklık sağlayarak halkasını genişletmektedir.

Elementel Kimya, Endüstriyel Kimya, Jeokimya, Kompleks Kimyası, Katı Hal Kimyası, vb. şeklinde bölümlerden oluşmaktadır

Sertlik-yumuşaklık kimyada sıkça kullanılan kavramlardır. sertlik yük yoğunluğunun fazla olması, yumuşaklık ise yük yoğunluğunun az olması durumudur. Bir iyonun sertliği yükü artarken ve çapı azalırken artar. tersi durumda ise ymuşaklık artar. Sert iyonlar sert iyonlarla, yumuşak iyonlar yumuşak iyonlarla kararlı bileşik yaparlar. AgCl, AgBr ve AgI bileşiklerini ele alırsak Cl^-, Br^- ve I^- iyonları yumuşak olan Ag+ ile bileşik yapmışlardır. Cl^-, Br^- ve I^- aynı yüke sahip olduklarından sertlikleri çapları ile değişecektir.Çapı en büyük olan I^- en yumuşak, çapı en küçük olan Cl^- ise en serttir. Yani en kararlı olan AgI, en kararsızı ise Agcl dir. Dolayısıyla çözünürlük sabiti en düşük olan AgI, en büyük olan ise AgCl olacaktır: Ksp(AgCl)=1,8.10^-10 Ksp(AgBr)=3,3.10^-13 Ksp(AgI)=1,5.10

İngilizcede polymorphism dendiğinde akla birçok konu gelir (Programcılık literatüründen tutun da warcraft 2' deki insanı koyuna dönüştüren büyü ismine kadar bir çok yerde geçer bu kelime ). Ancak kimyadaki manası biraz farklıdır haliyle. Aynı madde farklı kristal hallerde bulunabiliyorsa (bir sıcaklıkta ortorombikken başka birinde monoklinikse mesela o maddeye polimorf denir. Allotrop özellik gösteren elementler de (grafit ve elmas gibi) bir çeşit polimorftur aslında. Polimorf maddelere örnek olarak en başta aklıma Al₂O₃ geliyor. Trigonal yapıda olan α-Al₂O₃' ten tutun da kübik yapıda olan γ-Al₂O₃'e hatta monoklinik yapıda olan teta-Al₂O₃'e kadar 10'dan fazla yapıda kristallenebiliyor sözkonusu bileşik

Eski Yunanlilarla baslamistir aslinda tanecik ve atom kavrami. Fakat, 19. yuzyilin baslarinda deneysel olarak atomun oldugu gosterilmistir. Daha sonra da Ingiliz bilim adami John Dalton atom hakkindaki goruslerini dile getirmistir.

Deneylerinden ve gozlemlerinden yararlanarak John Dalton maddelerin cok kucuk ve top seklindeki parcaciklardan olustugunu soylemistir. Her element sadece bir tip atomdan olusur ve elementler kendilerinden daha kucuk baska maddelere ayrilamazlar. Her element kendine ozgu atomlara sahiptir ve diger atomlardan kutle olarak farklidir demistir. Dalton ayrica atomlarin doganin yapi tasi olduguna ve daha kucuk parcalara ayrilamayacagina da inanmistir. Kimyasal reaksiyonlarda ise atomlar diger atomlarla birlesip yeni maddeleri olusturur demistir.

Aslinda Dalton'un goruslerinin bazilari gunumuzde de kullanislidir. Mesela element, bilesik ve molekul kavramalari bize yardimci olur. Fakat elementi olusturan parcaciklarin tamami ayni derken izotop kavramini dusunmemistir. Izotop kavramini dusunemez, cunku proton, notron ve elektron kavramini bilmiyordur. Ayrica atomun parcalanamayacagini soyleyerek de yanlis yapmistir

19. yuzyilin sonlarina dogru J.J. Thomson atomdan cok daha kucuk, negatif yuklu parcaciklar oldugunu buldu ve bunlari "elektron" olarak adlandirdi.

Thomson deneylerini yaparken dusuk basinctaki gazlara yuksek voltaj uyguladi ve asagidaki deney duzeneginden cok ilginc sonuclara vardi.

Thomson, tupun icindeki parcacik demetinin pozitif yuke dogru ilerledigini gormus ve buradan yola cikarak onlarin negatif yuklu oldugunu bulmustur. Yaptigi diger deneylerden de bu negatif yuklu parcalarin kutlelerinin, hidrojenin kutlesinin 2000'de biri kadar oldugunu bulmustur.

Fakat simdi bu elektronlar nerede bulunur? Sirada bu soru vardi. Thomson, Dalton'un modelini birazcik degistirerek, elektronlarin pozitif yukler arasina dagildigini ve bunlarin aralarinda buyuk bosluklar oldugunu soylemisitir.(Buyuk hata!)

Thomson'dan sonra yeni gelismelerin olmasi gerekiyordu atom modelleri konusunda. Cunku Thomson buyuk bir hata yapmisti negatif ve pozitif yuklar ayni yerde, bir bulut seklinde bulunur demekle.

Yeni gelismeler cok gecmeden (10 yil sonra) Ernest Rutherford tarafindan yapildi. Rutherford'in iki ogrencisi radyasyonla ilgili deneyler yapiyordu.(zavallilar..bkz Madam Curie ) Pozitif yuklu olan alfa parcaciklarini yogun bir sekilde altin folyoya gonderiyorlardi. Eger Thomson'in atom modeli dogru olsaydi, gonderilen isinlarin direk karsi tarafa gecmesi gerekiyordu, cunku Thomson'in modelinde negatif ve pozitif yukler arasinda buyuk bosluklar oldugu soyleniyordu. Fakat deney sonuclari cok sasirticiydi:

Goruldugu gibi alfa isinlarini cogu karsi tarafa gecmis, bir kismi biraz saparak gecmis, bir kismi da geri donmustur. 1911'de, Ernest Rutherford bu sonuclari torumladi ve Thomson'in onerdigi modelin dogru olamayacagini buldu. Pozitif yukun kucuk bir hacimde, yogun olarak ve atomun merkezinde bulundugunu, eger boyle olmasaydi alfa parcaciklarinin geri donmemesi ve yollarina devam etmesi gerektigini bulmustur. Rutherford'un modeline gore elektronlar cekirdegin cevresinde donmekte idi.

Affiniza siginarak descriptive kelimesini ingilizce olarak kullanacagim. Yillar yili, descriptive kimya deyip durduk, bulmaca türü sorulara. Descriptive sorular dedik. "Bak descriptive" deyip, enseye vurulan sakalar yaptik. Sorulari cözünce sevincten agladik, costuk. Daha uzar gider bu. Simdi biraz daldan dala atlamak istiyorum.

Bazen, keske gectigimiz yüzyilin, yani 1900 lu yillarin baslarinda kimyager olsaymisim diyorum. Bulunacak daha cok sey olurdu kalmadi bize bulacak birsey gibi basit ve sacma bir düsünceden dolayi degil bu keskelerim. Halimden memnunum ama insan keskeleri engelleyemiyor tabi. Gecmiste yapilan calismalarin aktarildigi kitaplara, yayinlara baktikca bu keskelerim artiyor. Günümüzdeki, iste bunu yaptik, bu analizi, bu analizi diye , aha sunlari yaptik seklinde yalap salap aciklanan deneysel sonuclarin aksine, bahsettigim gecmis zamanda, oldukca detayli, gözlemlerin su an düsünüldügünde cok basit olarak adlandirilacak detaylarina kadar bahsedildigi, ince ayrintilarin atlanmadigi deneysel prosedürlerin kullanilmasi, sahsen beni o zamanlara özendiriyor. Su zamanda sanki bolluk icinde yokluk cekiyormusuz hissi uyandiriyor bu durum.
Bilim icin oldukca kolaylik saglayan bir cok teknolojik gelisme, iste descriptive olarak adlandiracagim bu detayli tanimlamalarin gözden düsmesine neden olmus sanirim. Eskiden olmayan bir cok alet yerine insanlar bu ayrintili gözlemlerle, tasvirlerle, yaptiklarinin, daha önce yapilanlarla ayni olup olmadigini, farkliligin nerede oldugunu anlayabilmekteydiler. Buna günümüzde pek de gerek kalmiyor ama bazi güzellikleri de alip götürüyor bence.

Descriptive kimya sorulari olarak adlandirdigimiz sorularda da dikkat ederseniz, maddelerin, renkleri, bilmemneyle verdikleri tepkimelerin görsel sonuclari (renk degisimi, gaz cikisi gibi) siklikla kullanilmakta, bu bilgiler madddelerin neler olduklari bulunmaya calisilmaktadir. Ve maalesef soyle bir bakildiginda, bu tür sorularda bir azalma görülmekte, malum modaya bu sorular da kurban gitmekte ve tarihin tozlu yapraklarina dogru yol almaktadir diyerek trajik bir son yapayim, nokta

Hepsi de amf-la başlayan bu üç terimden amfoterik ile amfiprotik anlamca birbirine daha çok benzerken (ve bu yüzden daha çok karıştırılırlar), amfipatik'in çok başkaca bir anlamı vardır.
Bunların içinde kuşkusuz en sık karşılaştığımız amfoterik terimi hem asit hem de baz olarak davranabilen türler(atom, molekül veya iyon) için kullanılır. Amfiprotik ise proton, H⁺ alabilen veya verebilen tür anlamına gelir ki bu tanım hemen akla o zaman bunun amfoterik'ten farkı ne sorusunu getirir. Şöyle ki mesela suyu veya HCO₃^- gibi bir iyonu ele alırsak bunların hem amfoterik hem de amfiprotik olduğunu görürüz. (Tam da bu sırada aklımıza 'Su ne asittir ne baz; hem asittir hem baz.' sözü aklımıza gelir.) Ama öte yandan tek başına metaller veya bazı metal/yarı metal oksitler (Al,Zn, Al₂O₃,PbO,SnO gibi..) amfoter özellik gösterdiği halde amfiprotik değillerdir.
Amfipatik'e gelince, bu daha çok biyokimyada geçen bir terimdir ve hem hidrofobik hem de hidrofilik bölgelere sahip moleküller için kullanılır. Verilebilecek en basit örnek fosfolipidlerdir: fosfolipidlerde yağ asitlerinin bulunduğu kısım hidrofobiktir ve hücre zarının içi kısmında yer alırlar; fosfat grubunun bulunduğu kısım ise hidrofiliktir ve zarın dış kısmına bakar.

İyonlaşma enerjisi bir atom ya da molekülden gaz halinde elektron koparmak için verilmesi gereken enerjidir.Çoğu zaman tek bir kavram olarak düşündüğümüz İ.E aslında moleküller için iki farklı şekilde söz konusudur: Bir molekül elektron verip + yüklü hale geldikten sonra molekül için farklı bir potansiyel enerji kuyusu(potential energy well) söz konusudur. Elbette ki elektronun koparıldığı orbitalin karakterine göre bu enerji diagramının minimum noktası, nötral olanınkinden daha fazla ya da az olacaktır. Örneğin, bağ yapan bir orbitalden elektron alınmış ise R_e(katyon)> R_e(nötral) olacaktır. Molekül elektron verdikten sonra geometrisini bir miktar değiştirmekte ve daha düşük enerjili bir hale geçmektedir. İşte iyonlaşma olayı eğer molekül geometrisini deiğiştirmeden sadece elektronun molekülden atılması ile oluyorsa buna Vertical(aynı geometri üzerinde olduğumuz için) İyonlaşma enerjisi denir. Eğer katyonun en düşük enerjili haline doğru bir iyonlaşama ise buna da adiyabatik İ.E denir. Elektronlar çekirdeklere göre daha hızlı olduğu dikkate alınarak zamanın miktarına göre bu iki tür iyonlaşma enerjisi de görülebilir. Spektroskopi için önemli bir kavram olan Franck-Condon prensibini anlamak için bu iki tür iyonlaşam enerjisi bilinmelidr

Acaba civanın sıvı olmasının nedeni nedir?

Civa periyodik tablonun tek sivi elementi olmasa da (Br₂ da sividir ama bromun element halinde degil de di atomik molekül halde olmasi ayri bir konu), tek sivi metalidir (oda sicakliginda). Civanin sivi olmasinin en basit aciklamasi, atomlar arasindaki bagin zayif olmasidir ama bu da cok yetersizdir ki insanin aklina neden zayif sorusu gelir bir anda ki cok da makul bir sorudur.

Öncelikle belki, diger metallerin neden kati oldugundan bahsetmekte yarar var. Metallerin bircok özelliginin aciklamakta faydali olan metal iyon denizinde yüzen serbest elektronlar teorisi oldukca faydalidir. Söyle ki, metallerin degerlik elektronlari, metaller tarafindan ortaklasa kullanilabilir ve bu bir nevi atomlar arasi serbest elektron transferine yol acar. bu da metallerin isi ve elektrik iletkenligini gayet guzel bir sekilde aciklar. Bunun cok da detayina inmeden civaya gelecek olursak, civanin en distaki 6s² elektronlari, "göreceli büzülme" denen bir olayla, atomun merkezine cok daha yakin durmakta ve diger civa atomlari ile paylasilmasina engel olmaktadir. Metallerin elektron paylasamamasi da atomlar arasi bagi zayiflatmakta bu da atomlarin daha serbest hareket edebilmesi yani, sivi fazla olmasi anlamina gelmektedir. Atomlar ya da moleküler arasi baglar ne kadar zayifsa, o madde o kadar kolay erir ya da kaynar. Bu sefer ayni büzülmenin neden civanin bir üst periyodunda bulunan kadmiyumda görülmedigi sorusu akla geliyor. Kadmiyumun, erime noktasi da diger metallere göre oldukca düsük ve yaklasik 300 °C. Kadmiyumun bir üst periyodundaki bakirin erime noktasi ise yaklasik 400 °C. Bu durumda, atomun büyümesi ile bu büzülmenin arttigi ve , onun sivi olmasini saglayacak kadar etkili oldugu düsünülebilir. Civanin bir alt periyodundaki atoma baktigimizda yapay olarak elde edilen 112 atom numarali, Ununbiyumu görüyoruz ki, radyoaktif olmasi ve 240 mikrosaniye gibi bir yarilanma süresi olmasi nedeniyle fiziksel hali ölcülememistir ama sivi oldugu tahmin edilmektedir. Sonuc olarak son yörüngesindeki elektronlar 4s², 5s², 6s² ve 7s² olan elementlerin, atomlar arasi büzülme etkisi nedeniyle zayif olmakta ve bu etki atom capi arttikca artmaktadir. Bu etkinin atom capi arttikca artmasinin ise nedenini tam olarak bilemiyorum.

yeturkmenin de bu konuda söyle bir cevabi vardi.

Elimde Relativistic Effects in Structural Chemistry (Chemical Reviews, 1988, Vol.88, 563-594) diye görelilik kanununun kimyasal kavramlar-yapilar üzerine etkisini inceleyen bir makale var. Makale derleme (review) bir makale, zaten gayet de uzun, o makalenin sonunda Further Possible examples and Open Problems adli bir bölümde söyle bir paragraf var:

Mercury being a liquid at room temperature, a fact attributed to the relativistic contraction of the filled 6s² shell, one may ask, why is galium a liquid (Tm= 29.8 °C, despite a high Tb= 671 °C). Perhaps the best answer is that already its crystal structure is very complicated.....

Paragraf böyle devam ediyor ve civa'nin durumuna iki makaleyi referans olarak vermis. Eger biraz daha ayrintili bilgi istiyorsaniz

İnorganik Kimya

ing. Ferdisilicite

Siyah renkli bu mineralin şuan bilinen en önemli özelliği isminin cazibesi . Pirit yapısına benzeyen bu sevimli yapının formulü FeSi₂. Tetragonal yapıya sahip olup gayet kırılgan bir yapıya sahiptir. Sanırım bu kristal hakkında fazla birşey söylemeye gerek yok, ben en iyisi sizi mineralin ismiyle başbaşa bırakayım

Sülfirik asit ve potasyum sülfatın sulu elektrolizi sonucu elde edilir.
Katodda H⁺ hidrojen gazına indirgenirken anotta S₂O₈⁼ oluşur.
Hidrojen peroksitten daha iyi bir yükseltgendir.

Örneğin hidrojen peroksit Cr⁺³ ‘le tepkime vermezken perokzodisülfat Cr₂O₇⁼ ‘e kadar yükseltger.
Ayrıca gümüşün normalin dışında +2 değerlikli kompleks bileşiklerini oluşturmak için kullanılır. ([Ag(piridin)₄]S₂O₈)

Katli oranlar kanunu, kimyasal formüllerin henuz bilinmedigi yillarda ortaya cikip, o zamanki kimyagerlerin cok isine yaramis bir kanun. Ama günümüzde anlamini yitirmistir. Mesela CO₂ ile CO deki oksijenin 1/2 oraninda ya da 2/1 oraninda oldugunu bilemeyecek ne var. Ya da bilince ne ouyor. Ama karbondioksitin formulunun CO₂ oldugu bilinmedigi dönemlerde bu blgi kimyagerlerin isine yariyormus olsa gerek ki, kanun adi altinda bu sekilde basit bir mevzuyu gündeme getirmisler. Yani pek de kale alincak bir kanun degil bana göre. Inatla da ders kitaplarinda anlatirlar. Hatta tarihin karanlik zamanlarinda dönem ödevi olarak verildigi bile görülmüştür

Talk, 3MgO₄SiO₂.H₂O veya Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂. formülleriyle ifade edilen bir magnezyum silikat mineralidir. Mohs Skalasına göre sertliği 1-1.5 olup en yumuşak mineral olma unvanı talka aittir. Bu da şu anlama gelir ki; talk minerali tırnakla bile kolayca çizilebilir. (Tırnağın sertliği 2.5'tir.)

Talk elle dokunulduğunda kayganlık hissi verir. Asitlerden etkilenmez. Çok parlak, kimyasal açıdan inert, yüksek erime derecesine sahip, düşük ısı ve elektrik iletimi, yüksek absorbsiyon gücü olan bir mineraldir. Mineral beyaz, gri, donuk yeşil, gümüş beyazı ve yarı şeffaf olabilir.

Kâğıt endüstrisi talkın en büyük tüketicisidir. Kâğıda istenen özellikleri vermek dolgu maddesi olarak maliyeti düşürmek ve kâğıt üretim makinelerinde sürtünmeyi azaltmak amacıyla kullanılır. Boya endüstrisinde boyanın direncini artırır ve ana pigmentin daha az kullanılmasını sağlar. Seramik ve porselen yapımında kullanılır Sabunlarda talk temelde dolgu olarak kullanılır Kozmetik ürünlerde yapışmayı önlemek ve cilde istenen görünümü vermek için kullanılır. Talk ayrıca UV direncinin önemli olduğu bilgisayar gövdeleri ve bahçe mobilyalarında da kullanılır.

Pudraya gelince: Pudranın ana bileşeni talktır. Ancak bileşime, istenen kozmetik özellikleri kazandırmak için çeşitli anorganik maddeler katılmaktadır. Vücuda nefes yoluyla alınması son derece tehlikelidir. Bebekliğimizde ilk tanıştığımız kimyasallardan biri olmasına rağmen maalesef kanserojenliği kanıtlanmış bir maddedir.

Pudra ilk olarak M.Ö. 2500 yıllarında Mısır ve İran'da ortaya çıkmıştır. O çağlarda cildi beyazlaştırmak için bazı maddeler karıştırılarak yüze sürülürmüş. Eski Mısırlılar yüzlerini alçı sürerek beyazlaştırırlarmış. Kleopatra'nın da yüzüne bol bol pudra sürdüğü söylenir. Ortaçağ'da da yüze soluk bir renk sağlamak için pudra sürmek adetmiş. Bu amaçla daha sonraları nişasta ve pirinçten elde edilen pudralar kullanılmıştır. Fransa kralı XV. Louis zamanında herkes yüzüne pudra sürermiş. Napolyon'un da İtalya Seferi'nde pudra kullandığı bilinmektedir.

Kalsiyum Karbür ve Chicago

Kalsiyum karbür deyince aklıma ilk olarak haliyle CaC₂ sembolü, ardından da olimpiyatların efsane hocası Hüseyin Önder Pamuk'un element notları geliyor. Ne alaka diyebilirsiniz ama Salih'in şu an kıskıs güldüğünü duyabiliyorum.. Biz H.Ö. Pamuk'un olimpiyatlardaki son zamanına rastlamıştık, bizden öncekiler neler çektiler bilemem, bizden sonraysa ilk birkaç yıl yeni gelen hocalar o notlardan anlatıp soru sormaya devam ettiler, ondan sonra da tarihin tozlu raflarına kalktılar, element soruları da ''3A grubu elementlerinin özelliklerini ve tepkimelerini açıklayınız''a kadar düştü... Ama herkesin korkulu rüyası o notlar hala Bursa'daki odamdaki bir kutunun içinde duruyor, annem kafasına eser de atmazsa ömür boyu da orda kalacaklar, arada anıları hatırlamak babında açıp okurum belki...

Peki ne vardı o notlarda? Ne olacak, s,p ve d bloğu elementlerinin hepsinin tek tek özellikleri, elde edilişleri ve tepkimeleri vardı... Tabi son ana bırakmayı seven Türk genci (Do not procrastinate diyor gavurlar, şimdi de sünbülüm kıskıs gülüyor), olimpiyat sınavları için önce sevdiği organik ve analitiği bitirir, bu element notlarınıysa son haftaya, hatta son bikaç güne bırakırdı...1A grubu en zevklisiydi, biriki sayfa bişeydi, zaten sezyum, rubidyum, fransiyum yoktu, hepi topu lityum, sodyum, potasyum ve onların oksitleri, halojenürleri filandı... 3A'ya kadar böyle güzel güzel gidiyordu ama Allahım bu 4A'dan sonrası neydi, kalay, kurşun, arsenik filan giriyordu işin içine, elementler farklı değerlikler filan alıyordu.. Keşke hepsi 1A gibi olsaydı...der dururduk...

Tepkimelerden de en sevdiğim suyla olanlarıydı, mesela metal halojenürü suya atıyordunuz, evet metal artı yüklüydü, su da ona saldırır, metal hidroksit oluşur ve HCl gazı açığa çıkardı... Hidrürlerdeyse, hidrojen (-) yüklüydü, yani bazikti, e suyun da protonu vardı, koparsındı hani, H₂ gazı çıksındı, sonra da yine metal hidroksit oluşsundu...Keşke hepsi böyle mantıkla çıkabilseydi.. keşke fizikçiler orda bikaç temel denklemle takır takır problem çözerken biz de böyle tepkime çözebilseydik...

Ama kalsiyum karbür hepsinden daha özeldi, bi kere formüle bakın, CaC₂, ne kadar karizmaydı, sonra hem sentezi hem de tepkimesi basit ve güzeldi... Kalsiyum oksiti, yani bildiğimiz kireci alıp karbonla, yani kömürle, tepkimeye sokuyordunuz (yüksek sıcaklık vs.) alın size CaC₂, e C₂ grubu -2 yüklüydü, aa aslında bu asetilenin iki proton kaybetmiş haliydi, yani bir proton kaynağıyla birleştirsek yavrucakları, asetilen ve kalsiyum hidroksit, Ca(OH)₂, açığa çıkacaktı:

CaO + 3C = CaC₂ + CO
CaC₂ + 2H₂O = C₂H₂ + Ca(OH)₂

Yukardaki tepkimelerin güzelliği şundandı; CaO yani kireç her yerdeydi, keza kömür de öyleydi, dolayısıyla bu kadar bol maddelerden asetilen gibi bir organik bileşiğe geçilebiliyordu, e asetilen de yeni organik kimya öğrendik, hafiften asidik protonlara sahipti, kuvvetli bir bazla bunları koparabilir, istediğimiz elektrofili (o zamanlar bu terim bu kadar tanıdık gelmezdi) takabilirdik... e üçlü bağ da aktif bir işlevsel gruptu, indirgeyebilir, su katıp alkol veya keton yapabilirdik... İşte tüm bunlar, Murray Bookchin'in ısrarla bahsettiği, küçük insanın ben kireç ve kömürden başlayıp kağıt üstünde de olsa dilediğim organik bileşiği sentezleyebilirim duygusuydu, özgüven vericiydi ve Chicago'nun devasa gökdelenleri altında ezilen insanların o gökdelenler kadar büyük olma isteminden çok başkaydı...

Şimdi anlamlı bir yazıyı anlamsızlaştıralım: Yukarda, iki kimyasanal yazarının, Chicago'da bulunan dünyanın en büyük kalsiyum karbür üreticisinin merkez binası önünde çektirdikleri fotoğrafı görmektesiniz(Fotoğrafın üst kısmındaki binaya dikkat..). Soldaki enine geniş olan şahsiyet bendeniz, soldaki paşabey Murat Sünbül, fotoğrafı çeken de baskılar bizi yıldıramaz edasıyla kimyasanal yazarı olmaya bir türlü yanaşmayan taçsız kraliçemiz Serapine Wegner... İnşallah, yakın gelecekte üç kimyacının daha eklendiği yeni bir pozla yazımız şenlenecek...

Notlar: Binanın kalsiyum karbürle bir ilgisi olduğuna dair elimizde bir bulgu yoktur; ama üşenmezseniz wikipedia'da Carbide and carbon building diye arama yapabilirsiniz... artı bu yazıda hani kalsiyum karbür nerde diyecek olursanız da inşallah daha ciddi ve bilgi yüklü bir yazı yakında eklenecek...

Siyanur ve Yan Etkileri Bu yazı, hemen herkesin hakkinda bir kac sey soyleyebilecegi kadar meshur olan siyanur ve ailesini tanitim amaciyla kaleme alinmistir. Kimi Agatha Christi romanlariyla, kimisi Bergama sakinlerinin altin isletme fabrikasini protestosuyla, kimisi de kimya dersleriyle tanismistir siyanur ile. Bu yuzden, bu konuda bir seyler karalamak kolay olmadi. Ben de insanlarin zaten bildigi veya bildigini sandigi gercekleri burada toplamaya calistim sadece. Oncelikle, siyanur kimyada herhangi bir kimyasali degil bir kimyasal ailesini temsil eder. Siyanur bilesikleri genel olarak CN- kokunu iceren bilesiklerdir ve bir siyanur olmak icin, bunun disinda aranan bir sart da yoktur. Siyanur kelime anlami olarak yunanca ‘mavi’ anlamina gelen ‘kyanos’ kelimesinden turetilmistir. Kelime olarak ’mavi’nin secilmesinin sebebini anlatmak icin siyanurun karanlik gecmisine kisa bir goz atmamiz gerekiyor… Siyanurun insanoglu ile tanismasi, 18. Yuzyilin basinda olmustur. Bir rivayete gore Dippel isimli hayatin anlamini bulmaya merak salmis bir simyaci, mavi renkli bir bilesik sentezler. Bunu kullananlarin omrunun yuzyil uzadigi cevre halki arasinda hizla yayilir. Dippel halktan uzak Frankenstein adli satosunda yalniz yasayan garip birisidir, ve evet simdi sizin de dusundugunuz gibi ‘Frankenstein’ adli romanin bu satodan esinlenildigi iddia edilir bazi kaynaklarca. Biz konuyu fazla uzatmadan bu mavi bilesige donelim. Yine ayni donemde, ressam Diesbach hayvan kanini potasyum karbonat ve demir sulfat ile karistirip kaynattiginda koyu mavi bir cokelek elde eder (1704). Bu bilesigin yapimi cok kolay ve ucuz oldugu icin bu bilesik uzun bir sure mavi boya eldesinde kullanilir ve bu maddeye ‘Prusya mavisi (= Prussian Blue)’ adi verilir. Bu boya Dippel’in satosunda buldugu mavi renkli maddenin ta kendisidir bir rivayete gore. Biz bu rivayeteri birakip mavi bilesigin hikayesine devam edelim. Cok kisa surede meshur olan bu boya tabi ki bir cok bilim adaminin ilgisini ceker ve yapisini arastirmaya baslarlar. Bu bilim adamlari arasinda en sanssiz olani Isvecli bir kimyaci, Scheele’dir. Scheele, bu mavi bilesigi seyreltik sulfurik asit ile reaksiyona sokarak renksiz bir gaz elde eder ve buna ‘Prussic acid’ adi verilir. Sanssizligi bu asidi sentezlemesidir. Ne yazik ki Scheele bir kac sene sonra bu gazin bulundugu sisenin kirilmasi sonrasi zehirlenir ve daha uzun arastirmalar yapma imkani bulamaz. Bu siyanur’un kayitlara gecen ilk cinayetidir. Bu olay bilim dunyasinin merakini daha da artirir ve bu bilesigin formulunu bulmak icin cesitli deneyler yapilir. Nitekim, 1811 yilinda Gay Lussac, Scheele’yi olduren gazin hidrojen siyanur oldugunu ve yapisinda bir adet hidrojen, karbon ve azot oldugunu ispatlar. Prusya mavisinin yapisinin tespit edilmesi ise o kadar kolay olmaz. Yaklasik yuz yil sonra Prusya mavisinin yapisinin Fe7(CN)18(H2O)x (x= 14-16) oldugu ispatlanir. Bu bulustan sonra bulmacanin eksik parcasi da tamamlanmistir. Prusya mavisi yapisinda kuvvetli siyanur baglariyla baglanmis demir atomlarindan olusmaktadir, ve bu da bilesigi oldukca kararli kilmaktadir. Lakin, Scheele’nin yaptigi gibi bu bilesigi asit ile reaksiyona sokarsak siyanuru bu orguden koparmak ve hidrojen siyanur gazini elde etmek mumkun; Fe7(CN)18(H2O)x + H2SO4 → HCN + demir tuzlari + su Prusya mavisi gayet kararli ve zararsiz –hatta bir hayli yararli- olmasina karsin, az miktarda hidrojen siyanur gazi bile kandaki hemoglobin ile girdigi tersinmez bir reaksiyon sonucu vucuda oksijen gitmesini engelleyerek bir yetiskini kisa bir surede oldurecek guce sahiptir. Bu yuzden siyanur bilesikleri ile ugrasirken alinmasi gereken en buyuk onlem budur. Asidik bilesiklerden ve asidik ortamdan uzak durmak. Bu ortam saglandiginda siyanur bilesiklerinin dusunuldugu kadar tehlikeli olmadigini goreceksiniz (yemeye calismadiginiz veya dokunmadiginiz surece!). Su anda siyanurun kullanim alanlari boya sanayiinden tip bilimine, madenciliktek balikciliga kadar genis bir yelpazeye yayilmistir. En basitinden asetonitril, CH3CN, organik kimyada kullanilan en yaygin cozuculerden birisidir. Siyanur, ayrica koordinasyon kimyasinda da oldukca meshur bir liganddir. Metal iyonlarina kuvvetli bir sekilde baglandigi icin soy metallerle (altin, gumus, nikel vs) bile reaksiyon girebilen nadir bilesiklerdendir. Bu ozellik ise herkesin bildigi gibi siyanurun madencilikte kullanilmasina yol acmistir. Ozellikle altin ve gumus madenlerinde bu metallerin saf olarak eldesi icin kullanilan siyanur cevrecilerle madencilerin arasini bir hayli acmistir. Bunu Bergamadaki koylulerin protestolari sayesinde biz de ogrenmis olduk. Bunun sebeplerini ogrenmek icin isterseniz once siyanurun nasil kullanildigini anlatalim. Bir altin madeninde oncelikle toprak parcalara ayrilir ve bir miktar baz cozeltisi (kalsiyum hidroksit) eklenerek pH hidrojen siyanur olusmamasi icin belli bir seviyenin uzerine cikarilir. Bundan sonra siyanur eklenir ve altinin siyanur ile reaksiyona girmesi saglanir; Au + KCN + O2 + H2O → K[Au(CN)2] + KOH Bu reaksiyon sonucu kati haldeki altin sivi faza gecer ve topraktan ayristirilmasi saglanir. Tabi bu haliyle altin metal halinden +1 degerligine yukseltgenmistir. Altinin bilinen en yaygin haliyle kullanilmasi icin altinin elektroliz yontemi ile sifir degerligine geri indirgenir ve saf haldeki altin elde edilmis olur. Geriye kalan ise bir yigin siyanurlu topraktir. Topraktaki siyanur SO2/hava ile bozulup ayristirilana kadar depolarda saklanir ve ayristirma sonrasi toprak tekrar dogaya geri doner. Tabi ki bu surec sirasinda gerceklesebilecek bir aksaklik ve sizma cevre tabiati uzun sure olumsuz etkileyebilecek felakete yol acabilir. Bunu gecmiste bir cok kere yasadik. Bunlardan en buyugu 2000 yilinda Romanya’nin Baia Mare sehrindeki madenlerde olusan sizma sonucu su kaynaklarina siyanur karismasi ile su kaynaklarinda yasayan canlilarin olmesi ekosistemin altust olmasi. Bu yuzden cevreciler bu yontemi protesto etmekte son derece hakli. Ancak diger tarafindan bakildiginda da tam bir cikmazin icinde oldugumuz gorulecektir. Altin cikarmak icin siyanur yontemi disinda bilinen daha uygun, daha ucuz ve daha az tehlikeli bir yontem mevcut degil. Madencilerin bu yontem de israr etmesinin sebebi de bu; bunun alternatifi yok. O yuzden bu yontem riskine ragmen dunya genelinde –Turkiye de dahil olmak uzere- bir cok ulkede (yaklasik doksan madende) kullanilmaktadir. Ozellikle Romanya’daki felaket sonrasi bu yontemi denetlemek amaciyla yasalar tekrar duzenlendi fakat bu cevreciler icin yeterli degil elbette. Bu yaziyi hazirlamadan once Bergama’daki altin madenini isleten Koza altin isletmelerinin web sayfasina goz attim. Gordugum kadariyla Bergama’daki madenleri devraldiktan beri (2005) kendilerini ve isletmelerinin ne kadar guvenilir oldugunu ispatlamak ugras veriyorlar. Web sayfasinda verdikleri raporlar ve bilgiler dogrultusunda hakli bir ugras icinde olduklarini soyleyebiliriz. Tabi ki buna asil verecek yetkili denetim kuruludur. Sonuc olarak altina olan buyuk talep var oldukca bu madenler de calismaya devam edecektir. Bu yuzden buyuk miktari aksesuar ve estetik amacli kullanilan altin icin bu riski almaya deger mi? sorusunu herkes kendisine sormali. Bu riski almak istemeyenlerin yapacaklari en iyi protesto oncelikle kullandigi veya satin aldigi altinin gercekten ne kadar onemli oldugunu dusunmektir kanimca. Bilgim cercevesinde benim soyleyebileceklerim bu kadar ile kisitli. Bu konuda daha detayli bilgi edinmek isteyenler icin sanirim bu yazi iyi bir baslangic olacaktir, ve internette kisa bir arastirma ile bir cok bilginin edinilebilmesi bu konunun ne kadar meshur ve hala tartismali oldugunu gostermeye yeterli. Size simdiden kolay gelsin..

İnorganik Kimya

 

Grup Teorisi

ing. Group Theory

Molekül geometrisi ilk kimya derslerinden itibaren karşımıza çıkan özellikle geometri sevenler için uğraşması zevkli bir konu olmuştur. Molekül içi bağ açılarını hesaplamakla başlayıp simetri kavramının öğrenilmesiyle bileşiklerin nokta gruplarını bulma çabası kimyasal yapılara olan bakış açımızı bir hayli genişletmiştir. PCl₅, H₂O gibi basit yapılarla başlayan geometrik macera, daha karmaşık moleküllere kadar ilerlemiş, bazı yapıların ne kadar karmaşık olsa da basit moleküllerle büyük bir benzerlik gösterdiğini görmemizi sağlamıştır. Nokta grupları sayesinde, moleküllerin geometrik benzerlikleri göz önünde bulundurularak sınıflandırılabileceklerini gördük. Bu öğrenilenler beraberinde de birçok soruyu getirdi. Bunlardan belki de en önemlisi şuydu; molekülleri geometrik yapılarını bulduk, dahası onları bu özelliklerine göre sınıflandırdık, peki şimdi ne olacak? Bunlar ne işimize yarayacak? Soruyu biraz daha bilimsel hale dönüştürürsek; moleküllerin geometrik şekilleri bize bu yapılar hakkında bilgi verir mi? Bu sorunun cevabı hayır ise tüm bu yapılanlar zevkli bir hobiden öteye gitmeyecekti. Ama neyse ki cevap evet. Evet, moleküllerin geometrik şekilleri onların birçok gizli sırrını ortaya çıkarmamızı sağlar ve Grup Teorisi sayesinde bize birçok konuda yardımcı olur. Kabul ediyorum birçok konu diyerek işin kolayına kaçtım. Örnek verecek olursak bileşıklerin spektroskopik özellikleri, molekül orbitalleri gibi konularda Grup Teorisi bizi aydınlatır. Bunu yaparken de kullandığı sadece molekülün yapısıdır. Tabi şunu belirtmekte de yarar var. Grup Teorisi bilinmeyen bir özelliği ortaya çıkarmaktan daha çok deneysel olarak bulunan sonuçları teorik olarak açıklamak için kullanılmıştır. Yani labınızda uğraştınız ve birtakım sonuçlar elde ettiniz. Bunları daha anlamlı kılabilmek için Grup Teorisine başvurdunuz. Grup Teorisi size deneysel sonuçlarla uyumlu bilgi veriyorsa koltuğunuza rahatça yaslanabilirsiniz.
Bir de şu şekilde düşünelim; elimizdeki molekülün iki görünüşünden bahsedebiliriz. Birisi, dış görünüşü diyebileceğimiz geometrik yapısı, yani molekülü oluşturan atomların uzaydaki dizilimleri, diğeri ise iç görünüşü diyebileceğimiz öteleme, dönme ve titreşim hareketleri sonucu ortaya çıkan spektroskopik görünümleri ve molekül orbitaleri gibi özellikleridir. Grup Teorisi, molekülün az önce bahsettiğim iç ve dış dünyası arasındaki bir köprüdür, onun sayesinde molekülün dış özelliğini delil olarak kullanıp iç dünyasına daha kolay girebilir, iç özellikleri hakkında ön tahminde bulunabiliriz. Bunun için öncelikle moleküllerin dış dünyasını öğrenmekte fayda var.

Grup

İng. Group

Belirli elemanlardan oluşan bir kümenin grup olabilmesi için kapalılık, birleşme, etkisiz eleman (E) ve ters eleman özelliklerine sahip olması gerekir.
Şimdi dört elemandan oluşan bir küme düşünelim;
A, B, C ve E, G kümesinin elemanlarıdır.

i) Kapalılık Özelliği(= Closure Property): Grup elemanlarının birbirleriyle olan işlemleri yine grup içinde bir elemanı verirse bu küme kapalıdır.
Örneğin;
AB = C
CB = A
AA = B

ii) Birleşme Özelliği (= Associative): Aşağıdaki özelliğe sahip kümeler birleşme özelliğine sahiptir;
(AB)C = A(BC)
Örneğin;
(AB)C = CC = B
A(BC)= AA = B
Böylece; (AB)C = A(BC)


i) Etkisiz eleman(= Identity element): Küme içerisinde diğerlerine etkimeyen, işlem sonucu olarak işleme girdiği elemanı veren eleman etkisiz elemandır ve E sembolüyle gösterilir.
Örneğin;
AE = A
BE = B
CE = C

i) Ters eleman(= Reciprocal element): Her eleman, küme içerisinde kendisini etkisiz elemana(E) götüren bir elemana (ters eleman) sahip olmalıdır.
Örneğin;
AC = CA = E, A ve C birbirinin ters elemanıdır.
BB = E, B kendisinin ters elemanıdır.

Dört elemanlı bu küme dört özelliğe de sahip olduğu için G kümesi bir gruptur.

T_h

Birçok hikaye* ve efsaneye konu olan bu nokta grubunun karakter tablosu aşağıda verilmiştir.

Bu nokta grubuna sahip tüm bileşikler 24 üçgenden oluşan aşağıdaki küple benzerlik gösterirler.

Bu bileşiklerden bizim minik fullerenimiz, C₂₀'yi ele alırsak ve fullerenin her beşgenini küpün mavi üçgenleri gibi düşünürsek benzerlik daha iyi görülecektir.

Simetri elemanları

ing. Symmetry elements

Simetri elemanları, bileşikleri simetrilerine göre sınıflandırmamız için yardımcı olan geometrik kavramlardır.

---------------------------------------------------------------------
C : simetri ekseni, eksen etrafında dönme

σ : simetri düzlemi, düzlem etrafında yansıma hareketi

S : yansımalı dönme, simetri ekseni etrafında yapılan dönmeden sonra bu eksene dik bir düzlem etrafında yapılan yansıma hareketi. (C + σ, C σ'ye diktir.)

i : nokta elemanı, nokta etrafında evirme(= inversion) hareketi
---------------------------------------------------------------------

Bu dört eleman kullanılarak, bileşik üzerinde simetri işlemleri yapılarak bileşikler sınıflandırılabilirler.

Necker Kübü ve Düzgün Dörtyüzlü

Necker kübü ruhbilimde çok ünlü olmuş, artık nerdeyse suyu çıkmış bir ilüzyondur ama ilk gördüğümde bana epey keyif vermişti.

Necker kübü aslında bildiğimiz, basit bir küp çizimidir ama dikkatli bir şekilde uzun süre bakıldığında ilginç sonuçlar verir. İlk bakışta birbirine paralel olan karelerden birini kübün bize yakın olan yüzü olarak görürsünüz (bu durumda sarıya boyandığı için arkadaki daha kolay görünüyor sanırım), ama biraz zaman geçtiğinde kübün ön yüzü yer değiştirir ve aşağıya iner veya yukarı kalkar. Ve iki yüz arasındaki bu gel-gitler gittikçe büyüyen bir hızla devam eder. Tabi şekildeki kırmızıya boyalı nokta da ileri ve geri gider sürekli...

Tüm bunların aslında kimyayla bir ilgisi yok ama dün çokyüzlüleri incelerken birden düzgün dörtyüzlünün (tetrahedron) bir çiziminin de Necker kübü gibi davrandığını farkettim.

Yukarıdaki şeklin sol yanında bir düzgün dörtyüzlünün üstten görünüşünü görüyorsunuz.(C₃ simetri ekseni gözünüze batacak şekilde). Sağ tarafta ise gayet hoş bir S₄ eksenine eşlik ederek yandan bakıyorsunuz. (Sorsanıza bir tetrahedronun yanı veya üstü mü olurmuş?) Şimdi, işte sağdaki şekil de aynı Necker kübü gibi davranıyor ve ilk başta dikey kenar öndeymiş gibi görünürken sonraları yatay kenar öne çıkıyor ve dikey olanı geriye düşüyor..Ve gel-gitlerimiz başlamış oluyor..

Böyle işte.. Bazen hiç alakasız şeyler böyle birbirini çağrıştırabiliyor. Simetrinin nerden çıkacağını kim bilebilir ki?

İnorganik Kimya

Moleküler Orbital Teorisi

 

HOMO ve LUMO

Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) ve Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) `in kisaltmalari. Kovalent bagli bilesiklerde elektronlarin, atom orbitallerinin olusturdugu moleküler orbitallerde bulundugu düsünülmektedir. Bu orbitallerin de her birinin degisik enerjileri vardir. Bazi orbitaller dolu, bazilari da bostur, atom orbitallerinde oldugu gibi. Yani, aslinda Hidrojen atomunun 2s, 3s, 3p gibi atom orbitallerinin hepsi mevcuttur. Sadece dolu degildir o kadar. Buna benzer olarak, moleküler orbitallerde de bos olan en düsük enerjili moleküler orbitale LUMO, dolu olan en yüksek enerjili orbitale de HOMO denilmektedir. Bir molekül elektron aliyorsa da bu LUMO`yu dolduruyor ilk olarak. Tepkimelerde daha cok en yüksek enerjili elektronlar yani HOMO elektronlari isin icinde oldugundan oldukca sik kullanilan bir kavramla

Molekül Orbital Teorisi Nedir? Öncelikle 2 tür orbital kavramından bahsetmemiz gerekiyor: I. Atomik Orbital:Atomlarda bulunan ve elektronun uzayın belirli yerlerinde bulunabilme ihtimal yogunlugunu karesi ile ifade edebileceğimiz matematiksel bir fonksiyondur. Psi ile simgelenir Örnek: s,p,d,f orbitalleri. II. Molekül Orbitali :Bir molekül üzerinde tamamen dagılmış oldugu düşünülen atomik orbitallerle aynı matematiksel özelliklere sahip olan matematiksel fonksiyonlardır. Psi ile simgelenir. Örnek: sigma,pi,delta orbitalleri. Molekül Orbital teorisine göre moleküller meydana gelirken, atomlar gerekli bag mesafesinde birbirlerine yaklaştıklarında molekül oluşmadan önce atomlarda bulunan atomik orbitaller karışarak moleküle ait orbitalleri olusturular. Artık molekül oluştuktan sonra atomik orbitallerden bahsedemeyiz. Atomik orbitallerin karışması molekül orbital teorisinin temeli olup, uygun simetri ve enerjide ancak molekül orbitallerini olusturabilirler. Molekül Orbital diyagramları ise Atomik orbitallerin Molekül orbitallerini oluşturmak üzere nasıl birleştikleri gösteren diyagramlardır.

Öncü (Frontier) Orbitaller Organik kimya daha cok moleküllerin HOMO ve LUMO orbitalleri ile ilgilenir. Bunun sebebi de dogal olarak daha alttaki orbitallerin tamaminin dolu olmasi ve de bag karsiti orbitallerinin de dolu olmasi nedeniyle tepkimelerde herhangi bir katkilarinin olmadiklarinin düsünülebilmesidir. Yani kisaca tepkimelerin moleküllerin HOMO ve LUMO orbitalleri arasinda gerceklestigini düsünebiliriz. Iste bu HOMO ve LUMO orbitallerine degisik bir ifade ile Öncü (frontier) orbitaller denilmektedir. Tepkimelerin olabilirligi seciciligi, bu öncü orbitallerin enerjilerine ve simetrilerine baglidir. Bu konuda yazilmis Frontier Orbitals and Organic Chemical Reactions kitabini okumanizi öneririm. Tepkimelere bakis acinizi degistirecegini ve Molekül Orbital Teorisine tekrar bir hayranlik duymaniza neden olacagindan eminim.

İ.E. ve E.İ'nin HOMO ve LUMO ile Hesaplanması Bir molekül oluştugu zaman meydana gelen molekül orbitalleri bize elektronların molekül üzerindeki dağılımı hakkında cok fazla bilgi vermektedir. Ne var ki, tek elektronlu sistemler (H gibi) dışında tam olarak çözümü mümkün olmayan Schrödinger denklemi, bu moleküller için daha da karmaşık bir hal almaktadır. Etan molekülü bile 18 elektronlu bir sistemdir. Gaussian gibi programlarla belirli yaklaştırma metodları kullanılarak moleküllerin en düşük enerjili halleri tahmin edilebilmekte ve elektron dağılımı çıkarılabilmektedir. Elektron dağılımı iyonlaşma enerjisi ve elektron ilgisi açısından oldukça önemlidir. Yani molekülden koparılacak olan elektronun hangi orbitalden geleceği, bu orbitalin enerjisi ve hangi ataomlar üzerinde olduğu. Örnegin, temel olarak flor gibi bir atomun üzerinde yoğunlaşmış bir orbitalden elektron koparmak çok kolay olmayacaktır. En yüksek enerjili molekül orbitali olan HOMO'daki elektronlar, iyonlaşma esnasında ilk olarak kopacak olan elektronlardır ve elektronun sonsuzdaki enerjisi sıfır ve molekülde iyonlaşmadan sonra orbital düzeyinde çok fazla bir geri düzenleme (relaxation process) olmadıgı da kabul edilirse, Iyonlasma enerjisi = - HOMO ve elekton ilgisi = - LUMO oldugu görülür. Koopman'nın bu teorimi her ne kadar frozen(donmuş) orbitaller modeline dayansa da IE ve EI hakkında elimizde herhangi bir deneysel bulgu olmadığı zamanlarda özellikle teorik kimyacılar için çok degerli bilgiler sunmaktadır.

Kristal Yapıları

Kristal Yapılar       Temel Tanımlar: Bu genel tanımların açılımlarına çoğu inorganik kimya kitabında ulaşabilirsiniz. Bir çok yerde; gerekli olan ama kitaplarda bulunmasının zor olmadığını tahmin ettiğim detaylar burada yoktur haberiniz olsun. Benim tavsiyem önce bu konuya kitaplardan bakın sonra bu yazıyı okuyun. Eğer Kristal yapılar hakkında hala kendinizi eksik hissederseniz yapacak bir şey yok sanırım. Kristal Yapı: Eğer bir yapıyı oluşturan atomlar, moleküller veya iyonlar periyodik olarak düzenlenmişse bu yapı bir kristal olarak adlandırılır. Amorf Yapı: Kristal olmayan kati yapılar genel manada amorf yapılar olarak adlandırılır. Polimorfizm: Katılarda termodinamik olarak kararlı istiflenme şeklinin farklı sıcaklık ve basınçlarda değişiklik göstermesinin adıdır. α, β, γ.. olarak gösterilir. Yalnız kristallere özgü değil bütün katılarda bulunabilen bir özelliktir. Birim hücre: Kristal yapının en küçük birleşenidir. Genelde olabilen en fazla yüksek simetrideki bu parça, 2 veya 3 boyutta kaydırıldığında bütün kristali oluşturur. Lattice (kafes): Her noktanın diğer noktalarla özdeş bir ortamda, sınırsız olarak sıralanmasıdır. Lattice (kafes) Noktaları: Atomların merkezlerinden geçmeleri şart olmamakla birlikte, asıl kristalin yapıldığı bir asimetrik birimin, atomun, iyonun, molekülün, iyon grubu veya molekül grubunun ortak yerlerini belirten noktalardır. Bravais Hücreleri: 4 temel Bravais hücresi mevcuttur. Bunlar birim hücredeki genel atom dağılımlarını gösterir. Bir birim hücre anca Basit, Hacim Merkezli, Yüzey Merkezli veya Yan Merkezli olabilir. Kristal birim hücre: Toplam 7 tane kristal birim hücre sekli mevcuttur. Bunları tanımlarken dörtgen prizmanın kenarları ve açıları arasındaki bağlantılar kullanılır. Bravais Lattice(Kafes)leri: Toplam 14 tane Bravais Kafes'i mevcuttur. Bunları kristal birim hücre çeşitleriyle Bravais Hücreleri'nin farklı kombinasyonları oluşturur. Koordinasyon Sayısı: Bir atomun bulunduğu kafes içindeki en yakın komşu atomların sayısıdır. Sıkı istiflenme: 1926'da Goldschimidt istiflenme düşünülürken atomların katı küreler olduğunun varsayılabileceğini önermiştir. Sıkı istiflenmiş yapılarda bu küreler en az hacim israfı ve en yüksek koordinasyon sayısıyla istiflenmiştirler. Tetrahedral boşluk: Koordinasyon sayısı 4 olan boşluğa Tetrahedral boşluk adı verilir. Oktahedral boşluk: Koordinasyon sayısı 6 olan boşluğa Oktahedral boşluk adı verilir. Birim Hücredeki Atom Sayısının Hesaplanması Köşelerdeki atomlar 3 boyutlu yapıda 8 tane farklı birim hücre tarafından paylaşıldığı için 1/8 ile çarpılır. Kenarlardaki atomlar toplam 4 farklı birim hücre tarafından paylaşıldığından ötürü 1/4 ile çarpılır. Yüzeyde bulunana atomlar toplam 2 farklı birim hücre tarafından paylaşıldığı için 1/2 ile çarpılır. Hacim merkezindeki atomlar ise aynen sayılırlar. Bravais Hücreleri 4 Temel Bravais Hücresi mevcuttur. Şimdi bunlara bu bakalım hiç de yabancı olmadığınız hücrecikler bunlar... 1- Basit Birim Hucre (P)-Primitive'den geliyor. Basit küpün 8 kenarında da birer tane atom yerleştirilmiştir. Birim sayısı/B.H. = 8*1/8 = 1 tane K.S. (Koordinasyon sayısı) = 6 VBH = a3 a = 1/2 (ratom) Vatom = 4/3 p (ratom)3 Vatom/VB.H. = 0.52 2-Hacim Merkezli Birim Hücre (I) Basit küpün 8 kenarı yani sıra küpün merkezine de bir atom yerleştirilmiştir. Birim Sayısı/B.H. = 1 + 1 * 1/8 = 2 tane K.S. = 8 Cisim Köşegeni= Ö3a = 4(ratom) => (ratom) = Ö3/4 a Vatom/VBH = 0.68 3-Yüzey Merkezli Birim Hücre (F): Face-centred'dan geliyor Basit küpün 8 kenarı yani sıra, küpün 6 yüzeyinin merkezlerinde de atomlar yerleştirilmiştir. Birim sayısı/B.H. = 8 * 1/8 + 6 * 1/2 = 4 tane K.S. = 12 Yüzey diagonalı = Ö2a = 4(ratom) => (ratom) = Ö2/4 a Vatom/VBH = 0.74 4- Yan Merkezli Hücre Birim Hücre (C,A veya B) Dörtgen prizmanın 8 köşesi yani sıra, alt ve üst yüzeylerinin ortasına da birer atom yerleştirilmiştir. Birim sayısı/B.H.= 8 * 1/2 + 2 * 1/2 = 2 tane Kristal Birim Hücreleri Genel manada kristal yapıları tanımlamak için geliştirilmiş bir adlandırmadır. Şu sorulara cevap ararız bir kristal birim hücreyi tanımlarken: a,b,c kenarları arasındaki ilişki nedir? α, β, γ açılarının hangileri 90 veya 120 derecedir veya böyle net bir değeri yoktur? Doğadaki kristalleri taradığımızda karşımıza 7 farklı kristal birim hücresi şekli çıkar. Bu yapıların Bravais Hücrelerini hesaba kattığımızda ise sonuç olarak toplam 14 tane Bravais Lattice(kafes)i elde etmekteyiz. Kristal Birim Hücre Kenar ve açıların ilişkileri Bravais Hücreleri Kübik a=b=c; α=β=γ=90o F,I,P Rhombohedral a=b=c; 90o¹α=β=γ<1200 P Tetragonal a=b¹c; α=β=γ=90o I,P Hegzagonal a=b¹c; α=β=90o γ=1200 P Ortorombik a¹b¹c; α=β=γ=90o C,F,I,P Monoklinik a¹b¹c; α=γ=90o β¹90o C,P Triklinik a¹b¹c; α¹β¹γ¹90o P Pekiii.. Neden bazı kristal birim hücreleri bütün Bravais hücrelerini alırken diğerleri alamıyor? ''Bana ne canım, öyle deniyorsa öyledir'' şeklinde bir kabullenmeciliğiniz varsa size hayatta başarılar dilerim. Bu konuda benden bu kadar. Ama bir bilim-insanında bulunması gereken araştırmacı, merak eden ve irdelen bir düşünce yapınız varsa o zaman ufak bir beyin jimnastiğine ne dersiniz?.. Beyin Jimnastiği Şimdi Kübik bir yapı düşünün. Bu kübik yapı bütün kenarları aynı uzunlukta ve bu yapının bütün açıları 90 derece olacaktır. Bu yapı içinde atomlar Yüzey merkezli, hacim merkezli veya Basit şekilde dizilebilirler. Bu kübik yapıda, atomların F şeklinde dizilmiş haline Yüzey Merkezli Kübik yapı yani FCC (face centred cubic), I seklinde dizilmiş haline BCC (Hacim merkezli kübik, base centred cubic) ve P seklinde dizilmiş haline de Basit Kübik yapı denir. Ama gelin görün ki bu Kübik yapı Yan Merkezli (C) Bravais Hücre seklini alamamaktadır. Bu teorik olarak böyle olduğu gibi ne tevafuk ki (!) deneysel olarak da böyledir. Eğer küpümüzün alt ve üst yüzeyine birer tane atom yerleştirilmiş olsa bu sefer atomlar arasındaki etkileşimlerden dolayı ''doğal'' olarak 'c' kenarında uzama söz konusu olacaktır ve küp, küp olmaktan çıkacak tamamen iki kenarı eşit ve bir kenarı farklı bir kare prizma olacaktır. Bu durum da Kübik sisteme yani bütün kenarların aynı uzunlukta olması haline ters bir durumdur ve dolayısıyla Kübik Kristal Birim Hücrelerinde ''C'' yani Yan Merkezli Bravais Hücre yapılanması ne yazık ki olamamaktadır. Saygıdeğer pek kıymetli ''doğa ana''mız da bunu hesapladığından olsa gerek böyle bir tenezzülde bulunmamıştır zaten! Bir Sürpriz Daha! O zaman; diyebiliriz ki Kübik yapıdaki Yan merkezli bir birim hücre aslında bir kenarı farklı uzunlukta olduğu için Tetragonal Yan Merkezli Birim Hücre yani Tetragonal C olmuştur... mu acaba??? Hemen yukarıda arz ettiğimiz listemizden kontrol edelim emin olmak için... Siz de görmüşünüzdür ki Tetragonal Kristal Birim hücrelerde C yani Yan Merkezli Bravais Hücre bulunmamakta. Çok mu karıştı? Doğrusunu söylemek gerekirse o kadar da kompleks (!) bir durumla karşı karşıya değiliz. Şöyle ki: Bir tetragonal C yapısı düşünün... Yani kare prizmanın alt ve üst yüzeylerinin ortasında birer atom mevcut... Şimdi bu birim hücreyi ve onun yanında bir tane daha birim hücreyi yan yana hayal edin. İki tane tetragonal C birim hücre yan yana... Bu iki birim hücrenin merkezlerindeki noktadan ortak kenarın köşelerine birer çizgi çizin. Farkındaysanız bu çizgiler bir kare oluşturdu!.. O zaman rahatlıkla diyebiliriz ki bu iki birim hücre yan yana konulduğunda kendilerinden daha küçük bir tetragonal P yani Basit Tetragonal Birim Hücre oluşturuyorlar. Bu demek oluyor ki Tetragonal C aslında bir Tetragonal P. En başa dönersek... Bu maceraya küçük bir Kübik C'den başlamıştık. Bunun olamayacağını söyleyip olsa olsa biraz uzamış bir Tetragonal C yapısının var olabileceğini söylemiştik. Meğer o da olamıyormuş! Çünkü içinde ufacık tefecik bir Tetragonal P saklıyormuş bu yapı... Şimdi bakalım bu Tetragonal P bizim listemizde mevcut mu? Çok şükür mevcut... İşte bu listedeki bazı Kristal birim bütün Bravais hücre yapılanmalarına girememesinin nedeni bu ve bunun gibi nedenlerdir. Ya o sandığınız yapı başka daha basit bir yapıya dönüşüyor ya da kenar uzunlukları böyle bir yapının oluşmasına geçit vermiyor. Şimdi size ufak bir soru... Peki yüzey merkezli bir Tetragonal yapı aslında nasıl ifade edilmesi lazım? Veya Monoklinik B yapısı aslında bizim yakından tanıdığımız hangi Bravais Lattice(kafes)idir?

---