7 SIVILAR R GR CHAN YAYLACI 1 7

7. SIVILAR ÖĞR. GÖR. CİHAN YAYLACI 1

7. SIVILAR 7. 1. Sıvı Hal 7. 2. Buharlaşma 7. 3. Sıvıların Buhar Basıncı 7. 4. Buharlaşma Entalpisi 7. 5. Kaynama Noktası 7. 6. Donma Noktası 7. 7. Katıların Buhar Basıncı 7. 8. Faz Diyagramları Kaynaklar 2

Konuya özgü kavramlar Maddenin Halleri: Maddenin bulunma durumlarına maddenin halleri denir (Katı, sıvı, gaz, Plazma). Maddenin Plazma Hali: Elektrikçe nötr olan; atom, iyon, elektron ve moleküllerin bir arada bulunduğu karışıma plazma hali denir. Fiziksel Değişme: Maddenin taneciklerinin yapısının değişmediği durumdaki değişmelere fiziksel değişme denir. Kimyasal Değişme: Maddenin taneciklerinin yapısının değiştiği durumdaki değişmelere kimyasal değişme denir. 3

7. 1. Sıvı Hal Ø Sıvı sıkıştırılamayacak akışkanlıktadır, Ø Sıvı bulunduğu kabın şeklini alır ve sabit bir hacimde kalır, Ø Moleküllerin birbirleriyle ilişki kurması yeterli enerjiye sahiptir ve yapıları hareketlidir. Sıvının tanımlanamaması anlamına gelir, Ø Bulundukları kap ile tanımlanır, Ø Hacimleri genellikle katılardan daha büyüktür, Ø En çok bilinen örneği ise su, 4

7. 1. Sıvı Hal Ø Sıvı sıkıştırılamayacak akışkanlıktadır, Ø Sıvı bulunduğu kabın şeklini alır ve sabit bir hacimde kalır, Ø Moleküllerin birbirleriyle ilişki kurması yeterli enerjiye sahiptir ve yapıları hareketlidir. Sıvının tanımlanamaması anlamına gelir, Ø Bulundukları kap ile tanımlanır, Ø Hacimleri genellikle katılardan daha büyüktür, Ø En çok bilinen örneği ise su, 5

7. 1. Sıvı Hal Su molekülünün üç hali 6

7. 1. Sıvı Hal Yüzey Gerilimi : ØSıvıların önemli özelliklerinden biri de moleküller arası çekim kuvvetinden kaynaklanan yüzey gerilimidir. Ø Sıvı moleküllerinin yüzey alanını artırmak için gereken enerjiye ya da yapılan işe yüzey gerilimi denir. ØMoleküller diğer moleküller tarafından her yönden eşit kuvvetle çekilir. ØSıvı yüzeyindeki moleküller içteki moleküller tarafından aşağıya doğru çekileceğinden sıvı yüzeyi küre şeklini alır. ØYüzey gerilimine etki eden çeşitli faktörler (sıvının cinsi, sıcaklık, sıvının saflığı) bulunur. 7

7. 1. Sıvı Hal Sıvının Cinsi : Tanecikler arasındaki çekim kuvvetleri büyük olan sıvıların yüzey gerilimleri daha büyüktür. Sıcaklık : Sıcaklığın artmasıyla tanecikler arası etkileşim azalır ve yüzey gerilimi düşer. Sıcaklıkla yüzey gerilimi ters orantılıdır. Sıvının Saflığı : Bir sıvı içerisine eklenen safsızlık, taneciklerin birbirleri içerisinde çözünmesiyle meydana gelir. Sıvının kendi molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri değişeceği için yüzey gerilimi değişir. 8

7. 1. Sıvı Hal Viskozite : ØSıvıların akmaya karşı gösterdiği direnç viskozite olarak adlandırılır. ØViskozitesi büyük olan sıvılar küçük olanlara göre daha yavaş akar. (bal) ØSıcaklık arttıkça sıvıların viskozitesi azalır, akıcılığı artar ØSıvıların molekülleri arasındaki çekim kuvvetinin büyüklüğü ile viskozite doğru orantılıdır. 9

7. 1. Sıvı Hal Maddenin hali, faz geçişleri ile de ayırt edici özellik olur. Herhangi bir halden, başka bir hale geçen madde bir faz dönüşümü ile ayırt edilebilir 10

üMaddeler hal değişimi sırasında çevreden ısı alır ya da çevreye ısı verirler. üÇevreden ısı alarak katı halden sıvı hale geçmeye erime, sıvı halden gaz hale geçmeye ise buharlaşma, üÇevreye ısı vererek gaz halden sıvı hale geçmeye yoğuşma, sıvı halden katı hale geçmeye ise donma , üGaz haldeki su buharının ani sıcaklık değişiminin etkisiyle çevresine ısı verip sıvı hale geçmeden direkt katı hale geçmesine kırağılaşma, katı haldeki maddenin ise çevreden ısı alıp sıvı hale geçmeden direkt gaz hale geçmesine de süblimleşme, 11

7. 2. Buharlaşma Sıvı bir maddenin ısı alarak gaz haline geçmesidir, Örneğin; Ø Yıkanan çamaşırların kuruması, Ø elimize kolonya döktüğümüzde yok olması, Ø deniz suyundan tuz elde edilmesi için suyun buharlaştırılması, Buharlaşma sıvı maddenin yüzeyinde gerçekleşir. 12

7. 2. Buharlaşma: her sıcaklıkta ve sıvı yüzeyinde gerçekleşir, Sıvının sıcaklığına bağlı hızı da değişmektedir, Kaynama: belli bir sıcaklıkta ve sıvının her yerinde gerçekleşir, Kaynama esnasında sıvının sıcaklığı değişmez 13

7. 3. Sıvıların Buhar Basıncı Sıvıyı oluşturan taneciklerin bir kısmı, gaz haline geçerek sıvının yüzeyinde basınç oluşturur. Yüzeyden buharlaşan sıvı moleküllerinin uyguladığı basınca sıvı buhar basıncı denir. Sıvı buhar basıncı aşağıdaki faktörlere bağlı olarak değişmektedir: Sıvının cinsi: Sıvı molekülleri arasındaki çekim kuvveti arttıkça sıvının uçuculuğu ve sıvının buhar basıncı azalır. Sıvının sıcaklığı: Sıvının sıcaklığı attıkça buharlaşan molekül sayısı ve sıvının buhar basıncı artar. Sıvının saflığı: Sıvı da uçucu olmayan katı bir madde sabit sıcaklıkta çözündüğünde moleküller arası etkileşim artar ve buharlaşan molekül sayısı ve buhar basıncı azalır. 14

7. 4. Buharlaşma Entalpisi 1 mol sıvının 1 mol buhar olması için gerekli olan enerjidir. ΔHb ile gösterilir. Belli bir sıcaklıkta bir sıvı ile dengede bulunan buharın basıncına sıvının denge buhar basıncı adı verilir. Her sıvının buhar basıncı sıcaklığa bağlı olup sıcaklık arttıkça artar. 15

7. 5. Kaynama Noktası Bir sıvının buhar basıncı dış basınca eşit olduğu sıcaklığa kaynama noktası denir. Yüzeye doğru yükselen kabarcıklar türbülansa neden olur Kaynama noktasının altındaki sıcaklıklarda kabarcık oluşumu olanaksızdır. 16

7. 5. Kaynama Noktası Çok dar bir sıcaklık aralığında buharlaşma ısısı sabit kabul edilebilir. Bu varsayımdan sıvının buhar basıncı P(atm), ölçüldüğü sıcaklığa T(K) : Clasius-Clapeyron Denklemi ∆Hb : molar buharlaşma enerjisi R : gaz sabit (8, 314 J/K mol) C : sıvıya bağlı bir sabit. 17

7. 5. Kaynama Noktası Clasius-Clapeyron Denklemi Bir sıvının T 1 sıcaklığındaki buhar basıncı P 1 ve T 2 sıcaklığındaki buhar basıncı P 2 olduğunda; 18

7. 5. Kaynama Noktası Clasius-Clapeyron Denklemi 19

7. 5. Kaynama Noktası ÖRNEK: Sıvı titanyumun 2227 deki (2500 K) buhar basıncı 1. 503 mm. Hg’dır. Titanyumun normal kaynama noktasındaki buharlaşma ısısı 104 kcal/mol ‘dır. Normal kaynama noktasını hesaplayınız. 20

7. 5. Kaynama Noktası ÖRNEK: Etanol’ün 34. 9 de buhar basıncı 100 mm. Hg dir. Buna göre etil alkol’ün 63. 5 deki buhar basıncı hesaplayınız. Etanol için buharlaşma entalpisi 39. 3 kj/mol. Sorudaki veriler denklemde yerine yazılarak buhar basıncı bulunacaktır: 21

7. 6. Donma Noktası Donma, bir maddenin sıvı halden katı hale geçmesine denir. Donmanın meydana geldiği sıcaklığa da donma sıcaklığı denir. Sıvı bir maddenin donma noktasına etki eden faktörler basınç, maddenin cinsi ve safsızlıktır. Basınç: Donarken hacmi artan maddeler için basıncın artması donmayı kolaylaştırdığı için donma noktası düşer. Buz donarken hacmi büyür. Dolayısıyla basıncın azalması, hacmin büyümesine yardımcı olduğu için donma sıcaklığı artar Maddenin Cinsi: Bir maddenin birim kütlesinin sıcaklığını 1 değiştirmek için gerekli ısı miktarına öz ısı (C) denir. Her saf maddenin aynı şartlardaki öz ısısı farklıdır. Öz ısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Safsızlık: Saf bir maddenin içine başka bir madde karıştırılırsa maddenin saflığı bozulur. Saf olmayan bu karışımın, saf maddeye göre maddenin donma sıcaklığı değişir. 22

7. 7. Katıların Buhar Basıncı Ø Kristaldeki moleküller, kristalin bulundukları örgü noktalarında titreşim hareketinde bulunur, Ø Moleküllerin enerjileri hiçbir zaman sabit kalmaz, Ø Yüksek kinetik enerjiye sahip moleküller, moleküller arası çekim kuvvetini yendikleri taktirde direkt olarak gaz fazına geçer, Ø Bu katı kapalı bir kap içinde ise gaz fazına geçen molekül sayısı bir müddet sonra sabitleşir, Ø Katının buhar basıncı, katıyla denge halindeki buharın belirli bir hacmindeki molekül sayısının bir ölçüsü, Ø Sıcaklık arttığı taktirde kinetik enerjide artar. Katının buhar basıncı da artar. 23

7. 8. Faz Diyagramları Basınç ve sıcaklık değerinde maddenin hangi fiziksel halde olduğunu gösteren diyagramlardır. Her maddenin bir faz diyagramı vardır. Şekilde suyun faz diyagramına ait grafik : AO, OB ve OC çizgileri düzlemi katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç bölgeye ayırmıştır. 24

7. 8. Faz Diyagramları Fazların oluşum ve dönüşümünde ana etken enerji içeriği olup sistemler enerjilerini düşürerek denge haline gelmeye çalışır, Sıcaklık, basınç ve kimyasal bileşim temel parametrelerdir. Faz (denge) diyagramları ile bir sistemde oluşacak fazların türü, bileşimi, miktarı ve içyapılar belirlenir, 25

Diyagramda % 45 nikel, % 55 bakır içeren 1050 sıcaklkta alaşım ise sadece katı faz içerir 1250 sıcaklıkta c noktasında sıvı faz ağırlıkça % 32 Ni ve % 68 Cu içermekte, katı faz ise ağırlıkça % 43 Ni ve % 57 Cu içermektedir 26

Isı alışverişinde cismlerin aldığı veya verdiği ısılar birbirine eşittir. Her ikisi içinde Q değerleri eşittir. 1 ile gösterilenler demir, 2 ile gösterilenler suya ait değerler , m 1. c 1. Δt 1=m 2. c 2. Δt 2 2 x 0, 1 x (100 - t)=1 x (t - 10) bu denklemde t yalnız bırakılırsa, t = 25 27

Suya verilen ısı: Q=4000 cal suyun kütlesi: m= 500 g ilk sıcaklık =20 Q=m. c. Δt 4000=500. 1. Δt =8 20 + 8 =28 28

KAYNAKLAR Temel Üniversite Kimyası, Ender Erdik, Yüksel Sarıkaya, Gazi Kitabevi, 2001 Genel Kimya, Petruci, Palme Yayınevi, 2015 Genel Kimya Temel Kavramlar, Raymond Chang, Palme Yayınevi, 2009 Kimya Teknolojisi, Milli Eğitim Bakanlığı, 2011 Genel Kimya 1, Ders Notları, Doç. Dr. Nilgün Kızılcan, İstanbul Teknik Üniversitesi Genel Kimya 1, Ders Notları, Prof. Dr. Baki Hazer, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi https: //tr. wikipedia. org/wiki/Maddenin_h%C 3%A 2 lleri#Gaz http: //fenbilimi. net/maddenin-degisimi/maddenin-hal-degisimi. html https: //www. msxlabs. org/forum/fizik/236919 -maddenin-sivi-hali. html 29