General Chemistry Principles and Modern Applications Petrucci Harwood

General Chemistry Principles and Modern Applications Petrucci • Harwood • Herring 8 th Edition Bölüm 22: Baş Grup Elementleri I: Metaller g⇄ ⇌ ‾ + ÷ ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ∇ δ π σ υ λ α β γ Ў ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo Philip Dutton University of Windsor, Canada N 9 B 3 P 4 Prentice-Hall © 2002 GK-II K. 22 1 / 84

Konular 22 -1 22 -2 22 -3 22 -4 22 -5 Grup 1: Alkali Metaller Grup 2: Toprak Alkali Metaller Doğal Sulardaki İyonlar: Sert Su Grup 13 Metalleri: Aluminyum, Galyum, Indiyum ve Talyum Grup 14 Metalleri: Kalay ve Kurşun Özel Konu Galyum Arsenür GK-II K. 22 3 / 84

Alkali Metaller IA-Grubu : Li-Na-K-Rb-Cs-Fr • • • Tabiatta Bulunuşları Elde Edilişleri Genel Özellikleri Fiziksel Özellikleri Kimyasal Özellikleri Sanayide Kullanım Yerleri 4

Grup 1: Alkali Metaller 1. Grup elementlerinin dünyadaki bolluk miktarları ve sırası Spodumene Li. Al(Si. O 3)2 Dünyadaki elementlerin bolluk sırası : 1. O 2=%49, 4 2. Si=%25, 8 3. Al=%7, 6 4. Fe=%4, 7 5. Ca=%3, 4 6. Na=%2, 7 7. K=%2, 4 8. Mg=%1, 9 9. H=%0, 7 10. Ti=%0, 4 11. Cl=%0, 2 12. P=%0, 1 Diğer Elementlerin tümü %0, 8 dir. Kainatta Bulunan elementlerin %90 H (Kütlenin %75) gerisi He’dur. Dünyada bulunan elementlerin %80’ni bileşik, %20’si elementeldir. 5

Grup 1: Alkali Metaller • Çizelge de görüldüğü gibi IA grup elementleri, alkali metaller, doğada bol bulunur. Bu elementlerin bazı bileşikleri tarih öncesi yıllardan beri bilinmekte ve kullanılmaktadır. Bu elementlerin • keşfi 200 yıl öncesinden başlar. Alkali metal bileşiklerini sıradan olaylarla belirlemek zordur bundan dolayı ancak bu elementlerin keşfedilmesi bilimsel gelişmelerle mümkün olmuştur. Sodyum(1807) ve potasyum(1807) elektrolizle keşfedilmiştir. Sezyum(1860)ve Rubinyum (1861) yayılma spektrumları ile yeni elementler olarak tanınmıştır. Fransyum(1939) aktinyum radyoaktif bozunma ürünü olarak elde edilmiştir. • Alkali metal bileşiklerini çoğu suda çözündükleri için bir çok Li, Na, ve K bileşikleri örneğin klorürler, karbonatlar ve sülfatlar deniz suyundan elde edilebilirler. Na. Cl, KCl gibi bazı alkali metallerin bileşikleri katı birikinti halinde madenlerden çıkarılırlar. Rubidyum ve sezyum, lityum yataklarının işlenmesi sırasında yan ürün olarak elde edilirler. 6

Alkali Metallerin Özellikleri • Hangi ölçüt seçilirse seçilsin, grup 1 elementleri en aktif metallerdir. • Alev renkleri Grup metallerinin dış kabuk s ve p orbitalleri arasındaki enerji farkları, görünür ışığın belli dalga boylarına karşılık gelir. Sonuç olarak, grup 1. grup metalleri alevde ısıtıldıklarında karakteristik alev renkleri verirler. Alkali metal bileşikleri havai fişek gibi patlayıcı gösterilerinde kullanılır. 7

Fiziksel Özellikleri Li Na K Rb Cs Fr Atom NO 3 11 19 37 55 87 Atom Ağ. 6, 94 22, 99 39, 1 85, 47 132, 91 223 EN (°C) 179 97, 8 63, 65 38, 89 28, 5 … KN(°C) 1317 892 753, 9 688 671 … 0, 534 0, 97 0, 862 1, 53 1, 89 … Elektron Yapısı 1 s 2 2 s 1 1 s 2 2 p 6 3 s 1 (Ar) 4 s 1 (Kr) 5 s 1 (Xe) 6 s 1 (Rn) 7 s 1 Alev Rengi Kırmızı Sarı Mor Koyu Kırmızı Mavi … Özgül Isı 1, 05 0, 33 0, 188 0, 0880 0, 0572 … Atom Yarıçapı(A 0) 1, 52 1, 85 2, 31 2, 44 2, 62 … Birincil İ. E. (Kcal/mol) 124, 3 118, 4 100 96, 3 89, 7 … 25 °C deki Yükseltgenme Potansiyeli 3, 04 2, 71 2, 92 … 20°C'de d (g/cm³) 8

Table 22. 2 Some Properties of the Group 1 (Alkali) Metals 9

• Alkali Metaller IA-Grubu : Li-Na-K-Rb-Cs-Fr elementleri • • olup bunların oksitleri ve hidroksitleri kuvvetli baz özelliği gösterdiğinden, bazik anlamına gelen alkali metaller adı verilir. Bunlar en dış orbitalleri olan küresel s orbitalinde 1é taşırlar. Elektron sistemlerinin benzerliğinden, alkali metallerin bir çok özellikleri de birbirine benzer. Her biri, aynı periyotta bulunan diğer elementlere göre daha büyük atoma sahiptirler. Dış orbitaldeki tek elektronu kolaylıkla verip elektron sistemlerini asal gazlara benzeterek +1 değerlikli iyon (katyon) halinde bileşikler oluştururlar. Alkali metal atomlarında elektronlar, çekirdekten uzakta olduklarından koparılmaları kolay, iyonlaşma enerjileri düşük, düşük elektronegativiteli, dolayısıyla en kuvvetli elektropozitif elementlerdir. Işıklandırıldıklarında elektron yayabilirler. Bu sebepten potasyum ve sezyum foto-elektrik hücrelerde kullanılırlar. Alkali metallerin erime ve kaynama noktaları düşük olup, grupta aşağıya doğru inildikçe erime ve kaynama noktaları daha da düşer. Bıçakla kesilebilecek kadar yumuşaktır. Elektrik akımını ve ısıyı iletirler. İlk kesildiklerinde yüzeyleri gümüş parlaklığındadır. GK-II K. 22 10 / 84

Tabiatta Bulunuşları • Alkali metaller tabiatta sadece +1 yüklü iyonlar halinde bulunurlar. En bol bulunanları sodyum ve potasyumdur. Yer kabuğunda bulunan elementler içinde altıncı ve yedinci sırayı alırlar. Lityum daha az bulunmasına rağmen, hemen bütün kayalarda az miktarda rastlanır. Rubidyum ve sezyum çok az bulunur. Radyoaktif bir element olan fransiyum tabiatta hiç bulunmaz. Ancak nükleer reaksiyonlarla eser miktarlarda oluşabilir. • Alkali metal bileşiklerinin pek çoğu suda çözündüklerinden, genellikle deniz suyunda ve acı kuyu sularında bulunurlar. Tabiatta alkali metallerin bileşiklerinin elde edilmesine yarayan bir çok yataklar vardır. Bazı tuz yataklarında potasyum, KCl ve KCl, Mg. Cl 2. 6 H 2 O şeklinde bulunmaktadır. • Sodyum ve potasyum iyonları, değişmez bir şekilde bitki ve hayvan dokularında bulunur. Sodyum iyonu hüçre dışı sayılarının, potasyum iyonu ise, hücre içinin başlıca katyonlarındandır. Bu iyonların su kaybını önleme gibi genel fizyolojik görevleri de vardır. 11

Elde Edilişleri • Alkali metalleri elde edebilmek için bileşiklerinden +1 yüklü iyonlarını indirgemek gerekir. Bu ya elektroliz yada kimyasal yolla yapılır. • Alkali metaller, genellikle, eritilmiş tuzların elektroliziyle elde edilirler. Örneğin sodyum ticari amaçlar için, eritilmiş Na. CI ve Ca. CI 2 karışımının 600 O °C `de elektroliziyle tonlarca elde edilir. Tepkimede Ca. CI 2, elektroliz kabında Na. CI'nin erime noktasını düşürmeye yarar • Erimiş Na. OH'nin elektrolizi Castner(kesnır) cihazında yapılır 12

Alkali Metallerin Eldesi ve Kullanışı Elektroliz: 2 Na. Cl(l) → 2 Na(l) + Cl 2(g) Potasyum metali erimiş KCI nin Sıvı sodyum ile indirgenmesinden elde edilir : KCl(l) + Na(l) → 2 Na. Cl(l) + K(g) Ti. Cl 4 + 4 Na → Ti + 4 Na. Cl 13

Genel Özellikleri • Alkali metaller değerlik tabakalarında tek elektronu kolayca kaybederek +1 yüklü iyonlar oluştururlar; bu nedenle kuvvetli indirgendirler. • Birkaç istisna dışında bileşikleri iyoniktir. • Metalik özellikleri gerği parlaktırlar; fakat diğer metallerin aksine, bıçakla kesilebilecek kadar yumşaktırlar. • Aleve tutulduklarında çeşitli renkler oluştururlar; Li, Na ve K tuzu çözeltisine batırılmış bir platin tel, alevi sırasıyla kırmızı, sarı ve menekşe renge boyar. • Isı ve elektriği çok iyi iletirler. • Bulundukları periyotta iyonlaşma enerjileri en küçük, atom ve iyon çapları ise en büyük olan elementlerdir. • Diğer metallerin aksine, yoğunlukları ve erime noktaları oldukça düşüktür. Lityum, sodyum ve potasyum yoğunlukları ilginç bir şekilde sudan daha küçüktür. Sezyumun erime noktası o kadar düşüktür ki, sıcak günlerde sıvı halde bulunabilir. Alkali metaller su ile reaksiyona girip, hidrojen gazı verirler. • Alkali metallerin su ile etkileşimi oldukça şiddetlidir. Reaksiyonun şiddeti yukarıdan aşağı inildiçe artar. 14

Kimyasal Özellikleri • Alkali metaller çok aktifdirler. Aktiflik, grupta aşağıya doğru artar. Havada parlaklıkları kaybolur, oksitleri ya da peroksitleri oluşur. Bu yüzden açık havada saklanamazlar. Petrol, toluen gibi, alkali metallerle tepkime vermeyen organik sıvılar içinde saklanırlar • Su ile şiddetli tepkime verirler. Tepkimede H 2 gazı yanında bazları oluştururlar. • Halojenle birleşerek tuzları oluştururlar. • Hidrojenle birleşerek tuzları oluştururlar. • Kuvvetli indirgendirler. Başka metalleri bileşiklerinden açığa çıkarırlar. 15

Sanayide Kullanım Yerleri • Alkali metallerin sanâyide yaygın bir kullanım sâhaları vardır. Nükleer reaktörlerde ısı aktarımı için, ısı iletkenleri yüksek olan sıvı sodyum ve sıvı lityum kullanılır. Uzay araçlarında yakıt olarak kullanılan sezyum tuzlarından ayrıca ışık yükseltici lambalarda, kızılötesi lambalarda ve spektrofotometrelerde de faydalanılır. Potasyumun sun'î gübre üretimindeki önemi oldukça büyüktür. Alkali metaller ayrıca muhtelif alaşımlara da katılmaktadır. • Alkali metallerden olan lityum ısıtıldığında belli dalga boyunda, kendine has bir ışık yayar. Bu sebeple işaret fişeklerinde kullanılır. Kimyasal karışıma az bir miktar lityum nitrat tuzu katılırsa parlak kırmızı bir renk meydana gelir 16

Kullanıldıkları yerler • Lityum – Li-Al-Mg alaşımları uçak ve mekik yapımında. – Düğme Pillerin yapımında. • Sodyum – Nükleer reaktörlerde ısı- transferinde. – Sodyum buharlı lambalarda. 17

Grup I Bileşikleri • Halojenürler Alkali metallerin tümü halojenlerle şiddetli olarak, bazen patlayarak tepkimeye girer ve iyonik halojenürler tuzlarını oluştururlar. Bunların en önemlileri Na. Cl ve KCl dür. başlıca sodyum bileşiği olan sodyum klorür , gerçekte kimyasal maddelerin üretimi için tüm mineraller içinde en çok kullanılandır. 18

Grup I Bileşikleri • Na. Cl – ABD de senede 50 milyon ton Na. Cl kulanılır. – Yollarda buzlanmaya karsı et ve balığın bozulmasını engellemede su yumuşatıcılarını yenilemede kullanılır, – KCl deniz suyundan elde edilir. – Bitkisel gübre yapınmanda kullanılır 19

Sodyum bileşiklerini elde edilişi GK-II K. 22 20 / 84

Grup I Bileşikleri: Karbonatlar • Li 2 CO 3 dışında alkali metal karbonatlarının tümü ısıya dayanlıklı bileşiklerdir. Gerçekte, lityumu grubun diğer üyelerinden ayıran bir kaç özellik vardır: Nitrür oluşturabilmesi, karbonatının suda az çözünmesi ve yüksek sıcaklıkta oksidinin karbonatından daha karalı olması. Bu yönden Li tümüyle Mg nin özelliklerine benzemektedir. Bu benzerlik diyagonal ilişki olarak adlandırılır. 21

Diyagonal ilişki 22

Karbonatlar • Li 2 CO 3 manik- depresif hasların tedavisinde kullanılır Na 2 CO 3 başlıca cam sanayinde kullanılır. • Solway yöntemi Bazı ham maddelerin çevrim yoluyla tekrar ve tekrar kullanabilmesinden ileri gelir. tepkimede ki ana basamak NH 3 ve CO 2 gazlarının doymus Na. Cl ile tepkimeleridir. Bu bileşikte oluşan iyonik bileşikler içinde en kolay kristallenen sodyum hidrojen karbonattır. (Na. HCO 3) 23

Solvay Yöntemi 24

Sodyum sülfat H 2 SO 4(conc. aq) + Na. Cl(s) → Na. HSO 4(s) + HCl(g) Na. HSO 4(s) + Na. Cl(s) → Na 2 SO 4(s) + HCl(g) Kağıt üretiminde : Na 2 SO 4(s) + 4 C(s) → Na 2 S(s) + 4 CO(g) 45 kg Na 2 SO 4 /bir ton kagıt 25

Grup I Bileşikleri: Oksit ve hidroksitleri • Oksijenle verdikleri tepkime sonucu birkaç iyonik oksit oluştururlar. – Uygun koşullarda M 2 O formülünde oksitleri hazırlanabilir • Li ve Na, M 2 O 2 formülümde peroksitleri, • K, Rb ve Cs MO 2. formülünde süper oksitleri oluştururlar. 26

IA OKSİT- PEROKSİT-HİDROKSİT • Peroksitler oldukça kararlıdırlar. Sodyum peroksit ağarlaşıcı ve güçlü oksitleyici olarak kullanılır. Alkali metallerin oksitleri, peroksitleri ve süper oksitleri su ile tepkimeye girerek bazik çözeltiler oluştururlar. peroksit ve süper oksit iyonları su ile tepkimeye girerek yükseltgenme-indirgenme tepkimesiyle hidroksit iyonları ve O 2 (g) verirler. • Grup 1 metallerinin hidroksitleri kuvvetli bazdır. Çünkü bunlar sulu çözeltide ayrışarak hidroksit iyonlarını verirler. • Alkali metal hidroksitleri, grup 1 metallerinin su ile tepkimesinden de elde edilebilirler • Alkali hidroksitlerinin önemli bir kullanım alanı da sabun ve deterjan yapımıdır. 27

Sabun ve Deterjan - CH 3(CH 2)14 CO 2 Na+ katı SABUN (Sodyum Palmitat) - CH 3(CH 2)10 CH 2 OSO 3 Na+ DETERJAN (sodyum lauril sülfat) Sabunlar ve Deterjan yüzey aktif maddeler olup yağları kolay çözebilmeleri nedeniyle başlıca temizlik maddesi, koku giderici ve dezenfektan (mikrop öldürücü) olarak kullanılırlar. SABUN yağ asiti-Na tuzu ise katı sabun, yağ asidi. K tuzu ise sıvı sabun olur. Yağ asidi-Li tuzları ise EN düşük, KN yüksek olup yağlayıcı özelliğiyle gres yağı olarak kullanılır. DETERJANLAR ise Sodyum lauril sülfat, Alkil aril sülfonat, Dodasilbenzen yapısında katyonik veya anyonik karekterli olabilirler. 28

Lityum • • • • Adı: Lityum Sembol: Li Atom Numarası: 3 Atomik yığın: 6. 941 amu Erime Noktası: 180. 54 °C (453. 69 °K, 356. 972 °F) Kaynama Noktası: 1347. 0 °C (1620. 15 °K, 2456. 6 °F) Proton ve Elektron Sayısı: 3 Nötron sayısı: 4 Sınıfı: Alkali Metaller Kristal Yapısı: Kübik Yoğunluk: 0. 53 g/cm 3 Bulunuş Tarihi: 1817 Buluşu Yapan: Johann Arfvedson 29

Sodyum • • • • Adı: Sodyum Sembol: Na Atom Numarası: 11 Atomik yığın: 22. 98977 amu Erime Noktası: 97. 8 °C (370. 95 °K, 208. 04001 °F) Kaynama Noktası: 552. 9 °C (826. 05005 °K, 1027. 2201 °F) Proton ve Elektron Sayısı: 11 Nötron sayısı: 12 Sınıfı: Alkali Metaller Kristal Yapısı: Kübik Yoğunluk: 0. 971 g/cm 3 Bulunuş Tarihi: 1807 Buluşu Yapan: Sir Humphrey Davy 30 / 84

Potasyum • Adı: • • • Sembol: K Atom Numarası: 19 Atomik yığın: 39. 0983 amu Erime Noktası: 63. 65 °C (336. 8 °K, 146. 57 °F) Kaynama Noktası: 774. 0 °C (1047. 15 °K, 1425. 2 °F) Proton ve Elektron Sayısı: 19 Nötron sayısı: 20 Sınıfı: Alkali Metaller Kristal Yapısı: Kübik Yoğunluk: 0. 862 g/cm 3 Bulunuş Tarihi: 1807 Buluşu Yapan: Sir Humphrey Davy 31

Rubidyum • • • • Adı: Rubidyum Sembol: Rb Atom Numarası: 37 Atomik yığın: 85. 4678 amu Erime Noktası: 38. 89 °C (312. 04 °K, 102. 002 °F) Kaynama Noktası: 688. 0 °C (961. 15 °K, 1270. 4 °F) Proton ve Elektron Sayısı: 37 Nötron sayısı: 48 Sınıfı: Alkali Metaller Kristal Yapısı: Kübik Yoğunluk: 1. 532 g/cm 3 Bulunuş Tarihi: 1861 Buluşu Yapan: R. Bunsen 32

Sezyum • • • • Adı: Sezyum Sembol: Cs Atom Numarası: 55 Atomik yığın: 132. 90546 amu Erime Noktası: 28. 5 °C (301. 65 °K, 83. 3 °F) Kaynama Noktası: 678. 4 °C (951. 55005 °K, 1253. 12 °F) Proton ve Elektron Sayısı: 55 Nötron sayısı: 78 Sınıfı: Alkali Metaller Kristal Yapısı: Kübik Yoğunluk: 1. 873 g/cm 3 Bulunuş Tarihi: 1860 Buluşu Yapan: Fustov Kirchoff 33

Fransiyum • • • • Adı: Fransium Sembol: Fr Atomic Number: 87 Atomik yığın: (223. 0) amu Erime Noktası: 27. 0 °C (300. 15 °K, 80. 6 °F) Kaynama Noktası: 677. 0 °C (950. 15 °K, 1250. 6 °F) Proton ve Elektron Sayısı: 87 Nötron sayısı: 136 Sınıfı: Alkali Metaller Kristal Yapısı: Kübik Yoğunluk: Bilinmiyor Renk: Bilinmiyor Bulunuş Tarihi: 1939 Buluşu Yapan: Marguerite Derey 34

22 -2 Group 2: Toprak Alkali Metaller 2. Grup elementlerinin dünyadaki bolluk miktarları ve sırası sıra 8 Be filizi BERİL minerali Dünyadaki elementlerin bolluk sırası : 1. O 2=%49, 4 2. Si=%25, 8 3. Al=%7, 6 4. Fe=%4, 7 5. Ca=%3, 4 6. Na=%2, 7 7. K=%2, 4 8. Mg=%1, 9 9. H=%0, 7 10. Ti=%0, 4 11. Cl=%0, 2 12. P=%0, 1 Diğer Elementlerin tümü %0, 8 dir. Kainatta Bulunan elementlerin %90 H (Kütlenin %75) gerisi He’dur. Dünyada bulunan elementlerin %80’ni bileşik, %20’si elementeldir. 35

• Toprak Alkali Metaller(Alkalinler) • Periyodik Tablonun baştan ikinci grubunda (dikey sırasında) yer alan elementlerdir. • Sıklıkla beyaz renkli olup, yumuşak ve işlenebilir yapıdadırlar. Alkali metallerden daha az tepken (tepkimelere girmeye eğilimli) karakterde olmalarının yanında, erime ve kaynama sıcaklıkları da daha düşüktür. İyonlaşma enerjileri de alkali metallerden daha yüksektir. Toprak elementleri ismi, bu gruptaki elementlerin toprakta bulunan oksitlerinin, eski kimyabilimciler tarafından ayrı birer element olarak düşünülmesinden gelir. • Bu elementler: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra dır. 36

Grup 2 A - TOPRAKALKALİ METALLER • Grup 2 elementleri de grup elementleri kadar yaygındılar. Çizelge 22. 3 özellikle kalsiyum ve magnezyumun çok bol olduğunu göstermektedir. grup 2 elementleri çoğunlukla karbonatlar, sülfatlar ve silikatlar halinde bulunurlar. Radyum radyoaktif olma özelliği ile grup da önemli bir elementtir. • Grup 2 metal oksitleri ve hidroksitleri suda az çözünür olmalarına rağmen bazik veya alkalidirler. Bir zamanlar suda çözünmeyen, ısıtma ile bozunmayan maddeler “toprak” olarak adlandırılmış ve daha sonra grup 2 elementlerine de toprak alkali metaller denilmeye başlanmıştır. • Kimyasal yönden (örneğin su ve asitlerle tepkime verme ve iyonik bileşikler oluşturma yetenekleri), ağır grup 2 metalleri –Ca, Sr, Ba ve Ra-en azından grup 1 metalleri kadar aktiftirler. Bazı fiziksel özellikleri yoğunluk, sertlik, erime noktası vb gibi değerleri 1. grup elementleri den daha yüksektir. 37

Table 22. 4 Some Properties of the Group 2 (Alkaline Earth) Metals 38

Berilyum • Berilyum bazı fiziksel özellikleri bakımından diğer grup 2 elementlerinden farklıdır. Berilyum daha yüksek erime noktasına sahiptir ve diğerlerine göre daha serttir. kimyasal açıdanda farklılık gösterir: • Be su ve hava ile tepkime vermez. • Be. O su ile tepkime vermez, diğer MO oksitleri M(OH)2 oluştururlar. • Be. O 2 (Be-peroksit) kuvvetli bazik çözeltilerde Be ve Be. O oluşturarak çözünür. • Be. Cl 2 ve Be. F 2 erimiş halde elektriği az iletirler; kovalent bileşiklerdir. 39

Berilyum ender elementlerdendir. Yerkabuğunda ancak %0, 0006 oranında bulunur. Zengin yatakları bulunmadığından, berilden((Be 3 Al 2(Si. O 3)6) elde edilir. Fransız kimyacısı Nicolas Vaquelin tarafından 1798'de oksit halinde bulunmuş, 1828'de, birbirlerinden bağımsız olarak, Friedrich Wöhler ve Antoine Bussy tarafından elde edilmiştir. Alüminyumdan daha hafif, ama daha sert, ergime noktası da yüksek bir element olan beril, metalurjide kullanılır. Ama alüminyumdan 200 kat pahalıya mal olması nedeniyle, kullanımı bilgisayar parçaları ve jiroskop yapımı, uzay teknolojisi gibi birkaç özel alanla sınırlıdır. Alaşımları: En önemli berilyum alaşımı berilyumlu bakırdır. Berilyum oksitin bakırla eritilmesi ve indirgeyici etmen olarak karbon kullanılmasıyla elde edilir. Beriyumlu bakır aşınmaya dirençli yaylarda, elektrik bağlantılarında ve kıvılcım sıçramasını önleyen aletlerde kullanılır. 40 / 84

• Be Bileşikleri: • Bileşikleri genellikle renksiz ve oldukça tatlıdır. Çözelti, kuru toz ya da buhar halinde çözünür, bileşikleri ise zehirlidir. • En önemli berilyum bileşiği berilyum oksittir (Be. O). Ana madde olarak seramik eşya ve özel tip camlar yapmada, floresan tüplerinde, nükleer reaktörlerde kullanılır. Son derece zehirlidir. Be İzotopları: • Berilyumun doğada bulunan tek kararlı izotopu berilyum-9'dur. Yarı ömrü 2, 700, 000 yıl olan berilyum-10 ve 10 -15 saniyeden daha kısa sürede kendiliğinden iki alfa parçacığına bölünen berilyum-8 gibi yapay izotoplarıda üretilmiştir 41

Berilyum Klorür 42

Toprak alkali metallerin eldesi ve kullanılışı • Grup 2 metallerini (Mg dışında) üretmede yeğlenen yöntem , bunların tuzlarının aktif diğer bir metal ile indirgenmesidir. Ör: Beril minerali Be. F 2 ye dönüştürülür ve Mg ile indirgenir. • Berilyum metali hafif olmasından ötürü alaşımlarda kullanılır. metal yorulmasına karsı dayanıklı olduklarından yay, pens ve elektrik kontaklarında kullanırlıklar. Berilyum bileşikleri oldukça zehirlidirler. • Kalsiyum, stronsiyum ve baryum, oksitlerinin alüminyum ile indirgenmesinden elde edilirler. Ca ve Sr ayrıca erimiş klorürlerin elektrolizden sağlanırlar. Ca metali, U, Pu ve lantanitlerin pek çoğu gibi diğer bazı metallerin, oksitlerinden ve ya flüorürlerinden elde edilmesinde önemli bir indirgen olarak kullanır. stronsiyum ve baryumun alaşımlarda kullanımı sınırlıdır. • Magnezyum metali ise, sıvı klorürden Dow yöntemi ile elde edilir. Dow yöntemi de Solvay yöntemi gibi basit kimyası ve çevrimi ile üstünlük sağlar. 43

Magnezyum(Mg) Kullanım Alanları • Gümüş beyazlığında bir metaldir ve genellikle alaşım maddesi olarak, yani başka metallerle karıştırılarak kullanılır. Kimyasal simgesi Mg, atom numarası 12, atom ağırlığı 24, 312 olan bu element en hafif metallerden biridir ve bu özelliğiyle önem kazanmıştır. Toz halindeki magnezyum kolayca tutuşur ve parlak bir alevle yanar. Bu özelliği nedeniyle, elektrikli fotoğraf makinesi flaşları çıkmadan önce, magnezyum yakılarak flaşlı fotoğraflar çekilmiştir. • 1755 yılında İngiltere Joseph Black tarafından keşfedilmiştir. 1808 yılında Humphrey Davey tarafından saf olarak, magnesia ve Hg. O karışımından izole edilmiştir. 44

Mg : • Mg metali yer kabuğunda karbonat, sülfatlar ve silikatlar halinde bulunur. Yerkabuğunun % 2, 76’si magnezyumdur. En önemli minerali Dolamit denilen Mg. Ca(CO 3)2’dir. Diger mineralleri Magnezit (Mg. CO 3), Epsomit (Mg. SO 4. 7 H 2 O), Karnolit (K 2 Mg. Cl 4. 6 H 2 O), Langbemit (K 2 Mg 2(SO 4)3), sabuntaşı , talk (Mg 3 Si 4 O 10 H 2 O)ve mikadır (Mg. Al 2 O 4). • Mg elektroliz yöntemi ile elde edilir. Anhidrit Mg. Cl 2 ‘ün 750ºC’ de yakılmasıyla veya kısmı olarak hidrate Mg. Cl 2’ ün daha düşük sıcaklıklarda elektrolizi ile elde edilir. 45

Mg • A metallerle şiddetli bir şekilde reaksiyona girer. Nemli ortamlarda halojenlerle Mg. X 2 bileşiklerini oluşturur. H ile 570ºC ve 200 atm basınçta Mg. H 2 oluşturur. Yüksek sıcaklıklarla NH 3 ile tepkimeye girerek metanol oluşturur. Havda parlak bir alevle yanarak Mg. O, Mg 3 N 2 meydana getirirler. • Mg, bükülebilme, eğilebilme ve kolay şekil alabilme özellikleri nedeniyle uçak sanayide, valiz yapımında, fotoğrafçılıkta, optik malzemelerin yapımında, Berilyum, zirkonyum, uranyum, titanyum eldesin de indirgen olarak kullanılır. Arabaların motor blokları, uçakların yakıt tankları ve iniş takımları Mg alaşımından yapılır. Bu alaşım % 90 magnezyum, % 2 -9 alüminyum, % 1 -3 çinko ve % 0, 2 -1 mangan içermektedir. 46

Dow yöntemi ile Mg elde edilmesi 47

Erimiş Mg. Cl 2 ün elektrolizi 48

2. Grup Metallerinin bileşikleri IIA Grubu bileşiklerinin özellikleri IA grubunun özelliklerinden farklıdır. Bazı durumlarda bu farklılık, IIA grubu katyonlarının iyon yükünün daha büyük ve iyon boyutunun daha küçük oluşuna bağlanabilir. • Alkali metallerin karbonat, florür ve oksitleri suda çok az çözünürler. IIA grubu elementlerinin diğer karakteristik bir özelliği de hidrat bileşikleri oluşturabilmeleridir (MX 2. 6 H 2 O) gibi. • Halojenürler Grup 2 metalleri doğrudan halojenlerle tepkimeye girerek halojenürleri verirler. Beliryum dışındakiler oldukça iyoniktir. Karbonatlar ve Sülfatlar Grup 2 karbonatları, tıpkı Ca, Sr ve Ba un sülfatları gibi suda çözünmezler. dünyada en cok bilinen mineral , bir kalsiyum minerali olan kirac tasıdır(Ca. CO 3). Kireç taşından saf Ca. CO 3 ceşitli aşmalardan sonra elde edilebilinir. 49

• Kalsiyum(Ca) • Kalsiyum, toprak alkalileri grubundan metalik bir element. Sembolü “Ca”dır. İsmi Latincede “kireç” mânâsına gelen “calx” kelimesinden gelmektedir. İlk defa 1808’de Lumphru Davy tarafından kalsiyum hidroksitten elektroliz yoluyla elde edilmiştir Özellikleri: • Metalik kalsiyum gümüş gibi parlaktır. Özgül ağırlığı 1, 55 g/cm 3 tür. 851°C’de erir. 1439°C’de kaynar. • Elektriği iyi iletir. Gevrek (kırılgan) olmasına rağmen yumuşaktır. Sertliği sodyum ile alüminyum arasındadır. Haddelenebilir ve dövülebilir. Çekme mukâvemeti 438 kg/cm 2 dir. Oksidasyon değeri 2+’dır. Atom numarası 20, atom ağırlığı 40, 08’dir. Yeryüzünde altı tabiî izotopu bulunmaktadır: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca ve 48 Ca. Dünya üzerindeki kalsiyum elementinin % 97’si Ca 40 izotopudur. Sun’î olarak pekçok radyoaktif izotopları elde edilmektedir. Bunlardan birisi Ca 45 olup, kemikte kalsiyum kalıntısı üzerinde yapılan araştırmalarda, su tasfiye işlemlerinde, deterjan aktivitesi için ve yüzey ıslanması hâdiseleri üzerindeki çalışmalarda kullanılmaktadır GK-II K. 22 50 / 84

Ca-Bulunuşu: • Kalsiyum yeryüzünde en bol bulunan beşinci elementtir. Volkanik kayaların % 3 -63’ünü teşkil eder. Kimyevî reaktivitesi yüksek olduğundan serbest halde bulunmaz. Yer kabuğunda genellikle karbonat, sülfat, silikat ve fosfat bileşikleri şeklinde bulunur. En çok rastlanan mineralleri kireçtaşı, mermer, kalsit (Ca. CO 3), dolamit (Mg. CO 3 Ca. CO 3), fluorit, fluspat (Ca. F 2) apatit Ca 3(PO 4)2 Ca(FCl)2, gips (Ca. SO 4. 2 H 2 O) ve fosfrittir Ca 3(PO 4)2. Ayrıca deniz suyunda çözünmüş olarak ve kemiklerde kalsiyum fosfat, kabuklu hayvanların kabuklarında ise kalsiyum karbonat hâlinde bulunmaktadır. . . Kullanım Alanları: • Çelik endüstrisinde O, S, F uzaklaştırmak için kullanılır. • • Ca. CO 3; tebeşir, mermer, kalsit yapımında, ilaç endüstrisinde diş macunu üretiminde, kozmetik sanayide, çiklet yapımında kullanılmaktadır. • Ca(OH)2+Cl 2 dan yapılan Ca-hipoklorit beyazlatıcı, dezenfektan mikrop öldürücü olarak kullanılır. • Ca(OH)2 kağıt endüstrisinde kullanılır 51

Ca. CO 3 (kireç) Bozulması Kireç ocaklarında: Δ Ca. CO 3 → Ca. O + CO 2 Yanık kireç yada sönmemiş kireç Kireç söndürme işleminde: Ca. O + H 2 O → Ca(OH)2 Sönmüş kireç 52

Sarkıt ve dikitlerin oluşumu CO 2 + H 2 O → H 3 O+ + HCO 3 - Ka = 4, 41. 10 -7 HCO 3 - + H 2 O → H 3 O+ + CO 32 - Ka = 4, 71. 10 -11 Ca. CO 3(s) + H 2 O(l) + CO 2(g) → Ca(HCO 3)2(aq) 53

2. Grup Metallerinin bileşikleri • Alçıtaşı, Ca. SO 4· 2 H 2 O: – Alçıtaşı ısıtılarak Ca. SO 4·½H 2 O. – Harçsız taş duvarlarda kullanılır. • Ba. SO 4 , X-ray görüntülemede kullanılır. • Sönmüş kiraç havan topunda kullanılır: – Ca. O çimentodaki suyu tutarak Ca(OH)2 oluşturur. Ca(OH)2 da sonradan CO 2 ile reaksiyona girerek Ca. CO 3 oluşturur. 54

Stronsyum • Sembol: Sr Z=Atom no: 38 Aw: Kütle No: 87, 62 g/mol • OŞ (Oda Şartında=25°C 298 K): Gümüşümsü beyaz metalik katı • Toprak Alkali metal • Adair Crawford ilk olarak 1790 yılında strontianit (Sr. CO 3) mineralini tanımlamıştır. 1808 yılında ise Humphry Davy tarafından elektroliz yöntemi ile izole edilmiştir. • Stronsiyum metali eritilmiş Sr. Cl 2 tuzunun elektrolizi ile saf olarak elde edilir. • Katot: Sr+2(s) + 2 e- = Sr (s) • Anot: Cl-(s) = 1/2 Cl 2(g) + é • Diğer bir izolasyon yöntemi ise stronsiyum oksit (Sr. O) bileşiğinin alüminyum ile indirgenmesidir. • 6 Sr. O + 2 Al = 3 Sr + Sr 3 Al 2 O 6 55

2. Grup Metallerinin bileşikleri • Oksitler ve Hidroksitler. Beliryum dışındakiler, grup 2 metallerinin oksitlerinin ve hidroksitlerinin tümü bazdır. Kalsiyum hidroksit suda fazla çözünmemekle birlikte en ucuz ticari baz olup, Solvay ve Dow yöntemlerinde olduğu gibi çeşitli alanlarda kullanılır. Ca. O sönmemiş kirec olarak adlandırır ve kireç taşının kalsine edilmesiyle elde edilir. Sönmüş kirec olarak adlandırılan Ca(OH)2, Ca. O e suyun etkilemesiyle olusur. 56

Doğal Sudaki İyonlar : Sert Su • • Su çökelti verebilecek önemli miktarda iyonlar içeriyorsa, suyun sert olduğundan söz ederiz çeşit sert su vardır: geçici sert su e kalıcı sert su. GEÇİCİ SERT SU bikarbonat iyonu (HCO 3 -(aq)) içeren sudur. Isıtılırsa, bikarbonat iyonu CO 32 -, CO 2’a dsönüşür ve ortamdaki Mg+2, Mn+2, Fe+3, Ca+2 gibi katyonlarla Ca. CO 3, Mg. CO 3. . . gibi çökeleği yani ve kazan taşını denilen tortuyu oluştururlar. Geçici sert su , arıtma tesislerinde suya sönmüş kireç katıp metal karbonat çökeltisini süzmekle yumuşatılabilir. KALICI SERT SU Mg+2, Mn+2, Fe+3, Ca+2 , CO 32 -, SO 42 - gibi iyonları içerir. Kalıcı sert suyu yumuşatmak için, içerisine Na 2 CO 3 aşırısı katılır oluşan çökelek süzüldüğünde geriye sadece Na+ iyonu içeren yumuşamış su kalır. İYON DEĞİŞTİRME Suyu yumuşatmanın en iyi yollardan biri de iyon değiştirmedir. Sert sudaki istenmeyen Mg+2, Mn+2, Fe+3, Ca+2 , CO 32 -, SO 42 - gibi iyonları iyon değiştirici zeolit yapısında reçine türü maddelerle Na+ , H+, Cl-, OHgibi zararsız iyonlarla değiştirilerek sular saf su kalitesinde yumuşatılabilir. SERTLİK DERECELERİ 1 Fr Sertliği =10 mg/L Ca. CO 3 veya 8, 42 mg/L Mg. CO 3’a denktir. 1 Alman Sertliği = 10 mg/L Ca. O = 7, 14 mg/L Mg. O denktir. ÖRNEK : 50 m. L suyun sertliği için 0, 01 M EDTA‘dan 8, 8 m. L sarfedildiğinde bu suyun Fr S. D. =ENFS(1000/10 x. V) =100 x 0, 01 x 8, 8 (100/50) = 17, 6 (EDTA ile tayinde 1 mmol=100 mg Ca. CO 3 için 1 mmol EDTA kullanılır. ) 57

Geçici Sert Su • HCO 3 - iyonu içerir. – Isıtıldığında CO 32 -, CO 2 ve H 2 O verir. – CO 32 - çökelti oluşturmak için çok değerlikli iyonlarla reaksiyona girer. (örnek olarak Ca. CO 3, Mg. CO 3) • Çok değerlikli iyonlar çökertilerek kireç giderilir ve su yumuşatılmış olur. GK-II K. 22 58

Kalıcı Sert Su • Karbonat’dan farklı olarak önemli konsantrasyonların anyonlarını içerir. – Örnek olarak SO 42 -, HSO 4 -. – Genellikle Ca 2+ ve Mg 2+ çöktürülmesi ile su yumuşatılır. Bir Na sabununun saf sudaki hali soldaki beherde, sert sudaki hali sağdaki beherde görülüyor. 59

Su Yumuşatma • İyon değişimi. – İstenmeyen katyonlar; Mg 2+ Ca 2+ ve Fe 3+ , Na+ gibi istenmeyen katyon olmamak için iyon değiştirirler. – Reçine yada zeolitler. • İyonlar arasındaki yer değiştirme işlemi Na+yerine H+ ile gerçekleşir. • Arkasından anyonlar OH- ile yer değiştirir. H+(aq) + OH-(aq) → H 2 O(l) GK-II K. 22 60 / 84

SU SERTLİĞİ TAYİNİ proplemler Örnek A) 1 L’de 550 mg Ca. O, 325 mg Mg. O içeren suyun toplam sertliği nedir? (Ayarlı Sabun Çözeltisi ile tayinde 1 mmol Ca. CO 3 için 2 mmol Sabun kullanılır. ) ÇÖZÜM : A) 550 mg/L Ca. O ➪ 55 Alm. S. D. 325 mg/L Mg. O ➪ 5, 6 x 325/40 = 45, 5 Alm. S. D. Tp sertlik= 100, 5 Alm. S. D Örnek B) Yukardaki suyun 50 ml’si için 0, 15 M Sabun çöz. den ne kadar harcanır? B) 100, 5 Alm. S. D = Ssabun*M/2*5, 6*1000/V= Ssabun*0, 15/2*5, 6*1000/50 dan Ssabun = 11, 96 m. L bulunur. Örnek C : (2*1*2, 5)m ebadındaki tankdaki suyun geçici sertliğ 20 Fr. S. D. dir. Geçici sertlik giderildikten sonra kalıcı sertlik için 2860 g Soda (Na 2 CO 3. 10 H 2 O= = 286 g/n) kullanılmıştır. suyun Toplam ve Kalıcı SD nedir? ÇÖZÜM: Tanktaki su 5 ton=5000 L olup buna 10 mol ➪ 2 mmol /L soda 200 mg Ca. CO 3’a denk olup 20 Fr S. D. eder. Geçici S. D. = 20 Fr S. D. olduğuna göre Toplam S. D. = 40 eder. 61

13. Grup Metalleri: Aluminyum, Galyum, İndiyum ve Talyum 62

13. Grup Metalleri • Alüminyum, Galyum, İndiyum, Talyum • En önemlisi Alüminyum’dur. Alüminyum(Al) Gümüşümsü renkte, Atom numarası 13 olan metaldir. Doğada genellikle boksit cevheri halinde bulunur ve oksidasyona karşı üstün direnci ile tanınır. Bu direncin temelinde pasivasyon özelliği yatar. Endüstrinin pek çok kolunda milyonlarca farklı ürünün yapımında kullanılmakta olup dünya ekonomisi içinde çok önemli bir yeri vardır. Alüminyumdan üretilmiş yapısal bileşenler uzay ve havacılık sanayii için vazgeçilmezdir. Hafiflik ve yüksek dayanım özellikleri gerektiren taşımacılık ve inşaat sanayiinde geniş kullanım alanı bulur. 63

Grup 13 Metallerinin Özellikleri ve Kullanışı • Bu grubun en önemli metali aluminyum dur. en bol bulunan ücüncü element olan aluminyum, yer kabugunun kütlece %8, 3 ünü olusturmaktadır. Aluminyum , en cok hafif alaşımların yapımında kullanılır. Aluminyum iyi bir indirgendir, çünü +3 degerlikli iyonuna kolayca yükseltgenir. Aluminyum , metal oksitlerden oksijeni cıkararak aluminyum oksiti olusturur ve diger metal kendi metalik durumuna gecer. bu tepkime TERMİT TEPKİMESİ olarak bilinir. • Fe 2 O 3(k) + 2 Al(k) → Al 2 O 3(k) + 2 Fe(s) • Galyum daha cok galyum arsenur elde edilmesinde kullanılır. bu bileşik ışıgı dogrudan elektirige dönüstürebilir. • İndiyum düşük eriyen alaşımlarını yapımında kullanılır. • Talyum bileşikleri son derce son zehirlidir ve sanayida pek kullanılmazlar. 64

Al’un Özellikleri: Alüminyum, yumuşak ve hafif bir metal olup mat gümüşümsü renktedir. Bu renk, havaya maruz kaldığında üzerinde oluşan ince oksit tabakasından ileri gelir. Alüminyum, zehirleyici ve manyetik değildir. Kıvılcım çıkarmaz. Saf alüminyumun çekme dayanımı yaklaşık 49 megapascal (MPa) iken alaşımlandırıldığında bu değer 700 MPa'a çıkar. Yoğunluğu, çeliğin veya bakırın yaklaşık üçte biri kadardır. Kolaylıkla dövülebilir, makinede işlenebilir ve dökülebilir. Çok üstün korozyon özelliklerine sahip olması, üzerinde oluşan oksit tabakasının koruyucu olmasındandır. Al neredeyse sadece 3+ olmalıdır. • Al Doğada Bulunuşu Yerkabuğunda bol miktarda (%7, 5 - 8, 1) bulunmasına rağmen serbest halde çok nadir bulunur ve bu nedenle bir zamanlar altından bile daha kıymetli görülmüştür. Alüminyumun ticari olarak üretiminin tarihi 100 yıldan biraz fazladır. Alüminyum ilk keşfedildiği yıllarda cevherinden ayrıştırılması çok zor olan bir metal idi. Alüminyum rafine edilmesi en zor metallerden biridir. Bunun nedeni, çok hızlı oksitlenmesi, oluşan bu oksit tabakasının çok kararlı oluşu ve demirdeki pasın aksine yüzeyden sıyrılmayışıdır 65

Al Uygulama Alanları: • Dünyadaki kullanımı, hem miktar hem de değer olarak demirden sonra gelir. • Saf alüminyumun çekme dayanımı düşük olmakla birlikte, bakır, çinko, magnezyum, manganez, ve silisyum gibi pek çok elementle alaşımlandırılarak mekanik özellikleri geliştirilebilir. Yüksek dayanım/ağırlık oranlarından ötürü alüminyum alaşımları, uçak ve uzay araçlarının vazgeçilmez bileşenleridir. • Kullanım alanlarından bazıları: • Ulaşım (otomobil, uçak, kamyon, tren vagonları, deniz araçları, vs. ) • Ambalaj (alüminyum kutular, folyolar, vs. ) • Su arıtma • İnşaat (cam, kapı, duvar, bina, vs. ) • Dayanıklı tüketim aletleri (cihazlar, mutfak araç gereçleri, vs. ) • Elektrik iletim hatları (alüminyum, bakırla eşit elektrik iletkenliğine sahip olup onun yarı ağırlığındadır ve fiyatı da daha ucuzdur ) 66

• Al KULLANILIM YERLERİ Makine imalatı • Kendisi manyetik olmamakla birlikte MKM çeliği ve Alnico manyetlerinin yapımında • Yüksek safiyette alüminyum (SPA, %99. 98 - %99. 999 Al) elektronik ve CD lerde • Toz haline getirilmiş alüminyum boyalara gümüşümsü renk vermede kullanılır. Alüminyum pulcukları (özellikle ahşap boyamada), astar boyalarına da katılabilir. Böylece kurumayla birlikte alüminyum pulcuklar su geçirmez bir tabaka oluşturur. • Anodize edilmiş alüminyumun oksidasyon direnci daha da yüksektir ve inşaat sanayinin pek çok alanında kullanılır. • Kolay şekillendirilebilir oluşu ve yüksek ısı iletkenliğinden ötürü, yeni bilgisayarların CPU'larının ısı uzaklaştırıcılarında alüminyum kullanılır. Bakır ısı uzaklaştırıcıları daha küçük olmalarına karşın daha pahalı ve yapımları daha zordur. • Alüminyum oksit (alumina), doğada corundum (rubi ve safir) halinde bulunur ve cam yapımında kullanılır. Sentetik rubi ve safir, lazerlerde koherent ışık yapımında kullanılır. 67

Kullanımı • Aluminyum çok önemlidir. – En bol bulunan 3. elementtir, dünya kabuğu üzerindeki oranı 8. 3% – Normalden az ağırlıkta alaşımlara sahiptir. – Kolayca Al 3+ile oksitlenebilir. 2 Al(s) + 6 H+(aq) → 2 Al 3+(aq) + 3 H 2(g) 2 Al(s) + 3/2 O 2(g) → Al 2 O 3(s) ΔH = -1676 k. J Thermite reaksiyon : 2 Al(s) + Fe 2 O 3(s) → Al 2 O 3(s) + Fe(s) 68

Boksit Alüminyum Taşının Saflaştırılması ppt Fe(OH)3 with OH- and filter. Make Al(OH)4 - acidic with CO 2. Precipitated Al(OH)3. 69

Alüminyum üretimi 70 / 84

Alüminum Halojenürler 71

Aluminum ve Şap Kristalleri 72

In ve Tl Kullanımı ve değerlikleri • Indiyum. – Az eriyen alaşımlar. – Düşük sıcaklıklı transistörler ve fotoiletkenler. • Talyum – Son derece zehirli. Endüstriyel kullanımı çok az. – Tl 2 Ba 2 Cu 3 O 8+x süper iletkenligini 125 K’ ya kadar sergiler. In ve Ga ikiside 3+ ve 1+ olmalıdır. • Tl ; 1+ ve 3+ olabilir. – Tl+ Grup 1’e benzer. – [Xe]4 f 145 d 106 s 2 – hareketsiz çift etkisi. 73 / 84

22 -5 Grup 14 Metalleri: Kalay ve Kurşun • • • Grup 14 elementlerinin özellikleri grup içinde belirgin şekilde değişir. Grubun altındaki kalay ve kurşun başlıca metalik özelliklerine sahiptirler. Yarı iletken davranış gösteren germanyuma bazen yarı metal denir. Silisyum da yarı iletkendir ve kimyasal bakımdan ametal özellikleri gösterir. Grubun ilk üyeleri olan karbon ametaldir. Kurşun ve Kalay birbirlerine oldukça benzer, her ikisi de yumuşak, dövülebilir ve düşük sıcaklıklarda erirler. Kalay ve Kurşun arasındaki farklardan biri, kalayın yaygın iki kristal şekilde (alfa ve beta) bulunmasıdır. Oysa Kurşun tek bir katı şekilde bulunur. Kurşun başlıca galen, Pb. S, şekilde bulunur. Pb. S önce havada ısıtılarak kurşun okside dönüştürülür. daha sonra oksit kok kömürü ile indirgenir ve Pb metali elde edilir. Üretilen kurşunun yarısından fazlası kurşun-asit(akümülatör) bataryasında kullanılır, diğer kullanıldığı yerler, lehim yapımı ve başka alaşımlar, cephane ve radyasyon kalkanıdır. Kalay ve Kurşun belirgin şekilde metaldirler. – +2 ve +4 değerlikli olabilirler. – Sn’ın ve allotrop şekilleri vardır. az düzenli olup < 13 o C altında dönüşüm olur (Sn vebası) Germanyum metalsidir. Silisyum, ametal olmasına ragmen yarı iletkendir. Karbon ametaldir. 74

Table 22. 6 Some Properties of Tin and Lead (of Group 14) 75

• Kalay, Simgesi Sn atom numarası 50 Latince ismi stannum olup periyodik cetvelin IV-A grubunun 5. Periyodunda yer alır. Gümüşümsü gri renktedir. Havada kolaylıkla okside olmaz, korozyona karşı dirençlidir. Bu özelliğinden ötürü diğer metallerin (korozyondan korumak amacıyla) kaplanmasında kullanılır. Tarihçesi M. Ö. 3000 yıllarına dayanır. Mısır’da ve Mezopotamya’da bronz alaşımında kalay kullanılmıştır • Kalay dövülebilir ve sünek bir metaldir. Kolayca tel ve levha haline getirilebilir. Kuvvetli asitlerden, alkalilerden ve asit tuzlarından etkilenir. Havada ısıtıldığında Sn. O 2 oluşturur. Klor ve oksijenle birleşerek seyreltik asitlerden hidrojeni uzaklaştırır. Oda sıcaklığında dövülebilir olmasına karşın ısıtıldığında kırılganlaşır. • Metalik kalaya 100°C’den yüksek sıcaklıklarda halojenler ve hidrojen sülfür etki eder. Sulu hidroklorik ve hidroflorik asit yavaş, hidrobromik ve nitrik asit ise hızlı olarak kalayla reaksiyona girer. Birçok alkali çözeltiler kalaya etki eder. Yiyeceklerdeki organik asitler kalaya etki etmez. 76

Sn Kullanım Alanları: • Üretilen kalayın yaklaşık %40’ı çelik levhaların kaplanmasında kullanılır. Böylece yiyecek ve konserve kapları olan teneke, daldırma veya elektroliz yoluyla elde edilir. Teneke ve sert kalaydan yapılmış süs veya kullanım eşyaları siyah vernikle kaplanarak sıkça kullanılır. • Kalay-4 -klorür bileşiği özel kaplama, ağartma, duyarlı kâğıt imali işlerinde kullanılır. Makina yağlarının özelliklerinin ıslahında, reaksiyonlarda katalizör olarak, ayna yapımında, sabunlardaki parfümü tesbit etmek için de kullanılır. Kalay-4 -oksit seramik sırlarında, tekstilde ve cam üretiminde işe yarar. Kalay-2 -klorür kimyasal madde, boya, fosfor, polimer üretiminde indirgeyici olarak ve galvanize edici, ayna sırlayıcı ve yağlama yağlarını temizleyici olarak kullanılır. Kalay sülfat boyamada ve kalay kaplamada kullanılır 77

• Kurşun, (Lat. plumbum) simgesi Pb ve atom numarası 82 olup IV-A grubu ve 6. Periyotta bulunur. Yumuşak, ağır, zehirleyici, kolay dövülebilen bir metaldir. Yeni kesildiğinde mavimsi beyazdır, ancak zamanla havada oksitlenmesi sonucu mat gri bir renk alır. İnşaat sektöründe ve ayrıca çeşitli pil, mermi, lehim, ve diğer alaşımların yapımında kullanılır. Kararlı elementler içinde en yüksek atom numarasına sahip olandır. Elektrik iletkenliği düşüktür. Korozyona dayanıklı olmasından dolayı aşındırıcı sıvıların (örneğin, sülfürik asit vb. ) depolanmasında kullanılır. Az miktarda antimon veya diğer metallerle alaşımlandırılarak sertlik değeri yükseltilebilir. 78

Pb • Kurşun cevherleri yer altından kazma, patlatma, kırma ve öğütme aşamalarından geçirilerek çıkarılır ve daha sonra ekstraktif metalurji yöntemleriyle işlenirler. Köpük flotasyonu prosesi, kurşunun, beraberinde bulunan kaya ve toprak parçalarından ayrılarak, %65 -80 Pb içeren bir konsantrede toplanmasını sağlar. Kurşun konsantresi kurutulduktan sorna pirometalurjik işlemlerle önce sinterlenir ve sonra da %97 Pb içerecek şekilde ergitilir. Ürün aşamalı bir şekilde soğutularak, kurşundan daha hafif empüritelerin (safsızlıklar) dross tabakası oluşturacak şekilde yüzeyde toplanması ve uzaklaştırılmaları sağlanır. Ergimiş kurşun bulyonunda kalan empüritelerin de bir sonraki aşamada, üzerinden hava geçirilen bir ergitme işlemiyle curuf fazında toplanarak ayrışmaları ve kurşunun safiyetinin de %99. 9 a çıkması sağlanır. 79

Pb Kullanım Alanları: • Sanayiinin vazgeçemediği metallerden birisi olan kurşun piyasada; ham kurşun, rafine kurşun ve antimonlu kurşun olmak üzere üç değişik bazda işlem görür. Kurşun ve ürünlerinin başlıca kullanım alanları şöyle sıralanabilir: • Otomotiv ve makina imalat sanayii: akümülatör ve otomobil, çeşitli makina ve cihaz üretimi, • İnşaat: kaplama, kurşun boru, tesisat malzemesi, kurşun yünü yapımında, • Savunma sanayii: mermi çekirdeği ve muhtelif silah ve araç gereç imalatı için alaşım olarak, • Ambalaj sanayii: paket mühürü kurşunu, muhtelif ambalaj malzemesi imalatında, • Matbaacılık: matbaa harfleri imalatı ve kalıp yapımında, • Kimya sanayii: kurşun oksit, kurşun kromat, bazik kromat, üstübeç, toz kurşun gresi, kurşun borosilikat üretiminde, • Diğer: aside dayanıklı depo içi kaplamaları, titreşim önleyici bloklar, X-ışınlarından korunma amaçlı araç gereçler, lehim olarak, anot olarak, av saçması yapımında. 80 / 84

Grup 13 Sn- Pb OKSİTLERİ ve HALOJENÜRLERİ • OKSİTLER • Kalay başlıca iki oksit, Sn. O ve Sn. O 2 oluştururlar. Sn. O havada ısıtılarak Sn. O 2 ye dönüştürülebilir. Sn. O 2 çok serttir (Mücevher törpüsü). • Kurşun birkaç oksit oluşturur ve bu oksitlerin kimyası tam belli değildir. • Pb. O, litharge, sarı (seramik, çimento, piller). • Pb. O 2, kırmızı-kahverengi(kibritler, aküler). • Pb 3 O 4, (2 Pb. O+Pb. O 2) MİNYUM kırmızı-kurşun olarak bilinir, karışık oksittir, (kırmızı renkli SÜLYEN BOYA Pb 3 O 4’dan yapılır metal-koruyucu boyadır. ). • HALOJENÜRLER • Kalayın klorürleri (Sn. Cl 2 , Sn. Cl 4 ) sanayide önemli kullanıma sahiptirler. Sn. Cl 2 iyi bir indirgendir ve sulu çözeltide Fe(III)ü Fe(II) ye indirgeyerek demir cevherinin kantitatifi analizinde kullanılır. • Sn. Cl 4, Sn ile Cl 2 un doğrudan tepkimesi ile oluşur. • Sn. F 2 Diş macunları için Anti-çürük katkı maddesidir 81

Kurşun Zehirlenmesi • Kurşunun tesisatçılık sistemlerinde, kap-kacak yapımında ve boyamasında ve gaz katkılarında çok yaygın bir kullanımı vardır. • Pb, insan metabolizmasının işleyişini bozar. • Hafif zehirlenme: – Sinirlilik ve depresyon. • Ağır zehirlenme: – Sinir, beyin ve böbrek hasarları. 82

Özel Konu: Galyum Arsenür. GK-II K. 22 83

TAVSİYE EDİLEN PROPLEMLER Öncelikle konu içinde verilmiş olan 1 adedi çözülmüş 2 adedi çözülecek örnek sorular üzerinde titizlikle durulması tavsiye edilir. Sınav soruları genellikle onlardan seçilecektir. • Konunun daha iyi anlaşılması açısından konunun sonunda yer alan aşağıdaki sorulara da bakılırsa iyi olur. -9 -12 -14 -17 -19 -31 -35 -39 - -41 -45 -49 -51 -57 -61 -65 -69 - -71 -73 -75 - 83 -105 -106 ⇄ ⇌ ⇥ ↔↑↓ ⇅ ÷ ≠ ∞ ≈≤≥≡ ∑ ║│ √ ∛ ∜ ∫ ∫ ± ∆ λ Ӯ ϑ π ½ ¼ ¾ α β γ ∂δσεζηθμφψωƌðУ GK-II K. 22 84 / 84