Maddeler Bilgisine Giriş, Maddenin Yapısı PDF

Maddeler Bilgisine Giriş, Maddenin Yapısı  Maddenin Yapısı Maddeyi meydana getiren atomlar bir çekirdek etrafında dönen elektronlardan meydana gelir ve bu elektronlar da atomlar arası bağlarla birbirlerine tutunur. Atomlar arasındaki bağlar da kuvvetli (primer) ve zayıf (sekon...

Maddeler Bilgisine Giriş, Maddenin Yapısı  Maddenin Yapısı Maddeyi meydana getiren atomlar bir çekirdek etrafında dönen elektronlardan meydana gelir ve bu elektronlar da atomlar arası bağlarla birbirlerine tutunur. Atomlar arasındaki bağlar da kuvvetli (primer) ve zayıf (sekonder) olmak üzere iki şekildedir.  Primer Bağlar Bu bağları çözmek için yaklaşık 100 kkal/mol enerji gerekmektedir. İyonik, kovalent ve metalik olmak üzere 3 şekilde oluşabilir. İyonik Bağlar: Artı ve eksi yüklerin karşılıklı olarak birbirini çekmesinden oluşan bağ türüdür. En basit atomlar arası bağdır. Sodyum klorür (NaCl) bu bağlara örnek verilebilir.  Kovalent Bağlar: Bir atomun komşu atom ile elektron paylaşarak elektron sayısını sekize tamamlaması sonucu oluşan bağ türüdür. Hidrojen (H2) molekülü bu bağa örnek olarak verilebilir. Bu bağlar kuvvetli olmasına rağmen yüksek sıcaklıklarda aşırı dirençli değillerdir.  Metalik Bağlar: Pozitif atom çekirdeklerinden ve çevresindeki serbest elektronlardan oluşur. Metal olan atomlar, dış yörüngelerinde periyotlarında belli olan orana göre daha fazla elektron bulundururlar. Bu elektronlar atomdan ayılır ve çekirdeğin etrafını çevreleyen bir elektron denizi meydana getirirler. Negatif elektron denizi ile pozitif elektron denizi arasında elektrostatik çekme kuvvetleri sayesinde metal atomlar bir arada bulunur. Düzgün pozitif iyon yığını ile bu yığını çevreleyen elektron denizi arasında metalik bağ oluşur.  Sekonder Bağlar Bu bağları çözmek için 10 kkal/mol’den az enerji gerekir. Van Der Waals Kuvvetleri: Van der Waals Bağları Soy gazlar ve ametallerin oluşturduğu bazı apolar moleküller oda koşullarında gaz halindedir (He, Ne, Ar, H2, O2 gibi). Bu gazlar soğutulduğunda ve yüksek basınç uygulandığında moleküller birbirine yaklaşır ve sıvı hale geçer. Moleküller birbirlerine yaklaştıklarında elektron dağılımlarındaki simetri bozulabilir. Molekülde elektronların yoğun olduğu taraf kısmen negatif, diğer taraf da kısmen pozitif yükle yüklenir. Bir molekülün pozitif diğerinin de negatif yüklü kısımları arasında kısa süreli zayıf çekim kuvvetleri oluşur. Bu kuvvetlerin etkisi ile moleküller arasında oluşan bağlara van der waals bağları denir. Oldukça zayıf olan bu bağ çeşidinin kuvveti molekül büyüklüğü arttıkça artar.  Atomlar arasındaki çekme kuvvetleri atomları birbirine çeker, ancak atomların daha fazla birbirine yaklaşmasını önleyen sınırlayıcı faktörler de vardır. Çekme kuvvetlerine karşı var olan itme kuvvetinden dolayı, atomlar arası bir mesafe oluşur. Çekme ve itme kuvvetlerinin eşit olduğu bu aralık, atomlar arası mesafedir. İki atom arasındaki itici kuvvet, mesafenin tersi ile orantılıdır. Çekici kuvvetler, atomlar arasındaki mesafe azaldıkça artar.  Materyallerin özellikleri atomların dizilişine bağlıdır. Atomların dizilmesi 3 gruba ayrılabilir: 1. Moleküler Yapı: Birbirine kuvvetle bağlı, belli sayıdaki atom grubuna molekül adı verilir. Molekül içi çekmeler kuvvetli (primer bağlar) iken, moleküller arası bağlar zayıf (Van Der Waals) kuvvetleridir. Atomlar arası bağlara benzeyen moleküller arası bağlar zayıf olduğundan her molekül az çok serbest hareket edebilir. Bu materyaller diğer materyallere kıyasla düşük ergime ve kaynama sıcaklıkları gösterirler.  2. Kristal Yapı: Kovalent bağlar, her atom için belli sayı ve açıda komşu atomları bir araya getirdiğinde, moleküllerde bir yapı düzeni oluşur. Atom diziminde üç boyutlu tekrarlanan bir düzen görülür. Böyle yapılara kristal denilir. Kristal sistemlerinin geometrisi; kübik, tetragonal, ortorombik, monoklinik, triklinik, hekzagonal, rombohedral olarak belirlenir. Diş hekimliğinde kullanılan metallerin çoğu kübik sistemdedir. 3. Kristalsiz (Amorf) Yapı: Kristallerde olduğu gibi tekrarlanan model yapısı olmayan amorf (şekilsiz) yapılar içinde gazlar, sıvılar, mumlar ve camlar sayılabilir.  Gazlar: Gazların iç düzenleri yoktur. Bütün atom veya molekülleri diğerlerinden yeteri derecede uzaktadır ve esas olarak molekülleri bağımsızdır. Atom veya molekülleri bağımsız olarak hareket ettiğinden belli bir boşluğu dolduran gazlar etrafına basınç yapar.  Sıvılar: Akışkandırlar ve düzenli bir kristal yapıları yoktur. Sıvıların yarı düzenli bir yapıları vardır. Komşu atomların arasındaki mesafeler hemen hemen birbirine eşit ve kristaldekilerle yaklaşık olarak aynıdır. Sıcaklık azaldıkça sıvının enerjisi düşer ve ikinci bir hal değişimi meydana gelerek sıvı katı hale geçer. Bu olayda açığa çıkan ısı şeklindeki enerjiye latent fuzyon ısısı veya donma ısısı denir. Bu değişimin tersine yani katı halden sıvıya geçerken oluşan ısıya ise fuzyon veya erime ısısı adı verilir.  Camlar: Aşırı soğumuş sıvı olarak da nitelendirilir. Yüksek ısıda camlar sıvı olur. Atomlar serbest olarak hareket eder ve kayma gerilimleri izlenir. Cam, sıvı sıcaklığında aşırı soğutulunca, atomların daha düzgün olarak dizilmeleri sebebiyle ısıl büzülme olur. Camın düzenli kısımları, aralarında çok sayıda düzensiz birim bulunacak şekilde yerleşmiştir. Böyle bir düzen, tipik olarak sıvı yapılarda görüldüğünden, bu katılara süper soğutulmuş sıvılar da denilir. Kesin bir erime noktaları olmamakla birlikte, ısıtıldıkça yavaş yavaş yumuşar, soğutuldukça yavaş yavaş sertleşirler. Yüzey Olayları Difüzyon: Sıvı ve gazlar da olduğu gibi katı haldeki atomların da difüzyonu vardır. Örgü yapısındaki atomlar merkezden itibaren devamlı bir titreşim içindedir. Mutlak sıfırda titreşim durur, enerji sıfır olur ve atom titreşim merkezinde bulunur. Bilinen bir maddenin difüzyonu esasen sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklık arttıkça difüzyon oranı da artar. Difüzyon hızı ayrıca atom boyutuna, atomlar veya moleküller arası bağlara, örgü bozukluklarına da bağlıdır. Diş hekimliğinde kullanılan metallerin difüzyonları o kadar küçüktür ki pratik olarak tespit edilemez.  Adezyon/Kohezyon (Yapışma/Bağlanma): Adezyon, iki maddenin birbirleriyle tam temasa getirilmesi durumunda bunları bir arada tutan kuvvettir. Birbirine benzemeyen moleküller arasındaki çekim kuvvetine adezyon, benzer moleküller arasındaki çekim kuvvetine ise kohezyon adı verilir. Adezyonu meydana getiren ara tabakaya adeziv (yapıştıran), yapıştırılan materyale de aderent (yapışan) denir.  Mekanik Bağlanma: İki madde arasındaki en iyi bağlanma, moleküler etkileşimden çok mekanik bağlanma ile sağlanabilir. İki materyal arasındaki yapışma şeklinde de tarif edilebilir. Bu tip bir işlem için sıvı veya yarı viskoz bir yapıştırıcı en iyi ortamdır. Diş hekimliğinde kuron ve köprülerin dişe simantasyonu bu tip bir bağlanmaya en güzel örneklerden biridir.  Yüzey Enerjisi: Sıvı yüzeyindeki moleküller birbirlerinden ayrı dururlar ve buharlaşma yolu ile uzaklaşırlar. Moleküller veya atomlar arası mesafedeki bu artış çekim enerjisinde artışa sebep olur. Böylelikle de sıvının damlalar halinde yayılması sağlanır. Bir sıvı damlasının küresel yapı kazanması, oluşan yüzey alanını en aza indirir ve en düşük enerjiye geçmesini sağlar. Doğadaki tüm maddeler düşük enerjiye ulaşma eğilimindedir. Madde uygun şartları bulduğunda enerjisini azaltır. Bir katının yüzey enerjisini azaltmak için çeşitli sıvılar veya gazlar ile oluşturduğu temas, sıvı veya gazın, katı ile olan temasının şekline göre değişik şekillerde ortaya çıkar.  Temas Açısı (Değme Açısı): Katı yüzey ile bir sıvı damlacığının ilişkisi temas açısı olarak tanımlanır. Sıvı bir damlacık, katı bir yüzey ile ilişkiye girdiğinde, damlacık bir denge formuna ulaşır ve temas bölgesinde bir açı oluşur. Katı yüzey üzerinde, sıvı, katı veya gazın birleşim noktasından, sıvının yüzeyde oluşturduğu küresel şekle teğet çizilen çizginin katı yüzeyle oluşturduğu bu açı temas açısı (θ) olarak adlandırılır. Tefllon gibi çok düşük yüzey enerjisine sahip katılarda çok geniş bir değme açısı mevcuttur (A). Eğer bütün yüzey üzerindeki tek tabakalı film şeklinde bir safsızlık söz konusu ise orta büyüklükte bir değme açısı oluşur (B). Katının yüzey açısı kirler veya başka bir nedenle azalmış ise ufak bir değme açısı meydana gelir (C).  Temas açısı ikiye ayrılmaktadır: İlerleyen açı; sıvının kuru, temiz, katı yüzey üzerinde yayılması durumunda görülür. Gerileyen açı; ise daha önceden ıslanmış yüzey nedeniyle sıvının yayılma eğiliminden dolayı ortaya çıkar. Temas açısı küçüldükçe adezivin, aderentin yüzeyi üzerindeki bozuklukları doldurma yeteneği artacaktır.  Islanma: Düzgün yüzeylere sahip iki katı cisim arasında adezyon sağlayabilmek için sıvı bir maddenin tüm yüzeyde kolayca yayılması gerekir. Sıvının bu özelliğine ıslatma, yüzeyde ortaya çıkan bu duruma ise ıslanma adı verilir. Islanma iki farklı şekilde tanımlanabilir: Makroskobik olarak ıslanma; katı bir yüzeyin sıvı ile tam olarak kaplanmasıdır. Termodinamik tanımlamaya göre ise; sıvı, katı bir yüzey ile temas ettiğinde temas açısının 90°’den düşük olması yüzeyler arası serbest enerjiyi düşürür. Yayılma temas açısı 0° olduğu zaman ıslanma ideal olarak gerçekleşir.