MADDE VE ÖZELLİKLERİ
Uzayda yer kaplayan ve duyularla algılanabilen nesne. Maddelerin temel yapı taşı atomlardır. Bütün maddeler bazı ortak özellikler taşır. Örneğin her madde, uzayda bir yer kaplar; buna hacim denir. Yine her madde etki alanı sonsuz olan bir kütle çekimi etkisi yaratır. Bu etkiyle öteki maddeleri kendisine çeker. Bu çekim etkisinin büyüklüğü, maddenin kütlesiyle doğru orantılıdır. Büyük kütleli maddelerin kütle çekim etkisi büyük olur. Bunun yanında bütün maddeler bir “eylemsizlik” barındırır. Bir başka deyişle mevcut konumunu (durma hâlini ya da hareketini) koruma eğilimindedir. Bu eylemsizliğin büyüklüğü de yine maddenin kütlesiyle orantılıdır. Büyük kütleli maddeleri durur konumlarından harekete geçirmek ya da hareketlerini değiştirmek daha zordur.
Albert Einstein’ın geliştirdiği özel görelilik kuramına göre madde ve enerji birbirlerine dönüşebilir. Örneğin bir atom bombası patladığında ya da nükleer elektrik santrallerinde radyoaktif maddelerin tepkimeye girmesi sırasında madde enerjiye dönüşür.
Maddelerin bir başka maddeye dönüşmeksizin gözlenebilen ve ölçülebilen kimi fiziksel özellikleri vardır. Bunlar; renk, koku, tat, çözünürlük, sertlik, hacim, kütle, ısı ve elektrik iletkenliği, özkütle, genleşme, esneklik, erime noktası ve kaynama noktası gibi özelliklerdir. Bunların yanında maddelerin bir de kimyasal özellikleri bulunur. Maddelerin başka maddelerle kimyasal tepkimeye girip yeni maddeler oluşturma kapasitesi ya da yanıcılığı gibi özellikler kimyasal özelliklerdendir. Ayrıca maddelerin radyoaktif özellikleri de vardır; kimi maddeler kendiliğinden ışın yayar. Bu tür maddelere radyoaktif maddeler denir.
MADDENİN HALLERİ
Madde, katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç hâlde bulunur. Bütün bu haller birbirinden farklı özellikler taşır. Bunlardan katı maddeler (tahta, taş, demir gibi) elle tutulabilen, belirli bir biçimi, hacmi ve görünüşü olan maddelerdir. Katı maddeyi oluşturan atom ve moleküller birbirine çok yakındır. Aralarındaki boşluklar çok azdır. Atom ve moleküller arasında bir düzenlilik vardır. Sıvı maddeler (su, zeytinyağı, alkol gibi) akışkan, bulundukları kabın şeklini alan maddelerdir. Sıvı hâlde atom ya da moleküller katılardan daha düzensiz olup, tanecikler arası boşluklar katılardan daha fazladır. Gazlar belirli bir hacmi ve biçimi olmayan maddelerdir; tıpkı sıvılar gibi bulundukları kabın biçimini ve hacmini alır. Gaz hali, maddeyi oluşturan atom ya da moleküllerin arasındaki boşlukların çok olduğu hâldir. Gaz tanecikleri tümüyle düzensiz olarak hareket eder. Akciğerlere çekilen hava akciğerlerin, otomobil lâstiğinin içindeki hava da lâstiğin biçimini alır. İstenildiğinde ortam şartları elverişli hâle getirilerek maddeler bir hâlden diğerine dönüştürülebilir.
Maddeler eriyerek, donarak, buharlaşarak, yoğunlaşarak ya da süblimleşerek hâl değiştirir. Katı hâlde bulunan bir maddenin ısı alarak sıvı hâle dönüşmesine "erime" denir. Sıvı hâldeki bir maddenin ısı kaybederek katı hâle dönüşmesineyse "donma" denir. Katı maddenin eriyerek sıvılaşmaya başladığı sıcaklığa "erime noktası", sıvı maddenin ısı kaybederek katılaşmaya yani donmaya başladığı sıcaklığaysa "donma noktası" denir. Maddenin erime ve donma noktaları, maddelerin ayırt edici özelliklerinden biridir. Sıvı hâldeki bir maddenin ısı etkisiyle gaz hâline dönüşmesine "buharlaşma" denir. Gaz hâlindeki bir maddenin soğuyarak sıvı hâle dönüşmesine de "yoğunlaşma" adı verilir. Gaz hâlindeki bir maddenin sıvı hâli atlayarak, doğrudan katılaşmasına ya da bu olayın tam tersine "süblimleşme" denir. Sıvılar her sıcaklıkta buharlaşabilir. Sıcaklık artıkça buharlaşma artar. Ayrıca her sıvının buharlaşması farklıdır. Örneğin, alkol, suya göre daha çabuk buharlaşır. Sıvıların kaynama sıcaklığı sabittir. Kaynama süresince kaynayan sıvının sıcaklığı değişmez. Ancak her sıvının kaynama sıcaklığı farklıdır. Örneğin, suyun kaynama sıcaklığı deniz kenarında 100ºC, cıvanın kaynama sıcaklığıysa 357ºC'dur. Kaynama sıcaklığı da maddelerin ayırt edici özelliklerinden biridir.
KARIŞIM
Karışım, iki ya da daha çok maddenin karışmasıyla oluşan ve birbirleriyle tepkimeye girmeyen madde topluluğuna verilen ad. Tuzlu su, toprak, göl ve deniz suları, petrol gibi maddeler gerçekte birer karışımdır. Karışımı oluşturan maddelerin her birinin karışım içindeki dağılımı tekdüze değilse; yani, bir çeşit öbekler şeklindeyse, bunlara heterojen karışımlar (adî karışımlar) denir. Bu karışımlara örnek olarak; meyve suları, süt, talaşlı su verilebilir. Karışan maddelerin her birinin karışım içindeki dağılımı aynı ise bu karışımlara homojen karışımlar denir. Çözelti, bir maddenin bir başka madde içinde homojen olarak dağılmasından oluşan karışımdır. Bu nedenle homojen karışımlara çözelti adı verilir. Şekerli su, hava, alkollü su birer çözeltidir.
Çözeltilerin herhangi bir yerinden alınan örnek, o çözeltinin bütün özelliklerini gösterir. Çözeltiler, içinde çözünmüş olarak bulunan maddelerin miktarına göre, derişik ve seyreltik olarak iki gruba ayrılır. İçinde çözünen madde miktarı fazla olan çözeltilere derişik (konsantre) çözeltiler, çözünen madde miktarı az olan çözeltilere ise seyreltik çözeltiler denir.
Doğadaki maddelerden pek çoğu saf olarak bulunmaz, karışım olarak bulunur. Karışımlardan saf maddeler elde edebilmek için, çeşitli ayırma teknikleri kullanılır. Bunlar eleme, süzme, yüzdürme, dinlendirme, damıtma gibi yöntemlerdir. Eleme yöntemi, değişik büyüklükteki maddelerin oluşturduğu katı hâldeki karışımları birbirinden ayırmak için kullanılır. Çakıl, kum karışımları bu yöntemle birbirinden ayrılır. Süzme yöntemi, bir sıvı ile sıvı içinde çözünmeyen katı maddeleri birbirinden ayırmak için kullanılır. Haşlanmış makarna, suyundan süzme yöntemiyle ayrılır. Birbiriyle karışmış katı maddelerin, sıvı maddeler yardımıyla ayrılması yöntemine yüzdürme adı verilir. Altın elde edilirken diğer maddelerden yüzdürme yöntemiyle ayrılır. Yüzdürme yönteminde birbirinden ayrılacak katıların yoğunluklarının farklı olması gerekir. Sıvı-sıvı karışımlarını birbirinden ayırmak için kullanılan yönteme ise damıtma denir. Bu yöntemde karışan maddelerin kaynama noktalarının farklı olmasından yararlanılır. Damıtma yöntemi, ham petrolden benzin, mazot, fuel-oil gibi ürünlerin elde edilmesinde ve suyun ayrıştırılmasında sık kullanılan bir yöntemdir. Sıvı içine dağılmış katı maddelerin zamanla dibe çökmesi ile ayrılması yöntemine ise dinlendirme denir.
HACİM
Maddelerin uzayda kapladığı yer. Her maddenin bir hacmi vardır. Hacim ölçülerinin temel birimi metre küp (m3) tür.
Hacmi ölçülecek madde, düzgün bir geometrik şekle (küp, dikdörtgen, üçgen gibi) sahipse, geometrik şeklin hacmi hesaplanarak o maddenin hacmi bulunabilir.
Düzgün bir geometrik şekle sahip olmayan maddelerin hacmini hesaplamak için ise dereceli silindir kullanılır. Dereceli silindir içindeki sıvının (genellikle su kullanılır) madde konulduktan sonraki seviyesiyle konulmadan önceki seviyesi arasındaki fark maddenin hacmini verir. Bazen hacmi ölçülmek istenen katı madde, dereceli silindire sığmayacak kadar büyük olabilir. Bu durumda katı maddenin sığabileceği büyüklükte bir kap su ile doldurulur. Katı madde kabın içine konularak tamamen suya daldırılır. Kaptan taşan suyun hacmi katı maddenin hacmine eşit olur.
Sıvıların hacmini ölçmekte litre birim olarak kullanılır. Sıvıların hacimleri dereceli silindirle ölçülür. Ölçüm yapılırken dereceli silindirin düz bir yüzeye konulması gerekir.
Gazların da katı ve sıvılar gibi hacmi vardır. Ancak gazlar bulundukları kabın hacmini alırlar. Gazların hacmi, dış etkenlerle, ısı ve basınçla değişebilir. Örneğin, havaya uygulanan basınç arttığında, havanın hacmi küçülür, basınç azaldığındaysa hacmi büyür.
Hacim, maddeler için ayırt edici bir özellik değildir. Bütün maddelerde var olan ortak özelliktir.
ÇÖZÜNÜRLÜK
Bir maddenin çözücü içindeki çözünebilme özelliği. Çözünürlük, 100 gram çözücü (ya da 100 ml saf su) içinde çözünebilen maddenin gram olarak ağırlığı cinsinden gösterilir. Belirli bir sıcaklık ve basınçta, bir çözeltide belirli miktarda madde çözünür. Çözeltiye daha çok çözünen madde eklendiğinde, normalde çözünen maddenin fazlası çözünmeden kalır ve o sıcaklıkta çözünen maddenin derişimi en yüksektir. Böyle çözeltilere doymuş çözeltiler denir.
Bir maddenin çözünürlüğü sıcaklık, basınç, çözücü ve çözünenin cinsine bağlı olarak değişir. Katı ve sıvı maddelerin çözünürlüğü sıcaklıkla artarken gazlarınki azalır. Gazların çözünürlüğünü artıran etki basınçtır. Katı ve sıvıların çözünürlüğünde basıncın bir etkisi yoktur. Ayrıca çözeltiyi karıştırmak, çözeltinin sıcaklığını yükseltmek ve maddeleri toz hâline getirmek de çözünme hızını artıran etmenlerdir.
ERİME NOKTASI
Bir maddenin katı hâlden sıvı hâle geçtiği sıcaklık derecesi. Standart atmosfer basıncında, saf kristal yapılı katıların her biri farklı sıcaklıklarda erir. Bu nedenle, erime noktası bir maddenin ayırt edici özelliklerinden biridir ve onu tanımlamakta kullanılır. Böylesi katılara, yeterince ve sürekli ısı uygulandığında, sıcaklık sıvılaşma oluşuncaya kadar sabit bir şekilde artar. Sıcaklıktaki artış burada sonlanır ve artık maddenin tamamı sıvıya dönüşünceye kadar bir değişim gözlenmez. Sıvılaşma tamamlanmasına karşın ısı uygulanması sürdürülürse, sıcaklık yeniden yükselmeye başlar.
