MADDENİN AYRILMASI
Doğada binlerce tür madde vardır. Maddeler doğada genellikle karışım hâlinde bulunur. Başkaca maddelerden arıtılmış katışıksız maddelere saf madde, iki ya da daha fazla maddenin karıştırılmasıyla oluşan katışığa karışım denir. Örneğin; demir, alüminyum, oksijen, su, şeker, naftalin, yemek tuzu vb. saf maddeler iken; hava, toprak, süt, kan, kum, tuzlu su vb. karışım hâlindeki maddelerdir.
Karışımı oluşturan maddeler bileşen adıyla anılır. Örneğin; hava bir karışımken, havayı oluşturan azot, oksijen vb. gazlar hava karışımının bileşenleridir.
Karışım hâlindeki maddeler, karışımı oluşturan bileşenlerin karışım içindeki dağılımına göre homojen ve*ya heterojen karışımlar olmak üzere ikiye ayrılır. Karışımı oluşturan bileşenlerin dağılımı, karışımın her nokta*sında aynı ise homojen karışım denir. Homojen karışımlara çözelti de denir. Karışımın her noktasında madde dağılımı farklı ise heterojen karışım olarak nitelendirilir. Örneğin; hava, tuzlu su, şekerli su, limonata, mürekkep homojen karışım iken; toprak, süt, buzlu su, ayran, kan, su, zeytinyağı heterojen karışımdır.
ÖZ KÜTLE FARKI İLE AYIRMA
Katı madde karışımlarındaki bileşenlerin öz kütleleri farklı ise bu farktan yararlanarak ayırma işlemi yapılabilir.
Öz kütle farkı ile ayırma yöntemi endüstride geniş ölçüde kullanılır. Farklı öz kütleye sahip iki katının ayrılması istendiğinde, bu maddeler karışımı önce toz hâline getirilir. Toz hâlindeki karışım; öz kütlesi, karışımı oluşturan maddelerin öz kütleleri arasında bir değerde olan ve bu maddelerle etkileşmeyen sıvı içine atılır. Öz kütlesi, içine atıldığı sıvıdan büyük olan madde çöker, diğeri sıvı üstünde toplanır. Böylece karışımı oluşturan bileşenler birbirinden ayrılır. Örneğin; mermer tozu ve naftalin karışımı su içine atıldığında, öz kütlesi suyun öz kütlesinden büyük olan mermer tozu dibe çöker. Naftalinin öz kütlesi suyun öz kütlesinden küçük olduğundan su üstünde toplanır.
Kremadan tereyağı elde edilmesinde, tereyağı ile ayra*nın öz kütlelerinin farklılığından yararlanılır. Krema, makine ya da yayıkta çalkalanır. Tereyağının öz kütlesi ayranın öz kütlesinden küçük olduğundan kremadan ayrılarak ayran üzerinde öz kütleleri birbirinden farklı birbiri içinde çözünmeyen iki sıvının oluşturduğu karışımlar (su - zeytinyağı gibi), ayırma hunisi yardımıyla ayrılır. Ayırma hunisine boşaltılan karışımda öz kütlesi büyük olan altta toplanır. Diğeri ise üstte toplanır. Ayırma musluğu yardımıyla altta toplanan sıvı karışımdan alınır.
ÇÖZÜNÜRLÜK FARKI İLE AYIRMA
Hayvancılıkla uğraşılan yörelerde, peynir ve tereyağını uzun süre saklayabilmek için peynir ve tereyağı tuzlanır. Peynir kullanılmadan önce suda yıkanır, suda bekletilir. Tuz suda çözünerek peynirden ayrılır. Böylece peynirin tuzu giderilmiş olur ki bu yöntem, çözünürlük farkı ile maddelerin ayrılmasına örnek oluşturur, öyleyse bir karışımı, bileşenlerinin herhangi bir çözücüdeki çözünürlükleri farkından yararlanarak ayırabiliriz.
Yukarıda verdiğimiz örneklerde, karışım oluşturan bileşenlerin suda çözünmesinden ya da çözünmeme*sinden yararlandığı açıktır. Ancak bazı karışımları oluşturan bileşenlerden iki ya da daha fazlasının aynı çözen*de çözündüğü durumlarla da karşılaşılır. Bu durumda karışımı bileşenlerine ayırmak için bileşenlerin farklı çözücülerdeki çözünürlüklerinin farklı oluşundan yararlanılır.
Örneğin; yemek tuzu, kükürt ve mermer tozundan oluşan bir karışımdan yemek tuzu suda çözünerek ayrılır. Kalan karışım karbon tetraklorür ile yıkanırsa kükürt, karbon tetraklorürde çözünerek mermer tozundan ayrılmış olur.
Çözünürlük farkı ile karışımları bileşenlerine aynına yöntemleri endüstride, madenlerin zenginleştirilmesinde, meyve sularının deriştirilmesinde, bitkisel yağların elde edilmesinde, kimyasal ürünlerin saflaştırılmasında kullanılır.
HÂL DEĞİŞTİRME SICAKLIKLARI FARKİ İLE AYIRMA
Maddelerin, katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç hâlde bulunduğunu; ısı enerjisinin maddeleri etkilediğini ve maddelerde hâl değişikliğine neden olduğunu biliyorsunuz. Hâl değişikliği ısı alış verişi ile olur. Madde ısı aldı*ğında sıcaklığı artar. Katı bir maddenin sıcaklığı, erime sıcaklığına ulaştığında madde sıvı hâle geçer. Yani erir.
Erime sırasında madde katı ye sıvı hâlini bir arada bulundurur. Örneğin; bir buz parçası ısıtılırsa, yavaş yavaş erir. Bu safhada suyun katı ve sıvı hâli bir aradadır. Isıtma sürdürülürse, buz tamamen eriyerek sıvı hâle geçer.
Elinize ya da yere döktüğünüz suyun bir süre sonra buharlaştığını bilirsiniz. Soğuk loş günlerinde su biri*kintileri veya akarsuların buharlaştığını görmüşsünüzdür. Evinizde çaydanlıkta ısıttığınız suyun, yüzeyinden ha*fif hafif buharlaştığına çoğu kez tanık olmuşsunuzdur. Buharlaşarak gaz hâline geçen maddeler soğutulduğunda tekrar sıvı hâle döner. Gaz hâlindeki maddelerin ısı kaybederek sıvı hâle geçmesine, yoğunlaşma denir.
Yukarıdaki açıklamalarımızdan sıvıların her sıcaklıkta buharlaştığını, sıvıların buharlaşması için kaynamalarının ön koşul olmadığını anlamışsınızdır. Ayrıca kaynama esnasında buharlaşmanın ve buharlaşma hızının arttığını, fakat kaynama ya da erime - donma olayının belirli bir sıcaklıkta gerçekleştiğini bilirsiniz.
O hâlde maddelerin erime (donma) ve kaynama noktalarının yani hâl değişim sıcaklıklarının farklı oluşundan yararlana*rak karışımları bileşenlerine ayırmamız mümkün olmalıdır,
Sizler kaynamakta olan tuzlu suyun, suyu buharlaştıkça tuzluluk oranının arttığını, buharlaşan deniz su*yundan geriye tuz vb. artıkların kaldığını, bu yöntemle de deniz suyundan (Konya ilimizde tuz gölünden) tuz el*de edildiğini bilirsiniz.
BİLEŞİKLERİN AYRIŞMASI
Konumuz içinde madde hakkında bilgiler edinirken, saf maddeleri elementler ve bileşikler olarak sınıfla*mış ve bunlara örnekler vermiştik. Çeşitli yöntemlerle ayrıştırılmaya çalışıldığında değişik özellik gösteren hiç*bir yabancı maddeye ayrılmayan saf maddelere element denir. Demir, bakır, alüminyum, altın, gümüş, cıva, platin, oksijen, hidrojen, helyum, argon vb. bilinen element sayısı günümüzde 111'dir.
Birden çok element ya da maddenin kimyasal bir tepkime sonucu belirli oranlarda birleşerek oluşturduk*ları yeni özellikteki maddeye bileşik denir.
Bilinen az sayıda elementin birleşmesinden milyonlarca türde bileşik oluşur. Oluşan bileşiklerin özellikle*ri, kendilerini oluşturan elementlerin ya da maddelerin özelliklerinden tamamen farklıdır, örneğin; hidrojen ve oksijen gazlan belirli bir oranda birleşerek kendilerinden tamamen farklı su bileşiğini oluşturur. Su, tuz, şeker, etilalkol, karbondioksit vb. birer bileşiktir.
Karışımların kendilerini oluşturan saf maddelere ayrılması fiziksel bir olay, öz kütle, çözünürlük, erime, kaynama ve yoğunlaşma sıcaklığı vb. özellikler maddelerin fiziksel özelliğidir. Bu özelliklerden yararlanarak ka*rışımları bileşenlerine ayırmak üzere deneyler plânladık. Maddelerin ayırt edici özelliklerinden yararlanarak ve fiziksel yöntemler kullanarak karışımları bileşenlerine ayırdık. Ancak maddeler, karışımlar hâlinde bulundukları gibi daha kompleks ve karmaşık bir yapı olan bileşikler hâlinde de bulunur. Şeker, yemek tuzu, sodyum klorat, aspirin gibi sayamayacağımız kadar çok madde yanında, canlılığın vazgeçilemez bir parçası olan su da bir bile*şiktir.
Karışımlardan farklı olarak bileşikleri bileşenlerine ayırmak, ayırt edici özellikler yanında daha başka kimyasal teknikleri ve daha fazla bilgiyi gerektirir. Biz bu tekniklerden, ısı enerjisi ile ayırma ve elektrik enerjisi ile ayırmadan (elektroliz) söz edeceğiz. Hepsi de kimyasal bir olaya dayalı bu yöntemlerle bileşikleri bileşenleri*ne ayıracağız. Ancak şunu unutmamanız gerekir ki her bir bileşiği bileşenlerine ayırmak başka başka kimyasal teknikleri gerektirir, örneğin; kireç taşını (kalsiyum karbonat) ısı etkisiyle sönmemiş kireç (kalsiyum oksit) ve karbondioksitle ayırmak mümkünken, suyu ısı enerjisiyle bileşenlerine ayıramayız. Suyu ancak elektrolizle bile*şenlerine ayırabiliriz.
ELEKTRİK ENERJİSİ İLE AYRIŞTIRMA (ELEKTROLİZ)
Isıtma, damıtma, kristallendirme gibi yöntemlerle pek çok bileşik, daha basit maddelere ayrışamaz. Bunun için daha güçlü bir tekniğe ihtiyaç vardır. Elektrik enerjisiyle kimyasal bir ayrıştırma yöntemi olan bu teknik elektrolizdir. Elektrik akımı iletkenliği sağlayan maddeler elektrolit maddeler denir.
Elektroliz, sanayide birçok maddeni elde edilişinde, metallerin saflaştırılmasında yaygın olarak kullanılır. En önemli uygulamaları, yemek tuzunun elektrolizinden klor ve sodyum hidroksit üretimi ve alüminyum oksitten alüminyum üretimidir. Ayrıca kaplamacılıkta (nikelaj, kromaj vb) kullanılır. Elektrik enerjisi ile bileşikleri basit maddelere ayrıştırma işlemi kimyasal olaydır.
BAŞKA AYRIŞTIRMA TEKNİKLERİ
Bileşiklerden başkaca saf maddeleri ısı ve elektrik enerjisi yardımıyla elde ettik. Ancak bu tekniklerin dı*şında saf maddeler olan bileşiklerden başkaca saf maddeleri elde etmek için değişik ayrıştırma teknikleri de kul*lanır. Örneğin; maden yataklarından çıkarılan demir oksit içeren cevher, yüksek fırınlarda kok kömürü ile birlik*le ısıtılarak tepkimeye sokulur. Kok kömürü, demir oksidin oksijenini tutar, böylece demir elde edilir. Teknikte kurşun, çinko ve krom da benzer yöntemle elde edilir.
Metalleri saf olarak elde etmenin bir başka yolu da bu metallerin çözeltilerini kendilerinden daha aktif olan bir metal ile tepkimeye sokmaktır. Örneğin; balar sülfat bileşiğinden bakın saf olarak elde etmek için bakır sülfatın sudaki çözeltisi, bakırdan daha aktif olan metalik alüminyum ya da çinko ile tepkimeye sokulur. Alümin*yum ya da çinko metali çözeltiye geçerken bakır, serbest hâlde alüminyum ya da çinko üzerinde toplanır. Bu yöntem sanayide bazı metallerin üzerini kaplamakta da kullanılır.
Suyun elektrolizi ile hidrojen ve oksijene ayrışır. Ancak civayı, bakırı, oksijeni, hidrojeni elektroliz etmeye çalışsak, bunları ısıtsak, kömürle kızdırsak, daha basit saf maddelere ayrıştırılamaz.. Bileşiklerin ayrıştırılması sonucu oluşan saf maddeler daha basit saf maddelere ayrıştırılamıyorsa, bu saf maddelere element denir. Deneylerle saf olarak elde edilen oksijen, hidrojen, bakır vb. maddeler birer elementtir. Değişik işlemlerle bu saf maddelerden, ancak kütlesi daha büyük olan yeni saf maddeler (bileşikler) elde edilebilir.
AKILCI VE BİLİMSEL DAVRANIŞIN ÖNEMİ
Akılcılık, evrende gerçekleşen olaylara, insanın aklını kullanarak bir neden bulması, her olayın doğal bir nedeni olduğunun bilinmesi ve gösterilmesidir.
Öğretmen; deney tüpündeki renksiz iki sıvıyı birbirine karıştırıp vişne renkli bir başka sıvı elde ettiğinde; aklımızda uyanan soru, ilk renksiz sıvıların ne olduğu, tepkimeden hangi sıvının çıktığıdır. Oysa aynı deneyi, ay*nı sıvılarla (ama bu sıvıları size su olarak tanıtıp) sahnede süslü sürahilerin içinde yapan sihirbaz, şeytanî güçle*rin yardımıyla vişne suyu oluşturduğunu söyleyebilecek, pek çok kişiyi de inandıracaktır.
Sihirbazla öğretmen arasındaki ayırım, bilimsel düşünceyle hurafe arasındaki ayırımdır. Aklını doğru kul*lanmayı öğrenen insan; yaşamı boyu rahat edecek, başkalarının kendisini kandırmasına izin vermeyecek, gördü*ğü her olayın nedenini başka bir doğal olayda arayacaktır.
Tarihin bildiği, gerçek anlamda bilimsel düşünen ilk insan yurdumuzda, Anadolu'da yaşadı. İzmir'in gü*neyinde, Miletos adlı kentte, M.Ö. 7. yy'da doğdu. Adı Thales (Tales)'ti Matematikteki ustalığı, bugün kendi adıyla anılan teoremleriyle belgelenmiştir.
Mitolojinin karanlığı içindeki toplumda, bilimsel düşünen ilk insan olarak Thales, M.Ö. 28 Mayıs 585'teki güneş tutulmasını önceden hesaplamış ve bir savaşa engel olmuştu.
Mısır'da, o güne değin kimsenin çözemediği bir sorunu çözmüş, piramitlerin gölgelerini ölçerek yüksek*liklerini bulmuştu. Ardından gelen Anadolulu düşünürler, Güneş ve Ay tutulmaları, Dünya'nın yuvarlaklığı, Dünya haritası*nın çizilmesi gibi bugün bile insan yaşamında önemini koruyan pek çok doğru bilgiyi buldular.
Bilimci düşüncenin en önemli iki aşaması yine bu dönemde Anadolulu bilgeler tarafından gerçekleştirildi: Ephesoslu Herakleitos (Efesli Heraklos), evrenin durağan olmadığını, her şeyin "akış" içinde olduğunu gördü ve gerçeğe "zaman" boyutunu ekledi. Bu durumu; "Aynı ırmağa iki kez girilemez." diyerek örneklendirdi.
Teos'lu Demokritos, bugün bile aynı adla anılan "ATOM"' fikrini ortaya attı.
Bilimsel davranışın temelinde her şeye kuşkuyla bakmak vardır. Her bilgi alınır, bir kez daha aklın süzge*cinden geçirilir. Böylece her bilgi, her kullanımda bir kez daha denetlenir, eksiklikleri varsa tamamlanır, yanlış*ları varsa düzeltilir. Böylece bilimsel bilgi her kullanımda bir kez daha doğrulanır, sağlamlaşır. Bilimsel düşünü*şün sağlamlığı buradan gelir.
Bilimsel düşüncenin yılmaz savunucusu olan Büyük Önder Atatürk, 1924 yılındaki bir söylevinde "Dün*yada her şey için, uygarlık için, hayat için, basan için, en gerçek yol gösterici bilimdir, fendir." diyerek ülkenin çağdaşlaşması ve uygarlaşması için bilimin yol göstericiliğine güvenilmesini istemiştir.
Mustafa Kemal'in erdemi, işte bu çağdaş dünyaya Türk toplumunun ayak uydurmasını sağlamasındadır.
