Maddenin yapısını, özelliklerini, birleşimini, maddeler arası etkileşimleri ve tepkimeleri üzerinde araştırma ve uygulama yapan bilim dalına kimya denir. Kimya’da maddenin temel birimi, atom, ve atoma bağlı kavramlar sıklıkla kullanılır.
Kimyanın Tarihsel Gelişimi
Kimya bilimi tarihsel açıdan bakıldığında; simya öncesi, simya dönemi, geleneksel kimya ve modern kimya olmak üzere 4 kısma ayrılabilir.
Binlerce yıl öncesinden 17. yüzyıla kadar etkileri devam eden, maddeleri birbirine karıştırarak ölümsüzlük iksirini keşfetmeyi ve sıradan madenleri altın gibi değerli madenlere çevirmeyi hedefleyen uğraşa simya denir.
Simya Öncesi Dönem
Antik Mısır döneminde başlamıştır. Bazı uygarlıklar altın, gümüş, civa, kurun gibi günlük hayatta sık kullanılan metalleri tanımlamış ve bunlara semboller vermiştir.
Simya Dönemi
Bu dönemde, simyacılar ucuz metallerden altın elde etmeyi mümkün kılan felsefe taşını üretmeye ve ölümsüzlüğü sağlayacak olan ölümsüzlük iksirini bulmaya çalışmışlardır.
Simya döneminin bir bilim olarak sayılmamasının nedeni; çalışmaların bilimsel bir yöntemle yapılmaması (daha çok deneme-yanılma yöntemiyle rastlantısal keşifler yapıyorlardı), sistematik bilgi birikimi olmaması, teorik temelleri olmaması, deneysel sonuçlara dayanmamasıdır.
Simyacılar deneme- yanılma yöntemiyle birçok madde keşfetmiştir ve bu maddelerden bazıları aşağıda verilmiştir. (Kimyada bileşik adlandırma daha sonra ayrıntılı olarak anlatılacaktır)
| Simyada kullanılan ad | Formül | Kimyada kullanılan ad |
|---|---|---|
| Sirke ruhu | CH3COOH | Asetik asit |
| Güherçilen | KNO3 | Potasyum nitrat |
| Kireç taşı | CaCO3 | Kalsiyum karbonat |
| Kostik | NaOH | Sodyum hidroksit |
| Zaç yağı | H2SO4 | Sülfürik asit |
| Kezzap | HNO3 | Nitrik asit |
| Tuz ruhu | HCl | Hidroklorik asit |
| Şap | KAl(SO4)2.12H2O | Potasyum alüminyum sülfat do dekahidrat |
| Göz taşı | CuSO4.5H2O | Bakır(II) sülfat pentahidrat |
| Yemek tuzu | NaCl | Sodyum klorür |
| Kıbrıs taşı | FeSO4 | Demir(II) sülfat |
Simya ne kadar bir bilim olarak sayılmasa da, simyacılar kimyanın gelişimine katkı sağlayacak altyapıyı hazırlamışlar ve kimya biliminin gelişimine katkıda bulunmuşlardır. Newton gibi ünlü bilim adamları da simya yönünde çalışmalar yapmıştır.
Simya döneminin Robert Boyle’nin 1661 yılında yayınladığı The Sceptical Chymist eserini yayınlaması ve Antoine Laurent Lavoisier’in Kütlenin Korunumu Kanunu’nu açıklaması sonrası sona erdiği kabul edilmektedir.
✍ Karşılaştırma: Simya ile Kimya Arasındaki Farklar
Geleneksel Kimya
Bu dönem 17. yüzyılın sonları ve 19. yüzyılın ortaları arasında gerçekleşmiştir. Bu dönemde;
- Johann J. Beecher’ın yanma ile ilgili öne sürdüğü filojiston kavramı (bu kavram 18. yy boyunca genel olarak kabül görmüştür)
- Coulomb tarafından öne sürülen, benzer yüklü maddelerin bitbirini ittiği; karşıt yüklü maddelerin birbirini çektiği ve bu kuvvetin hesabını içeren bir kanun (günümüzde Coloumb yasası olarak geçmektedir)
- John Dalton tarafından sunulan atom teorisi (bu teori modern kimyanın temellerini atmıştır)
gibi önemli olaylar gerçekleşmiştir.
Modern Kimya
Modern kimya, 19. yüz yılda başlar ve günümüze kadar devam eder. Bu dönemde gerçekleşen bir takım gelişmeler şu şekildedir:
- William Crookes atom teorisinde ilerlemeler kaydetmiştir.
- Eugene Goldstein protonun varlığını ispatlamıştır.
- Wilhelm Roentgen, katot ışınlarının ürettiği ışıltıyı araştırırken kazara x-ışını keşfetti.
- J.J. Thomson kendi atom modelini geliştirmiş ve 1906 Nobel Fizik Ödülünü almıştır.
- Mendeleyev 1869 yılında bir eserinde periyodik tabloyu yayınlamıştır.
- Marie Curie radyoaktiviteyi, Polonyum ve Radyumu keşfetmiştir.
- Ernest Rutherford 3 çeşit radyoaktifliği; alfa parçacığı, beta parçacığı ve gama ışınını keşfetmiştir
Kimya Ne İşe Yarar?
Kimya, bütün maddeleri, maddelerin oluşturduğu yapıları, maddelerin özelliklerini, bir biri arasındaki etkileşimleri, maddelerin etkileşimi sırasındaki değişimleri ve bu değişimlere eşlik eden enerjileri inceleyen bir pozitif bilim dalıdır.
Örneğin kimya sayesinde bir yangının nasıl gerçekleştiğini, nasıl söndürüldüğünü bilebiliriz.
Ayrıca kimya sayesinde hangi maddenin hangi şartlarda hangi durumlarda bulunduğunu, nelerle tepkime verip yeni maddeler üretebileceğimizi biliriz. Bu bilgileri kullanarak uzak yıldızların, galaksilerin, gezegenlerin yaşlarını, sıcaklıklarını veya atmosferik bilgilerini inceleyebiliriz.
Kimya, günlük hayatımızda ise bir çok işi daha pratik bir şekilde yapmamıza olanak tanır. Örneğin şekerin çayda nasıl daha hızlı karışacağı gibi kolay bir bilgiyi bile kimya sayesinde bilebiliriz.
Kimya aynı zamanda sorgulamayı, başkasının fikirlerini deneylerle test etmeyi öğretir ve kendi dilimizde ifade edebildiğimiz tepkimeleri evrensel kimya diliyle herkesle paylaşmamıza imkan verir.
Evrensel Kimya Dili
Her bilimde olduğu gibi kimyada da kimyaya özgü şeylerin gösterim biçimi vardır. Öncelikle kimyasal kavramları tanıyalım.
Madde ya da özdek, uzayda yer kaplayan (hacim), kütlesi olan tanecikli yapılara denir. 5 duyu organımızla algılayabildiğimiz (hissedebildiğimiz) canlı ve cansız varlıklardır. Maddenin en küçük yapı birimi atomlardır. Atomlar birleşerek maddeleri meydana getirir. Örneğin: iki hidrojen atomu ile bir oksijen atomu birleşerek suyu meydana getirirler. Atom elektron nötron ve protondan oluşmuştur.
Maddenin bileşimini (yapısındaki atomların birbirine göre bağıl miktarını) değiştirmeyen ancak maddenin fiziksel yapısını değiştiren etkenler (fiziksel değişim) olabildiği gibi; maddenin bileşimi değiştiren kimyasal değişimler de olabilmektedir.
Kimya biliminde elementler kendilerine özel bazı harflerle gösterilir. Örneğin “B” harfini dünya üzerindeki herhangi bir kimyacı gördüğü zaman bor elementi aklına gelir. Matematik için sayılar ne işe yarıyorsa kimya içinde elementlerin gösterimi o işe yarıyordur. Maddeleri tanımlamak için elementlerin bu kısa harflerinden yararlanıyor böylece tepkimeleri daha rahat gösterebiliyoruz.
Kimya Bilimine Katkı Sağlayan Bilim İnsanları
Empedokles (MÖ 492-432)
Sicilyalı Empodokles “Dört Element Kuramı’nı” ortaya atan düşünürdür. Doğadaki her şeyin su, ateş, hava, toprak şeklinde dört farklı temel elementten oluştuğunu Empodokles bu kuramıyla söylemiştir. Empodokles’un düşüncesine göre bir canlının katı kısımları topraktan, sıvı kısımları sudan, solunum havadan ve canlılığın kaynağı olan ruhu ise ateşten oluşmaktadır.
Demokritos (MÖ 470-361)
Yunan filozof Demokritos tarafından maddenin en küçük ve bölünemeyen eşit özellikli taneciklerini yani atom kavramını ilk defa Demokritos ortaya atmıştır. Demokritos’a göre su ve demir atomları birbirinin aynısıdır. Fakat su atomları pürüzsüz ve yuvarlak olduğundan birbiri üzerine kenetlenemez ve birbiri üzerinden kayar. Oysa demir atomları sert, sivri, pürüzlü olduklarından birbirine yapışır ve sert bir cisim oluşturur.
Aristo (MÖ 384-322)
Aristo, Platon’un (Eflatun) öğrencisidir ve Empodokles’in Dört Element Kuramı’nı, elementlerin özelliklerini de dikkate alarak geliştirmiştir.
Aristo elementleri ikişer ikişer karşılıklı olarak birbirinin zıddı özelliklere(sıcak, soğuk, ıslak, kuru) göre gruplamıştır. Şekilde görüldüğü gibi Aristo dört elementin özelliklerini Hava; sıcak-ıslak, Ateş; sıcak-kuru, Su; soğuk-ıslak, Toprak; soğuk-kuru olarak eşleştirdi. Ek olarak, Aristo her şeyin topraktan oluştuğunu ve tekrar toprağa döndüğünü belirtmiştir.
Cabir Bin Hayyan (720-813)
Orta Çağ’da yaptığı çalışmalar ile kimya bilimine birçok katkı sağlamıştır. Bilinen ilk laboratuvarı kurmuştur. Deneylerde kullanmak üzere bazı aletler tasarlamıştır. Damıtma işleminde kullanılan “İmbik aletini” kullanarak bitkilerden esans ve bazı asitleri üretmiştir. Vitriol(Kıbrıs taşı, FeSO4), zaç yağı ( sülfürik asit, H2SO4), kezzap (nitrik asit, HNO3), tuz ruhu (hidroklorik ait HCl) elde etmiştir.
Bulduğu asitlerin (HCl ve HNO3) karışımı ile kral suyu adı verilen karışımı elde etmiştir. Kral suyu günümüzde hala altın, platin gibi soy meralleri çözmekte kullanılır.
Cabir Bin Hayyan; damıtma, kristallendirme, süblümleşme ve süzme yöntemlerini kullanmıştır. Simya döneminde kullanılan bu yöntemler Kimya bilimine de aktarılarak günümüze kadar gelmiştir.
Antoi Laurent Lavoisier (1743-1794)
18.yüzyılda yaşayan A.L.Lavoisier aynı dönemde yaşayan kimyacılardan farklı olarak kullandığı maddelerin kütlelerini deneyden önce ölçmüştür. Bunun sonucunda reaksiyona giren maddelerin kütlesinin, reaksiyondan sonra da aynı olduğunu tespit etti. Böylece “Kütlenin Korunumu Yasası”nı bulmuştur. Lavoisier”Madde yoktan var, vardan yok edilemez” demiştir.
Lavoiser birçok madde üzerinde çalışma yapmıştır ve çalışmaları sonucu “modern kimyanın babası” olarak tanınmıştır. Simyadan kimyaya geçiş Robert Boyle’un element tanımı yapması ve Lavoisier’in Kütlenin Korunumu Yasası’nı açıklamasıyla başlamıştır.
