Katılar ve Özellikleri

Tüm maddeler, yeteri kadar soğutulduğunda katıya dönüşür. Oluşan katıların özellikleri, katıyı oluşturan atom, iyon veya molekülleri bir arada tutan kuvvetlere bağlıdır.

Katılar, günlük yaşamımızda ve endüstride pek çok alanda kullandığımız maddelerdir. Katıların yapısını incelediğimizde görünüş ve özellik açısından farklı katı türleri olduğunu gözlemleriz. Bazı katılar serttir ve elektriği iletir, bazıları yumuşak ve istenilen şekli alabilen katılardır, bazıları elektriği iletmez. Katılar amor katılar ve kristal katılar olmak üzere 2 ana başlık altında incelenebilir.

Katıların Genel Özellikleri

Katılar, taneciklerin (atomlar, iyonlar veya moleküller) güçlü çekim kuvvetleriyle birbirine bağlandığı, düşük enerjili ve düzenli yapılardır. Katı maddelerde tanecikler sadece titreşim hareketi yapar, belirli şekilleri ve hacimleri vardır. Isıtıldığında genleşir ancak sıkıştırılamazlar. Örneğin, buzun şekli bellidir ve sıvıya göre çok az sıkışabilir.

Katıların Sınıflandırılması

Amorf Katılar

Amorf katılar, taneciklerinin belirli bir düzen göstermediği katılardır. Bu nedenle net bir erime noktaları yoktur. Cam, lastik, plastik, mum gibi maddeler amorf katılara örnektir.

Amorf Katıların Özellikleri

• Amorf katıyı oluşturan tanecikler gelişi güzel ve düzensiz bir şekilde istiflenmiştir. Bu nedenle dışarıdan biçimlendirilmedikçe amorf katıların belirli bir şekli yoktur.
• Cam, lastik, mumlar, tereyağı örnek olarak verilebilir
• Amorf katıların belirli bir erime veya donma noktası yoktur.
• Amorf katılar ısıtıldıkça belirli bir sıcaklıkta yumuşar, belirli bir sıcaklıkta da akışkanlık kazanırlar. Bu şekilde ısıtılarak şekillendirilebilirler.
• Amorf katının yumuşamaya başladığı sıcaklığa camsı geçiş sıcaklığı denir.

Kristal Katılar

Kristal katılar, taneciklerinin düzenli ve tekrar eden bir geometrik şekle sahip olduğu katılardır. Bu düzenli yapı nedeniyle kristal katılar belirli erime noktalarına sahiptir.

Kristal Katıların Özellikleri

• Kristal katıların belirli bir erime ve donma noktası vardır.
• Kristal katıyı oluşturan tanecikler düzenli bir şekilde istiflenmiştir. Bu yüzden belirli bir şekilleri vardır.
• Genellikle yüzeyleri düz ve geometrik şekillerden meydana gelir.
• Doğada altın, sodyum klorür ve elmas gibi kristal yapılı katılara örnek verilebilir.
• Kristal katılar kendi içerisinde; iyonik, moleküler, kovalent ve metalik kristaller olmak üzere 4 farklı sınıfta incelenir.
  • Bu sınıfların tanecikleri arasındaki etkileşim kuvvetine göre katıların erime noktası, sertlik ve yoğunluk gibi özellikleri değişir.

İyonik Kristaller

Pozitif ve negatif iyonların elektrostatik çekim kuvvetiyle bir arada tutulduğu katılardır. Örneğin, yemek tuzu (NaCl) ve kalsiyum oksit (CaO) iyonik katıdır.

İyonik Kristal Katıların Özellikleri

• İyonik kristali oluşturan tanecikler iyonlardır ve tanecikleri arasında iyonik bağlar bulunur.
• İyonik bağlar kuvvetli etkileşim olduğu için, iyonik kristallerin erime noktaları çok yüksektir.
• Genellikle sert ve kırılgandır.
• Katı haldeki iyonlar serbestçe hareket edemediği için iyonik kristaller elektrik akımını iletemez.
• Ancak suda çözünen veya eritilen iyonik kristaller elektrik akımını iyi iletirler.
• Örneğin katı tuz elektrik akımını iletemez ancak tuzlu su çok iyi bir iletkendir.

Moleküler Kristaller

Moleküllerin zayıf etkileşimler (hidrojen bağı, dipol-dipol veya London kuvvetleri) ile bir arada bulunduğu katılardır. Örneğin buz (katı H₂O), kuru buz (katı CO₂).

Moleküler Kristal Katıların Özellikleri

• Şeker veya buz gibi katılar moleküler kristallere örnektir.
• Moleküler kristallerde moleküller arasındaki çekim kuvveti iyonik ve kovalent bağlara oranla oldukça zayıftır. Bu nedenle moleküler kristallerin erime ve kaynama noktaları düşüktür.
• Elektriği iletmezler.

Kovalent Kristaller

Atomların güçlü kovalent bağlarla bağlandığı katılardır. Örneğin elmas, grafit ve kuvars bu tür katılardır.

Kovalent Kristal Katıların Özellikleri

• Kovalent kristallerde tanecikler aralarında her doğrultuda kovalent bağ yapmıştır.
• Erime noktaları çok yüksektir
• Çok serttir ve parçalara ayırmak çok zordur.
• Elektrik iletkenliği çok düşüktür ancak grafit elektriği iletir.

Metalik Kristaller

Metal atomlarının elektron denizi içerisinde pozitif iyonların bulunduğu yapılardır. Sodyum (Na), magnezyum (Mg), alüminyum (Al) metalik katıdır.

Metalik Kristal Katıların Özellikleri

• Metallerin değerlik elektronları hareketli bir yapıya sahip olup komşu metal atomlarının boş değerlik orbitallerine geçebilirler. Bu sırada oluşan elektron denizi içinde (+) yüklü metal iyonları (katyonlar) meydana gelir.
  • Bu (+) yüklü iyonlar ile elektronlar arasında meydana gelen güçlü etkileşimlerden (metalik bağlardan) metalik kristaller oluşur.
• Değerlik elektron sayısına göre erime ve kaynama noktaları değişiklik gösterir.
• Elektrik akımını iletir.
• Yüzeyi parlaktır ve işlenebilir katı yapısındadır.

Katıların Özelliklerinin Karşılaştırılması