Madde ve Özellikleri Nedir

Sıvılar, akma özelliğinde olduklarından, biçimlerini değiştirebilirler, ama hacimleri değişmeden kalır. Gazlarsa, içinde bulundukları kabı bütünüyle dolduracak biçimde genişlerler. Bazen katı, sıvı ve gaz halleri arasında pek açık bir ayrım olmayabilir, yani bunları ayırt etmek zorlaşır. Sözgelimi, zift ve cam gerçekte birer sıvıdır. Ne var ki, camın bu özelliği, ancak yüzyıllar sonra ortaya çıkar ve normal olarak, bundan önce cam, saydam olmayan bir biçimde billurlaşır.

                            Katı haldeki bir maddenin birim hacminin yoğunluğu ( sözgelimi 1 cm³’ünün gram cinsinden ağırlığı ), öteki hallerdeki yoğunluğundan daha büyüktür; gaz halindeyse en küçüktür.

                            Oda sıcaklığında ve basıncında gaz maddeler, MOLEKÜL’lerden ( atom grubu ) oluşan bir yapıda bulunur. Farklı hallerde ( katı, sıvı, gaz ) bulunmalarının nedeni, bu moleküllerin birbiriyle ilişkilerinde ortaya çıkan farklılıklardır.

                            KATILAR: Katı halde moleküller, kimyasal bağlar aracılığıyla, birbirlerine göre değişmez konumlarda bulunurlar. Bu bağların doğrultu ve uzunlukları, belirli bir kimyasal bileşik için değişmezdir. Dolayısıyla, çok sayıda molekül birbirine tutunarak, düzenli bir katı ( billur ) biçimi oluşturur. Billurların biçimi, söz konusu kimyasal bileşiğin ayırıcı özelliğidir. Sözgelimi, sofra tuzu billurları, küp biçimindedir.

                            Bazı bileşiklerde moleküller, birden çok biçimde birbirine bağlanabilir. Bu durumda farklı billur biçimleri ortaya çıkar. Bunların yoğunlukları da genellikle değişiktir. Bu duruma en güzel örnek, KARBON’dur. Karbon atomları, değişik düzende bağlanmaları   sonucu, grafit ya da elmas olarak billurlaşabilir. Farklı alotropları belirtmek için ” faz ” terimi kullanılır.

                            Bütün METAL billurları ile metal olmayan birkaç billur ( grafit gibi ), elektriği iletirler. Bunun nedeni, söz konusu maddelerin atomlarının, kolayca elektron yitirmesidir. Serbest kalan elektronlar, billur içinde hareket edeceklerinden, bir gerilim uygulandığında akım iletirler. YALITKAN‘larda elektronlar, atoma çok sıkı bağlarla bağlanmışlardır. Bu yüzden, dıştan uygulanan bir elektrik alan, elektronları kolayca serbest duruma geçiremez. İletken ile yalıtkan arasında yer alan ve ” YARIİLETKEN ” adı verilen başka maddeler de vardır. Bunların elektrik özellikleri, içlerine çok az miktarda yabancı madde karıştırılarak değiştirilebilir. Yarıiletkenler, daha çok TRANSİSTÖR‘lerin ve ENTEGRE DEVRELER!in yapımında kullanılırlar.

                            Öte yandan, bir katının magnetik özellikleri, moleküller ile elektronlar arasındaki ” bağ^” göre değişir. Normal olarak elektronlar, karşıt yönlerde magnetik alanlar oluştururlar ve böylece, birbirlerinin magnetik alanlarını yok ettiklerinden, herhangi bir magnetik etki gözlenmez. Yalnızca birkaç elementin ( özellikle demir, kobalt, nikel gibi ) elektronları, karşıt yönlerde magnetik alan oluşturmazlar. Birbirlerinin magnetik alanı etkisinde kalarak aynı yönde dizildiklerinden, kuvvetli bir magnetik alan oluştururlar.

                           Katılar içindeki BAĞ’lar bütünüyle rijit değildir. Dışardan kuvvet uygulandığında, atomlar hafifçe hareket ederek birbirlerine yaklaşabilirler. Bu kuvvet ortadan kalktığında, eksi yüklü elektronların birbirini itmesi sonucu, atomlar yeniden eski konumlarını almaya zorlanırlar. Böylece katı, eski biçimini kazanır. Bu olaya ” ESNEKLİK ” adı verilir. Bundan başka, atomlar, sürekli olarak, ortalama konumları çevresinde titreşim yaparlar. Bu titreşim ortalama enerjisi, o kütlenin SICAKLIK derecesinin bir ölçüsüdür ( gerçekte, mutlak sıfır sıcaklığında bile bir takım titreşimler vardır ). Katının sıcaklığı arttıkça, titreşimlerin genliği de artar ve bağların boyu hafifçe uzar. Sıcaklık arttıkça billurun genleşmesinin nedeni budur ( ısıl genleşme )

                          SIVILAR: Sıvılarda, moleküller arasındaki çekim kuvveti, onları hareketsiz tutacak kadar büyük değildir. Hatta bir sıvı ile içinde bulunduğu kabın molekülleri arasındaki çekim kuvveti, sıvının molekülleri arasındaki çekim kuvvtinden çok daha büyüktür. Söz gelimi, temiz bir cam üstüne konulan bir damla su, ince bir tabaka halinde yayılacaktır; çünkü su molekülleri ile cam arasındaki çekim kuvveti büyüktür. Buna karşılık, cam biraz yağlı olursa, su molekülleri arasındaki çekim kuvveti daha büyük olacağından, damla yayılmaz. ” YÜZEY GERİLİMİ ” adı verilen bu olay, bir cam kapta bulunan su yüzeyinin aldığı biçimde de gözlenebilir. Su, değme noktasında biraz yukarı doğru yükseldiğinden, toplam su yüzeyi aldığı biçimde de gözlenebilir. Su, değme noktsında biraz yukarı doğru yükseldiğinden, toplam su yüzeyi eğri bir biçim alır. Kılcal borularda ( çok dar boru ) bulunan su, bu kuvvetin etkisiyle, yerçekimine ters yönde ( yerçekimine karşı ) yükselir. Kurutma kağıdının lifleri arasındaki çok küçük boşluklar da bu tür bir kılcal etki doğurduğundan, sıvıları kolayca içine çekebilmektedir.

                        Katılarda olduğu gibi, sıcaklık arttıkça sıvılar da, hacim bakımından genleşirler. Ancak, suyun bir ayrıcalığı vardır. + 4°C’ın altındaki sıcaklıklarda, sıcaklık düşürüldükçe su genleşir. Bunun nedeni, hidrojen bağlarının oluşmasıdır. Suyun, sıfır derecede donduğunda kapladığı hacim, sıvı haldeyken kapladığı hacimden daha büyüktür. Bu yüzden, kış aylarında donan su boruları patlar; ayrıca buz parçaları su üstünde yüzebilir. Su dışında, aşağı yukarı bütün maddeler, dondukları zaman küçülürler ve sıvı içine bırakıldıklarında batarlar.

                        GAZLAR: Gaz molekülleri, bir birinden çok uzak olduğundan ve çok hızlı hareket ettiklerinden, aralarındaki çekim kuvveti çok zayıftır. Dolayısıyla bunları, bütünüyle bağımsız tanecikler olarak düşünmek daha doğrudur ( ideal gaz kabulü ). Gaz moleküllerinin hızı, sıcaklığa bağlıdır; içinde bulundukları kabın çeperine uyguladıkları kuvvete, ” basınç ” denir. Gazın oluşturduğu basınç, hem moleküllerin hızına, hem de moleküllerin kabın çeperlerine çarpma sıklığına bağlıdır. Çarpma sıklığıysa, gazın yoğunluğuyla ilişkilidir. İdeal gazın sıcaklığı, basıncı ve yoğunluğu arasındaki ilişki, GAZ YASALARI’yla verilir.

                        Basıncın çok yüksek ya da sıcaklığığın çok düşük olduğunu durumlarda, moleküller arasındaki kuvvetler önem kazanır ve öngörülen gaz yasalarına uymayan bir özellik ortaya çıkar. Koşullar sınıra ulaştığında gaz sıvılaşır.