Madde Nedir? Maddenin Özellikleri, Halleri ve Ayrıştırma Yöntemleri
Gözümüzün gördüğü, elimizin dokunduğu, hatta havada hissettiğimiz her şey bir “madde”dir. Çünkü madde; kütlesi olan ve uzayda yer kaplayan her şeydir.
Bir taş, bir su damlası ya da içimizdeki hava bile maddenin farklı görünümleridir. Kimya bilimi ise bu maddelerin yapısını, bileşimini, özelliklerini ve birbirleriyle nasıl etkileşime girdiklerini inceler.
Kütle ve Ağırlık: Sık Karıştırılan İki Kavram
Maddeden söz ederken önce “kütle” ve “ağırlık” arasındaki farkı anlamak gerekir.
Kütle, bir cismin sahip olduğu madde miktarıdır ve evrende nerede olursak olalım değişmez. Birimi kilogram (kg) veya gram (g)’dır.
Ağırlık ise bir cisme etki eden yer çekimi kuvvetidir; yani gezegenin çekim gücü değişirse, ağırlık da değişir. Bu yüzden Ay’daki ağırlığımız, Dünya’dakinin altıda biridir.
Kısacası, maddenin tanımında esas alınan büyüklük kütledir.
Ölçmenin Dili: SI Birim Sistemi
Bilimde herkesin aynı dili konuşması gerekir. İşte bu dili sağlayan sistem, Uluslararası Birim Sistemi (SI)’dir.
Kimyada en çok kullanılan temel ölçü birimleri şunlardır:
kütle için kilogram, uzunluk için metre, zaman için saniye, sıcaklık için kelvin, madde miktarı için ise mol.
Günlük yaşamda da sıkça karşılaştığımız bazı önekler bu birimlerin katlarını gösterir:
bir kilogram 1.000 gramdır (kilo-), bir santimetre 0,01 metredir (santi-), bir miligram ise gramın binde biridir (mili-).
Mikro (μ) ve nano (n) gibi daha küçük ölçekler, atom ve molekül düzeyindeki ölçümleri ifade eder.
Maddenin En Küçük Parçaları
Her madde, atom adı verilen çok küçük taneciklerden oluşur.
Bu atomlar birbirine bağlanarak molekülleri, ya da elektrik yüklü tanecikler olan iyonları oluşturur.
Kimya, işte bu küçük yapı taşlarının nasıl birleştiğini ve nasıl tepkimeye girdiğini anlamaya çalışır.
Bir su molekülünü düşünelim: İki hidrojen ve bir oksijen atomu, güçlü kimyasal bağlarla birleşerek H₂O’yu oluşturur.
Maddenin tüm karmaşık dünyası, aslında bu basit birleşim prensibine dayanır.
Maddenin Halleri ve Enerjiyle Dansı
Madde, sıcaklık ve basınç koşullarına göre farklı yüzlerini gösterir: katı, sıvı ve gaz.
Katılar, atomlarının sıkı bir düzende dizildiği, belirli şekil ve hacmini koruyan yapılardır.
Sıvılar daha özgürdür; belirli bir hacimleri vardır ama şekilleri kabın formuna göre değişir.
Gazlar ise tam anlamıyla serbesttir — ne belirli bir şekle ne de hacme sahiptir; bulundukları ortamı bütünüyle doldururlar.
Bu üç hâl, enerjinin ritmine göre birbirine dönüşür.
Buzun eriyip suya karışması, suyun buharlaşıp gökyüzüne yükselmesi ya da buharın soğuyarak damlacıklara dönüşmesi…
Tüm bu dönüşümler, maddenin enerjiyi nasıl alıp verdiğini gösteren görünmez bir dans gibidir.
Fakat dikkat edin: bütün bu değişimlerde maddenin özü, yani kimliği değişmez — yalnızca görünüşü farklılaşır.
Maddenin Özellikleri
Bir maddeye baktığımızda onun rengi, kokusu, yoğunluğu ya da erime noktası gibi özellikleri fark ederiz.
Bunlar fiziksel özelliklerdir ve madde kimyasal olarak değişmeden gözlemlenebilir.
Ancak bazı özellikler, maddenin iç yapısıyla ilgilidir.
Bir maddenin yanıcı olması, paslanması ya da asitle tepkimeye girmesi gibi durumlar kimyasal özellikleri yansıtır.
Bu tür özellikler, yalnızca kimyasal tepkimeler sırasında ortaya çıkar.
Saf Maddeler ve Karışımlar
Evreni oluşturan tüm maddeler, temelde iki büyük aileye ayrılır: saf maddeler ve karışımlar.
Saf maddeler, doğanın kusursuz düzenini yansıtan sabit bir kimyasal yapıya sahiptir.
Bir element, yalnızca tek cins atomdan doğar; örneğin altın, tüm zerrelerinde yalnızca altın atomlarını taşır.
Bileşikler ise farklı atomların belirli oranlarda el ele verip oluşturduğu yeni yapılardır — suyun her damlasında iki hidrojen ile bir oksijenin değişmez uyumu vardır, tıpkı tuzun içindeki sodyum ve klor gibi.
Karışımlar dünyasında ise düzen yerini çeşitliliğe bırakır.
Farklı maddeler burada kimyasal bağlarla değil, doğal bir birliktelikle bir aradadır.
Tuzlu su ya da hava gibi karışımlar, her noktasında aynı özellikleri gösterir; bu nedenle homojen olarak adlandırılır.
Ama bir salata tabağında ya da suyla zeytinyağının buluştuğu bir kapta durum farklıdır: her bölümde farklı bir bileşen göze çarpar — işte bu da heterojen karışımların dünyasıdır.
Maddeleri Ayırmak: Bilimin Ustalığı
Saf madde elde etmek ya da bir karışımı bileşenlerine ayırmak için çeşitli yöntemler kullanılır.
Bu yöntemler maddenin fiziksel veya kimyasal özelliklerindeki farklılıklara dayanır.
Fiziksel yöntemler arasında süzme, damıtma, mıknatısla ayırma, kristallendirme gibi işlemler bulunur.
Bu yöntemlerde maddenin kimliği değişmez.
Kimyasal yöntemlerde ise, maddenin yapısı değişerek yeni maddeler oluşur.
Elektroliz yoluyla suyun hidrojen ve oksijene ayrıştırılması ya da termal bozunma sürecinde bir bileşiğin ısı etkisiyle parçalanması bu tür işlemlerdendir.
Sonuç
Madde, evrenin yapı taşlarını anlamamızı sağlayan en temel kavramdır.
Kütlesinden hal değişimlerine, atomlarından karışımlarına kadar tüm özellikleri, doğayı anlamanın anahtarıdır.
Kimya bilimi ise bu anahtarı kullanarak görünmeyeni görünür kılar; bize de şunu hatırlatır:
Her şey birbiriyle bağlantılıdır — bir damla su, bir taş parçası, hatta nefesimizdeki hava bile aynı evrensel düzenin parçalarıdır.
Kerim Yarınıneli / KerimUsta.com
Kaynaklar
- TÜBİTAK Bilim Genç – “Madde Neden Kararlıdır?”
- TÜBİTAK Bilim Genç – “Kütlemi Ağırlık mı“
- BATI ANADOLU EĞİTİM BİLİMLERİ DERGİSİ – “Hal Değişimi Nedir?”
- Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu (BIPM) – SI Broşürü
Yazar Hakkında
Herkesin Bir Yaşama Sebebi Var... Benimkiyse Bir 'Sevda'
Bu yazıyı kaleme alan Kerim Usta, teknoloji, eğitim ve güncel konularda kaynaklarıyla beraber doğru içerikler üretmeye çalışıyor. İyi olan her şey paylaşımda...