Maddenin Halleri-Maddenin Katı Hali
1/12/2009 • Kategori: fen ve teknoloji
Maddenin Katı Hali
Maddenin üç temel hali vardır:
Katı
Sıvı
Gaz
Bütün maddeler bu üç halden birinde bulunur ve herhangi bir
madde olağan koşullarda yalnızca o haliyle bilinir. Katı maddelerin, toz
biçimine getirilmediği sürece, belirli bir biçimi ve hacmi vardır. Maddenin öbür
iki hali olan sıvı ve gazın kendi başına belirli bir biçimi yoktur; sıvılar
bulunduğu kabın biçimini alır, gazlar ise kabın içinde yayılarak her tarafını
doldurur. Herhangi bir katı madde ile bir başka katı, sıvı ya da gaz arasındaki
sınır çok belirgindir, ama sıvılar ve gazlar için durum böyle değildir.
Bütün maddeler moleküllerden, moleküller de bir ya da daha çok atomdan oluşur.
Bir maddenin katı, sıvı ya da gaz halinde bulunması, moleküllerinin birbirine
ne kadar yakın ya da uzak olduğuna bağlıdır. Katılarda atomlar, kimyasal bağ
denen çekim kuvvetlerinin etkisiyle, sıkışık biçimde bir arada tutulur.
Atomların oluşturduğu moleküller ise, bağlanma kuvvetinin (kohezyon) etkisiyle
bulundukları konumu korurlar.
Hemen hemen tüm katışıksız maddeler katı haldeyken kristal yapıdadır; yani
bunların, molekülleri ve atomları düzenli bir biçimde yerleşmiştir. Çok değişik
türde kristal yapılı madde vardır. Atom ve molekül yapıları düzenli bir
yerleşim göstermeyen katı maddelere ise, amorf ya da kristal yapılı olmayan
katılar denir. Ama amorf gibi gözüken katıların pek çoğu aslında çok küçük
kristallerden oluşmuştur; kurum, cam, plastik ve reçine gibi maddeler ise
gerçekten amorf katı maddelerdir. Pek çok madde (bileşikler), katı haldeyken
birden çok biçimde bulunabilir; bu özelliğe polimorfizm ya da çokbiçimlilik
denir. Örneğin, beyaz renkli bir katı madde olan kalsiyum karbonat, doğada
iki ayrı kristal yapıda bulunabilir; bunlar kalsit ve aragonittir. Bazı
kimyasal elementler de, katı haldeyken değişik biçimlerde bulunabilir. Aynı
elementin değişik biçimlerine alotrop ya da ayrı biçim denir. Elmas ve grafit,
katışıksız karbonun değişik alotroplarıdır.
Bir katının molekülleri, olağan sıcaklıklarda tamamen hareketsiz değildir; bu
moleküller, bulundukları noktalarda sürekli titreşirler, ama bu titreşimleri
komşu moleküllerin çekiminden kurtulacak ya da konumlarını değiştirecek kadar
güçlü değildir. Bu nedenle de katı, kendi biçimini korur. Bir katı madde
ısıtıldığı zaman, molekülleri daha büyük bir enerjiyle titreşir ve
birbirlerinden daha çok uzaklaşırlar. Katıların ısıtıldıkları zaman genleşmelerinin
nedeni budur. Eğer, ısıtma sürerse, titreşimler artar ve sonunda, katı
yapıyı bir arada tutan çekim kuvvetlerini yenecek bir büyüklüğe ulaşır. O zaman
moleküller, çevrelerinde dolaşabilecek duruma gelirler ve katı eriyerek sıvı
hale geçer. Her katışıksız maddenin kendine özgü bir erime noktası vardır.
Örneğin buz 0°c'de erir ve suya dönüşür. Katışıksız olmayan, yani katışık
maddeler ise birkaç derecelik bir sıcaklık aralığında erir; ama bunların erime
noktası her zaman, maddenin katışıksız halinin erime sıcaklığından daha
düşüktür. Bu nedenle erime noktası, herhangi bir maddenin ne kadar katışıksız
olduğunu gösteren iyi bir göstergedir. Bazı katılar ısıtıldıklarında,
sıvılaşmadan doğrudan gaz haline geçer. Bu özelliğe süblimleşme ya da uçunum
denir. Örneğin katı karbon dioksit (kuru buz), iyot, güvelere karşı kullanılan
naftalin ve katı parfümler sıvılaşmadan süblimleşir.
Eğer bir katı madde bir sıvıya atıldığında erirse, yani sıvı (çözücü) içinde
çözünürse, bir çözelti oluşturur . Değişik katılar, değişik çözücülerde
değişik biçimlerde çözünür; bu, o katıların kendilerine özgü bir özelliğidir.
Katıların öteki özellikleri de, molekül yapılarına ve katıyı bir arada tutan
bağların tipine bağlı olarak belirlenir. Bu nedenle katıların, sertlik,
gevreklik (kırılganlık), dövülebilirlik (katının biçimlendirilebilme
kolaylığı), süneklik (katının silindirlerin arasından çekilerek ya da
dövülerek inceltilebilme kolaylığı), basınca karşı direnç gibi pek çok
özelliği birbirinden farklıdır.
Maddenin katı hali önceleri fazlaca incelenmemişti ve bilim adamları daha çok
gazları araştırmışlardı. 20. yüzyılın başlarında ise, bilimsel araştırmalar
sıvılar üzerinde yoğunlaştırıldı. Ama bugün katı hal sanayi açısından büyük
önem taşımaktadırve günümüzde bu alanda binlerce bilim adamı araştırma
yapmaktadır. Katı hal ya da katılar fiziği, fiziğin yeni ama çok önemli bir
dalı durumuna gelmiştir.
Ücretsiz Ödev siteniz