Kimya, maddenin yapısını, özelliklerini, birleşimini, maddeler arası etkileşimleri ve tepkimeleri üzerinde araştırma ve uygulama yapan bir bilim dalıdır. Kimyada maddenin temel birimi olan atom ve atoma bağlı kavramlar sıkça kullanılır.

Kimya bilimi tarihsel açıdan incelendiğinde; simya öncesi, simya dönemi, geleneksel kimya ve modern kimya olmak üzere dört ana kısma ayrılabilir.

A) Simya Öncesi Dönem

Bu dönem Antik Mısır’la başlamıştır. Bazı uygarlıklar, günlük hayatta sıkça kullanılan metalleri tanımlayarak bu metaller için semboller geliştirmişlerdir.

B) Simya Dönemi

Simya dönemi, binlerce yıl öncesinden 17. yüzyıla kadar uzanan bir süreci kapsar. Bu dönemde simyacılar, ucuz metalleri altına dönüştürmeyi amaçlayan felsefe taşını üretmeye ve ölümsüzlüğü sağlayacak bir iksir bulmaya çalıştılar. Ancak simya, bilimsel bir yöntemle değil, daha çok deneme-yanılma yöntemiyle ve rastlantısal keşiflere dayanarak yapılan çalışmalarla bilim olarak kabul edilmez. Yine de simyacılar, kimyanın temel altyapısını oluşturarak kimya biliminin gelişimine katkıda bulunmuşlardır. Simya dönemi, Robert Boyle’ün 1661’de yayınladığı “The Sceptical Chymist” eserinden sonra sona erdi.

C) Geleneksel Kimya

Geleneksel kimya dönemi, 17. yüzyılın sonları ile 19. yüzyılın ortaları arasında gerçekleşmiştir. Bu dönemde, Johann J. Beecher’ın yanma ile ilgili filojiston kavramı, Coulomb’un benzer yüklü maddelerin birbirini ittiği, karşıt yüklü maddelerin birbirini çektiği ve bu kuvvetin hesabını içeren Coulomb Yasası gibi önemli olaylar yaşanmıştır. Ayrıca, John Dalton tarafından sunulan atom teorisi, modern kimyanın temellerini atmıştır.

Modern kimya, 19. yüzyılda başlamış ve günümüze kadar devam etmiştir. Bu dönemde gerçekleşen bazı önemli gelişmeler şu şekildedir:

• William Crookes, atom teorisinde ilerlemeler kaydetmiştir.
• Eugene Goldstein, protonun varlığını ispatlamıştır.
• Wilhelm Roentgen, katot ışınlarının ürettiği ışıltıyı araştırırken kazara x-ışınını keşfetmiştir.
• J.J. Thomson, kendi atom modelini geliştirmiş ve 1906 Nobel Fizik Ödülünü almıştır.
• Dmitri Mendeleev, 1869 yılında bir eserinde periyodik tabloyu yayınlamıştır.
• Marie Curie, radyoaktiviteyi keşfetmiş ve Polonyum ile Radyumu izole etmiştir.
• Ernest Rutherford, alfa parçacığı, beta parçacığı ve gama ışınını keşfetmiştir.

II) Kimya Ne İşe Yarar?

Kimya, elementleri ve bu elementlerin oluşturduğu yapıları tanıtarak bu yapılar arasındaki ilişkileri inceler ve yorumlar. Kimya sayesinde olayların nasıl gerçekleştiğini, tepkimelerin nasıl oluştuğunu anlayabiliriz. Ayrıca, hangi şartlarda hangi maddelerin nasıl tepkime verebileceğini, yeni maddelerin nasıl üretilebileceğini öğreniriz.

Kimya, günlük hayatımızda birçok işi daha pratik bir şekilde yapmamıza olanak tanır. Örneğin, şekerin çayda nasıl daha hızlı karıştığını bilmek gibi basit bilgiler, kimya sayesinde elde edilir.

Aynı zamanda, kimya sorgulamayı, deneylerle başkasının fikirlerini test etmeyi öğretir ve kendi dilimizde ifade edebildiğimiz tepkimeleri evrensel bir kimya diliyle diğerleriyle paylaşmamıza olanak tanır.

III) Evrensel Kimya Dili

Her bilim dalında olduğu gibi, kimyada da kendi özel gösterim biçimleri vardır. Öncelikle kimyasal kavramları tanıyalım.

Tek cins atom içeren maddelerdir. Örneğin, su, alkol veya tuz, saf maddeler arasında gösterilmektedir. Saf maddeler belirli özelliklere sahiptirler, bu özellikler arasında yoğunluk, hal değişim sıcaklıkları (hal değiştirirken sıcaklık sabit kalır), çözünürlük ve esneklik katsayısı bulunur.

A) Elementler

Elementlerin yapısında aynı cins atomlar bulunur. Örneğin, O2 elementi oksijeni simgeler. Elementler saf ve homojenlerdir. Fiziksel veya kimyasal yöntemlerle daha basit bileşenlere parçalanamazlar.

• Monoatomik elementler: Doğada tek atomlu halde bulunan elementlerdir. Soygazlar bu gruba girer. He, Ne, Ar, Kr bu tip elementlere birer örnektir.
• Diatomik elementler: Doğada ikili moleküller halinde bulunan elementlerdir. Cl₂, H₂, O₂, N₂ bu tip elementlere örneklerdir.
• Poliatomik elementler: Doğada ikiden fazla atom içeren moleküller halinde bulunan elementlerdir. S₈ ve O₃ bu tip elementlere örnektir.

Elementler sembollerle gösterilir, sembolle göstermeyi ilk uygulayan kişi J.J. Berzelius’tur. Elementlerin monoatomik gösterimleri semboldür, moleküler gösterimleri formüldür. Örneğin, Fe, Cu, Cl, Ne, Ag, K, P gibi gösterimler monoatomik gösterimdir ve semboldür. N2, Cl2, O2 gibi gösterimler ise formüldür.

Bileşik, iki ya da daha fazla cins atomun bir araya gelerek oluşturduğu saf maddelere denir. Bileşikler, elementlerden farklı olarak farklı cins atomları içerirler. Örneğin, su bir bileşiktir ve 2 hidrojen atomuyla 1 oksijen atomunun birleşmesiyle oluşmuştur.

Bileşikler, tek tür tanecikten oluşur ve yapısındaki elementlerin özelliklerinden farklı özellikler gösterebilirler. Ayrıca, en az 2 farklı tür atom içerirler.

1) Bileşiklerin Sınıflandırılması

Bileşikler, iyonik bileşikler ve kovalent bileşikler olmak üzere iki sınıfa ayrılır.

• İyonik Bileşikler: Metal ve ametaller arasında elektron alışverişi gerçekleşmesiyle oluşan bileşiklerdir. Yapılarında iyonik bağ bulunur. Örnekler: NaCl, CaO, KCl, MgO, NaF.
• Kovalent Bileşikler: Elektronların atomlar arasında ortaklaşa kullanılmasıyla oluşan bileşiklerdir. Kovalent bileşikler, apolar kovalent bileşik ve polar kovalent bileşik olmak üzere ikiye ayrılır. Bu ayrımı ilerleyen konu anlatımlarında bulabilirsiniz. Yapılarında kovalent bağ bulunur. Örnekler: O2, F2, HF, HCl.

2) Bileşiklerin Kimyasal Formüllerle İfade Edilişi

Bileşikler, belirli sayıda element atomunun kimyasal bir bağ ile birleşmesiyle oluşur ve kimyasal formüllerle bu oran gösterilir. Bu formüllerin yazımında belirli kurallar bulunmaktadır. Örneğin, “NH3” amonyağın kimyasal formülüdür, ve bu formülde kullanılan alt indis (örneğimizdeki 3 sayısının bulunduğu yer) bağlanan atomların birbirine oranını gösterir. Bileşiklerin yazımında şu üç kurala dikkat edilir:

1. Bileşiği oluşturan her atom, kendi element sembolü ile gösterilir.
2. Her atomun sayısı, elementin sağ altında bulunan indis bölgesine yazılır.
3. Atom sayısı 1 olan elementlerin alt indisine bir şey yazılmaz.