Kimya
Katlı Oranlar Kanunu - Başlık
Dalton hidrojen ve oksijen gibi elementlerin farklı özellikler göstermesinin, ancak hidrojen atomlarının oksijen atomları ile aynı olmadığını varsayarak açıklanabileceğini biliyordu.Dalton’a göre, bir bileşik oluşturabilmek için belli elementlerin belirli sayıda atomlarına gereksinim vardır. Bu fikir, Fransız kimyacı Joseph Proust’un 1799 yılında yayınladığı Sabit Oranlar Kanununun uzantısıdır.
Dalton’un Atom Teorisi Katlı Oranlar Kanununu destekler (Dalton’un üçüncü görüşü). Bu kanuna göre iki element birden fazla bileşik oluşturmak üzere bileşirlerse, bir elementin belli bir kütlesi ile birleşen diğer elementin farklı kütleleri arasında küçük tam sayılı bir oran vardır. Dalton Atom Teorisi, Katlı Oranlar Kanununu basit bir şekilde açıklar. Örneğin karbon, oksijen ike iki tane kararlı bileşik oluşturur. Bunlar karbon monoksit ve karbon dioksittir. Modern ölçüm teknikleri, karbon monoksitte bir karbon atomu ile bir oksijen atomunun, karbon dioksitte ise bir karbon atomu ile iki oksijen atomunun birleşmiş olduğunu gösterir. Buna göre karbon monoksitteki oksijenin karbon dioksitteki oksijene oranı 1/2′dir. Bu sonuç Katlı Oranlar Kanunu ile uyum içindedir, çünkü bir bileşikteki belli bir elementin kütlesi o elementin atom sayısı ile orantılıdır. Örneğin FeO [demir(II) oksit] bileşiğinde 56 gram demirle 16 gram oksijen, Fe2O3[demir(III) oksit] bileşiğinde ise 56 gram demir 24 gram oksijenle birleşmektedir. Her iki bileşikteki demi miktarı aynıdır. Oksijen miktarları arasındaki oran (katlı oran) ise 16/24 = 2/3′tür.
Dalton’un maddenin doğasına ilişkin zekice önsezisi 19. yüzyılda kimyanın hızla gelişmesinde en önemli itici güç olmuştur.
Sabit Oranlar Kanunu - Başlık
Bileşiği oluşturan elementler kütlece sabit bir oranda birleşirler, buna Sabit Oranlar Kanunu denir.
Sabit Oranlar Kanunu, 1807′de Dalton Atom Teorisinin ortaya atmadan önce denel olarak tayin edilmiş ve teorinin mevcut deneylerle uygunluğu, onun başarısına ve kabulünün çabuklaşmasına sebep olmuştur. Bununla beraber, Sabit Oranlar Kanunlar atomik teorinin doğruluğuna kanıt oluşturmaz. Atomik teoriyle Sabit Oranlar Kanunu arasındaki uygunluk daha eleştirici bir deyişle şöyle belirtilebilir. Eğer atomlar varsa ve bu atomlar arasında bazı özel yollarla bileşik meydana geliyorsa belli bir bileşiğin bütün moleküllerinde aynı sayıda atom olması beklenmelidir. Ayrıca eğer belli bir elementin bütün atomları aynı kütlede iseler bir bileşiğin kütlece bileşiminin de sabit olması gerekir.
Element Kavramının Tarihsel Gelişimi - Başlık
Aristo’ ya göre madde, “su, toprak, ateş, hava” olamk üzere dört ana elementten oluşmaktadır. Bu kabul tamamen düşünceye dayalı hiçbir genel gerçeklik temeline oturmayan madde algısıdır. Aristo her şeye uygun gelen özelliklerin sıcak, soğuk, kuru ve yaş olarak bulunduğunu varsaymıştır. Bunlar aşağıdaki şekilde de görüleceği üzere ikişer ikişer farklı şekillerde birleştiğinde en fazla altı çift elde etmiştir (Sıcak-ıslak, ısla-soğuk, soğuk-kuru, kuru-sıcak, soğuk-sıcak, kuru-ıslak). Fakat bunlardan soğukla sıcak ve kuruyla ıslak birbirinin zıttı olduğu için yok edilebilir ve sonuçta dördü kalır. Aristo maddeleri dört ana element olarak kabul ettiği su, toprak, ateş ve havanın değişik şekillerde birleşmesi sonucu oluştuğunu ve bu maddelerin sıcak-ıslak, ıslak-soğuk, soğuk-kuru, kuru-sıcak, gruplarında birbirine dahil olabileceğini varsaymıştır. Örneğin soğuk ve ıslak, suyu (sıvı); soğuk ve kuru, toprağı (katı); ıslak ve sıcak, havayı (gaz); kuru ve sıcak, ateşi (yanıcı) oluşturur.
Aristoya göre elementler
Rönensans döneminde bilim insanları, element kavramına yeni bir yorum getirmişlerdir. Bu yorumlar, bilimsel temele daha yakındır.
Yeni bilimsel bulgular ve ayırma tekniklerinin keşfedilmesi, element kavramının bugünkü şekliyle algılanmasına sağlamıştır.
Kendinden daha basit maddelere dönüşmeyen saf maddelere element denmesine karşılık radyoaktifliğin keşfiyle birlikte atomun küçük parçacıklardan oluştuğunun anlaşılması, bu tanımlamanın sakıncalı olduğunu gösterir. Uranyum ve toryum gibi elementlerin atomlarının radyoaktif bozunma ile farklı element atomlarına dönüşmesi, buna örnek olarak gösterilebilir. Ayrıca bu element tanımının bir sakıncası da kireç, sodyum hidroksit, su gibi zor ayrışan, bileşiklerin uzun süre element olarak kabul edilmesidir.
Atomlardaki proton sayısı elementlerin kimlik özelliğini oluşturur. Her elementin proton sayısı birbirinden farklıdır. Örneğin oksijen elementi atomlarında 8 proton bulunurken, kükürt elementi atomları 16 protondan oluşur.
Uygulanan bilimsel çalışmalar sonucunda saf olarak elementlerin elde edilmesinden sonra bunların birbiriyle değişik oranlarda etkileşimleri sorgulanmaya başlanmış, bunun sonucunda kimya ile ilgili belli kanunlar keşfedilmiştir. Rönesans döneminde Hollandalı kimyacı Van Helmont (Van Helmont, 1577-1644) deneylerinde teraziyi kullanarak kimyasal çalışmalara nicel özellik kazandırmıştır.
Simya - Başlık
İnsanların temel ihtiyaçlarını karşılamasında deneme-yanılma yoluyla keşfettiği deneyimler daha sonra onların kısa sürede zengin ve ölümsüz olma hayallerine kapılmasına neden olmuştur.İnsanların zengin olma hayali, diğer madenleri en değerli maden olan altına çevirme çabasıyla başlar. İlk Çağlardan beri altın hep değerli olmuştur. Değersiz madenleri altına çevirme, bütün hastalıkları iyileştirebilme ve hayatı sonsuz biçimde uzatacak ölümsüzlük iksiri bulma uğraşına simya (alşimi), bu işle uğraşanlara da simyacı (alşimist) denir.
Simyacı teorik temelleri olmayan deneme ve yanılmaya dayanan çalışmaları içerdiği ve sistematik bilgi birikimi sağlayamadığı için bilim değildir. Ancak simyacıların kimyaya geçişin öncüleri olduğu, pek çok araç ve gereç geliştirdikleri göz ardı edilmemelidir. Örneğin; simyacılar 17. yy ortalarına doğru maddedeki elementlerden birinin yanmaya neden olduğunu ileri sürmüşler ama bu görüş ateşin maddesel bir cisim olamayacağı gerekçesiyle reddedilmiştir. Alman simyacı Johan Joachim Becher (Yohan Yoakhim Beker) (1635-1682) bu öneriyi gözden geçirerek “Terra Pinguis” (Terra Pinguis) olarak adlandırılan “ateş elementi”nin yanma sırasında kaçıp giden bir nesne olduğunu varsaymıştır. Daha sonra bu nesne “filojiston” (ateş ruhu) olarak adlandırılmıştır.
Yanma olayı, yanlıi da olsa yapılan ilk tanımlamaya göre yanıcı olan cisimler ve yanıcı olmayan filojistondan oluşmuştur. Becher’e göre metal oksitler birer element, metaller ise kül (metal oksit) ve filojistondan oluşan birer bileşiktir. Oysa günümüzde bu tanımlamalar tamamen farklı yapılmaktadır.
Simyadan kimya bilimine aktarılan önemli bulgular arasında barut, madenlerin işlenmesi, metaller üzerindeki çalışmalar, mürekkep, kozmetik, boya üretimi, deri boyaması, seramik, cam ve esans üretimi vb. sayılabilir.
Roma ve Bizans İmparatorluklarında, daha sonra da İslam ülkelerinde kimya alanında pek çok ilerleme olmuştr. “Dört öge kuramı” (su, toprak, ateş, hava) ve elementlerin dönüşümüne ilişkin düşünceler, İskenderiye’de ve daha sonra da İslam âlimleri Cabir, Razi ve İbni Sina tarafından geliştirilmiştir.
Kimya pratiği açısından Arap âlimleri, daha önceleri keşfedilmiş, damıtmada kullanılan imbiği geliştirmiş ve büyük oranda esans damıtılmasında kullanmışlardır. Orta Çağ simyacıları demir(II) sülfatın (vitriyol) damıtılmasından sülfürik asit (zaç yağı), demir(II) sülfatın ve potasyum nitratın birlikte damıtılmasından nitrik asit (kezzap), demir(II) sülfat ile yemek tuzunun (sodyum klorür) damıtılmasından ise hidroklorik asit (tuz ruhu) elde etmişlerdir. Farklı anorganik maddelerin elde edilmesini öğrenmişlerdir. Teknik alanda ilerlemeye karşın, maddelerin yapısı konusunda daha çok Aristo ve onun izleyicilerinin görüşleri egemen olmuştur.
Orta Çağ Avrupası’nda sülfürik asit iki ayrı yöntemle elde edilebiliyordur. İlkinde vitriyol ya da şap, kil kaplarda kızıl oluncaya kadar ısıtılarak diğerinde ise güherçileye (KNO3 – Hint güherçilesi, NaNO3 – Şili güherçilesi) kükürt katılıp su dolu bir kap içinde yakılarak elde edilebiliyordu.
Sülfürik asit anca 18. yüzyılın ikinci yarısında sanayinin ilgi alanına girmiştir. 1744 yılında indigonun (çivit otu) sülfürlenmesiyle yün boyamacılığında kullanılan yeni bir ürün elde edilmesi sülfürik asidin önemini artırmıştır. Sülfürik asit ayrıca ağartma işlemlerinde de kullanılmıştır.
Nikholas Le Blanc (Nikolas Lö Blacnk)’ın sodyum karbonatı ham madde olarak kullanmaya başlaması üzerine sülfürik asit sanayinin temel maddesi hâline gelmiştir. Sanayi, böylece sülfürik asidi Le Blanc yöntemi ile üretmeye başlamıştır. Sülfürik asit, simyacılar tarafından bulunan, birçok kullanım alanı olan bir maddedir. Aşındırıcı özelliği olduğundan, boyacılıkta yararlanılan bazı maddelerin hazırlanmasında, altın ve gümüşün saflaştırılmasında vb. durumlarda kullanılmaktadır.
Eski Çağlarda Keşfedilen Maddeler - Başlık
İnsanoğlunun var olduğu günden beri hep arayış içindedir. Bu arayış, kendini koruma ve yaşamını sürdürebilme ihtiyacından doğmuş ve insalığın gelişimine katkıda bulunmuştur. İnsanlar, yıldırımların ormanlara düşmesi, şiddetli fırtınalarda ağaç dallarının birbirine sürtmesi ve yanardağdan akan lavların oluşturduğu doğal yangılar vb. olaylarla ateşi tanıdı.
Yiyecekleri pişirmek için kap arayışında olan insanoğlu sınama-yanılma yoluyla toprağı işleyebileceğini gördü ve topraktan kaplar yaptı (Sol Yandaki Resim).
İnsan, ateşin maddeleri yaktığını ve erittiğini keşfetmişti. İnsalar bazı madenleri eritip karıştırarak kullanmaya başlamışlardı.
İnsanoğlu önce avladıkları hayvanların kürkleri ile vücutlarını örterken daha sonra bu kürkleri işleyerek giyecek ihtiyacını karşılamıştır.
İnsanlar, temel ihtiyaçlarını karşıladıktan sonra dış görünümüne önem vermeye başladılar. Güzelleşmek için çeşitli yöntemlere başvuran insanlar yüzünü bitkisel ve madensel boyalarla boyadı. Örneğin, Eski Mısır’da insanlar göz çevresindeki bölgeyi “kohl” (sürme) denen yeşil ya da siyah boyalarla renklendiriyorlardı. Yeşil boya maddesinin malahit (Sağ Yandaki Resim), siyahın ise toz hâldeki kurşun(II) sülfür olduğu sanılmaktadır. Benzer amaçla antimon(III) sülfür, bakır(II) oksit ve mangan(IV) oksit de kullanılmaktaydı.
İnsanın sınama-yanılma yoluyla keşfettiği maddelerden biri de tuzdur. Tarih boyunca önemli bir ticaret maddesi olan tuz, bazı bölgelerde o kadar değerli olmuş ki insanlar altını tuzla değiştirmişlerdir.
Eski Çağ insanlarının, yararını keşfettiği maddelere tuzun yanında, göztaşı [bakır(II) sülfat, CuSO4 ] ve şağ [potasyum alüminyum sülfat, KAl(SO4)2 12H2O] gibi maddeler de örnek olarak verilebilir. İnsanoğlu keşfettiği bu maddeleri hastalıklardan korunma ve tedavi amacıyla da kullanmıştır.
Hastalıklardan korunma ve tedavi amacıyla bitkiler de kullanılmıştır.
Eski dönemlerden beri tedavi ve boyama amaçlı kullanılan bazı bitkiler (A) safran, (B) maydanoz, (C) ısırgan otu
Yıllar boyunca tedavi amacıyla kullanılan bitkiler bugün de modern eczacılığın kullandığı ham maddelerin temelini oluşturur. Örneğin rezene, maydanoz gibi bitkiler Eski Çağlardan beri tıpta kullanılmaktadır. İnsalar çeişitli deneyimler sonucunda gaz şişkinliği, sindirim bozukluğu, iştahsızlık gibi hastaklıkları tedavi için belirli bir miktar maydanozu çiğ olarak tüketmeleri gerektiğini keşfetmişlerdir. Benzer şekilde göz taşı özellikle zehirlenen insanları rahatlatmak amacıyla şağ çözeltileri ise yaraların üzerine kapatılan sargılarda kullanılmıştır. Bitkisel kökenli ilaçların ham maddeleri olarak çam, terebentin, kendir, safran, ısırgan otu vb. sayılabilir. Hastalıkları bitkilerle tedavi etmeyi öğrenen insanoğlu ölüme de çare bulma uğraşı içine girmiştir. Lokman Hekim gibi eski dönem şifacıları ölümsüzlük iksiri için uğraşanların başına yer almıştır. İnsanoğlu ölüme çare bulamamış fakat deneme-yanılma yoluyla bazı hastalıkları tedavi etmeyi öğrenmiştir. Örneğin mide üşütmelerinde nanenin limon kabuğuyla kaynatılarak, kullanılmasının iyi geldiği keşfedilmiştir. Bugün de bu tarz hastalıklarda limon kabuğu ve nane kaynatılarak içilmektedir.
Bitkileri, hastalıkları tedavi için kullanan insanlar, elde ettileri ürünlerin dayanıklılığını artırmak ve uzun süre bozulmadan saklamak için de çareler aramışlardır. Kükürt buharı ile ağartma ve bandırma gibi çeşitli yöntemler kullanılmıştır. Kükürt buharı ile sarartılan ürünlere kuru kayısı, kuru incir, kuru üzüm örnek verilebilir.
İnsaoğlu giysilerin boyanmasında da bitkileri kullanmıştır. Hayvanların yünlerinden yaptığı giyecekleri, Kıbrıs taşı [demir(II) sülfat, FeSO4], şap ve alizarin gibi boyar maddelerle boyamıştır. Giyecekleri; kıbrıs taşının koyu mavi, şapın sarı, alizarinin ise turuncu renge boyandığı görmüştür.