19. yüzyılın ilk yılları, kimyada maddeye bilimsel bakışı kökten değiştiren büyük gelişmelere tanık oldu. 1803’te John Dalton her elementin, o elemente özgü atomlardan oluştuğunu öne sürdü ve atom ağırlığı kavramını kullanarak, elementlerin birbirleriyle her zaman tam sayılı oranlarda nasıl birleştiklerini açıkladı.

Jöns Jakob Berzelius bu 2000 bileşiği inceleyip bu oranları araştırdı. Bugün kullandığımız adlandırma sistemini – hidrojen için H, karbon için C gibi – icat etti ve o zaman bilinen 40 elementin atom ağırlıklarının bir listesini hazırladı. Canlı organizmaların kimyası için “organik kimya” terimini – bu terim daha sonra karbon kimyası anlamına gelecekti – icat etti. 1809’da Fransız kimyacı Joseph Louis Gay-Lussac gazların basit oranlarda nasıl birleştiklerini açıkladı ve iki yıl sonra Italyan Amedeo Avogadro eşit hacimli gazların eşit sayıda molekül içerdiğini öne sürdü. Elementlerin bileşimini düzenleyen katı kurallar bulunduğu açıktı. Atomlar ve moleküller esas olarak kimsenin doğrudan görmediği teorik kavramlar olarak kaldı; ama açıklayıcılıkları giderek artan kavramlardı.

Gecenin bir kısmını bu düşüncelerin hiç olmazsa taslaklarını kağıda geçirmekle geçirdim. Yapısal teori bu şekilde var oldu.

Friedrich August Kekulé

Her elementin atomları diğer atomlarla belirli sayıda yolla birleşebilir. Buna valans denilir. Karbon atomlarının dörtlü bir valansı vardır. Benzen moleküllerinde, karbon atomları birbirine bağanıp halkalar oluşturur, hidrojen atomları onlara bağlanır. Bu yapı Kekulé’ye kendi kuyruğunu yakalayan bir yılan gibi görünür.

Valans

1852’de atomların birbirlerine nasıl bağlandığını anlamaya yönelik ilk adımı, valans – bir elementin her atomunun bağlanabileceği atom sayısı – düşüncesini tanıtan İngiliz kimyacı Edward Frankland attı. Hidrojenin bir valansı vardır, oksijenin iki. Sonra 1858’de Britanyalı kimyacı Archibald Scott Couper, kendi kendine bağlanan karbon atomları arasında bağlanan karbon atomları arasında bağlar oluştuğunu ve moleküllerin birbirine bağlanan atom zinciri olduklarını gösterdi. Dolayısıyla, iki parça hidrojen ile bir parça oksijenden oluştuğu bilinen su, H2O ya da H-O-H (burada “-” bir bağı gösterir) olarak ifade edilebilir. Karbonun dört valansı vardır, yani dört değerliklidir; bu yüzden bir karbon atomu, metan (CH4) olduğu gibi, dört bağ oluşturabilir; metanda hidrojen atomları karbonun etrafında dört yüzlü biçimde dizilir. (Bugün kimyacılar bir bağın, iki atomun paylaştığı elektron çiftini temsil ettiğini; H, O ve C simgelerinin uygun atomun merkez kısmını temsil ettiğini düşünür.)

Couper o sırada Paris’te bir laboratuvarda çalışıyordu. Bu arada Almanya’da, Heidelberg’de Friedrich August Kekulé aynı düşünceyi öne sürüp, 1857’de karbonun dört valanslı olduğunu ve 1858’de karbon atomların birbirine bağlanabildiğini ilan etmişti. Couper’ın tebliğinin yayımlanması gecikmişti; dolayısıyla Kekulé kendi tebliğini ondan bir ay önce yayımladı ve kendi kendine bağlanan karbon atomları düşüncesinde öncelik onun oldu. Kekulé atomların arasındaki bağlara “ilginlik” (affinity) dedi ve 1859’da çıkan popüler kitabı Textbook of Organic Chemistry‘de düşüncelerini daha ayrıntılı bir biçimde açıkladı.

Ekran Aalintisi
Karbon Bileşikleri

Kimyasal tepkimelerden elde edilen kanıtlara dayalı teorik modeller çıkaran Kekulé, dört valanslı karbon atomlarının birbirine bağlanıp, başka valanslı başka atomların (hidrojen, oksijen ve klor gibi)bağlanabildiği bir “karbon iskeleti” oluşturduğunu ilan etti. Aniden organik kimya anlam kazanmaya başladı ve kimyacılar, her tür moleküle yapısal formül tahsis etti.

Metan (CH4), etan (C2H6) ve propan (C3H8) gibi basit hidrokarbonlar artık karbon atomları zinciri olarak görülüyordu; bu zincirde boş valansları hidrojien atomları doldurmaktaydı. Böyle bir bileşiğin, sözün gelişi klorla (Cl2) tepkimesi, bir ya da daha fazla hidrojen atomunun yerini klor atomunun aldığı bileşikler – klorometan ya da kloroetan gibi bileşikler – meydana getiriyordu. Bu yer değiştirmenin bir özelliği, klorun orta karbon atomuna mı yoksa uçtaki karbon atomlarından birine mi bağlandığına bağlı olarak kloropropanın iki farklı biçimde, 1-kloropropan ya da 2-kloropropan şeklinde olmasıydı. Bazı bileşiklerin, atom valanslarını doyurmak için çiftbağa ihtiyacı vardır: örneğin oksijen molekülü (O2) ve etilen molekülü (C2H4). Etilen klorla tepkimeye girer ve sonuç, yer değiştirme değil, katılma olur. Klor çift bağa eklenip 1,2 dikloroetan (C2H4Cl2) meydana getirir. Oldukça tepkin olan ve oksiasetilen kaynak hamlacında kullanılan asetilen (C2H2) ve nitrojen molekülü (N2) de dahil, bazı bileşiklerin üçlü bağı bile vardır.

Ama benzen bir bilmece olarak kaldı. Formülünün C6H6 olduğu anlaşıldı; ama asetilenle eşit sayıda karbon ve hidrojen atomlarına sahip olmasına rağmen, asetilenden çok daha az tepkindir. Yüksek tepkinli olmayan doğrusal bir yapı geliştirmek, gerçek bir muammaydı. Açıkçası çift bağ olmalıydı, ama nasıl dizildikleri bir sırdı. Dahası, benzen klorla katılarak (etilen gibi) değil, yer değiştirerek tepkimeye girer: Bir klor atomu bir hidrojen atomunun yerini alır. Benzenin hidrojen atomlarından birinin yerini bir klor atomu alınca, sonuç yalnızca tek bileşik olur: C6H5Cl, klorobenzen. Öyle görünüyordu ki, klor atomu herhangi bir karbon atomuna bağlandığına göre bütün karbon atomları eşdeğerdi.

Benzen Halkaları

Benzenin yapısına ilişkin bilmecenin çözümü, 1865’te bir rüyada Kekulé’ye malum oldu. Çözüm, karbon atomlarının oluşturduğu bir halkaydı; her birine bir hidrojen atomunun bağlandığı altı atomun hepsinin eşit olduğu bir halka. Yani klorobenzende klor, halkanın etrafında herhangi bir yere bağlanabilirdi.

Bu teoriye bir destek de, klorun hidrojenin yerini iki kez alıp diklorobenzeni (C6H4Cl) meydana getirmesiyle geldi. Eğer benzen, bütün karbon atomları eşit altı üyeli bir halkaysa, bu bileşiğin üç ayrı biçimi ya da “izomeri” olmalıdır – iki klor atomu bitişik karbon atomları üzerinde, başka bir karbonla ayrılmış karbon atomları üzerinde ya da halkanın karşıt uçlarında olabilirdi. İşin böyle olduğu anlaşıldı ve üç izomere sırasıyla orta-, meta- ve para- diklorobenzen adı verildi.

Bir hexabenzocoronene molekülünün bu görüntüsü, bir atomsal kuvvet mikroskopu kullanılarak elde edildi. Çapı 1,4 nanometredir ve farklı uzunlukta karbon-karbon bağlarını gösterir.
Simetri Kurmak

Benzen halkasının gözlemlenen simetrisi konusunda hala çözülmemiş bir sır vardı. Her karbon atomu dört valansını doyurmak için, diğer atomlarla dört bağı olmalıdır. Yani, hepsinin “yedek” bir bağı vardı. Kekulé ilk önce, halkanın etrafındaki almaşık tek ve çift bağları çizdi; ama halkanın simetrik olması gerektiği anlaşılınca, molekülün iki yapı arasında kararsız kaldığını öne sürdü.

Elektron 1896’ya kadar keşfedilmedi. Bağların elektron paylaşımıyla oluştuğu düşüncesini, Amerikalı kimyacı G. N. Wilson 1916’da önerdi. 1930’larda Linus Pauling kuantum mekaniğini kullanarak, benzen halkasındaki altı yedek elektronun çift bağlara yerleşmediğini, halkanın etrafına yayıldığını ve karbon atomları arasında eşit paylaşıldığını, bu nedenle karbon-karbon bağların tek ya da çift değil, 1,5 olduğunu açıkladı. Benzen molekülünün yapısına ilişkin bilmeceyi çözmek için fiziğin bu yeni düşüncelerine ihtiyaç vardı.

Esin Rüyası

Kekulé’nin rüyasını anlatımı, esin kıvılcımına ilişkin en çok anılan kişisel anlatımdır. Anlaşılan hipnogojik bir durumdaydı – uykuya dalmanın eşiğinde: Bu durumda gerçekler ile imgelem iç içe geçer. Bunu Halbschlaf, yani yarı-uyku olarak tarif etti. Aslında bu türden iki ayakta uyumayı tarif eder: İlki, olasılıkla 1855’te Güney Londra’da Clapham Road’a doğru giden bir otobüsün tepesinde. “Atomlar gözlerimin önünde kıpırdıyorlardı. Bu küçük parçacıkları hareket halinde hep görmüştüm, ama hareket tarzlarını anlamayı başaramamıştım. Bugün iki küçük atomun ne kadar sık kaynaşıp bir çift oluşturduğunu, büyüklerin küçükleri nasıl yuttuğunu ve daha büyüklerin üç, hatta dört küçük atomu bağladığını gördüm.”

İkinci olay Belçika’da, Ghent’teki çalışma odasında gerçekleşti; olasılıkla kendi kuyruğunu ısıran yılan simgesinden esinlendi: “Benzen halkası teorisinde de aynı şey oldu… Sandalyeyi şömineye çevirdim ve baygın bir durumdaydım… atomlar gözlerimin önünde kıpırdıyordu… Uzun sıralar, çoğu zaman daha yoğun bağlantılı; her şey hareket halinde, yılan gibi kıvrılıyor ve dönüyor. O da ne? Yılanlardan biri kendi kuyruğunu yakaladı ve bu görüntü gözlerimin önünde alay edercesine dönüp durdu.”

Kekulé'nin Rüyası

Kekulé benzen halkaları teorisini formüle ettiği anı rüya benzeri bir görüm olarak tarif etti; burada bir ejderha olarak tasvir edilen eski ouroboros simgesinde olduğu gibi kendi kuyruğunu ısıran bir yılan gördü.

Friedrich August Kekulé Kimdir?

Friedrich August Kekulé

Kendisine August diyen Friedrich August Kekulé, şimdi Almanya’nın Hesse eyaletinde bulunan Darmstadt’ta 7 Eylül 1829’da doğdu. Giessen Üniversitesindeyken mimarlık okumayı bırakıp, Justus von Liebig’in derslerini dinledikten sonra kimyaya yöneldi. Sonunda Bonn Üniversitesinde kimya profesörü oldu.

1057’de ve ertesi yıl Kekulé, karbonun dört valansı, basit organik moleküllerde bağlanma ve benzenin yapısı üzerine bir dizi yazı yayımladı; bu yayınlar onu, moleküler yapı teorisinin baş mimarı yaptı. 1895’te Kaiser II. Wilhelm tarafından soyluluk unvanı verildi ve August Kekulé von Stradonitz oldu. Kimya dalında ilk beş Nobel ödülünün üçünü onun öğrencileri aldı.

Önemli Eserleri:
1859 – Textbook of Organic Chemistry
1887 – The Chemistry of Benzene Derivatives or Aromatic Substances

19. yüzyılın ortasına gelindiğinde atomlar ve moleküller kimyada temel düşünce haline gelmişti ve pek çok bilim insanı, elementlerin ve bileşiklerin kimliği ve davranışı bakımından çok önemli olduklarını biliyorlardı. Çok azı fizikte yerleri olduğunu düşünüyordu; ama 1880’lerde Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann gazların kinetik teorisini geliştirip, atomları ve molekülleri de fiziğin merkezine yerleştirdi.

18. yüzyılın başında İsviçreli fizikçi Daniel Bernoulli, gazların hareket eden çok sayıda molekülden oluştuğunu ortaya atmıştı. Bu moleküllerin etkisi, basıncı, kinetik enerjileri (hareket enerjileri) ısı yaratır. 1840’larda ve 1850’lerde bilim insanları, gazların özelliklerinin sayısız parçacığın ortalama hareketini yansıttığını anlamaya başlamıştı.

1859’da James Clerk Maxwell moleküllerin hızını ve çarpışmadan önce ne kadar yol aldıklarını hesapladı ve sıcaklığın, moleküllerin ortalama hızının bir ölçüsü olduğunu gösterdi.

İstatistiğin Önemi

Boltzmann, istatistiğin ne kadar önemli olduğunu açığa çıkardı. Maddenin özelliklerinin, hareketin temel yasaları ile istatistiksel olasılık kurallarının bir bileşimi olduğunu gösterdi. Bu ilkeden yola çıkarak, şimdi Boltzmann Sabiti denilen bir sayı hesaplayıp, bir gazın basıncını ve hacmini moleküllerinin sayısıyla ve enerjisiyle ilişkilendiren bir formül ortaya koydu.

Moleküler Hareket Hakkında Tarihsel Görüşler

1738 – Daniel Bernoulli; gazların hareket eden moleküllerden oluştuğunu ortaya atar.

1827 – İskoç botanikçi Robert Brown; polenin sudaki hareketini tanımlar; bu, Brown Devinimi olarak anılır.

1845 – İskoç fizikçi John James Waterston; enerjinin gaz molekülleri arasında istatistiksel kurallara uygun nasıl hareket ettiğini açıklar.

1857 – James Clerk Maxwell; moleküllerin ortalama hızını ve çarpışmalar arasındaki ortalama mesafeyi hesaplar.

1905 – Albert Einstein, Brown devinimini matematiksel olarak analiz ederek, molekül etkisinin sonucu olduğunu gösterir.

1807’de İsveçli kimyacı Jöns Jakob Berzelius, canlılardaki kimyasallar ile diğer kimyasallar arasında temel bir fark bulunduğunu gösterdi. Berzelius’a göre bu benzersiz “organik” kimyasallar yalnızca canlılar tarafından bir araya getirilebilirdi ve bir kez bozulduktan sonra, yapay olarak yeniden meydana getirilemezlerdi. Düşünceleri, yaşamın özel olduğunu ve canlılara kimyacıların anlayamayacağı bir “yaşam gücü” bahşedildiğini savunan ve “vitalizm” olarak bilinen egemen teoriye uygundu. Bu nedenle, Friedrich Wöhler adlı Alman bir kimyacının, organik kimyasalların hiç de benzersiz olmadıklarını, bütün kimyasallarla aynı temel kurallara göre davrandıklarını göstermesi sürpriz oldu. Organik kimyasalların karbon bazlı bir yığın molekülden oluştuğunu artık biliyoruz. Karbon bazlı moleküller gerçekten de yaşamın temel bileşenleridir; ama birçoğu Wöhler’in keşfettiği gibi organik olmayan kimyasallardan sentezlenebilir.

Kimyasal gübrelerde yaygın kullanılan üre, bitkilerin büyümesinde çok önemli olan nitrojen bakımından zengindir. İlk kez Wöhler’in yaptığı sentetik üre, şimdi kimya sanayinin temel ham maddelerinden biridir.

Wöhler’in atılımı, bilimsel bir çekişmeden ötürü gerçekleşti. 1820’lerin başında Wöhler ve kimyacı arkadaşı Justus von Liebig, çok farklı gibi görünen iki maddenin – patlayıcı olan gümüş fulminat ve patlayıcı olmayan gümüş siyanat – özdeş kimyasal analizini ortaya koydu. Her biri diğerinin yanlış sonuçlara vardığını sandı; ama yazıştıktan sonra, ikisinin de haklı olduğu anlaşıldı. Bu grup bileşikler kimyacıların şunu anlamalarına yol açtı: Maddeler yalnızca moleküldeki atom sayılarına ve türüne göre değil, atomların düzenlenişine göre de tanımlanır. Aynı formüller, farklı özelliklere sahip farklı yapılara uygulanabilir bu farklı yapılara, Berzelius daha sonra izomerler adını verdi. Wöhler ile Liebig, daha sonra parlak bir ortaklık kurdu; ama 1828’de Wöhler organik kimyasallarla ilgili hakikate tek başına tosladı.

Friedrich

Wöhler Sentezi

Wöhler amonyum siyanat elde etme beklentisiyle, gümüş siyanat ve amonyum klorürü karıştırıyordu. Ama amonyum siyanattan farklı özelliklere sahip beyaz bir madde elde etti. Kurşun siyanat ile amonyum hidroksiti karıştırınca da aynı toz ortaya çıktı. Analiz, beyaz tozun üre – idrarın temel bileşenlerinden biri ve amonyum siyanatla aynı kimyasal formüle sahip olan organik bir madde – olduğunu gösterdi. Berzelius’un teorisine göre bu, yalnızca canlılar tarafından meydana getirilebilirdi ama Wöhler, organik olmayan kimyasallardan sentezlemişti. Wöhler, Berzelius’a ürenin aslında amonyum siyanatın bir izomeri olduğunu açıklayarak, “böbrek kullanmadan üre yapabildiğimi size anlatmalıyım” diye yazdı.

Wöhler’in keşfinin öneminin anlaşılması yılları aldı. Yine de, bütün canlıların kimyasal süreçlere nasıl bağlı olduğunu açığa çıkarmanın yanı sıra, değerli organik kimyasalların ticari ölçekte sentezini de olanaklı kılan modern organik kimyanın gelişmesinin yolunu gösterdi. 1907’de bu tür kimyasallardan Bakalit denilen sentetik bir polimer üretildi ve modern dünyayı şekillendiren “Plastik Çağı” başladı.

Friedrich Wöhler Kimdir?

Almanya’da Frankfurt’a yakın Eschersheim’de doğan Friedrich Wöhler, Heidelberg Üniversitesinde doğum doktorluğu eğitimi aldı. Ama kimyaya tutkusu vardı ve 1823’te, Stockholm’de Jöns Jakob Berzelius’tan ders almaya gitti. Almanya’ya dönünce, kimya alanında dikkate değer ve değişik bir mesleki yaşama başladı.

Friedrich Wöhler

Organik bir maddenin ilk yapay sentezi dışında, Wöhler’in keşifleri – çoğu kez Justis von Liebig’le birlikte yaptığı – arasında alüminyum, berilyum, itriyum, titanyum ve silikon da vardı. “Radikaller” – başka maddeleri oluşturan temel moleküler gruplar – düşüncesinin gelişmesine de yardımcı oldu. Bu teori, daha sonra çürütülmesine rağmen, bugün moleküllerin nasıl bir araya geldiğinin anlaşılmasının yolunu açtı. Sonraki yıllarda Wöhler göktaşlarının kimyası konusunda otorite haline geldi ve bir nikel saflaştırma fabrikasının kurulmasına yardım etti.

Önemli Eserleri:
1830 – Summary of Inorganic Chemistry
1840 – Summary of Organic Chemistry

Organik Maddeler Hakkında Tarihsel Gelişmeler

1770’ler – Antoine Lavoisier ve diğerleri, suyun ve tuzun ısıtıldıktan sonra önceki hallerine geri dönebildiklerini, ama şekerin ya da odunun dönmediğini gösterir.

1807 – Jöns Jakob Berzelius, organik kimyasallar ile organik olmayan kimyasallar arasında temel bir farklı ortaya koyar.

1852 – İngiliz kimyacı Edward Franklin valans düşüncesini, yani atomların diğer atomlarla birleşme yeteneğini ortaya koyar.

1858 – İngiliz kimyacı Archibald Scott Couper atomlar arasındaki bağlar düşüncesini ortaya koyup, valansın nasıl çalıştığını açıklar.

1858 – Couper ve August Kekule organik kimyasalların, diğer atomların yan kollarına bağlı karbon atomlarının oluşturduğu zincirlerle oluştuğunu öne sürer.

Klonlama bir canlı türüne ait bir bireyden genetik özellikleri tümüyle aynı olan yeni bir birey oluşmasını sağlamaya yönelik bir işlemdir.

Klon Maymun

Canlılar hücrelerden oluşur. Hücrelerin içinde de organel adı verilen yapılar bulunur. Bu organellerden biri de çekirdektir. Çekirdekte canlının genetik özelliklerini belirleyen DNA molekülü bulunur. Bu nedenle bir canlı klonlanırken hücrelerinin birinin çekirdeği alınır. Bu çekirdek, yine o canlının türdeşi ya da akrabası olan bir başka canlıdan alınan çekirdeği çıkarılmış bir yumurta hücresinin içine koyulur. Bu yumurta hücresinin laboratuvarda özel yöntemlerle bölünmesi sağlanır. Bu bölünmeler sonucunda embriyo oluşur.

Klon Koyun

Embriyo taşıyıcı bir canlının rahmine koyulur. Embriyo gelişimini burada tamamlar. Böylece klonlanan canlıyla tamamen aynı genetik özellikleri taşıyan bir yavru dünyaya gelir.

18. yüzyılın sonuna doğru bilim insanları dünyanın bir dizi temel maddeden ya da kimyasal elementten oluştuğunu anlamaya başlamıştı. Ama hiç kimse bir elementin ne olduğundan emin değildi. İngiliz meteorolog John Dalton hava durumuna ilişkin incelemelerinde, her elementin kendine özgü benzersiz, özdeş atomlardan oluştuğunu ve bir elementi ayırt eden ve tanımlayan şeyin bu özel atom olduğunu gördü. Dalton kimyanın temelini attı. Atom düşüncesinin tarihi eski Yunanistan’a kadar geri gider; ama hep bütün atomların özdeş oldukları varsayılmıştı. Dalton’ın farkı, her elementin farklı atomlardan oluştuğunu anlamış olmasıydı. O zaman bilinen elementleri – hidrojen, oksijen ve nitrojen dahil – oluşturan atomları “katı, tek parça halinde, sert, içine girilmez, hareketli parçacıklar” olarak tarif etti.

Dalton Atom Modeli 2

Elementler birbirleriyle birleşip sabit oranlı bileşikler oluşturur.
– Bu sabit oranlar her bir elementin atomlarının göreli ağırlığına bağlı olmalıdır.
– Bu nedenle bir elementin atom ağırlığı, bir bileşiğe giren her elementin ağırlığından hesaplanabilir.
Elementler tablosu nihai parçacıkların ağırlığını temel alır.

Dalton’ın düşünceleri, havanın su emme miktarını hava basıncının nasıl belirlediğini araştırırken ortaya çıktı. Havanın farklı gazların bir karışımı olduğuna inanmaya başladı. Deney yaparken, verili miktarda saf oksijenin aynı miktarda saf nitrojenden daha az su buharı tuttuğunu gözlemledi ve bundan, oksijen atomlarının nitrojen atomlarından daha büyük ve daha ağır olduğu sonucunu çıkardı.

Dalton Atom Modeli

Ağırlık Önemlidir

Dalton farklı elementlerin atomlarının ağırlıklarına göre ayırt edilebileceğini anladı. İki ya da daha fazla elementin atomlarının ya da “nihai parçacıklarının” birleşip çok basit oranlı bileşikler oluşturduklarını gördü ve bu şekilde, bir bileşiğe giren her elementin ağırlığıyla her atomun ağırlığını çıkarabilirdi. Çok hızlı bir biçimde o zaman bilinen her elementin atom ağırlığını ortaya çıkardı.

Atom Modelleri Nedir Özellikleri Nelerdir.

Dalton’a göre hidrojen en hafif gazdı, bu nedenle onun atom ağırlığını 1 olarak belirledi. Suda hidrojenle birleşen oksijenin ağırlığından ötürü, oksijenin atom ağırlığını 7 olarak belirledi. Ne var ki, Dalton’un yönteminde bir kusur vardı; çünkü aynı elementin atomlarının birleşebileceğini fark etmedi. Bir atom bileşiğinde – bir molekülde – her elementten yalnızca bir atom olduğunu varsaydı. Ama Dalton’un çalışması bilim insanlarını doğru yola sokmuştu ve on yıl içinde İtalyan fizikçi Amedeo Avogadro bir moleküler oran sistemi geliştirip, atom ağırlıklarını doğru bir biçimde hesapladı. Yine de Dalton’un teorisinin temel düşüncesinin – her elementin kendine özgür benzersiz büyüklükte atomları olduğu düşüncesi – doğru olduğu anlaşıldı.

Dalton’nun tablosu farklı elementlerin simgelerini ve atom ağırlıklarını gösterir. Dalton, meteoroloji üzerinden, hava ve su parçacıklarının neden birbirine karışabildiğini kendine sorarak atom teorisine ulaştı.

John Dalton Kimdir?

İngiltere’de Lake District’te 1766’da Quaker bir ailede doğan John Dalton, 15 yaşından itibaren düzenli hava durumu gözlemleri yaptı. Bunlar birçok önemli içgörü edinmesini sağladı (atmosfer neminin hava soğuyunca yağmura dönüştüğünü görmesi gibi). Dalton meteorolojik araştırmaları dışında, kardeşiyle paylaştıkları bir durumdan da büyülendi: renk körlüğü. Bu konuyla ilgili bilimsel tebliği, 1817’de başkanlığına seçildiği Manchester Edebiyat ve Felsefe Derneğine kabul edilmesini sağladı. Bu dernek için, atom teorisiyle ilgili olanlar da dahil yüzlerce bilimsel yazı yazdı. Atom teorisi hızla kabul gördü ve Dalton sağlığında bir şöhret oldu. 1844’te Manchester’da cenaze törenine 40.000’den fazla kişi katıldı.

John Dalton

Önemli Eserleri:
1805 – Experimental Enquiry into the Proportion of the Several Gases or Elastic Fluids, Constituting the Atmosphere (Atmosferi Oluşturan Çeşitli Gazların ya da Elastik Sıvıların Oranları Üzerine Deneysel İnceleme)
1808 – 1827 – New System of Chemical Philosophy (Yeni Kimya Felsefesi Sistemi)

Atom Modelleri

Elementler Hakkında Tarihsel Gelişmeler

MS yaklaşık 400 – Demokritos, dünyanın bölünmez parçacıklardan oluştuğunu öne sürer.

MS 8. yüzyıl – İranlı bilgin Cabir bin Hayyan elementleri metal olanlar ve olmayanlar şeklinde sınıflandırır.

1794 – Joseph Proust; bileşiklerin, her zaman aynı oranda birleşen elementlerden oluştuğunu gösterir.

1811 – Amedeo Avogadro, eşit miktarda farklı gazın eşit sayıda molekül içerdiğini gösterir.

1869 – Dimitri Mendeleyev, elementleri atom ağırlıklarına göre sergileyen bir periyodik tablo çizer.

1897 – Joseph John Thomson elektronu keşfederek, olası en küçük parçacığın atom olmadığını gösterir.

Fransız kimyacı Joseph Proust 1794’te yayımladığı Sabit Oranlar Yasası, elementler nasıl birleşirse birleşsin, bir bileşikte her elementin oranının her zaman aynı olduğunu gösterir. Bu teori, elementlerle ilgili bu dönemde ortaya çıkıp modern kimyanın temelini oluşturan temel düşüncelerden biriydi.

Joseph Proust

Proust keşfini yaparken, Fransız kimyacılığında Antoine Lavoisier’in öncülük ettiği, ağırlıkların, oranların ve yüzdelerin dikkatli ölçülmesini savunan bir eğilime uygun davranıyordu. Proust, metal oksitlerinde metallerin oksijenle birleşme yüzdelerini inceledi. Metal oksitler oluştuğunda, metal ve oksijen oranının sabit olduğu sonucuna vardı. Aynı metal farklı bir oranda oksijenle birleştiğinde, farklı özelliklere sahip farklı bir bileşik oluşturuyordu.

elementler

Herkes Proust’la hemfikir değildi; ama 1811’de İsveçli kimyacı Jöns Jakob Berzelius, Proust’un teorisinin, John Dalton’ın elementlere ilişkin yeni atom teorisine – her elementin kendi benzersiz atomlarından oluştuğunu söyleyen teori – uygun olduğunu anladı. Bir bileşik her zaman aynı atomların bileşiminden oluşuyorsa, elementlerin her zaman sabit oranlarda birleştiğini söyleyen Proust’un savı doğru olmalı. Bu, bugün kimyanın temel yasalarından biri kabul edilir.

element tablosu

Elementler Hakkında Tarihsel Görüşler

MÖ 400 – Yunan düşünür Demokritos, dünyanın nihayetinde bölünmez küçük parçacıklardan – atomlar – oluştuğunu öne sürer.

1759 – İngiliz kimyacı Robert Dossie, “doygunluk oranı” dediği doğru oranda oldukları zaman maddelerin birleştiğini savunur.

1787 – Antoine Lavoisier ve Claude Louis Berthollet, kimyasal bileşikleri modern adlandırma sistemini tasarlar.

1805 – John Dalton; elementlerin, birleşerek bileşikleri oluşturan, tikel bir kütlenin atomlarından oluştuğunu gösterir.

1811 – İtalyan kimyacı Amedeo Avogadro, atomlar ile atomların oluşturduğu molekülleri ayrı tutar.

Glasgow Üniversitesinde ve daha sonra Edinburgh’da tıp profesörü olan Joseph Black, kimya dersleri de verdi. Önemli bir araştırmacı bilim insanı olmasına rağmen, vardığı sonuçları nadiren yayımladı, onun yerine derslerinde duyurdu; öğrencileri, yeni bilimin en ön saflarındaydı. Black’in bazı öğrencileri, işlerini yürütmenin maliyetleriyle ilgilenen İskoç viskisi damıtıcılarının oğullarıydı. Yaptıkları tek şey sıvıyı kaynatıp buharı yoğunlaştırmak olduğu halde, viski damıtmanın neden bu kadar pahalı olduğunu soruyorlardı.

Kaynamayla İlgili Yeni Bir Düşünce

1761’de Black ısının sıvılar üzerindeki etkisini araştırdı ve bir çaydanlık su sobanın üzerinde ısıtılırsa, sıcaklığın 100°C’ye ulaşana kadar sürekli arttığını keşfetti. O zaman su kaynamaya başlar, ama suya hala ısı girmesine rağmen sıcaklık artmaz. Black, suyu buhara dönüştürmek – ya da modern terimlerle, moleküllere onları sıvı içinde bir arada tutan bağlardan kurtulmalarına yetecek kadar enerji vermek – için, ısıya ihtiyaç olduğunu anladı. Bu ısı sıcaklığı değiştirmez ve kaybolur gibi görünür bu yüzden Black gizil ısı dedi. Daha doğrusu bu, suyun buharlaşmasının gizil ısısıdır. Bu keşif, termodinamik biliminin – ısıyı, ısının enerjiyle ilişkisini ve mekanik iş yapmak için ısı enerjisini harekete dönüştürmeyi inceleyen bilim – başlangıcı oldu.

su buharı

Suyun alışılmamış ölçüde yüksek bir gizil ısısı vardır; yani sıvı su uzun süre kaynadıktan sonra tamamı gaza dönüşür. Sebze pişirmede buharının bu kadar etkili olmasının, bu kadar etkili olmasının, buharın korkunç bir haşlama gücüne sahip olmasının ve ısıtma sistemlerinde kullanılmasının nedeni budur.

Buzu Eritmek

Suyu buhara dönüştürmek için ısıyı ihtiyaç olduğu gibi, buzu suya dönüştürmek için de ısıya ihtiyaç vardır. Eriyen buzun gizil ısısı, buzun bir içkiyi soğutacağı anlamına gelir. Buzu eritmek ısıyı gerektirir ve bu ısı, buzun içinde yüzdüğü ve soğuttuğu içkiden elde edilir.

Black bütün bunları imbikçilere açıkladı; ama para tasarruf etmelerine yardım edemedi. Buhar motorlarının neden bu kadar verimli olduklarını anlamaya çalışan meslektaşı James Watt’a da açıkladı. Daha sonra Watt, piston ve silindiri soğutmadan buharı yoğunlaştıran ayrı yoğunlaştırıcı düşüncesini ortaya attı. Bu düşünce buhar motorunu çok daha verimli bir makine, Watt’ı da zengin bir kişi haline getirdi.

Burada Black, Glasgow’daki atölyesinde mühendis James Watt’ı ziyaret ederken gösteriliyor. Watt, buharlı aletlerinden birini tanıtıyor.
Joseph Black james watt

Joseph Black Kimdir

Fransa’da Bordeaux’da doğan Joseph Black, Glasgow ve Edinburgh üniversitelerinde tıp okudu; profesörünün laboratuvarında kimyasal deneyler yaptı. 1754’te doktora tezinde Black, tebeşir (kalsiyum karbonat) ısıtılıp sönmemiş kireç (kalsiyum oksit) haline getirilince, genellikle inanıldığı gibi ateşten yakıcı bir ilke almadığını, aksine ağırlık kaybettiğini gösterdi. Black, hiçbir sıvı ya da katı üretilmediği için, bu kaybın bir gaz olması gerektiğini anladı ve tebeşirde sabitlenen bir hava (gaz) olduğu için ona “sabit hava” dedi. Sabit havanın (şimdi karbondioksit olarak bildiğimiz) soluduğumuz gazlar arasında olduğunu da gösterdi.

Joseph Black a

1756’dan itibaren Glasgow’da tıp profesörüyken Black, ısı konusunda dönüm noktası olan araştırmasını yaptı. Ulaştığı sonuçları yayımlamamasına rağmen, öğrencileri bulgularını yaydı. 1776’da Edinburgh’a taşındıktan sonra, araştırma yapmayı bırakıp ders vermeye ve – Sanayi Devrimi hız kazanırken – İskoçya sanayisinde ve tarımında kimya temelli yenilikler konusunda tavsiyelerde bulunmaya odaklandı.

1661 – Robert Boyle gazları yalıtmaya öncülük eder.

1750’ler – Joseph Black kimyasal tepkimelerden önce ve sonra malzemeleri tartar – ilk nicel kimya – ve karbondioksiti keşfeder.

1766 – Henry Cavendish hidrojeni yalıtır.

1774 – Joseph Priestley oksijeni ve diğer gazları yalıtır.

1798 – Amerika doğumlu İngiliz fizikçi Benjamin Thompson, ısının parçacıkların hareketiyle üretildiğini öne sürer.

1845 – James Prescott Joule devinimin ısıya dönüşmesini inceler ve ısının mekanik eşdeğerini ölçüp, verili bir mekanik iş miktarının aynı miktarda ısı ürettiğini söyler.