Tek bir kimya yok: altı ayrı bakış açısı var
Kimya, gündelik yaşamın her alanında etkilidir. Besin maddelerinden tarımda kullanılan gübrelere, çamaşır deterjanlarından şampuanlara kadar birçok ürün ve bu ürünlerle ilgili süreçler kimyanın etkisi altındadır. Bu geniş kapsamlı bilim dalı çeşitli alt disiplinlere ayrılır. Ayrılmasının sebebi kolaylık değil zorunluluk: bir maddeyi “ne kadar var?” diye sormakla “neden bu şekilde tepkime veriyor?” diye sormak farklı yöntemler, farklı aletler ve farklı uzmanlıklar gerektirir. Aşağıdaki altı disiplin, aynı maddeye sorulan altı ayrı sorudur.
Kimya, gündelik yaşamın her alanında etkilidir. Besin maddelerinden tarımda kullanılan gübrelere, çamaşır deterjanlarından şampuanlara kadar birçok ürün ve bu ürünlerle ilgili süreçler kimyanın etkisi altındadır. Bu geniş kapsamlı bilim dalı çeşitli alt disiplinlere ayrılır.
Paragrafın verdiği dört örneğe dikkat et: besin maddeleri, gübreler, çamaşır deterjanları, şampuanlar. Dördü de mağazadan alınan sıradan ürünler; demek ki kimya laboratuvarda kalan bir konu değil. Cümlenin son kısmı da üniteyi kuruyor: kimya geniş kapsamlı olduğu için tek bir uzman hepsini kapsayamaz, bu yüzden alt disiplinlere ayrılır.
Elindeki tek bir meyve suyu şişesi altı disiplinin de konusudur. Fark sorulan sorudadır:
Analitik kimya: “İçinde kaç gram şeker var? C vitamini gerçekten var mı, ne kadar var?”
Biyokimya: “Bu şeker vücuduma girdiğinde hangi tepkimelere giriyor, hücrem ondan nasıl enerji üretiyor?”
Organik kimya: “C vitamini molekülünün yapısı nasıl? Karbon atomları hangi düzende bağlanmış?”
Anorganik kimya: “Şişedeki demir, kalsiyum, potasyum gibi mineraller hangi bileşikler hâlinde bulunuyor?”
Fizikokimya: “Şişeyi buzdolabına koyduğumda bozulma tepkimeleri neden yavaşlıyor? Sıcaklık ve derişim ne değiştiriyor?”
Polimer kimyası: “Şişenin kendisi hangi makromolekülden yapılmış, o molekül nasıl sentezlenmiş?”
Sınavda en sık sorulan biçim de budur: bir olay verilir, “bu hangi disiplinin çalışma alanına girer?” diye sorulur. Cevabı bulmanın yolu olayı ezberlemek değil, hangi sorunun sorulduğunu görmektir.
Ortadaki çekirdek “kimya”, çevresindeki altı kol alt disiplinler. Düğmelere bas: seçtiğin kol öne çıkar, çemberin altında o disiplinin tanımı, çalışma alanları ve ayırt edici ipucu yazar. Ayırt edici ipucu, sınavda karıştırılan disiplinleri birbirinden ayıran tek cümledir.
Tanım: maddelerin hangi bileşenlerden oluştuğunu ve bu bileşenlerin miktarlarını inceleyen kimya disiplinidir. Bu alanda nicel ve nitel analiz yöntemleri kullanılır.
Uygulama alanları: şeker pancarındaki şeker miktarının belirlenmesi · besin maddelerinin içerik analizi · pH hesapları · suların sertlik derecelerinin tayini · kan ve idrardaki kimyasal maddelerin tür ve miktarlarının saptanması.
Tanım: canlı anlamına gelen Yunanca bios kelimesinden türemiştir ve canlı kimyası olarak tanımlanır. Canlı organizmalarda bulunan kimyasal bileşiklerin yapısını, özelliklerini ve organizmanın yaşam süreci boyunca gerçekleşen kimyasal tepkimelerini inceler.
İncelediği moleküller: karbonhidratlar, proteinler, lipitler, nükleik asitler, vitaminler, hormonlar. Uygulama: tıp, gıda, tarım, endüstri.
Tanım: karbon elementini içeren bileşiklerin yapılarını, özelliklerini ve tepkimelerini inceler. Bu alana karbon kimyası da denir. Sadece karbon atomuyla ilgileniyor gibi görünse de meydana gelen bileşiklerin çeşitliliği nedeniyle kimyanın en geniş alanıdır.
Çalışma alanı: petrol ürünleri, kozmetik ürünler, ilaçlar, plastikler, boyalar, deterjanlar.
Tanım: organik olmayan bileşiklerin yapılarını, özelliklerini ve tepkimelerini inceler. Asitler, bazlar, tuzlar, metaller, ametaller, yarı metaller ve mineraller gibi maddelerin karakteristik özellikleri ile kimyasal tepkimeleri üzerine odaklanır.
Uygulama alanları: tıp, malzeme bilimi, inşaat mühendisliği, tarım, nanoteknoloji, yarı iletken teknolojisi, çevre bilimi.
Tanım: kimyasal sistemlerin özelliklerini ve davranışlarını, tepkimelerin nasıl meydana geldiğini ve kimyasal olaylar sırasındaki enerji dönüşümlerini inceler. Sıcaklık, basınç, hacim ve derişim gibi fiziksel etkenlerin tepkimelere etkisini araştırır.
Dört örnek: gazların balonlardaki davranışları · bir parça buzun erime sürecindeki değişimler · yemek tuzunun su içinde nasıl çözündüğü · araç motorlarında yakıtın nasıl yandığı.
Tanım: makromoleküllerin (büyük moleküller) kimyasıdır; polimerlerin sentezi, yapıları, özellikleri, davranışları ve uygulamalarını inceler.
İncelediği malzemeler: plastikler, kauçuklar, fiberler, yapıştırıcılar, jelatinler, biyopolimerler.
Polimer yukarıda “makromolekül” diye tanımlandı; peki bu molekül nasıl oluşur? Kısa karşılığı şudur: polimer, aynı ya da benzer küçük birimlerin uç uca eklenmesiyle oluşan çok büyük moleküldür. Tekrarlanan bu küçük birime monomer denir; birleşme olayına polimerleşme denir. Poli- “çok”, mono- “tek”, -mer “birim” demektir; yani polimer “çok birimli”, monomer “tek birimli” anlamına gelir.
Zincir benzetmesi işini görür: monomer bir halka, polimer bütün zincirdir. Doğada da polimer vardır — nişasta ve selüloz glikoz birimlerinden, proteinler amino asit birimlerinden kurulur. Yukarıda sayılan biyopolimerler tam olarak bunlardır.
“Bir maddenin hangi element ve bileşiklerden meydana geldiğini bulmaya yarayan analiz türüne nitel (kalitatif), bu bileşenlerden her birinin miktarını belirlemeyi hedefleyen analiz türüne nicel (kantitatif) analiz denir.”
Bu tek cümle sınavın en sevdiği ayrımdır. Ayırt etmenin yolu çok basit: cevapta bir sayı varsa nicel, bir ad varsa niteldir. “Suda kurşun var mı?” niteldir. “Suda litrede 0,012 mg kurşun var” niceldir.
Soldaki düğmelerden bir örnek seç. Canvas iki kutuyu birlikte gösterir: NİTEL kutusu o örnekte hangi bileşenin bulunduğunu, NİCEL kutusu ne kadar bulunduğunu yazar. Alttaki kaydırak ölçülen miktarı değiştirir — çubuk uzar, ama nitel cevap hiç değişmez. Bu ünitenin görmen gereken şeyi tam olarak budur: nicel sonuç değişse de nitel sonuç aynı kalır.
| Ölçüt | Nitel (kalitatif) analiz | Nicel (kantitatif) analiz |
|---|---|---|
| Sorduğu soru | Ne var? | Ne kadar var? |
| Tanımı | Maddenin hangi element ve bileşiklerden meydana geldiğini bulur | Bileşenlerden her birinin miktarını belirler |
| Cevabın biçimi | Bir ad: “demir var”, “nişasta yok” | Bir sayı ve birim: “%3,4”, “0,012 mg/L” |
| Örnek | Besin maddesinin hangi bileşenleri içerdiği | Şeker pancarındaki şeker miktarı, suyun sertlik derecesi |
| Hangisi önce yapılır | Önce nitel: neyi arayacağını bilmen gerekir | Sonra nicel: bulunanın miktarı ölçülür |
Son satır ders kitabında yazmıyor ama analizin işleyişi gereği böyledir: bir maddenin miktarını ölçmek için önce o maddenin orada olduğunu bilmek gerekir.
Bu kelime üç ayrı yerde üç ayrı şey demektir ve sınav bunu bilerek karıştırır:
1) Kimyada organik: karbon içeren bileşik. Benzin de organiktir, plastik de. İkisi de sağlıklı değildir; kelime sağlıkla ilgili değildir.
2) Markette organik: tarımsal üretim yöntemini anlatır (sentetik gübre/pestisit kullanılmadan yetiştirilmiş ürün). Kimyadaki anlamıyla hiç ilgisi yoktur.
3) “Organik olmayan” (anorganik): yukarıdaki tanıma göre organik olmayan bileşikler. Burada ince bir ayrıntı var: karbon içerdiği hâlde anorganik sayılan birkaç madde vardır — karbon monoksit (CO), karbondioksit (CO₂), karbonatlar ve siyanürler geleneksel olarak anorganik kimyanın konusudur. Yani “içinde karbon varsa organiktir” cümlesi tam doğru değildir.
Organik, “karbon elementini içeren bileşikler” diye tanımlanır; yukarıdaki istisna bu tanımı daraltmaz, tanımın sınırındaki birkaç maddeyi işaret eder.
Kimyanın alt dalları duvarla ayrılmış odalar değildir; bir çalışma çoğu zaman iki disiplinin ortak alanına düşer. Düğmelere basarak bu ortak alanlara bak: canvas iki disiplini yan yana koyar ve aradaki ilişkiyi yazar.
Bütün uygulama alanları ve sınavda çıkabilecek tipik örnekler. Kutuya bir kelime yaz (“kan”, “plastik”, “enerji”) ya da sütun seçip yalnız orada ara. Nerede geçiyor sütunu, o satırın ders kitabında geçip geçmediğini söyler.
Ekranda bir çalışma anlatılır; altı disiplinden doğru olanı seç. Cevabın ardından açıklama çıkar. Sorular her turda karışır.
Her satırdaki çalışma hangi disipline aittir? Satır başına tek hücreyi işaretle, sonra Denetleye bas.
Paketin arkasındaki “100 g’da 22 g şeker” yazısı bir nicel analiz sonucudur. O sayıyı bir laboratuvarda analitik kimyacı ölçmüştür. “İçindekiler” listesindeki adlar ise nitel bilgidir: ne var, ne yok.
Koşarken kaslarının şekeri yakıp enerji üretmesi biyokimyanın konusudur. Tanımdaki “organizmanın yaşam süreci boyunca gerçekleşen kimyasal tepkimeler” ifadesi senin nefes nefese kalmandır.
Silikon kılıfın esnek, sert kılıfın kırılgan olmasının sebebi ikisinin farklı polimer olmasıdır. Polimer kimyası tam olarak bunu inceler: hangi büyük molekül hangi davranışı gösterir.
Şehrinin su raporundaki “sertlik derecesi” satırı analitik kimyanın tipik örneklerinden biridir. Sert su, içinde çok kalsiyum ve magnezyum bulunduran sudur; çaydanlığındaki kireç de oradan gelir.
Soğutmanın bozulmayı yavaşlatması fizikokimyanın konusudur: sıcaklık bir fiziksel etkendir ve tepkimelerin hızını değiştirir. “Bir parça buzun erime süreci” örneğiyle aynı aile.
Kozmetik ürünler doğrudan organik kimyanın çalışma alanına girer. İçindekiler listesindeki uzun adların çoğu karbon zincirli moleküllerdir.
Tebeşir, kireç taşı, mermer — üçü de kalsiyum karbonat içerir ve anorganik kimyanın konusudur. Yukarıda sayılan “mineraller” başlığı buradadır.
“Kan ve idrardaki kimyasal maddelerin tür ve miktarlarının saptanması” analitik kimyanın işidir. Tahlil kâğıdındaki her satır bir nicel analiz sonucudur; yanındaki referans aralığı da sonucu yorumlamanı sağlar.
Saksı gübresinin üstündeki N-P-K yazısı, torbanın içinde yüzde kaç azot, fosfor ve potasyum olduğunu söyler. Ünitenin girişinde sayılan “tarımda kullanılan gübreler” örneği bu; bileşimini ölçen analitik, üretimini yapan anorganik kimyadır.
42 soruluk test · altı disiplinin tanımları ve çalışma alanları, nitel-nicel analiz ayrımı, disiplinlerin örtüştüğü sınır durumları
Analitik kimya: maddelerin hangi bileşenlerden oluştuğunu ve bu bileşenlerin
miktarlarını inceler. Nitel ve nicel analiz yöntemleri kullanır.
Biyokimya: Yunanca bios (canlı) kelimesinden gelir, canlı kimyası
demektir. Canlıdaki bileşiklerin yapısını, özelliklerini ve yaşam boyunca gerçekleşen
tepkimeleri inceler.
Organik kimya: karbon içeren bileşikleri inceler, karbon kimyası da
denir, bileşik çeşitliliği nedeniyle kimyanın en geniş alanıdır.
Anorganik kimya: organik olmayan bileşikleri inceler; asit, baz, tuz, metal,
ametal, yarı metal ve mineraller onun konusudur.
Fizikokimya: tepkimelerin nasıl gerçekleştiğini ve enerji dönüşümlerini
inceler; sıcaklık, basınç, hacim, derişim etkilerini araştırır.
Polimer kimyası: makromoleküllerin kimyasıdır; polimerlerin sentezi,
yapısı, özellikleri, davranışları ve uygulamalarını inceler.
Nitel (kalitatif) analiz: maddenin hangi element ve bileşiklerden meydana
geldiğini bulur. Cevabı bir addır.
Nicel (kantitatif) analiz: bileşenlerden her birinin miktarını belirler.
Cevabı bir sayıdır.
İkisi de analitik kimyanın yöntemidir; ayrı disiplin değildir.
Analitik kimya örnekleri: şeker pancarındaki şeker miktarı · besin
maddelerinin içerik analizi · pH hesapları · suların sertlik derecelerinin tayini · kan ve
idrardaki maddelerin tür ve miktarları.
Organik kimya: petrol ürünleri, kozmetik ürünler, ilaçlar, plastikler, boyalar,
deterjanlar.
Anorganik kimya: tıp, malzeme bilimi, inşaat mühendisliği, tarım, nanoteknoloji,
yarı iletken teknolojisi, çevre bilimi.
Fizikokimya (dört örnek): gazların balonlardaki davranışları · buzun
erimesi · yemek tuzunun suda çözünmesi · motorlarda yakıtın yanması.
Polimer kimyası: plastikler, kauçuklar, fiberler, yapıştırıcılar, jelatinler,
biyopolimerler.
Biyokimya: karbonhidratlar, proteinler, lipitler, nükleik asitler, vitaminler,
hormonlar; tıp, gıda, tarım, endüstri.
“Ne kadar?” sorusu → analitik.
Canlının içinde geçiyorsa → biyokimya.
Karbon zinciri, plastik, ilaç, boya → organik.
Metal, tuz, asit, baz, mineral → anorganik.
Sıcaklık, basınç, hız, enerji geçiyorsa → fizikokimya.
Çok büyük molekül, tekrarlanan birim → polimer kimyası.
Monomer tek birim, polimer çok birimlidir; birleşme olayına
polimerleşme denir.
Sınır durumu: CO, CO₂, karbonatlar ve siyanürler karbon içerdiği hâlde
anorganik kimyanın konusudur.