Skip Navigation

Bölüm 6, Ders 1:

Kimyasal Reaksiyon nedir?

Temel Kavramlar:

  • Fiziksel değişim, maddelerin yapısı değişmeden sadece dış görünüşünde meydana gelen değişmelerdir. Fiziksel değişmeler sonucunda yeni maddeler oluşmaz.
  • Kimyasal değişim, maddelerin iç yapısında meydana gelen değişmelerdir. Kimyasal değişmeler sonucunda maddenin kimliği değişir ve yeni maddeler oluşur.
  • Kimyasal değişim, kimyasal olay ve kimyasal tepkime (reaksiyon) eş anlamlıdır.
  • Kimyasal reaksiyonlarda; reaksiyonda kullanılan maddelere giren veya reaktif denir.
  • Kimyasal reaksiyon sonucu oluşan yeni maddelere de ürün adı verilir.
  • Kimyasal reaksiyonlar, olaya giren maddelere ait taneciklerin (molekül, atom ya da iyon) çarpışmaları ile gerçekleşirler.
  • Enerjileri yeterli olan taneciklerin çarpışmaları sonucunda kimyasal bağlar koparak moleküller atomlarına dağılır ve atomlar yeniden düzenlenerek farklı maddeler oluştururlar.

Özet

Havadaki oksijen ve kandil mumu arasındaki kimyasal reaksiyonun gösterilmesi için mum yakılarak bir gösteri deneyi yapılacak. Öğrenciler kandil mumunun yanması olayına benzer, oksijen ve metan gazı arasındaki etkileşimi animasyon olarak izleyecekler. Ayrıca reaksiyon modelleri oluşturarak, ürünlerde ve girenlerde aynı atomların olduğunu öğrenecekler.

Amaç

Öğrenciler bir kimyasal reaksiyonda gerçekleşen atomlar arasındaki bağların kırılmasını ve atomların yeniden düzenlenerek yeni bağlar, ürünler oluşturmasını açıklayabilecekler. Ayrıca reaksiyona bulunan atomların kaybolmayıp, yeni atomların da katılmadığını açıklayabilecekler.

Değerlendirme

Etkinlik sayfası, her biri 5E kuramı ders planının “değerlendirme” bileşeni olarak hizmet verecektir. Etkinlik sayfaları öğrencinin anlamasını ve gelişmesini sağlayan biçimlendirici değerlendirmelerdir. Çok resmi olan özetleyici değerlendirme her bölümün sonunda yer almaktadır.

Güvenlik

Öğrencilerin gözlük taktığından emin olun. Mumu yakarken dikkatli olun. Gösteri deney bittiğinde mumun tamamen söndüğünden emin olun.

Gösteri için Malzemeler

  • Çay mumu veya diğer mumlar
  • Kibrit
  • Cam Kavanoz (mum üzerine yerleştirilecek kadar büyüklükte olması yeterli)

Her Öğrenci için Malzemeler

  • Etkinlik sayfasında atom çıkartmaları
  • Renkli kâğıt veya renkli fon kartonu
  • Renkli kalemler
  • Makas
  • Yapıştırıcı veya bant

  1. GİRİŞ-ENGAGE

    Fiziksel değişimde neler olduğunun gözlenmesi ve kimyasal değişimin tanıtılması

    Daha önceki bölümlerde fiziksel değişimin farklı yönlerini incelemiştik. Atomların ve moleküllerin hızlanıp yavaşlaması fiziksel bir değişimdir. Katı, sıvı ve gaz haline geçmeleri fiziksel bir değişimdir. Fiziksel değişimde yeni maddeler oluşmaz, sadece maddelerin renk, şekil, büyüklük gibi özellikleri değişir. Su veya bir başka çözücü içerisinde çözünen maddelerin atom veya molekülleri bir araya geldiğinde maddenin orijinal hali tekrar oluşur.

    Öğrenciler bu bölümde kimyasal değişimi keşfedecekler. Kimyasal değişimde atomlar veya moleküller birbirleriyle birleşerek yeni, farklı bir madde oluşturur. Bu yeni madde ürünlerdeki maddelerden farklı özelliklere sahiptir. Bu madde kimyasal değişime uğramıştır. Kimyasal değişime uğrayan maddeler eski orijinal haline döndürülemez.

  2. Bir gösteri deneyi olarak mumun yakılmasıyla kimyasal reaksiyonun, ürünlerin ve girenlerin (reaktiflerin) tanıtılması

    EBirçok kimyasal reaksiyonda, reaksiyonda kullanılan maddelere “giren (reaktif)” denirken, reaksiyon sonucu oluşan yeni maddelere de “ürün” adı verilir. Kimyasal reaksiyona mumun yanması örneği verilebilir.

    Gösteri için Malzemeler

    • Çay mumu veya diğer mumlar
    • Kibrit
    • Cam Kavanoz (mum üzerine yerleştirilecek kadar büyüklükte olması yeterli)

    Uygulama 1

    1. Mumu dikkatli bir şekilde yakın
    2. Öğrencilere aşağıdaki sorular gibi sorular sorun
    3. Uygulama 2’den devam edin.

    Beklenen Sonuçlar

    Mumun fitilini yaktığımızda, alev kimyasal reaksiyondur.

    Aşağıdaki sorular kolay değildir, öğrencilerin bu soruları cevaplaması beklenemez. Ancak mumun yanması olayı, öğrencilerin yanma kavramıyla ilgili düşüncelerinin ortaya çıkarılmasına yönelik çalışmalarda, yaygın bir örnek olarak kullanılmaktadır.

    Öğrencilere sorun:

    Mumun yanması olayında hangi maddeler yanma sürecine katılmıştır?
    Havadaki oksijen ve mum reçinesi yanma sürecine katılmıştır.
    Mumun yanması sonucunda hangi ürünler oluşmaktadır?
    Mumun yanması sonucunda karbondioksit ve su buharı oluşmaktadır

    Öğrenciler için yanma sonucu su buharının oluşmuş olması şaşırtabilir. Yanma olaylarında her zaman su ve karbondioksit oluşur. Vücudumuzda gıdaları yaktığımızda dahi su ve karbondioksit oluşur.

  3. Oksijenin mumun yanmasına etkisinin araştırılması için mum üzerine bir kavanoz yerleştirilmesi

    Öğrencilere açıklayın: Hava bir gaz karışımından oluşmaktadır. x azot, ! oksijen ve %1 diğer gazlar. Bir madde yandığında o madde havadaki oksijenle reaksiyona girer.

    Öğrencilerden tahmin yapmalarını isteyin:

    Reaktiflerdeki mum reçinesi veya oksijenden birinin bulunmaması durumunda mum hala yanar mı?
    Öğrenciler ürünlerin bulunması mumun yanması için önemli olduğunu ve bunlardan birinin olmaması mumun yanmasını etkileyeceğini tahmin etmelidir.

    Uygulama 2

    1. Mum üzerine dikkatlice bir kavanoz yerleştirin.

      Muma bir kavanoz yerleştirdiğimizde, mumun havadaki oksijenle etkileşimi kesilir.

    Beklenen Sonuçlar

    Alev söner.

    Öğrencilere sorun:

    Sizce mum üzerine kavanoz yerleştirdiğimizde alev neden söndü?
    Muma bir kavanoz yerleştirdiğimizde, mumun havadaki oksijenle etkileşimi kesilir. Mum kavanoz içindeki oksijenle reaksiyona devam eder. Kavanozdaki oksijen tükendiğinde, mum reçinesinin oksijenle reaksiyonu durmuş olur. Böylece mum söner.
    Mum bir süre yakıldıktan sonra daha küçük olur. Mum nereye gitti?
    Mum yakıldığında, mum reçinesi gözden kaybolur. Gerçekte mum reçinesi yok olmaz, kimyasal reaksiyon sonucu yeni ürünler oluşur ve havaya karışır.

    Not: Bazı meraklı öğrenciler alevin nasıl oluştuğunu sorabilir. Bu önemli bir sorudur. Alev, mum reçinesinin yanmasıyla oluşur. Mumun yanması sonucu ısıl ışıma ve ışık ışıması durumu gerçekleşir. Bu ışıma türüne “Kemilüminesans” ya da “kimyasal ışıldama” denir. İlk olarak fitil yanar. Fitilde oluşan alev, yavaş yavaş aşağıya doğru muma temas edinceye kadar kaymaya başlar. Alev muma temas edince mumun yanma mekanizması da başlamış olur. Alevin sıcaklığı nedeni ile fitilin hemen alt çevresindeki mum tabakası erir. Bu eriyen kısım, kapiler etki sonucu fitil boyunca yukarıya doğru yükselerek alevin içerisine girer. Yükselen sıvı mum daha da ısınarak buharlaşır ve gaz haline geçer. Gaz haline geçen mum daha sonra alevin yanma bölgesine girerek yanar ve enerji açığa çıkar. Yani burada asıl yanan ve ışığı veren fitil değil mumun kendisidir. Bu şekilde ortaya çıkan ısı, katı haldeki mumu eriterek mekanizmayı tekrar başlatır. Mumun erimesi, ısınarak gaz haline geçmesi fiziksel olay, gaz halindeki mumun yanarak enerji açığa çıkarması kimyasal olaydır.

  4. AÇIKLAMA-EXPLAIN

    Metanın yanması sırasında gerçekleşen kimyasal olayın tanıtılması

    Reçine diğer adıyla balmumu, “parafin” adı verilen uzun moleküllerden oluşur. Parafin, sadece birbirine bağlanmış hidrojen ve karbon atomlarından oluşmuştur. Moleküller sadece hidrojen ve karbonlardan oluşuyorsa bunlara “hidrokarbonlar” adı verilir. Öğrencilere en basit hidrokarbon olarak metanı gösterin ve mumun yanmasının metanın yanmasına benzer olduğunu açıklayın.

    Resim yansıtma (metan ve oksijen reaksiyonu)

    Öğrencilere kimyasal dengenin sol tarafında “metan” ve “oksijen” in, dengenin sağ tarafında ise “karbondioksit” ve “su” olduğunu gösterin. Sol tarafta “ürünler”, sağ tarafta “reaktifler-girenler” bulunmaktadır. Mum yandığında parafin, karbondioksit ve su oluşturmak için oksijenle tepkimeye girer. Metanın yanması da parafinin yanmasıyla aynıdır.

    Öğrencilere metanı açıklayın. Metanın kimyasal formülünü CH4 ‘tür. Bu formülün anlamı metan 4 hidrojen ve bir karbon atomundan oluşmuştur. Ürünlerde gaz haldeki iki oksijen molekülü, metan ile reaksiyona girer. Metandaki iki hidrojen atomu bir oksijen atomuna, diğer iki hidrojende diğer oksijen atomuna bağ yapar. Karbon atomu da öteki iki oksijen atomuyla bağ yapar. Böylece 1 mol karbon dioksit ve 2 mol su molekülü oluşur. Bu biraz kafa karıştırıyor olabilir. Öğrencilere, havadaki oksijenden bahsederken oksijenin molekül halde olduğunu bilsin. Havada iki oksijen birbirine bağlanarak O2 molekülünü oluşturur.

    Öğrencilere sorun:

    Denklemin sağ tarafındaki karbondioksit ve su moleküllerini oluşturan atomlar nereden gelmektedir?
    Karbondioksit ve su molekülerini oluşturan atomlar reaktifler-girenler kısmında gelmektedir. Girenler kısmındaki atomlar kimyasal olarak kopar ve yeniden düzenlenerek yeni ürünler oluşturur.

    Not: Öğrenciler Keşfetme-Explore bölümünde bu denkleme başvuracakları için, bu denklemi kara tahtaya yazabilir veya yansıtabilirsiniz.

    Her öğrenciye etkinlik kâğıdı verin

    Öğrenciler etkinlik sayfasında deney hakkındaki soruları cevaplayacak ve gözlemlerini kaydedecekler. Etkinlik sayfasının “atom ve molekülleriyle birlikte” ve “Daha Fazlası” gibi ek kısımlarını talimatınıza bağlı olarak, sınıfça, grupça veya tek tek cevaplayacaklar.

    Soruları ve cevapları bulmak için etkinlik sayfası öğretmen sürümüne bakın

  5. KEŞFETME - EXPLORE

    Öğrencilerin atom modellerini kullanarak kimyasal reaksiyon ürünlerini oluşturması

    Araştırma Sorusu

    Kimyasal reaksiyon ürünlerindeki atomlar nereden gelmektedir?

    Her öğrenci için malzemeler

    • Kesilmiş atom modelleri (karbon, oksijen ve hidrojen)
    • Renkli fon kartonları
    • Renkli kalemler
    • Makas
    • Yapıştırıcı veya bant

    Uygulama

    1. Atomları hazırlama

      1. Renkli fon kartonlarını kullanarak karbon atomlarını siyah renkte, oksijen atomlarını kırmızı renkte, hidrojen atomlarını ise beyaz renkte hazırlayın
      2. Bir makas kullanarak dikkatli bir şekilde kesin

    2. Reaktifleri-Girenleri Oluşturma

      1. Bir kâğıt üzerine atomları düzenleyerek metanın yanmasını oluşturun.

        Kimyasal dengenin sol tarafındaki reaktifleri oluşturmak için atomları düzenleyip molekülleri oluşturun
      2. Kimyasal dengenin sol tarafındaki reaktifleri oluşturmak için atomları düzenleyip molekülleri oluşturun ve oluşturduğunuz moleküllerin altına kimyasal formülleri yazın ve moleküllerin arasına “+” işareti yerleştirin..

    Öğrencilerin reaktiflerdeki molekülleri oluşturduklarından ve molekül formülleri yazdıklarından emin olduktan sonra, ürünleri oluşturmaları için atomları yeniden düzenlemeleri gerektiğini hatırlatın.

    1. Ürünleri Oluşturma

      1. Girenleri oluşturduktan sonra yeni oluşturacağınız molekülleri yapmadan önce ok işareti çizin. Ok işareti tepkimenin gerçekleştiğini gösterecektir.
      2. Ok ‘un sağ tarafına ürünleri oluşturun
      3. Ürünleri oluşturmak için atomları düzenleyip molekülleri oluşturun ve oluşturduğunuz moleküllerin altına kimyasal formülleri yazın ve moleküllerin arasına “+” işareti yerleştirin.
      4. Metanın yanmasını daha kalıcı kılmak için atomları kâğıda yapıştırın.

  6. AÇIKLAMA - EXPLAIN

    Öğrencilerin eşitliğin her iki yanındaki atomları saymalarına yardımcı olun

    Animasyon yansıtma (Metanın yanması)

    Metan ve oksijen atomları bir araya geldiklerinde, kendilerini düzenleyerek farklı bağlanmış yeni ürünler oluştururlar. Kimyasal reaksiyonda hiçbir ürün yok olmaz ya da ekstradan başka yeni atomlar katılmaz. Reaksiyonda kullanılan atomlar ne kadarsa o kadar atom ürünler kısmında da oluşur. Yani, girenler kısmındaki atom sayıları, ürünler kısmındaki atom sayılarına eşittir.

    Atom sayılarının birbirine eşit olması girenlerin kütlesini, ürünlerin kütlesine eşit kılar. Giren maddelerin kütleleri toplamı oluşan ürünlerin toplamına eşittir. Kütlenin sabit kalması “kütlenin korunumu yasasını” ortaya çıkartır. Bu yasaya göre kütle yaratılamaz ya da yok edilemezdir.

    Bu dersin sonunda öğretmen arkaplan ekinde metanın yanması hakkında daha fazla bilgi bulabilirsiniz

    Aşağıdaki soruyu cevaplamaları için öğrencilere yardımcı olun:

    Girenler kısımdaki karbon, oksijen ve hidrojen atom sayısı ile ürünler kısmındaki karbon, oksijen ve hidrojen atom sayısı aynı mıdır?
    Kimyasal denklemlerde reaksiyona giren atomların cinsi ve sayısı, reaksiyondan çıkan atomların cinsi ve sayısına eşittir. Bu nedenle karbon, oksijen ve hidrojen atom sayısı ürünler kısmındaki karbon, oksijen ve hidrojen atom sayısına eşittir.
    Öğrencilere açıklayın: Kimyasal denklemlerde moleküllerin altına yazılan küçük sayı (alt indis) ve molekül formüllerin önündeki büyük sayı (katsayı) yazılmaktadır. Alt indisler “küçük sayılar bir molekülde kaç tane atom olduğunu açıklamaktadır. Katsayılar ise denklemde kaç tane molekülün olduğunu açıklamaktadır. Katsayılar atomların altında yer alan küçük sayılarla çarpılırsa, o molekülde bulunan toplam atom sayısı elde edilir.
    Örneğin kimyasal reaksiyon ürünlerinde 2H2O molekülü bulunmaktadır. 2H2O Molekülündeki katsayı, iki su molekülünün olduğu anlamına gelir. 2H2O Molekülündeki alt indis, iki hidrojen atomunun olduğu anlamına gelir. Bir su molekülünde kaç tane atomun olduğunu anlamak için katsayılar ve indisler çarpılır. İki su molekülünde toplam ( 2H2O= 2 × 2) 4 “dört” hidrojen atomu bulunmaktadır.
    Tablo 1. Metanın kimyasal yanma reaksiyonundaki ürünler ve girenlerdeki atom sayıları
    Atomlar Girenler Ürünler
    Karbon 1 1
    Hidrojen 4 4
    Oksijen 4 4

    Not: Katsayılar aslında, kimyasal tepkimelerde moleküllerin sayılarının oranını gösterir. Trilyonlarca molekül reaksiyona girdiği için tepkime bir metan ve iki oksijen olarak gerçekleşmez. Katsayı metan molekülleriyle tepkimeye giren oksijenlerin metan moleküllerinden iki kat daha fazla olduğunu göstermektedir. Reaksiyona giren her metan molekülü için iki oksijen molekülünün gerekli olduğunu söylemek daha doğru olacaktır.

  7. Bir kimyasal reaksiyonda kütlenin korunumu kanunu

    Öğrencilere sorun:

    Bir kimyasal reaksiyonda yeni atomlar oluştu mu ya da başka yeni atomlar katıldı mı?
    Hayır.
    Bunu nasıl anladınız?
    Tablodaki kimyasal denklemin hem girenler yönündeki hem de ürünler yönündeki atomların cinsleri ve sayıları aynı olduğu görülmektedir.
    Fiziksel değişimde olduğu gibi örneğin katının sıvı hale geçmesi, maddenin gerçekten kendisini değiştirmemiştir. Kimyasal değişimde ise fiziksel değişimden farklı olarak madde kendini değiştirir. Bu nasıl gerçekleşir?
    Kimyasal değişimde atomlar birbirleriyle yer değiştirerek yeni farklı maddeler oluştururlar. Fiziksel değişimde bu olay çözünürlükte olduğu gibi maddelerin dağılmasıyla gerçekleşir, bu nedenle yeni maddeler oluşmaz.

    Kimyasal reaksiyonda farklı maddeler oluşmuş olsa da “kütle” korunmuştur.

    Görüntü yansıtma (Kütle eşitliği)

    Öğrencilere açıklayın: Girenler kısmındaki metan ve oksijenin toplam kütlesi ürünler kısmındaki karbon dioksit ve suyun toplam kütlesine eşittir. Bu reaksiyon denklemi yazıldığında atomlar bir denge durumundadır, hiçbir atom yok olmaz ve yeni atomlar oluşmaz.

  8. DERİNLEŞTİRME - EXTEND

    Öğrencilere iki yanma reaksiyonunun tanıtılması ve dengede olup olmadığının kontrol edilmesi

    Öğrencilere açıklayın: Balmumu ve metanın dışında yaygın olarak kullanılan hidrokarbonlar propan (açık havadaki mangal yakıtı) ve bütan (tek kullanımlık çakmak gazı)’dır. Kimyasal denklemin dengede olup olmadığını görmek için eşitliğin her iki tarafındaki hidrojen, karbon ve oksijen atom sayıları yazılmalı ve etkinlik sayfasındaki tabloya kaydedilmelidir.

    Metan, propan ve bütanın boşluk doldurma modeli

    Açık havadaki mangal yakıtı - Propanın yanması

    C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H20

    Tek kullanımlık çakmak gazı – Bütanın yanması

    2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O

    Öğrencilerin yukarıdaki denklemlerin nasıl in nasıl yorumlandığını, katsayıları bildiklerinden emin olun ve eksikleri telafi etmek için cevapları gözden geçirin.