Atom ve Yapısı

Atomun Tarihi

Aristoteles’in maddeye bakışı kendinden önce yaşamış olan filozoflara olan tepkisini ifade eder. O, Empedocles’in düşüncesine katılmış ve her şeyin dört ana maddeden yapıldığını savunmuştur. Bu dört ana madde ateş, su, toprakve havadır.

Bu dönemi izleyen çağlarda bu düşüncelere bir ilave yapılmadı, ilk kez 1803 yılında John Dalton modern atom kavramını ortaya attı. John Dalton, kimyasal reaksiyonlarda maddenin tam sayılarla belirlenen oranlarda tepkimeyegirdiğini gösterdi ve dolayısıyla, maddelerin atom denen sayılabilir ama bölünemez parçalardan oluştuğunu ifade etti. Buna ek olarak, atomların kütlelerini ortaya koyan bir tablo hazırladı.

1869 yılında Rus kimyacı Dmitri Mendeleyev o zaman için bilinen elementleri düzenleyen bir periyodik tablo geliştirdi. J.J. Thomson 1897 yılında elektronu keşfetti. 1911 yılında Ernest Rutherford günümüz atom modelinin temelini teşkil eden yapıyı ortaya koydu: atomun, kütlesinin büyük bir kısmını oluşturan bir çekirdek ve bu çekirdek etrafında dönen elektronlardan oluşmaktadır. Rutherford çekirdeği oluşturan pozitif yüklü parçacığa proton adını verdi.

1932 yılında James Chadwick nötronu (adı, elektrik yükü 0 olduğundan, yani nötr olduğundan, nötron olmuştur.) buldu ve bu sayede 1935’te Nobel Fizik Ödülü’nü aldı. Daha sonra kuantum teorisi doğrultusunda Niels Bohr, Bohr atom modelini ortaya attı ve elektronların belli yörüngelerde bulunabildiğini ve bunun Planck sabitiile ilgili olduğunu ifade etti. Bohr’un modelinin üzerinde, daha sonraki deneylerde bulunanlarla örtüşmesi için birçok ekleme ve çıkarma yapıldı. Bohr modelinin “yamalı bohça” lakabını alması bundan ileri modelini yapmıştır.

Atom

bilinen evrendeki tüm maddenin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıyan en küçük yapıtaşıdır. Atom yunancada bölünemez anlamına gelen atomustan türemiştir. Atomus sözcüğünü ortaya atan ilk kişi MÖ 440’lı yıllarda yaşamış Demokritos’tur. Gözle görülmesi imkânsız, çok küçük bir parçacıktır ve sadece taramalı tünel mikroskobu (atomik kuvvet mikroskobu) vb. ile incelenebilir. Bir atomda, çekirdeği saran negatif yüklü bir elektronbulutu vardır.

Çekirdek ise pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluşur. Atomdaki proton sayısı elektron sayısına eşit olduğunda atom elektriksel olarak yüksüzdür. Elektron ve proton sayıları eşit değilse bu parçacık iyonolarak adlandırılır. İyonlar oldukça kararsız yapılardır ve yüksek enerjilerinden kurtulmak için ortamdaki başka iyon ve atomlarla etkileşime girerler.

Bir atom, sahip olduğu proton ve nötron sayısına göre sınıflandırılır: atomdaki proton sayısı kimyasal elementi tanımlarken, nötron sayısı da bu elementin izotopunu tanımlar. Her elementin radyoaktif bozunma veren en az bir izotopu vardır.

Elektronlar belirli enerji seviyelerinde bulunur ve foton salınımı veya emilimi yaparak farklı seviyeler arasında geçişlerde bulunabilirler. Elektron, elementin kimyasal özelliklerini belirlemesinin yanı sıra atomun manyetik özellikleri üzerinde de oldukça etkilidir.

Atomun Yapısal Özellikleri

Niels Bohr’un modeli ise modern atom teorisine en yakın modellerinden biridir. Bohr’a göre elektronlar çekirdeğin çevresinde rastgele yerlerde değil, çekirdekten belirli uzaklıklarda bulunan katmanlarda döner. Bohr da tasarladığı bu modelle Nobel ödülüne de lâyık görülmüştür.

Atomun yapısını açıklayan ve bugün için kabul edilen son teori Kuantum Atom Teorisi’dir. Kuantum Atom Teorisi’ne göre atom modeli Bohr atom modelinden farklıdır. Bohr Atom Modeli’ne göre atomun merkezindeki çekirdeğin etrafında elektronlar çember şeklindeki yörüngelerde dolanmaktadırlar. Her bir çember yörünge belli enerji seviyesine sahiptir. Yörüngeler arası elektronik geçişler atomun renkli görünmesine neden olur. Ancak belli bir zaman sonra Bohr atom modelinin birçok spektrumu açıklayamadığından yetersizliği ortaya çıkmıştır.

Kuantum Atom Modeli’ne göre ise atomun merkezinde bulunan çekirdeğin etrafındaki elektronlar belli bölgelerde yani orbitallerde bulunurlar. Belli enerji seviyelerine sahip orbitaller atomu oluşturan küresel katmanlarda bulunur. Portakal kabuğu şeklinde iç içe geçmiş küresel katmanlardaki orbitallerin belli şekilleri ve açıları(yönelmeleri) mevcuttur.

Orbitallerin bulunduğu katmanların enerji seviyelerinin başkuantum sayısı belirler. n = 1,2,3,. . .gibi tam sayılarla ifade edilir. Orbitallerin şeklini ise l yan kuantum sayıları belirler. l = 0(s), 1(p), 2(d),. .(n-1) e kadar değerler alır. Orbitallerin doğrultularını(açılarını) veren ml yan kuantum sayısı ml=-l. . .0. .+l değerlerini alır. Elektronların spini gösteren ms kuantum sayısı da +1/2 veya -1/2 değerlerini alabilir.

Bir atomun çapı, elektron bulutu da dahil olmak üzere yaklaşık 108 cm civarındadır. Atom çekirdeğinin çapı ise 1013 cm kadardır. Atomlar, boyutlarının görünür ışığın dalga boyundan çok küçük olması sebebiyle optik mikroskoplarla görüntülenemezler. Atomların pozisyonlarını belirleyebilmek için elektron mikroskobu, x ışını mikroskobu, nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi gibi araç ve yöntemler kullanılır.

Yalnız elektronlar çekirdek çevresinde ancak belirli enerji seviyelerine sahip yörüngelerde dönerler, konumları ancak bir olasılık fonksiyonu ile ifade edilebilir. Elektronlar çekirdeğin etrafında bulutsu bir şekildedir.

Atom Altı Parçacıklar

Atom sözcüğü her ne kadar “daha küçük parçacıklara bölünemeyen” gibi bir anlam taşısa da, çağdaş bilimde atom “atomaltı parçacıkların birleşimi” olarak tanımlanır. Atomdaki üç temel parçacık elektron, proton ve nötrondur. Bütün elementlerin atomlarında bu üç parçacık mutlaka bulunur; tek istisnası hidrojen-1 atomudur ki bu atomda nötron yoktur. Ayrıca herhangi bir hidrojen katyonunun elektronu da yoktur. Bundan dolayı hidrojen-1 atomunun katyonuna proton da denir

Negatif yüklü olan elektron, bu parçacıklar arasında 9.11−31 kg ile en hafif olanıdır. Boyutlarının ölçümü mevcut tekniklerle mümkün değildir. Proton pozitif yüklüdür ve kütlesi, 1.6726−27 kg, yani elektronun kütlesinin 1836 katıdır. Protonun kütlesi, atomdaki bağlanma enerjisine göre değişiklik gösterip azalabilir. Nötron ise yüksüz bir parçacıktır ve kütlesi 1.6929−27kg’dır. Nötron ve protonların boyutları, her ne kadar yüzeyleri tam olarak tanımlanamasa da, birbirlerine yakın değerdedir.

Standart modele göre, proton ve nötronlar kuark adı verilen temel parçacıklardan oluşurlar. Kuarklar bir çeşit fermiyondur ve maddenin iki temel bileşeninden (diğer bileşen leptondur) biridir. Her biri +2/3 veya -1/3 yüklü olan altı çeşit kuark vardır. Protonlar iki yukarı kuark bir tane de aşağı kuarkdan oluşur. Böylece yükü ” 2.(+2/3) + 1.(-1/3)= +1 “, yani pozitif olur. Nötronlar ise iki aşağı kuark bir de yukarı kuarktan oluşur ve ” 1.(+2/3) + 2.(-1/3) = 0 ” sonucu yüksüz olurlar. (Bu hesaplarda +2/3 yukarı kuark, -1/3 ise aşağı kuarkları gösteriyor). Bileşimlerindeki bu farklılık yüklerinin yanı sıra kütlelerinin de değişik olmasına neden olur. Kuarkları, gluonlar aracılığıyla, güçlü çekirdek kuvveti bir arada tutar. Gluon, fiziksel kuvvetleri sağlayan gauge bozonlarından biridir.

Çekirdek

Bir atomdaki bütün Proton ve Nötronlar, atomun boyutuna kıyasla çok küçük bir alana sahip olan çekirdektedir. Proton ve nötronun ikisi birden nükleon olarak adlandırılır. Bir çekirdeğin yarıçapı, toplam nükleon sayısı A olan bir atomda kimyaformulu1 fmdir. Nükleonları “residual strong force” adı verilen kısa menzilli bir çekici güç bir arada tutar. Bu kuvvet 2.5 fmden daha kısa uzaklıklarda, pozitif yüklü protonların birbirlerini itmelerine neden olan elektrostatik güçten çok daha güçlü bir kuvvettir. Bir atomdaki proton sayısına atom numarası denir. Bir elementin bütün atomlarındaki proton sayısı aynıdır. Örneğin demirin atom numarası 26’dır ve dolayısıyla 26 proton bulunduran bütün atomlar demir elementine aittir. Bir elementin atomları arasında nötron sayısı farklılık gösterebilir. Farklı nötron sayılarına sahip aynı element atomlarına izotop denir. Nötron sayısının proton sayısına oranı çekirdeğin kararlılığını belirler.

Nötron ve protonlar farklı fermiyon türleridir. Kuantum mekaniğinin kurallarından Pauli dışarlama ilkesine göre iki benzer fermiyon aynı zaman içinde aynı kuantum durumunda bulunumaz. Yani her proton ve nötron farklı bir yerde bulunmalıdır. Bu yasak, aynı kuantum durumda bulunan bir proton ve nötron için geçerli değildir.

Barındırdığı nötron ve proton sayılarının çok farklı olduğu bir çekirdek, radyoaktif bozunmaya uğrayıp daha düşük bir enerji seviyesine geçerek nötron ve proton sayılarını birbirine yakın değerlere çeker. Birbirine yakın sayıda proton ve nötron içeren çekirdekler radyoaktif bozunmaya karşı daha kararlıdır. Ancak atom numarası arttıkça, protonların birbirlerine uyguladıkları elektrostatik itme kuvvetleri artacağından, protonlar arasına girerek bu itmeleri azaltan nötron sayısı giderek çoğalır. Bunun sonucunda atom numarası 20’nin üzerinde (20, kalsiyumun atom numarasıdır) nötron ve proton sayıları eşit kararlı çekirdekler bulunmaz. Atom numarası arttıkça, kararlı bir çekirdek için gerekli olan nötron/proton oranı 1.5’e doğru kayar.

Atom çekirdeğindeki proton ve nötron sayıları değiştirilebilse de bu çok büyük bir enerji gerektirir ve bu olay sonucunda, çekirdeğin değişmesi için emilen enerjiden daha fazla enerji dışarı salınır. Çekirdeğin daha az sayıda nükleon içeren çekirdeklere bölünmesine fizyon denir. Birden fazla çekirdeğin birleşerek daha çok nükleon içeren çekirdeklere dönüşmesine ise nükleer füzyon denir ve füzyonun gerçekleşmesi için gerekli olan enerji, nükleer fizyon için gerekli enerjiden çok daha fazladır. Yine füzyon sonucunda ortaya çıkan enerji, fisyonun ortaya çıkardığı enerjiden de fazladır. Yıldızlardaki muazzam enerji salınımının kaynağı füzyondur. Düşük enerjili yıldızlarda küçük atom numaralı çekirdekler (hidrojen, helyum), yüksek enerjili yıldızlarda ise daha büyük atom numaralı (karbon, oksijen) çekirdekler füzyona uğrar. Yıldızdaki çoğu çekirdek demire dönüştüğünde, demirin füzyonu için gerekli yüksek enerji sağlanamadığından yıldız kütlesine göre bir beyaz cüce, kızıl dev veya kara delik dönüşür.

Atom

Helium-atomHelyum atomunun orantılı bir gösterimi. Elektron bulutunun koyuluğu 1s elektron orbitalinin olasılık fonksiyonu üzerinden alınmış bir “görüş çizgisi”integraline karşılık gelmektedir. Büyütülmüş resimdeki çekirdek şematiktir ve protonlar pembe,nötronlar ise mor ile gösterilmiştir. Gerçekte, çekirdeğin (ve her bir nükleonun) dalga fonksiyonu küresel simetriye sahiptir (ancak, daha karmaşık çekirdekler için durum farklıdır).

Atomun Özellikleri

Kütlesi ≈ 1.67 × 10-27 kg (H) ~
≈ 395.13 × 10-27 kg (U)
Çapı 25 pm (H) ~ 260 pm (Cs)
Elektrik yükü Sıfır (eğer atomdakielektronların sayısıprotonlarınkine eşitse)

John-DaltonAtomların içi dolu ve bölünmez olduğu fikrini savunan John Dalton’un ilk atom modeli ve atom hakkında ilk bilimsel yaklaşımıdır.(1808).

 

 

 

 

bohr-atom-modeliSadece proton parçacığının bulunup tekli işlev gördüğü Bohr Atom Modeli

 

 

 


helyumatomuHelyum atomunun sadeleştirilmiş haliyle atom modeli
: İki protondan (kırmızı) ve ikinötrondan (yeşil), ayrıca etrafında dönen (sarı) elektronlar.

 

 

cekirdek-grafigiÇekirdeği bir arada tutmak için gerekli olan enerjinin izotoplara göre değişimini gösteren bir grafik

 

 

 

fuzyonİki protonun füzyona uğrayarak bir nötron ve bir protona dönüşmesini gösteren bir çizim. Füzyon sonucunda pozitron(e+) ve elektron nötrinosu salınır.

Gazlar

Gaz

Maddenin 4 halinden biridir. Bu haldeyken maddenin yoğunluğu çok az, akışkanlığı son derece fazladır. Gaz halindeki maddelerin belirli bir şekli ve hacmi yoktur. Katı bir madde ısıtıldığı zaman, katı halden sıvı, sıvı halden de gaz haline geçer. Bu duruma faz (safha) değişikliği denir. Sıvıyı meydana getiren tanecikler (atom veyamoleküller) birbirlerini çeker.

Sıvı ısıtıldığı zaman, tanecikler arasındaki çekim kuvveti yenilir ve tanecikler sıvı fazdan (ortamdan) ayrılarak gaz haline dönüşürler. Gazı meydana getiren tanecikler her yönde hareket edebilir ve bulundukları kabın hacmini alırlar. Gazlar birbiriyle her oranda karışabilir.

Gazların birbiri ile oluşturdukları karışımlar homojendir. Hacimleri, dolayısıyla yoğunlukları basınç ve sıcaklığa tabidir. Genellikle gazın basınç veya sıcaklığının az miktarda değişmesi, gazın hacminde çok büyük değişiklikler meydana getirir. Bütün gazların genişleme ve sıkışma katsayıları aynıdır.

Fakat sıvı ve katıların böyle bir özelliği yoktur. Bu yüzdendir ki, gazlar, katı ve sıvılardan daha kolay incelenir. Hareket halindeki gaz moleküllerinin (taneciklerinin), bulunduğu kabın cidarına (duvarına) çarpması sonucu meydana gelen etkiye, gazın basıncı denir.

Bir silindir içindeki gaz, piston ile sıkıştırılırsa pistonun geri itildiği, ilk haline döndürülmek istendiği görülür ki, bu yukarıdaki olayın sonucudur. Pistonu ittirmek için yapılan iş, gazın basıncına karşı yapılan iştir. İzole halde yani çevreden yalıtılmış bir gaz, sıkıştırılınca ısınır. Sıkıştırılmış gaz genişletilirse soğur, yani yine bir iş yapar ve gaz moleküllerinin ortalama hızları düşer. Böylece basınç da azalmış olur.

Boyle-Mariotte Yasası

boyle-moriotte-yasasi

Bu yasa gazların hacimlerinin basınçla ters orantılı olduğunu anlatan yasadır.

Charles Yasası

charles-yasasi

Gazların hacminin sıcaklıkla doğru orantılı olduğunu açıklayan yasadır.

İdeal Gazlar

ideal-gazlar

En baştaki gaz yasaları – Boyle yasası (1662), Charles yasası (1787-1802) ve Gay-Lussac yasası (1809) – birleşip, toplam gaz yasasını oluştururlar:

Daha sonra Avogadro yasasının da eklenmesiyle ideal gaz yasası oluşmuştur:

pvnrt

P paskal olarak basınç,
V kübik metre olarak hacim,
n gazın mol sayısı,
R gaz sabiti (8.3145 J/(mol K))
T de Kelvin olarak sıcaklıktır.
Yukardakiler SI birimleridir. Yasa, her birimle çalışmaktadır, ancak gaz sabiti buna göre çevrilmeli ve sıcaklığın da mutlak sıfırda tam sıfır olduğu bir sistem kullanılmalıdır

Diğer önemli gaz yasaları olan Dalton yasası, kinetik teori ve Graham yasası da gazların basınç, hacim ve sıcaklığa göre nasıl davrandıklarını açıklar.

Bu yasaların tamı tamına geçerli olduğu tüm gazlara, ideal gaz denir. İdeal bir gaz yoktur ancak bazı gazlar, bu yasalara daha çok uyabilir.

Oksiasitler ve Aminoasitler

Oksi Asitlerin Kuvvetlilik Dereceleri

1. H-O-Z genel formülü ile gösterilebilen oksiasitlerin (oksijen atomu içeren asitler) kuvveti Z elementinin elektronegatifliğine bağlıdır. Z’nin  elektronegatifliği arttıkça, H-O bağındaki elektronları çekme eğilimi artar. Bu, molekülden H+iyonunun kopmasını kolaylaştırır. Sonuç olarak; HOZ molekülünde Z’ ninelektronegatifliği arttıkça molekülün asitlik kuvveti artar.

Örneğin: Clatomu, I atomundan daha elektronegatiftir. Öyleyse, HOClve HOI bileşiklerinin asitlik kuvvetlerinin sırası; HOCl> HOI

Örneğin: S atomu, P atomundan daha elektronegatiftir. Öyleyse, H2SO4>H3PO4

2. Z atomuna bağlanmış elektronegatifliği yüksek atom sayısı arttıkça bu durum Z’ninH – O bağındaki elektronları daha çok çekmesine neden olur. Bu da asidi kuvvetlendirir. Kısaca; Aynı ametalin oksiasitlerinde oksijen sayısı arttıkça asit kuvveti artar.

Örneğin: HClO< HClO2< HClO3< HClO4  ; H2SO3< H2SO4  ; HNO2<HNO3

Kükürtlü oksiasitler kükürt, oksijen ve hidrojen içerir.

Ayrıca:

sülfamik asit gibi asit amid türevleri
klorosülfürik asit ve florosülfürik asit gibi asit halojenür türevleri
nitrozilsülfürik asit gibi asit psödohalojenür türevleri içermektedir.
Oksiasitler
Oksiasit molekülleri hem hidroksil ( — OH) hem de karboksil (-COOH) köklerini kapsama özellikleriyle tanımlanır. Bu bileşikler son derece tepkindir; çünkü içlerindeki her iki kökün niteleyici özelliği olan tepkimelere girebilirler.
Bu bölümde oksiasit bileşiklerde tipik olan asit ve alkol kökleri arası molekül içi tepkimeleri ve bu tepkimelerin çeşitli oksiasit kategorilerini nasıl birbirinden ayırmaya yaradığını anlatacağız. Günümüzde alifatik oksiasitlerin bir bölümünün biyolojik açıdan büyük ölçüde önem taşıdıkları bilinmektedir; bu alanda yaygın araştırmalar sürdürülmektedir.

ALİFATİK OKSİASİTLER

Molekül içi tepkimelerin niteleyici özelliği hidroksil ve karboksil kökleri arasındaki uzaklığın bir işlevidir. Asitler bu yüzden aşağıda gösterildiği gibi uzaklığa göre sınıflandırılırlar. Isıtıldıkları zaman, γ ve δ asitler esterleşirler. Bu tepkime karboksil ve alkol işlevleri arasından suyun ayrılması ile oluşur. Oksiasitlerin esterleri (lakton adı verilir), γ- veya δ- oksiasitten türemelerine bağlı olarak beş yada altı karbon atomlu halkalı yapıda bileşiklerdir.

En konumlu laktonlar, beş üyeli halkası olanlardır. Bunlar çoğunlukla, sulu γ-oksikarboksilik asit çözeltilerinin buharlaştırılmasıyla kolayca elde edilirler. Bu asitlerin hazırlanması için uygun bireşimler, çoğunlukla doğrudan doğruya γ- laktonların elde edilmelerini sağlar.

Altı üyeli halkalar yeterince kararlı değildirler ve kolayca açılırlar (δ-laktonlar); oluşma ve tepkimeleri bile bir denge tepkimesidir. Daha yalın γ- ve δ-laktonlar suda, alkolde ve eterde çözünebilen sıvılardır. Bozunmaya uğramadan damıtılabilirler. Su ile kaynatıldığında, lakton halkası karşı gelen oksiasiti vererek açılır. Hidroliz, lakton → oksiasit denge tepkimesini yaratır. Ama ε-oksiasitlerden halkalı laktonları oluşturmak güçtür. Bu durum, öteki bileşik sınıflarının beş yada altı atomlu halkalar oluşturma eğilimi ile uyum içindedir.

Öteki oksiasitlerdeki karboksil hidroksil etkileşimi farklı özellikte ürünler verir. β-oksikarboksilik asitler aşağıdaki yapıda gösterildiği gibi su yitirerek doymamış asitleri oluştururlar.

OKSİASİTLERİN HAZIRLANIŞI

En genel iki hazırlama yöntemi şunlardır:
1.Su ve alkali ile ısıtarak, halojenli karboksilik asitlerin halojeni yerine hidroksil kökünün geçirilmesi.
2. Asit yada alkalilerle ısıtarak, doymamış karboksilik asitlere su eklenmesi.
Esterler aynı zamanda karboksilik asitlerin su yitirerek alkollerle doğrudan tepkimeye sokulmasıyla da elde edilebilirler. Bu tepkime için sülfürik asit yada hidroklorik asit katalizör olarak kullanılır. Söz konusu tepkimeler çift yönlü oldukları için, esterler su ile parçalanarak yeniden karboksilik asitlere dönüşebilirler. Alkali ile hidroliz yapıldığında, bu tepkime sabunlaşma olarak kabul edilir; çünkü sabun yapımında bu tepkime kullanılır.

Yer değiştirme tepkimesine uğramış pek çok karboksilik asit bilinmektedir; γ-halo asitler, küçük miktarda fosfor trihalojenür varlığında karboksilik asitin doğrudan halojenlenmesiyle yapılırlar. Özel oksiasit sınıfları için uygun öteki yöntemler çoğunlukla laboratuar koşullarında kullanılırlar; oksiasitler, hidrosiyaninler yardımı ile aldehitler ve ketonlardan elde edilebilirler; γ- ve δ-laktonlar, sodyum ve alkollerle indirgenerek, karşı gelen dikarboksilik asitlerin anhidritlerinden elde edilebilirler.
Daha büyük halkalı laktonlar nispeten daha karalıdırlar. Makro çevrimsel (makrosiklik) laktonların ilgi çekici bir hazırlanışı, karşı gelen halkalı ketonlar yükseltgendiği zaman oluşur. Bu tür laktonların bazıları doğada bulunurlar ve yosun kokusundadırlar.

GLİKOLİK ASİT

Alifatik oksiasitlerin en yalını olan glikolik asit, laboratuarda sulu bir potasyum kloroasetat çözeltisinin kaynatılmasıyla elde edilir:
Glikolik asit, 79-80°C’ta eriyen, beyaz billurlu yapıda bir katıdır. Sanayide kumaş basımı, deri sepiciliği ve magnetik plastikler üretiminde kullanılır. Sanayideki en yeni hazırlama yönteminde formaldehit, karbon monoksit ve su, 300 atmosfer basınç altında ve asit katalizörlüğünde tepkimeye sokulur.

LAKTİK ASİT

Laktik yada γ-oksipropionik asit, karbonhidratların bazı bakteriler tarafından kesilmesi ile yapılır. Bu, ekşi süt, şarap ve peynirde bulunmasını açıklar.
Formülde yıldız ile belirtilen karbon atomu bakışımsızdır. Laktik asit bu yüzden optik açıdan iki etkin biçimde bulunur. Normal bireşim yöntemleri her iki enantiyomerin eşit moleküllü bir karışımını verir. Bu karışım normal sıcaklıklarda renksiz ve yapışkan bir sıvıdır. Öte yandan sağa döndüren, sola döndüren biçimleri 52,8°C’ta eriyen, billur yapıda katılardır ve karbonhidratların (sakaroz ve mal-toz) mayalanması ile hazırlanırlar.

Laktik asit, sanayide hidrosiyanin yardımıyla aldehitlerden ve karbonhidratların mayalanması ile bireşimlenir. Mayalanma işlemi 5,0 ve 5,5 arası bir pH’ta, uygun gereç ve protein bileşikleri ile bol kalsiyum karbonat varlığında, Lactobaciilus de’brückii (normal olarak 50°Ç’ta optik açıdan etkin hale gelen bir bakteri) kullanılır. Kalsiyum karbonat, işlemde oluşan laktik asiti yansızlaştırarak pH’ın aşırı düşmesine ve sonuçta mayalanmanın durmasına engel olur.
Laktik asit, sitrik, tartarik v.b. asitlerin yerine kullanılabildiği gibi deneysel olarak plastiklerin ve elastomerlerin üretiminde de işe yaramaktadır.

TARTARİK ASİT

Bu önemli dikarboksilik oksiasit iki bakışımsız karbon atomu kapsar (yıldızlarla belirtilmiştir). Bu yüzden dört izomer biçimi olasıdır. Bunlardan ikisi birbiriyle üst üste çakışmayan ayna görüntüleridir; öteki ikisinin birbirinin aynıdır ve bakışım düzlemleri aynı olduğu için optik açıdan etkindirler (mezo).
Sağadöndüren biçim, pek çok bitki ve meyvede bulunur. 169- 170°C ta eriyen beyaz billur yapıda bir katıdır. Sola döndüren asit, sağa döndüren biçim ile aynı kimyasal ve fiziksel özellikleri taşır.

Doğada çok daha az rastlanır özellikle yapraklarda ve Bauhinia reticulata’nm (bir Afrika bitkisi) meyvesinde bulunur.

Salkımlı tartarik asit (sağa döndüren ve sola döndüren biçimlerin 1:1 karışımı) 205-206°C’ta erir; bu, tüm biçimlerin en yüksek erime noktasıdır. Pasteur, salkımlı karışımları ayırt etme çalışmalarında bu maddeyi kullanmıştır. Tartarik asitin bu biçimi, normal bireşimin hidrosiyanin yardımıyla geliştirilmesi sonucunda elde edilir. Tartarik asit besin sanayisinde, dokuma sanayisinde, galvanoplastiklerde ve fotoğrafçılıkta kullanılır. Tartar kreması (potasyum bitartarat) asitin hazırlanmasında kullanılır ve bir besin temel maddesidir. Tartar emetik (antimonu potasyum tartarat), tıpta kusmayı önleyici olarak, mordan (boyaların sürülen yüzeyde kalmasını sağlayıcı) olarak ve tropikal hastalıkların tedavisinde kullanılır. Emetik damardan verilir; yüzde 0,5′ten yüksek yoğunluklara pek izin verilmez.

ASBORİK ASİT

Daha çok C vitamini adıyla tanınan askorbik asit, iskorpit hastalığını önlemek için gereklidir. Laktonik biçiminin (yukarda gösterilen) karbonhidrata benzer bir kimyasal yapısı vardır. Askorbik asit sanayide, altı karbonlu bir şeker olan L-sorboz’dan elde edilir. Bu şeker taze meyve ve sebzelerde bulunur.
Tıpta geniş uygulamaları olan biyolojik açıdan etkin biçimi, optik açıdan etkin sola döndürücü biçimidir.

AROMATİK OKSİASİTLER

Bu bileşiklerdeki hidroksil, alkol özelliğinden çok fenol özelliği taşır. Bunun nedeni hidroksilin aroma-tik bir çekirdeğe bağlı olmasıdır. Fenolsü hidroksil, asitliğinin daha yüksek olmasıyla nitelenir; bu nedenle, fazla miktarda kostik alkali ile hem fenolsü, hem de karboksilsi hidroksiller yansızlaştırılabilir. Bununla birlikte fenolsü hidroksilin asitlik derecesi karboksilik hidroksilinkinden daha azdır.

SALİSİLİK ASİT

Sahsilik yada orto-hidroksibenzoik asit, aromatik oksiasitlerin en önemlisidir: Eczacılıkta ve besin maddelerinde kullanılır ve pek çok türevi vardır. 150°C’ta eriyen billur
yapılı bir katıdır. Kuru sodyum fenatın ve karbon dioksitin tepkimeye sokulmasıyla hazırlanır. Kolbe bireşimi adı verilen (ilk kez geliştiren Alman kimyacısının adından) bu işlemde, 180-20(TC’ta oluşur: Schmitt işlemi, Kolbe bireşiminin geliştirilmiş halidir. Bu işlem, fenolü 120 – 140°C sıcaklıklarda ve basınç (4-7 atmosfer) altında karbon dioksit kullanarak, tümüyle çevirtir.

Aminoasitler, proteinleri oluşturan temel yapı taşlarıdır.

Kimyada bir aminoasit hem amin hem de karboksil fonksiyonel gruplar içeren bir moleküldür. Aminoasitlerin peptit bağlarıyla uç uca eklenmesiyle oluşturdukları kısa polimer zincirler “peptid”, uzun polimer zincirler ise “polipeptid” veya “protein” olarak adlandırılırlar. Hücre içerisinde ribozomlar, mRNA moleküllerini kalıp olarak kullanarak aminositleri uç uca ekleyerek proteinleri sentezlerler. Bu işleme translasyon (çeviri) denir.

Bahsedilen amino asitlerin hepsinin aynı anda herhangi bir proteinin yapıtaşında bulunması gerekmez. Ayrıca hepsi eşit miktarda da değildir. Proteinlerde bunlardan çok daha farklı amino asitler de bulunabilir. Farklı amino asitler, 20 temel amino asitle oluşturulmuş polipeptidlerin daha sonra “farklılaşmaları” ile oluşur. Bu tür amino asit farklılaşmaları, proteinin özelliklerini ve işlevlerini oldukça fazla değiştirir. Örneğin çözünürlüklerini arttırabilir veya azaltabilir ya da diğer molekülerle etkileşmelerini düzenleyebilir.

Amino asitlere ek olarak proteinler, çok daha farklı gruplar da barındırabilirler. Amino asit dışında, yapısında farklı türler barındıran amino asitlere, “konjuge proteinler” denir. Konjuge proteinler, kovalent veya non-kovalent bağlarla, nükleik asitlerle nükleoproteinleri, lipidlerle lipoproteinleri, karbonhidratlarla glikoproteinleri ve daha birçok küçük molekül kütleli maddelerle, metallerle ve metal içeren gruplarla kompleks yapılar oluşturabilirler.

Amino Asitlerin Yapısı

Her amino asitin, bir karboksil ve bir de amino grubu vardır. Bu gruplar birbirlerinden α-karbon adı verilen tek bir C atomuyla ayrılırlar. Nötral sulu çözeltilerde α-karboksil grubu bir protonunu kaybeder ve eksi (-) yüklü hale geçer (-COO-). Aynı şekilde α-amino grubuysa bir elektron kaybederek artı (+) yüklü olur (-NH3+). Amino asitlerin asimetrik merkezleri (kiral karbonları) vardır. Örneğin Glisin’de, amino asitin α-karbonu dört farklı gruba bağlanabilir. Bu sebepten her amino asit D veya L formunda bulunabilir. Ribozomlar üzerinde amino asit sentezinde her zaman L amino asit kullanılır. Sadece mikroorganizmalar, belli küçük peptidlerin sentezinde D amino asitlerini kullanırlar. İlginç bir örnek olarak, Güney Amerika ağaç kurbağasınnnın derisinde sentezlenen bazı peptidler verilebilir. Bu peptidlerde D amino asitleri bulunmuştur. Bu peptidlerden “dermorphin” , sıçan beynindeki opiate reseptörleri (beyindeki uyuşturucu madde reseptörleri) ile etkileşime girerek oldukça güçlü bir ağrı kesici etki göstermiştir. Bu kurbağaların senteaeazlediği peptidlerdeki D amino asitleri, peptidde daha önceden bulunan L amino asitleri ile birleşerek enzimleri aktive edebilmektedir.

Amino Asit Yan Gruplarının Özellikleri

Polipeptidin ana zinciri, her amino asit için aynı olan grupların birleşimidir. Yan zincir veya R grubu ise, α-karbonuna bağlıdır ve 20 amino asitin her birinde farklıdır. Bu farklılık, proteinin kendine özgü oldukça değişik yapıları ve aktiviteleri kazandırır. Tüm amino asit yan zincirleri bir arada düşünüldüğünde, artı veya eksi yüklüden hidrofobiğe kadar oldukça fazla çeşitli yapısal özellikler gösterirler. Ayrıca bu yan zincirler, oldukça farklı çeşitlilikte kovalent ve nonkovalent bağların yapısına katılabilirler.

Bir enzimin “aktif bölgesi”, birçok farklı organik reaksiyonu katalizleyebilir. Yan zincirlerin çeşitli karakteristiği, molekülün yapısını ve aktivitesini belirleyen molekül içi (intramoleküler) etkileşimlerden, peptidin diğer polipeptidler gibi moleküllerle aralarınddaki ilişkiyi belirlerleyen moleküller arası etkileşimlere kadar birçok şeyi etkiler.

Apolar aminoasitler

Apolar aminoasitler, yan zincirlerinde hidrofobik özellik gösteren radikal grup bulundururlar. Elektrostatik bağlar yapamayan amino asitlerdir. Yan zincirlerinde, genellikle oksijen veya azot yoktur. Öncelikli olarak (bir proteindeki özel bir boşluğa hangi amino asitin en iyi şekilde uyabileceğini belirleyen) büyüklük ve şekillerine göre ayrılırlar. Van der Waals kuvvetleri ve hidrofobik etkileşimler sayesinde bir arada tutunurlar.

Glisin
Alanin
Valin
Lösin
İzolösin
Fenilalanin
Triptofan
Metiyonin
Prolin
Prolin bir iminoasittir, yani amino grubu değil imino grup taşır. Bunu kâğıt kromatografisinde farklı renge boyandığından da anlayabiliriz.

Polar yüksüz aminoasitler

Polar yüksüz aminoasitler, nötral pH’da yüksüzdürler. Bu gruptaki amino asitlerin yan zincirleri zayıf asit ve bazlardır. Fizyolojik pH’da tamamen yüklü değildirler, ancak kısmi artı (+) ve eksi (-) yükler içerirler. Bu sebeple, su da dahil olmak üzere, diğer moleküllerle H-bağı yapabilirler. Genelde oldukça reaktif amino asitlerdir.

Serin
Treonin
Asparajin
Sistein
Glütamin
Tirozin
Ayrıca, iki Sisteinin disülfit bağı ile birleşmesiyle oluşan dipeptite sistin denir.

Polar asidik aminoasitler

Polar asidik aminoasitler, fizyolojik pH’da negatif yüklüdürler ve asidik özellik gösterirler.

Aspartik asit
Glütamik asit
Polar bazik aminoasitler

Polar bazik aminoasitler, yan zincirlerinde proton alıcı moleküller taşırlar.

Lizin
Arjinin
Histidin

Besin maddesi olarak aminoasitler

Proteinlerin yapısını oluşturan 20 çeşit amino asit arasında 10 tanesi temel amino asitler olarak adlandırılır. Bu amino asitler insan vücudu tarafından ihtiyacı karşılayacak düzeyde sentezlenemedikleri için dışarıdan beslenme yoluyla alımları zorunludur. Sistein, tirozin, histidin ve arjinin çocuklar için yarı zaruri aminoasitler olarak kabul edilmektedirler çünkü bunların sentezlenmesini yürüten metabolik reaksiyonlar çocuklarda tam olarak gelişmemiştir.

Özellikler

Prolin bir iminoasittir.
Histidin kanda tamponlama görevinde kullanılır.
Tirozin; vücudun rengini veren melanin pigmentinin yapımında, katekolaminlerin sentezinde kullanılır.
Triptofan serotonin sentezinde rol oynar.
Aspartat üre döngüsünde ürenin azotlarından birine kaynaklık eder.
Glütamin toksik amonyağın toksik olmayan depo şeklidir.
Protein yapısına sadece L-alfa amino asitler katılır.

Aminoasitleri anlatan güzel bir pdf dökümanını: İndir

Kimya Nedir?

Kimya nedir?

Maddenin yapısını, özelliklerini, bileşimini, etkileşimlerini,tepkimelerini araştıran ve uygulayan bilim dalıdır. Kimyanın tanımını açarsak, maddelerin özellikleriyle, maddelerin sınıflandırılmasıyla, atomlarla, atom teorisiyle, kimyasal bileşiklerle, kimyasal tepkimelerle, maddenin hâlleriyle, Moleküller arası ve moleküller kuvvetlerle, kimyasal bağlarla, tepkime kinetiğiyle ve kimyasal dengenin prensipleriyle ve benzeri konularla da bağlantılıdır.

Kimya’nın ana alt bilim dalları şunlardır: analitik, anorganik, organik kimya fizikokimya ve biyokimya.

Kimya nerden gelmiştir?

Kimya sözcüğüyle simya sözcüğünün aynı kökten geldiği tahmin ediliyor. 17 yüzyılda kimya ve simya sözcükleri aynı bilimsel disiplini, “maddenin analizi, sentezini içeren çalışmaları” tanımlamak için ayırt edilmeksizin kullanılmıştır. Fakat 18. yüzyılda bu iki sözcük arasında bir ayrım gözetilmeye başlanmış, simya daha çok metalden altın yapmakla ilgili uğraşları tanımlamak için kullanıldı. Simya sözcüğünün Arapça al-kimia  sözcüğünden türediği, bu Arapça sözcüğünde Antik Yunanca himya metal eritmek anlamına gelen   sözcüğünden türediği tahmin edilmektedir.

Modern Kimya nedir?

Bu dönem 19. yüzyıl ve sonrasından itibarendir. Heinrich Geißler “1814-1879″ 1854 yılında suyun en yüksek yoğunluğa 3.8 C° ulaştığını kendi icat ettiği bir mekanizmayla tespit etmiştir. “Zamanla bu sıcaklığın 3.98 C° olduğu gözlenmiştir”. Onun ardından Geisslerin icat ettiği vakum tüpüyle William Crookes atom teorisinde gelişmeler göstermiş ve Cathode ray’i keşfetmiştir.

Eugene Goldstein (1850-1930)’ın çalışmaları protonun varlığını kanıtlamıştır.J. J. Thomson (1856 – 1940) kendi atom modelini geliştirmiş ve 1906 yılında Nobel fizik ödülünü haketmiştir. Mendeleyev periyodik tabloyu 1869 yılında Kimyanın Prensipleri adlı eserinde yayınlamıştır. Bu periodik tabloda bilinen 63 elementi atom ağırlıklarına ve benzer özelliklerine göre sıralama yapılmıştır. Marie Curie (1867 – 1934) radyoaktiviteyi ve sonrasında Polonyum ve Radyum’u bulmuştur.1911 yılında Nobel kimya ödülünüde kazndı. Ernest Rutherford 3 çeşit radyoaktifliği alfa parçacığı (+), beta parçacığı (-) ve gama ışınını buldu. Bu gelişmelerin sonrasında ve öncesinde diğer  bilim insanlarının katkısıyla kimya bilimi günümüze kadar ulaşmıştır. 2011 yılı Birleşmiş Milletler tarafından uluslararası kimya yılı ilan edildi.