9. Sınıf Kimya Ders Kitabı Sayfa 150-151-152 Cevapları Meb Yayınları

Etkinlik 2.14 – Etkileşimleri Sınıflandıralım

1. Yönerge:

Aşağıdaki tabloda bazı maddeleri oluşturan tanecikler ve bu tanecikler arasındaki etkileşim türleri verilmiştir. Verilen madde çiftlerini oluşturan tanecikleri inceleyerek soruları cevaplayınız.

Verilen Tanecik Çiftleri:

1. Tabloda verilen etkileşim türlerini gruplandırmak için bir ölçüt belirleyiniz ve bu ölçüte göre etkileşimleri sınıflandırınız.

Cevap: Etkileşim türlerini sınıflandırmak için moleküllerin yapısal özellikleri (polar-apolar olması), tanecik türleri (atom, molekül veya iyon) ve etkileşim gücü gibi ölçütler dikkate alınabilir. Buna göre etkileşim türleri şu şekilde gruplandırılabilir:

Atom-atom etkileşimi:

• Atomlar arasındaki zayıf etkileşimleri içerir.
• Örnek: He ....... He

Molekül-molekül etkileşimi:

• Apolar moleküller arasındaki zayıf Van der Waals kuvvetleri görülür.
• Örnek: O₂ ....... O₂

Dipol-dipol etkileşimi:

• Polar moleküller arasındaki elektrostatik çekimler içerir.
• Örnek: H₂S ....... H₂S

Dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi:

• Polar molekül, apolar molekülde geçici dipol oluşmasına neden olur.
• Örnek: CH₄ ....... HF

İyon-dipol etkileşimi:

• İyonların polar molekülleri çekmesiyle oluşur.
• Örnek: Na⁺ ....... H₂O

İyon-indüklenmiş dipol etkileşimi:

• İyonların apolar moleküller üzerinde geçici dipoller oluşturmasıyla meydana gelir.
• Örnek: Mg²⁺ ....... CO₂

2. Gruplandırmada kullandığınız ölçütleri arkadaşlarınızla paylaşınız ve onların önerilerini de dikkate alarak farklı ölçütleri eleştirip bir bakış açısıyla değerlendiriniz.

Cevap: Ölçütlerimizi paylaşırken, moleküllerin polar veya apolar olması, iyon varlığı, elektron dağılımı ve etkileşim gücü gibi kriterlerin değerlendirilmesi gerektiğini fark ettik. Arkadaşlarımızın önerileri doğrultusunda, molekül geometrisinin ve elektron yoğunluğunun da önemli bir etken olduğu sonucuna vardık.

3. Tabloda verilen örneklerdeki etkileşimleri etkileşimi oluşturan tanecik türüne göre sınıflandırarak ilgili alanlara tanecik türü etkileşimini ve örneklerini yazınız.

4. Tablodaki boşluklara etkileşen tanecik türleri yerine kullanılan ifadelerle göre örnekteki gibi adlandırmalar yapınız.

Cevap: Etkileşim türleri şu şekilde adlandırılabilir:

İndüklenmiş dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi: He ....... He
Dipol-dipol etkileşimi: H₂S ....... H₂S
Dipol-indüklenmiş dipol etkileşimi: CH₄ ....... HF
İyon-dipol etkileşimi: Na⁺ ....... H₂O
İyon-indüklenmiş dipol etkileşimi: Mg²⁺ ....... CO₂

5. Tabloda elde ettiğiniz beş etkileşim türünü listeleyerek bunların hangi tür taneciklerde görüldüğünü yazınız.

2. Yönerge: Aşağıda birinci konumda verilen tanecikler yaklaştırıldığında meydana gelen değişimler ikinci konumda verilmiştir. Taneciklerin iki konumu arasındaki değişimin nedenini ilgili alana yazarak açıklayınız. (Bazı taneciklerde elektronlarca zengin bölgeler mavi, elektronca fakir bölgeler kırmızı ve nötral bölgeler mor noktalar ile gösterilmiştir.)

Soru 1: İlk durumda hidrojen ve klor atomları arasındaki etkileşim nasıldır? İkinci durumda hangi tür bağ meydana gelmiştir?

Cevap: İlk durumda, hidrojen ve klor atomları arasında zayıf bir çekim kuvveti vardır. Bu çekim, elektron dağılımının geçici olarak bozulması sonucu oluşan zayıf Van der Waals kuvvetleri olabilir.
İkinci durumda ise hidrojen ve klor atomları elektron paylaşımı yaparak kovalent bağ oluşturmuştur. Kovalent bağ, elektronların ortak kullanılması ile meydana gelen güçlü bir kimyasal bağ türüdür.

Soru 2: Potasyum ve brom iyonlarının su molekülleri ile etkileşimi nasıl gerçekleşir?

Cevap: Potasyum (K⁺) ve brom (Br⁻) iyonları bir araya geldiğinde iyonik bağ oluşturur ve düzenli bir kristal yapı meydana getirirler. Ancak bu iyonlar su molekülleri ile karşılaştıklarında iyon-dipol etkileşimi ortaya çıkar.
Bu etkileşimde su molekülünün kısmi negatif yüklü oksijen atomu, potasyum iyonunu çekerken, kısmi pozitif yüklü hidrojen atomları brom iyonuna doğru yönelerek çözünme sürecini başlatır.

Soru 3: Hidrojen atomları arasındaki bağlanma türü nedir?

Cevap: Hidrojen atomları, elektronlarını paylaşarak kovalent bağ oluştururlar ve kararlı bir H₂ molekülü meydana getirirler. Kovalent bağ, iki hidrojen atomunun çekirdekleri ile ortak kullanılan elektronlar arasındaki elektrostatik çekim sonucu oluşur ve oldukça güçlüdür.

Soru 4: Potasyum iyonu ve helyum atomu arasındaki etkileşim nasıl açıklanabilir?

Cevap: Potasyum iyonu (K⁺) ve helyum (He) atomu arasında herhangi bir kimyasal etkileşim yoktur. Bunun nedeni helyumun bir soy gaz olması ve tam dolu bir elektron kabuğuna sahip olmasıdır. Helyum, elektron verme veya alma eğiliminde olmadığı için potasyum iyonu ile etkileşime girmez.

Soru 5: Klor ve helyum arasındaki etkileşim türü nedir?

Cevap: Klor ve helyum atomları arasındaki etkileşim, Van der Waals kuvvetleri gibi zayıf çekim kuvvetlerine dayanır. Bu kuvvetler, elektron dağılımındaki anlık değişikliklerden kaynaklanan geçici dipollerden doğar ve oldukça zayıftır.

Sonuç ve Değerlendirme:

Bu etkinlik sonucunda, moleküller arası etkileşim türleri ve bu etkileşimlerin hangi koşullar altında gerçekleştiği konusunda ayrıntılı bilgi edinilmiştir. Moleküllerin polar veya apolar oluşuna göre etkileşim türlerinin farklılık gösterdiği ve bu etkileşimlerin maddelerin fiziksel özelliklerine etkisi olduğu anlaşılmıştır.

Soru: Tanecikler arası etkileşimler ile ilişkilendirilebilecek biyomimikri uygulamalarını araştırınız. Seçtiğiniz bir uygulama hakkında elde ettiğiniz bilgilerle sınıf arkadaşlarınız için bir afiş oluşturunuz. Oluşturduğunuz afişi EBA üzerinden sınıf arkadaşlarınızla paylaşınız.

Tanecikler Arası Etkileşimler ve Biyomimikri Uygulamaları

Biyomimikri Nedir?
Biyomimikri, doğadaki canlıların yapı ve işleyiş mekanizmalarını inceleyerek, bu doğal süreçlerden ilham alıp yeni teknolojiler geliştirme yöntemidir. Doğada canlıların hayatta kalmak için kullandığı stratejiler, mühendislikten tıbba kadar birçok alanda ilham kaynağı olmuştur. Tanecikler arası etkileşimler, biyomimikri uygulamalarında önemli bir rol oynar çünkü moleküller arasındaki çekim ve itme kuvvetleri doğanın temel işleyiş mekanizmasını oluşturur.

Gecko Kertenkelesinden İlham Alan Biyomimikri Uygulaması

Gecko'nun Sıra Dışı Tutunma Yeteneği:
Gecko kertenkeleleri, pürüzsüz ve dik yüzeylere kolayca tutunabilme yeteneğine sahiptir. Bu özellik, ayaklarının yüzeyinde bulunan milyonlarca mikroskobik spatula benzeri yapıdan kaynaklanmaktadır. Bu yapılar sayesinde yüzey ile atomik düzeyde temas kurarak van der Waals kuvvetleri gibi zayıf moleküller arası etkileşimlerden yararlanırlar. Bu kuvvetler, gecko’nun herhangi bir sıvı veya yapışkan madde kullanmadan duvarlara ve tavanlara kolayca tutunmasını sağlar.

Biyomimikriye Dayalı Teknolojik Uygulamalar:
Gecko’nun bu olağanüstü yeteneğinden ilham alınarak geliştirilen bazı yenilikçi ürünler şunlardır:

GeckoBot: Tırmanabilen robotlar, gecko'nun ayak yapısını taklit ederek dikey yüzeylere güçlü bir şekilde yapışabilir. Bu robotlar, arama-kurtarma operasyonlarında ve uzay araştırmalarında kullanılıyor.

Tıbbi Yapıştırıcılar: Gecko’nun ayak yapısı, ameliyatlarda dikiş yerine kullanılan biyolojik yapıştırıcıların geliştirilmesine ilham vermiştir.

Yüksek Tutuş Gücüne Sahip Eldiven ve Ayakkabılar: Astronotlar ve dağcılar için geliştirilen bu ürünler, ekstrem koşullarda daha iyi tutunma sağlar.

Tanecikler Arası Etkileşimler Açısından Açıklama

Gecko’nun yüzeye tutunmasını sağlayan mekanizma, indüklenmiş dipol-indüklenmiş dipol etkileşimleri (London kuvvetleri) prensibine dayanmaktadır. Bu zayıf etkileşimler, gecko'nun ayakları ile temas yüzeyi arasındaki atomların geçici dipoller oluşturmasını sağlar. Yüksek temas alanı sayesinde bu kuvvetlerin etkisi artar ve güçlü bir yapışma sağlanır.

Afiş İçeriği Önerisi

Başlık:

• “Doğadan İlham Alan Teknoloji: Gecko Kertenkelesinin Tutunma Gücü”

Görseller:

• Gecko ayağının mikroskobik görüntüsü
• GeckoBot ve tıbbi yapıştırıcı örnekleri

Açıklamalar:

1. Gecko'nun Tutunma Mekanizması: Mikroskobik spatula yapıları ve tanecikler arası etkileşimler
2. Teknolojiye Uygulanması: Robotik sistemler, tıbbi çözümler ve endüstriyel tasarımlar
3. Bilimsel Açıklama: Van der Waals kuvvetlerinin yüzeye tutunmadaki rolü

Sonuç:
Biyomimikri, doğadan ilham alarak mühendislik ve tıp gibi alanlarda devrim yaratmaktadır. Gecko'nun olağanüstü yeteneği, modern teknolojiye yön vererek gelecekte daha verimli ve sürdürülebilir çözümler sunmaktadır.

EBA Üzerinden Paylaşım: Hazırladığınız afişi EBA platformuna PDF veya görsel formatında yükleyerek sınıf arkadaşlarınızla paylaşabilirsiniz. Ayrıca, tartışma ortamında sunarak geri bildirimler alabilir ve içeriği daha da zenginleştirebilirsiniz.

Sonuç Olarak: Doğanın üstün tasarımları bizlere ilham vermeye devam ediyor. Tanecikler arası etkileşimlerin biyomimikri ile nasıl hayatımıza yön verdiğini anlamak, gelecekte daha inovatif projeler geliştirmemize katkı sağlayacaktır.