Kimyasal simge
Kimyasal simge, Kimyasal adların, tepkimelerin ve süreçlerin yer almasını basitleştirmek için kimyacılar tarafından geliştirilen özel simgeler sistemi. Kimyasal simge sistemi, atomların ve tepkimeye giren kimyasal maddelerin matematiksel ilişkilerini, atomların biraraya gelerek karmaşık moleküller oluşturma biçimini, atomlar arasındaki kimyasal bağ türlerini ve bazen, karmaşık yapıların üçboyutlu yapılanmasını da gösterir.
Atomlar ve moleküller: İlk simyacılar, kullandıkları kimyasal maddeleri göstermek için çeşitli simgeler kullandılar; bu gelenek, XIX. yy'a kadar sürdürüldü. Elementleri göstermek için harfleri kullanan ilk kişi, isveçli Jöns )akob Berzelius oldu. Pek çok durumda elementin adının ilk harfini simge olarak kullanma olanağı bulundu: Oksijen O, karbon C, hidrojen H'yle vb., gösterildi. Baş harfleri aynı olan elementleri birbirinden ayırmak içinse iki harf kullanıldı: Sözgelimi, azot N'yle, neon Ne'yle, nikelse Ni'yle gösterilir. Bazı simgeler, elementin Latince adından türetildi: Altın (aurum) Au, demir (ferrum) Fe ve kurşun (plumbum) Pb, vb. Elementiki harfle simgelendiğinde, birinci harf büyük, ikinci harf küçük yazılır. Böylece, Co simgesiyle gösterilen kobalt elementi, formülü CO olan karbonmonoksit bileşiğinden ayırt edilir.
İki ya da daha çok atom, kimyasal bağla birleşerek bir molekül oluşturabilir. Moleküller, katılan atomların simgeleri birleştirilerek gösterilir. Sözgelimi, sodyum (Na) ve klor (CI) birleşerek sodyum klorür (sofratuzu) molekülünü oluşturur; bu da NaCI biçiminde yazılır. Birden çok atom varsa, sayısal bir alttakıyla gösterilir; sözgelimi, H20 su molekülünün iki hidrojen atomu ile bir oksijen atomundan oluştuğunu gösterir.
Belirli atom bileşimleri, "kök" adı verilen kararlı gruplar oluşturur; bunlarda kimyasal bağlar sağlam bir birim olarak ortaya çıkar. Bir molekül, belirli bir kökü birden çok sayıda içeriyorsa, molekülün yazılı formülünde parantez kullanılarak bu durum belirtilir. Kemiklerin ve dişlerin çok önemli bir bileşeni olan kalsiyum fosfat,Ca3P2O8 biçiminde yazılmayıp, molekülde PO4 fosfat kökünün iki birim bulunduğunu göstermek için Ca3(P04)2 biçiminde yazılır.
Moleküller, tam kimyasal bağlar yerine elektrostatik çekimle birleşmiş birimler içerebilirler. Sık rastlanan alçıtaşı minerali, CaS04.2H20 biçiminde yazılır; ortadaki nokta, iki su molekülünün bir kalsiyum sülfat molekülüyle elektrostatik olarak birleştiğini gösterir. Alçıtaşı ısıtılarak bu su giderilebilir ve kalsiyum sülfat elde edilir.
İyonlar: İyon, elektrik yükü taşıyan bir kimyasal türdür (bir atom, atom grubu ya da atomaltı parçacık olabilir). Elektrik yükü, artı ya da eksi işaretli bir üsttakıyla gösterilir; hidrojen iyonu H+, amonyum iyonu NH+4, elektronsa e biçiminde yazılır. Her tür bir tek yük taşır; çoklu yükler, ya C03 ya da CO23-(karbonat iyonu) biçiminde gösterilir.
Tepkimeler: Maddelerin kimyasal bağlanma süreciyle değişikliğe uğradıkları tepkime olgusu, kimyanın özüdür. Kimyacılar, oluşan değişiklikleri, sağa doğru ok işareti kullanarak gösterirler; tepkenler ya da başlangıç maddeleri solda, oluşan ürünlerse sağda görülür:
hidrojen + oksijen = su
Her maddenin simgesi kullanılarak bu tepkime sövle yazılır:
2H2 + 02 -> 2H20
Bu denklem dengelidir; yani, tepkimenin her iki yanında elementlerin atomları eşit sayıda bulunur. Dolayısıyla, iki hidrojen molekülü bir oksijen molekülüyle tepkimeye girerek, iki su molekülü oluşturur.
Tepkinin ya da ürünün fiziksel durumu da çoğunlukla gösterilir. Sık kullanılan simgeler, katı için (k), sıvı için (5), gaz için (g) ve sulu için (su)'dur. Bu nedenle çinko ve hidroklorik asitten hidrojen elde edilmesini tanımlayan tepkime şöyle yazılabilir:
Zn(k) + 2HCI(su) = H2(g) + ZnCI2(su) Amonyağın (NH3) suda çözünerek |amonyum ve hidroksit iyonları oluşturması şöyle gösterilebilir:
NH3(g) + H20(/) = NH+4(su) + OH-(su)
Benzer biçimde, gaz oluşumu yukarı dönük okla, çökelti (çözünmez katı) oluşumuysa aşağı dönük okla belirtilir. Bu simgeler yalnızca şu iki ürün için kullanılır:
CaCO3 + 2HCI = CaCI2 + H20 + C02 AgNO3 + KCI = KNO3 + AgCI
Denge: Birçok tepkimede yeni ürünler, hemen özgün tepkenlere geri dönebilir. Hem ileri, hem de geri tepkimeler aynı anda olduğunda, gerek tepkenler, gerek ürünler, kimyasal sistemde bulunur, sonunda denge durumuna ulaşırlar. Bu durum çift yönlü okla gösterilir:
H2 + l2 = 2HI
Burada hidrojen ve iyot tepkimeye girerek hidrojen iyodür oluşturur; bu da elementlerine ayrışabilir.
Nükleer tepkimeler: Nükleer kimyada çekirdeğin bileşenleri, yani protonlar ve nötronlar da değişikliğe uğrar. Tepkimenin gelişmesini izlemek için, bunların her birinin sayısı belirtilmelidir. Söz konusu sayıların toplamı, belirli bir atomun kütle sayısıdır ve atom simgesine üsttakı olarak ya da elementin adından sonra bir sayı olarak yazılır. Sözgelimi, hem 235U hem de uranyum-235, toplam 235 protonu ve nötronu bulunan uranyum izotopunu temsil eder.
Bütün urayum izotoplarının 92 protonu vardır; bu bilgi bazen bir üsttakıyla gösterilir. Nitekim, 235/92U ve 238/92U, uranyumun iki izotopunu gösterirler; bunların birincisinde 143, İkincisinde 146 nötron vardır. Protonun simgesi 1/1p+, nötronun simgesi 1/0n, elektronun simgesiyse çoğunlukla e-'dir. Bir nükleer tepkimenin denklemi, kütle sayısına, protonlara ve yüke göre dengelenmelidir:
238/92U + 1/0n = 239/92U = 239/93Np + e-
Uranyumun başkalaşarak neptünyuma dönüştüğü yukardaki denklemde, bir nötronun bir protona ve bir elektrona dönüşmesi, atom sayısının artmasıyla sonuçlanır; ama kütle sayısında ya da toplam yükte hiçbir değişiklik olmaz.
Bağlanma ve molekül yapısı: Atomların molekül içindeki düzenlenişi, kimyacılar için belirleyici önem taşır. Kimyasal bağ türlerinin sayısı, molekülün özelliklerini ve tepkimeye girme biçimini belirler. Elektron noktalı gösterim ya da Lewis simgeleri, kullanılan tanımlama biçimlerinden birisidir. Lewis simgeleri, elementin simgesi ile bu simgeyi çevreleyen ve değerlik elektronlarını temsil eden noktalardan oluşur.
Daha pratik bir yöntemse bağı bir çizgiyle göstermek (H -H) ve normalde bağa katılmayan elektronları çıkarmaktır. Çift ve üçlü bağlar da benzer biçimde gösterilir.
Yarı yapısal formüller: Her elektronun gösterilmesi gerekmediği gibi, her bağın gösterilmesi de çoğunlukla gerekmez. Belirli atom bileşimleri, yalnızca bir tek anlamlı yolla düzenlenebilir ve yalnızca molekül yapısı için önemli olan bağlar gösterilir. Sözgelimi, iki farklı bileşik olan dimetileter ve etilalkolün görgül formüllerinin aynı olması (C2H60), eski kimyacıları şaşırtmıştır. Bu iki bileşik arasındaki fark, atomların düzenlenişinde yatar ve yarı yapısal formüllerinde açıkça görülebilir:
Organik kimyada bazı düzenlenişler övle yaygındır ki, simgesel bir düzenlemenin çizilmesi gerekir. Sikloheksan (C6H12) ve benzen (C6H6) en iyi bilinen örneklerdir.
Standart simgelerin ve formüllerin kullanılması, kimyanın yazılmasını basitleştirmenin yanı sıra, anlaşılmasını da kolaylaştırır.