Aşağıdaki tabloda maddenin temel hâllerinden olan katı ve sıvıların genel özellikleri verilmiştir:

Buharlaşma ve Kaynama Olayı

Sıvı yüzeyinde bulunan tanecikler yeterli enerjiyi kazandıklarında sıvı yüzeyinden ayrılırlar. Bu olaya buharlaşma denir.

• Yüzeydeki sıvı taneciklerine etki eden çekim kuvveti daha az olduğundan buharlaşma sıvı yüzeyinde gerçekleşir.
• Sıvılar, bulundukları her sıcaklıkta buharlaşırlar.
• Buharlaşma her sıcaklıkta olabilir.
• Ağız açık bir kapta bulunan sıvının tamamı bitinceye kadar buharlaşmaya devam eder.

Kaynama ise sıvının her noktasında gerçekleşen buharlaşmadır ve belirli bir sıcaklıkta olur. Bu sıcaklık kaynama noktası olarak adlandırılır.

Katılar genel olarak amorf ve kristal olmak üzere ikiye ayrılır.

Amorf Katılar

Amorf katılarda katıyı oluşturan tanecikler düzensiz yapılıdır, belirli geometrik şekilleri yoktur ve düzensiz istiflenmiştir.

Cam, plastik, lastik, tereyağı, mum ve kauçuk amorf katıya örnek olarak verilebilir.

• Amorf katılarda belirli bir erime noktaları yoktur. Isıtıldıklarında önce yumuşarlar ve akıcı hâle gelirler. Örneğin, cam ısıtıldığında önce yumuşar sonra akıcı olur. Yumuşamaya başladığı sıcaklığa camsı geçiş sıcaklığı denir.
• Katı olduklarından sıkıştırılamazlar.
• Yumuşak veya sert yapılı olabilirler. Örneğin, cam sert iken lastik yumuşaktır.

Kavram Yanılgısı:

• Yanlış: Amorf katılar sıkıştırılabilir.
• Doğru: Katılar genel olarak sıkıştırılamaz.

Kristal Katılar

• Kristal katılarda atomlar, moleküller ya da iyonlar düzenli bir yapıda bulunur.
• Belirli bir geometriye sahiptirler.
• Sert ve sıkıştırılamazlar.
• Kristal katıların belirli ve sabit erime sıcaklıkları, sembolleri ya da formülleri vardır.
• Kristal katılarda kristalin bütün özelliklerini taşıyan en küçük birimine birim hücre denir.
• Demir, gümüş, sofra tuzu, şeker, elmas gibi maddeler kristal katılara örnek olarak verilebilir.

A. İyonik Katılar

• Anyon ve katyonların elektrostatik çekim kuvveti ile birbirini çekmesi sonucunda oluşur.
• İyonik bileşikleri bir arada tutan güçlü etkileşimler olduğundan (iyonik bağ) iyonik bileşikler sert yapılır.
• Erime ve kaynama noktaları oldukça yüksektir.
• Kırılgan yapılardır. Bu nedenle işlenemezler.
• Katı hâlde elektrik akımını iletmezler ancak eritildiklerinde veya suda çözüldüklerinde elektrik akımını iletirler.
• İyonik katılarda genellikle anyonlar katyonlardan daha büyüktür. Bu nedenle iyonik katılarda anyonların oluşturduğu boşluklara katyonlar yerleşmiştir.
• İyon yükleri ve büyüklükleri birbirinden farklı olabildiğinden iyonik kristallerde örgü yapıları ve birim hücreleri birbirinden farklı olabilir. NaCl, MgF₂, ZnS, MgO bileşikleri iyonik katılara örnektir.
• Moleküler yapılı değillerdir.
• İyonik katılarda anyon yanında metal katyonu yerine NH₄⁺ gibi kök iyon da olabilir.

B. Moleküler Katılar

• Ametal atomlarından oluşan moleküllerden meydana gelir.
• London kuvvetleri, dipol-dipol etkileşimleri ve hidrojen bağı etkileşimleri sonucu oluşur. Örneğin; I₂, CO₂ gibi apolar katılarda London kuvvetleri; SO_₂ gibi polar katılarda dipol-dipol etkileşimleri; H_₂O, NH_₃ ve HF gibi katılarda hidrojen bağı etkindir.
• Molekül içindeki atomlar arasında kovalent bağlar vardır.
• Erime ve kaynama noktaları genellikle diğer kristal katılardan daha düşüktür.
• Isıyı ve elektrik akımını iletmezler.
• Moleküler kristallerde kristali oluşturan birimler moleküllerdir. Kristalin örgü noktalarında moleküller bulunur.
• Diğer kristal yapılı katılar kadar sert yapılı değillerdir.

C. Kovalent Katılar

• Çok sayıda atomun kuvvetli kovalent bağlarla bir arada bulunması sonucu oluşan katılardır.
• Kovalent katılarda yapı boyunca atomlar arasında kovalent bağ her yöne doğru uzar gider. Bu yapı ağ yapısı olarak adlandırılır. [Örneğin; C(elmas), C(grafit), SiO_₂(kuvars)]
• Çoğunluğu serttir ve yüksek erime noktasına sahiptir. Elmas, doğal olan en sert maddedir.
• Grafit hariç elektrik akımını iletmezler.
• Grafitte katmanlar arası zayıf etkileşimler bulunur.

D. Metalik Katılar

• Metalik katılar, pozitif metal iyonlarının elektron denizindeki serbest hareketli değerlik elektronları arasındaki çekim kuvvetiyle oluşur.
• Elektronların hareketli olması metallere ısıyı ve elektrik akımını iletme, parlaklık ve tel/levha hâline gelebilme gibi özellikler kazandırır.
• Erime noktaları genellikle yüksektir. Bazı metallerin, örneğin sezyumun erime noktası 28,4 °C iken tungstenin 3680 °C’ta erir.
• Altın (Au), gümüş (Ag), çinko (Zn), sodyum (Na) gibi metalik kristallere örnek olarak verilebilir.
• Kırılgan değillerdir.
• İşlenebilir, tel ve levha hâline getirilebilirler.
• Metalik katılar, metalik bağ ile birbirlerine bağlanırlar.
• Metallerin ve alaşımların katıları metalik kristal yapılardır.

Günlük hayatta sıkça kullanılan katı türleri ve bunların özellikleri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Ülkemizde Konya Ovası Projesi (KOP) İdaresinin destekleriyle Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi tarafından yürütülen Güneş Paneli üretim sektörünün temelini oluşturan ve Türkiye’de ilk olan Silisyum Saflaştırma Teknolojisi projesi kapsamında Türkiye’nin ilk solar seviyede ve endüstriyel boyutta Silisyum İngot külçesi üretimi kamu kaynaklı olarak gerçekleştirilmiştir.

Bu gelişme sayesinde güneş paneli üretimindeki hammadde ihtiyacı yerli üretim tarafından sağlanacak olup dışa bağımlılık azaltılmış olacaktır.

Katılar, maddelerin en yoğun halidir ve atomların, iyonların veya moleküllerin sıkı bir düzenle bir araya geldiği maddeler olarak tanımlanır. Katıların özellikleri, bu düzenin yapısına bağlıdır. Katılar genel olarak amorf ve kristal katılar olmak üzere iki ana gruba ayrılır. Bu makalede, amorf ve kristal katıların özelliklerini, aralarındaki farkları ve günlük yaşamda nasıl karşımıza çıktıklarını inceleyeceğiz.

Katıların Sınıflandırılması

Katılar, taneciklerinin düzenlenişine göre ikiye ayrılır:

Kristal Katılar

Kristal katılar, atomların, iyonların veya moleküllerin düzenli bir geometrik yapı oluşturacak şekilde sıralandığı katı türleridir. Bu katıların düzenli yapısı, belirli bir tekrar düzenine sahiptir ve bu düzen kristal kafesi olarak adlandırılır. Kristal katıların en belirgin özellikleri şunlardır:

• Düzenli Yapı: Kristal katılar, düzenli ve simetrik bir yapı sergiler. Atomlar, iyonlar veya moleküller, belirli bir geometrik düzene göre dizilir ve bu düzen kristal yapıyı oluşturur. Örneğin, sofra tuzu (NaCl) kristal yapısında düzenli bir şekilde dizilmiş sodyum ve klor iyonları bulunur.
• Belirli Erime Noktası: Kristal katıların belirli bir erime noktası vardır. Isıtıldıklarında, belirli bir sıcaklıkta katıdan sıvıya geçerler. Örneğin, buz (H₂O) 0°C'de erir.
• Anizotropik Özellikler: Kristal katılar, farklı yönlerde farklı fiziksel özellikler gösterirler. Bu özellik, kristalin iç yapısındaki düzenin yönlere bağlı olarak değişmesinden kaynaklanır.
• Günlük Hayattaki Örnekleri: Elmas, grafit, kuvars, tuz ve şeker gibi maddeler kristal katılara örnektir. Bu maddeler, düzenli atomik yapıları nedeniyle sertlik, elektriksel iletkenlik ve optik özellikler gibi belirgin özellikler sergiler.

Amorf Katılar

Amorf katılar, atomların veya moleküllerin düzensiz bir şekilde dizildiği katı türleridir. Bu katılar, belirli bir geometrik düzene sahip değillerdir ve kristal katılar gibi belirli bir erime noktaları yoktur. Amorf katıların temel özellikleri şunlardır:

• Düzensiz Yapı: Amorf katılarda atomlar veya moleküller düzensiz bir yapıda bulunur. Bu düzensizlik, amorf katıların belirli bir kristal yapıya sahip olmamasına yol açar. Örneğin, cam, atomlarının düzensiz bir şekilde dizildiği amorf bir katıdır.
• Geniş Erime Aralığı: Amorf katılar belirli bir erime noktasına sahip değildir, bunun yerine geniş bir sıcaklık aralığında yavaşça yumuşar ve sıvı hale gelir. Bu nedenle, cam gibi amorf katılar, ısıtıldıkça yavaşça erir.
• İzotropik Özellikler: Amorf katılar, her yönde aynı fiziksel özellikleri gösterirler. Bu, onların düzensiz yapısından kaynaklanır ve kristal katıların aksine, izotropik bir davranış sergilerler.
• Günlük Hayattaki Örnekleri: Cam, plastik, lastik ve kauçuk gibi malzemeler amorf katılara örnektir. Bu maddeler, genellikle esnek, dayanıklı ve geniş bir sıcaklık aralığında kullanılabilen malzemelerdir.

Katıların Ortak Özellikleri

• Belirli bir hacim: Katılar, belirli bir hacme sahiptir.
• Sabit şekil: Kristal katılar belirli geometrik şekillere sahipken, amorf katılar belirsiz bir şekle sahiptir.

Katıların Önemi

Katılar, günlük hayatımızda birçok alanda kullanılır. İnşaat malzemeleri, elektronik aletler, ilaçlar, yiyecekler gibi birçok ürün katılardan oluşur.

Katılar, düzenlerine göre kristal ve amorf olarak iki ana gruba ayrılır. Kristal katılar düzenli ve simetrik yapılarıyla belirli erime noktalarına sahipken, amorf katılar düzensiz yapıları nedeniyle geniş bir erime aralığına sahiptir. Bu iki katı türü, günlük hayatta sıkça karşılaştığımız maddelerde önemli roller oynar ve özellikleri, kullanım alanlarını belirler.