Kimyasal Tepkimelerle Bileşik Oluşumu ve Asitler ile Bazlar: Genel Özellikler, Günlük Yaşam Örnekleri ve Doğal Asit-Baz Ayıraçları

Bileşikler, iki veya daha fazla farklı elementin kimyasal tepkime sonucunda belirli oranlarda bir araya gelmesiyle oluşan saf maddelerdir. Bir bileşik, elementlerin yalnızca karıştırılmasıyla oluşmaz; atomlar arasında yeni kimyasal bağlar kurulması gerekir. Örneğin demir tozu ile kükürt tozunu bir kapta karıştırdığımızda bileşik değil karışım elde ederiz. Bu karışımdaki demir taneleri mıknatısla hâlâ ayrılabilir, kükürt de sarı rengini korur. Karışım ısıtılıp tepkime gerçekleştiğinde ise mıknatısla ayrılamayan, siyahımsı renkte yeni bir madde olan demir sülfür bileşiği oluşur.

Kimyasal tepkimeleri yazmanın en sade yolu sözcüklerle tepkime gösterimidir. Tepkimeye giren maddelerin adları okun soluna, ürünlerin adları okun sağına yazılır; maddeler arasına '+' işareti konur. Örneğin 'karbon + oksijen → karbondioksit' ifadesi, kömürün yanarak karbondioksit gazına dönüştüğünü anlatır. Bu gösterim, formül bilmeden de bir tepkimede neyin harcandığını ve neyin oluştuğunu okumamızı sağlar. Okun sağındaki maddenin özellikleri soldaki maddelerden tamamen farklıysa yeni bir bileşik oluşmuş demektir.

Bileşiklerin elementlerden ne kadar farklı olabileceğini gösteren en çarpıcı örnek yemek tuzudur. Sodyum, suyla şiddetli tepkimeye giren yumuşak bir metaldir; klor ise sarı-yeşil renkli, zehirli bir gazdır. 'Sodyum + klor → sodyum klorür' tepkimesiyle oluşan yemek tuzu ise sofralarımızda güvenle kullandığımız beyaz bir katıdır. Bileşikler de tepkimeye girerek başka bileşiklere dönüşebilir. Endüstride 'azot + hidrojen → amonyak' tepkimesiyle gübre ham maddesi üretilir. 'Sönmemiş kireç + su → sönmüş kireç' tepkimesiyle de badana ve inşaatta kullanılan ve haftanın ilerleyen bölümlerinde göreceğimiz gibi bazik özellik taşıyan bir madde elde edilir.

'Asit' kelimesi Latincede 'ekşi' anlamına gelen acidus sözcüğünden gelir. Bu ad tesadüf değildir; limon, sirke ve yeşil erik gibi besinlerin ekşi tadı içerdikleri asitlerden kaynaklanır. Bilimsel olarak asitler, suda çözündüklerinde ortama hidrojen iyonu (H⁺) veren maddelerdir. Bir çözeltide hidrojen iyonlarının fazla olması o çözeltiye asidik özellik kazandırır. Asitlerin ortak özelliklerinin temel nedeni bu iyondur.

Asitlerin genel özellikleri şöyle sıralanabilir: Tatları ekşidir. Sulu çözeltileri iyon içerdiği için elektrik akımını iletir. Mavi turnusol kâğıdını kırmızıya çevirirler; kırmızı turnusol kâğıdının rengini ise değiştirmezler. Çinko, magnezyum ve demir gibi birçok metalle tepkimeye girerek metalleri aşındırır ve bu sırada hidrojen gazı çıkışına neden olurlar. Mermer ve kireç taşı ile tepkimeye girdiklerinde köpürme gözlenir; bu köpürmenin nedeni oluşan karbondioksit gazıdır. Ayrıca bazlarla tepkimeye girerek birbirlerinin etkisini azaltırlar.

Gıdalarımızdaki asitler genellikle zayıf ve seyreltik olduğu için zararsızdır. Akü asidi gibi kuvvetli ve derişik asitler ise deriyi yakabilir, gözlere ve solunum yollarına ciddi zarar verebilir. Bu nedenle 'asitler ekşidir' bilgisi yalnızca gıdalardaki deneyimlerimizden çıkarılmış bir genellemedir. Laboratuvarda bir maddenin asit olup olmadığı asla tadına bakılarak anlaşılmaya çalışılmaz; bunun için ayıraçlar kullanılır.

Bazlar, suda çözündüklerinde ortama hidroksit iyonu (OH⁻) veren maddelerdir. Bir çözeltide hidroksit iyonlarının fazla olması o çözeltiye bazik özellik kazandırır. Bazı bazlar yapılarında hidroksit bulundurmaz. Örneğin cam temizleyicilerde kullanılan amonyak, suyla etkileşerek ortamda hidroksit iyonu oluşturur ve bu yüzden bazik davranır. Suda çözünebilen bazlara alkali adı da verilir.

Bazların genel özellikleri şunlardır: Tatları acıdır. Ele kayganlık hissi verirler; sabunlu suya dokunduğumuzda hissettiğimiz kayganlık buna örnektir. Kırmızı turnusol kâğıdını maviye çevirirler; mavi turnusolun rengini ise değiştirmezler. Sulu çözeltileri iyon içerdiği için elektrik akımını iletir. Yağları ve kiri çözerler; temizlik ürünlerinin büyük bölümünün bazik olması bu yüzdendir. Fenolftalein ayıracını pembeye boyarlar ve asitlerle tepkimeye girerek onların etkisini azaltırlar. Asitlerden farklı olarak mermer ve kireç taşıyla köpürme oluşturmazlar.

Bazların yağları çözme özelliği aslında bir kimyasal tepkimeye dayanır. Yağların bazlarla tepkimeye girerek sabuna dönüşmesine sabunlaşma denir. Sözcüklerle 'yağ + baz → sabun + gliserin' biçiminde ifade edilir. Geçmişte ev yapımı sabunlar, zeytinyağı ile odun külünün suda bekletilmesiyle elde edilen bazik kül suyu kaynatılarak üretilirdi. Lavabo açıcı gibi kuvvetli bazlar ise deriyi tahriş eder ve yakar; bu maddeler eldivensiz kullanılmamalıdır.

Asitler ve bazlar zıt özellikler gösterse de bazı ortak noktaları vardır. Her ikisi de suda çözündüğünde iyonlara ayrışır; bu yüzden sulu çözeltileri elektrik akımını iletir. Her ikisi de ayıraçların rengini değiştirir. Derişik ve kuvvetli olanları aşındırıcı ve tahriş edicidir; deriye, göze ve bazı yüzeylere zarar verebilir. Asit ya da baz özelliği göstermeyen maddelere ise nötr madde denir. Saf su, şekerli su ve yemek tuzunun sudaki çözeltisi nötrdür.

İki grubu birbirinden ayıran en temel fark, suda oluşturdukları iyonlardır: Asitler hidrojen iyonu (H⁺), bazlar hidroksit iyonu (OH⁻) oluşturur. Bu farktan kaynaklanan diğer farklar şöyle sıralanabilir: Asitler ekşi, bazlar acı tatlıdır. Asitler mavi turnusolu kırmızıya, bazlar kırmızı turnusolu maviye çevirir. Asitler birçok metali aşındırıp hidrojen gazı çıkarır ve mermerle köpürür; bazlar ise genellikle bu etkileri göstermez. Bazlar ele kayganlık hissi verir ve yağları çözer.

Asitler ve bazlar bir araya geldiğinde birbirlerinin etkisini azaltan bir kimyasal tepkime gerçekleşir. Bu tepkime sonucunda genellikle tuz ve su oluşur ve sözcüklerle 'asit + baz → tuz + su' biçiminde ifade edilir. Örneğin 'hidroklorik asit + sodyum hidroksit → sodyum klorür (yemek tuzu) + su' tepkimesinde aşındırıcı bir asit ile yakıcı bir bazdan, sofralarımızda kullandığımız tuz ve su oluşur. Bu durum, Bölüm 1'de gördüğümüz 'oluşan bileşik girenlerin özelliklerini taşımaz' ilkesinin güzel bir örneğidir. Mide ekşimesinde bazik mide ilaçlarının kullanılması da bu etkileşime dayanır.

Mutfağımız adeta küçük bir asit laboratuvarıdır. Limon ve portakal gibi turunçgillerde sitrik asit, sirkede asetik asit, elmada malik asit, yoğurtta ve ekşiyen sütte laktik asit, gazlı içeceklerde karbonik asit bulunur. Taze meyve ve sebzelerde bulunan C vitamininin kimyasal adı da askorbik asittir. Bu asitler zayıf oldukları için besinlere hoş bir ekşilik katar. Sirke ve limon suyu ise turşu ve salça gibi gıdaların bozulmadan saklanmasına da yardımcı olur.

Asitler canlıların vücudunda da önemli görevler üstlenir. Midemizde salgılanan mide özsuyu hidroklorik asit içerir; bu asit besinlerin sindirimine yardım eder ve besinlerle gelen birçok mikroorganizmayı etkisiz hâle getirir. Ağır egzersizden sonra kaslarda biriken laktik asit yorgunluk hissine katkıda bulunur. Ağızdaki bakteriler şekerli besinlerden asit üreterek diş çürümesine yol açar. Hafif bazik özellikteki diş macunları bu asidin etkisini azaltır. Doğada ise karıncaların ısırdığında bıraktığı ve ısırgan otunun yakıcı tüylerinde bulunan madde formik asittir.

Bazlar ise en çok temizlik ve sağlık ürünlerinde karşımıza çıkar. Sabun, şampuan, deterjan ve çamaşır suyu bazik maddelerdir. Cam temizleyicilerde amonyak, lavabo açıcılarda sodyum hidroksit (sud kostik), mide ilaçlarında magnezyum hidroksit veya alüminyum hidroksit kullanılır. Hamur kabartmada ve mutfak temizliğinde işe yarayan karbonat (sodyum bikarbonat), badana yapımında kullanılan sönmüş kireç (kalsiyum hidroksit) ve yumurta akı da bazik özellik gösterir. Endüstride ise araba akülerinde sülfürik asit, gübre üretiminde hem asitler hem de amonyak gibi bazlar büyük miktarlarda kullanılır.

Bir maddenin asit mi, baz mı yoksa nötr mü olduğunu güvenli biçimde anlamanın yolu ayıraç (indikatör) kullanmaktır. Ayıraçlar, ortamın asidik ya da bazik olmasına göre renk değiştiren maddelerdir. Laboratuvarda en sık kullanılan ayıraç turnusol kâğıdıdır. Turnusol, liken adı verilen canlılardan elde edilen bir boyanın kâğıda emdirilmesiyle hazırlanır. Bunun yanında bazik ortamda pembeleşen fenolftalein ve asidik ortamda kırmızı, bazik ortamda sarı renk alan metil oranj gibi sıvı ayıraçlar da kullanılır.

Ayıraç bulmak için laboratuvara gitmemiz gerekmez; doğada renkli boya maddesi içeren pek çok bitki doğal ayıraç olarak kullanılabilir. Kırmızı lahana, mor üzüm, karadut, vişne, pancar ve kırmızı gül yaprakları, ortama göre renk değiştiren boya maddeleri içerir. Kırmızı lahana suyu asidik ortamda kırmızı-pembe, nötr ortamda mor, bazik ortamda mavi-yeşil, kuvvetli bazik ortamda ise sarımsı renk alır. Sarı renkli zerdeçal bazik ortamda kırmızımsı kahverengiye döner. Siyah çaya limon damlatıldığında rengi açılır, karbonat eklendiğinde ise koyulaşır.

Evde kırmızı lahana ayıracı hazırlamak oldukça kolaydır. Birkaç lahana yaprağı küçük parçalara doğranır ve bir yetişkin gözetiminde sıcak suda 15-20 dakika bekletilir. Ardından süzülerek mor renkli sıvı elde edilir. Bu sıvı şeffaf bardaklara eşit miktarda paylaştırılır. Bardaklara sırasıyla limon suyu, sirke, saf su, karbonatlı su ve sabunlu su eklenerek renk değişimleri gözlenir. Lahana suyuna batırılıp kurutulan kâğıt şeritlerle ev yapımı ayıraç kâğıdı da hazırlanabilir. Deneyde lavabo açıcı ve çamaşır suyu gibi kuvvetli temizlik maddeleri kesinlikle kullanılmamalıdır.