İzotop Atom - Erguven.net
advertisement
ATOM: Elementlerin özelliğini taşıyan, en küçük yapı taşına, atom diyoruz. veya, fiziksel ve kimyasal yöntemlerle daha basit birimlerine ayrıştırılamayan, maddenin en küçük birimine atom denir. He C Fe Mesela; Helyum’un özelliğini taşıyan en küçük madde, He’ atomu, Karbon’un özelliğini taşıyan en küçük madde, C’ atomu, Demir’in özelliğini taşıyan en küçük madde, Fe’ atomu dur. ÖZELLİKLERİ: 1.Elementlerin özelliğini taşıyan en küçük yapıtaşlarıdır. 2. Atomlar fiziksel ve kimyasal yöntemlerle daha basit birimlerine ayrıştırılamazlar. (Ancak nükleer yöntemlerle parçalanabilirler.) 3.Atomlar çekirdek ve yörüngelerden oluşmuşlardır. Çekirdekte proton ve nötronlar; yörüngelerde de, elektronlar bulunur. 3.Atomun kütlesi, yaklaşık çekirdeğin kütlesine eşittir. Elektronların kütleleri çok küçük olduğumdan ihmal edilir. 4.Bir elementi oluşturan tüm atomların, proton sayıları, dolayısıyla kimyasal özellikleri, bir birinin aynıdır. 5.Bir elementi oluşturan tüm atomların, nötron sayıları, dolayısıyla fiziksel özellikleri, bir birinin aynı olmaya bilir. (Bu tür atomlara izotop atomlar denir. ATOMU OLUŞTURAN TANECİKLER ELEKTRON ÇEKİRDEK PROTON NÖTRON PROTON: Atomun çekirdeğinde bulunan, + yüklü taneciklere denir. Özellikleri: 1.Atomun çekirdeğinde bulunurlar. 2.+ yüklü taneciklerdir. (Atomun 3.çekirdek yükünü belirler. ) ( Ps=Çy ) 3. Atomun cinsini belirler. (Ps=An) 4. Nötr atomlarda, elektron sayısına eşittir. (Ps=An=Çy=Es) 5. Atomun kütlesine etki ederler. (1p = 1 akb = 1.67 x 10-24 g) NÖTRON: Atomun çekirdeğinde bulunan yüksüz taneciklere denir. Özellikleri: 1.Atomun çekirdeğinde bulunurlar. 2.Yüksüz taneciklerdir. (Atomun çekirdek yüküne etki etmezler.) 3.Atomun kimyasal özelliklerine, etki etmezler. 4.Kararlı atomlarda Ps Ns dır. 5.Atomun kütlesine etki ederler. (1 p = 1n) “Elektronlar tıpkı dünyanın güneş çevresinde dönerken, aynı zamanda kendi çevresinde dönmesi gibi, atom çekirdeğinin çevresinde dönen parçacıklardır.” ELEKTRON: Atomun çekirdeğinin etrafında hareket eden - yüklü taneciklere denir. Özellikleri: 1.Atomun çekirdeğinin etrafında hareket ederler. 2. – yüklü taneciklerdir. (Atomun yüküne etki ederler.) 3.Bilhassa değerlik elektronları, atomun kimyasal özelliklerine etki eder. 4. Nötr atomlarda Ps = Es dır. 5. Atomun kütlesine etkileri ihmal edilir. (1p= 1840 e-) Bir model tasarlamak: MODEL: Bir olay ya da olguyu, açıklamak amacıyla, deney ya da gözleme dayalı olarak çizilen açıklayıcı şekillere, MODEL denir. Bir Model Hazırlamak: “Herkes bir ev şekli tasarlasın” desek, herkes kafasındaki evin maketini hazırlayacak, sınıftaki öğrenci sayısı kadar model ortaya çıkacaktır. Daha sonra grup çalışması yaparak bu modeller grup sayısınca geliştirilerek azaltılır. Daha sonra bir jüri oluşturarak bu modellerden birini seçersek, modelimizi daha da geliştirmiş oluruz. Atom modelleri de bu şekilde geliştirilerek bu güne kadar devam etmiştir. DALTON ATOM MODELİ İngiliz bilgin John DALTON, 1803 yılında bu teoriyi ortaya atmış ve geliştirmiştir. Bu modele göre: Maddelerin en küçük yapıtaşı atomdur. Atomlar içi dolu yüksüz tanecikler(küreler)dir. Atomlar parçalanamazlar. Aynı cins elementlerin atomları, büyüklük ve kütlece birbirinin aynıdır. Farklı cins elementlerin atomları da farklıdır. Bir bileşiği oluşturan atomların kütleleri arasında basit tam sayılarla ifade edilen bir oran vardır. Dalton Atom Modelinin yanlışları: Maddelerin en küçük yapıtaşı atom değildir. Atomların içi tamamen dolu değildir. Büyük oranda boşluklar vardır. Ayrıca sadece küresel olmayıp farklı yapılara sahiptirler. Atomlar nükleer yollarla parçalanabilirler. Aynı cins elementlerin atomları, büyüklük ve kütlece birbirinin aynısı değildir. (İzotop atom) THOMSON ATOM MODELİ 1897 yılında Joseph John THOMSON katot ışınlarıyla yaptığı deneylerde, “yüksek voltaj uygulanan katot ışınlarının, negatif kutup tarafından iletildiğini ve pozitif kutba doğru çekildiğini belirledi.” Bu deney sonucuna göre, katot ışınları negatif olmalıydı. Negatif yüklü bu taneciklere elektron denir. Thomson, yapmış olduğu deneyler sonucuna göre elektronun yükünü ve kütlesini hesaplayamamış ancak yük/kütle oranını hesaplamıştır. Thomson yapmış olduğu deneylerin sonucuna göre; 1- Atom, yarıçapı 10-8 cm küreciklerdir. 2-Bu küre içersinde elektronlar, rast gele dağılmışlardır. Bu dağılım, üzümün kek içinde dağılımına benzetilmiştir. Üzümler (-) yüklü elektronları, kekin hamur kısmı da (+) yükü temsil etmektedir. Atomlarda pozitif yük sayısı kadar negatif yük vardır. Dolayısıyla atomlar nötrdür. 3-Elektronların kütlesi, atomun kütlesi yanında ihmal edile bilecek kadar küçüktür. Atomun ağırlığını büyük ölçüde pozitif yükler teşkil etmektedir. Thomson Atom Modelinin yanlışları: 1-Bu gün biliyoruz ki atomlar, pozitif yüklü kürecikler değildir. 2-Elektronlar atom üzerinde rasgele dağılmamışlardır. 3-Nötron hakkında bilgi yok. Rutherford Atom Modeli: Rutherford, radyoaktif maddeden elde ettiği +2 yüklü alfa taneciklerini, çok ince metal yaprak üzerine göndermiştir. Bu ışınların çok büyük bir kısmının sapmadan, az bir kısmının ise saparak metal yapraktan geçtiğini çok az bir kısmının ise geriye yansıdığını saptamıştır.” Rutherfort’a göre: 1.Atomda pozitif yük ve kütle, atom merkezinde çekirdek olarak adlandırılan çok küçük bir hacimde toplanmıştır. Atomun yarıçapı 10-8 cm, çekirdeğin yarı çapı 10-13 cm civarındadır. 2.Çekirdekteki pozitif yük miktarı bir elementin bütün atomları için aynı ve diğer atomlarınkinden farklıdır. Pozitif yük sayısı atom kütlesinin yaklaşık yarısına eşittir. Yani kütleye etki eden başka bir tanecikte vardır. 3.Atomların nötrlüğünü sağlamak üzere, proton sayısına eşit sayıda elektron, çekirdek etrafında bulunur. Atom hacminin büyük bir bölümü, çok hızlı hareket eden elektronlar tarafından doldurulur. Rutherfort’un eksiklikleri: Rutherford modeli atomdaki elektronların hareketlerini açıklayamadığı gibi elektronların niçin çekirdek üzerine düşmedikleri sorusunu da yanıtlayamamaktadır. Daha sonraki yıllarda Chadwick, atom çekirdeğinde nötron denilen yüksüz bir taneciğin varlığını saptamıştır. Bu şekilde, atomun üç temel tanecikten oluştuğu anlaşılmıştır. Daha sonraki yıllarda atomda, proton, nötron ve elektronun yanı sıra çok sayıda taneciğin bulunduğu anlaşılmıştır. Ancak atomların davranışlarını proton, nötron ve elektron sayıları belirler. 4. Bohr Atom Modeli Rutherford atom modeli çekirdek çevresinde bulunan elektronların hareketlerini, fizik yasalarına göre açıklamakta yetersiz kalmıştır. Bunun üzerine Danimarkalı Fizikçi Bohr bir elektronlu olan atom ya da iyonlar (1H, 2He+1, 3L+2...) için bir atom modeli geliştirmiştir. Bohr’a göre: 1-Elektronlar çekirdek çevresinde yarıçapı belli dairesel yörüngelerde bulunabilir. Bu yörüngelere enerji düzeyi de denir. Yörüngeler çekirdeğe yakınlık sırasına göre ya K, L, M... gibi harflerle, ya da 1, 2, 3, ...n gibi tam sayılarla gösterilir. 2-Her enerji düzeyinin belirli bir enerjisi vardır. Çekirdeğe en yakın enerji seviyesinin enerjisi en küçüktür. Çekirdekten uzaklaştıkça yörüngelerin enerjisi artar. Hidrojen atomunda bir elektron en düşük enerjili yörüngede bulunur. Bu yörüngelerden birinde bulunan elektron kendiliğinden enerji yaymaz. Elektronu olası en düşük enerjili yörüngelerde bulunan atomun elektron dizilişine temel hal elektron dizilişi denir. 3-Atom dışarıdan enerji kazanırsa elektron aldığı enerjinin değerine bağlı olarak daha yüksek enerjili bir düzeye sıçrar. Böyle elektronlara uyarılmış elektron, atomlara da uyarılmış atom denir. 4-Uyarılmış elektron, daha düşük enerjili bir düzeye düşerken hareket ettiği iki enerji düzeyi farkına eşit enerjiyi dışarıya verir. Bohr Atom Modelinin eksiklikleri: 1-Bohr atom modeli yalnızca tek elektronlu sistemlerin spektrumlarını açıklayabilir. Çok elektronlu sistemlerin spektrumlarını açıklamakta yetersiz kalır. 2-Çok elektronlu atomların spektrumlarında enerji düzeylerinin herbirinin iki ya da daha fazla düzeye ayrıldığı görülmektedir. Bu da BOHR’un teorisiyle açıklanamamaktadır Modern Atom Teorisi Bohr atom modeli, tek elektronlu atomların davranışlarının açıklanmasında başarılı olmakla birlikte, çok elektronlu atomların davranışlarını açıklamada yetersiz kalmıştır. Modern atom teorisine göre , Bohr atom teorisindeki gibi elektronları yörüngelerde sabit hızla dönen tanecikler olarak düşünmek yanlıştır. Çünkü elektronun hızı ve yeri için kesin bir şey söylenemez. Elektronun bulunma olasılığının olduğu yerlerden bahsedilir. Modern atom teorisinine göre: 1-Elektronlar çekirdek çevresinde belirli enerji düzeylerinde bulunur. Her enerji düzeyi “n” ile belirtilir. Bu enerji düzeylerine baş kuant sayısı denir. Baş kuant sayısı orbitallerin çekirdekten ortalama uzaklığını ya da enerjisini belirler. Çekirdekten uzaklaştıkça enerji artar. Çünkü protonların elektronları çekim gücü azalır, buna bağlı olarak da elektronların hareketi ve enerjisi artar. Modern Atom Teorisi Bohr atom modeli, tek elektronlu atomların davranışlarının açıklanmasında başarılı olmakla birlikte, çok elektronlu atomların davranışlarını açıklamada yetersiz kalmıştır. Modern atom teorisine göre , Bohr atom teorisindeki gibi elektronları yörüngelerde sabit hızla dönen tanecikler olarak düşünmek yanlıştır. Çünkü elektronun hızı ve yeri için kesin bir şey söylenemez. Elektronun bulunma olasılığının olduğu yerlerden bahsedilir. Modern atom teorisinine göre: 1-Elektronlar çekirdek çevresinde belirli enerji düzeylerinde bulunur. Her enerji düzeyi “n” ile belirtilir. Bu enerji düzeylerine baş kuant sayısı denir. Baş kuant sayısı orbitallerin çekirdekten ortalama uzaklığını ya da enerjisini belirler. Çekirdekten uzaklaştıkça enerji artar. Çünkü protonların elektronları çekim gücü azalır, buna bağlı olarak da elektronların hareketi ve enerjisi artar. n=Katman, kabuk, baş kuvant Sayısı n1 n2 n3 n4 Elektronlar hem kendi çevrelerinde hem de çekirdek çevresinde döner. Elektronun kendi ekseni etrafında dönme hareketine spin hareketi, çekirdek çevresindeki dönme hareketine de orbital hareketi denir. Çekirdek çevresinde dönmeleri sırasında elektronların bulunma ihtimalinin yüksek olduğu geometrik bölgelere orbital diyoruz s orbitali: Küresel bir şekle sahiptir. Birinci enerji düzeyinden itibaren her enerji düzeyinde bir tane s orbitali bulunur. En çok iki elektron alır. p orbitali: İkinci enerji düzeyinden itibaren her enerji düzeyinde vardır. p orbitalleri, px , py ve pz olmak üzere üç çeşittir. Aynı enerji düzeyinde bulunan üç orbitalin de enerjileri birbirine eşittir. en çok altı elektron alırlar. d orbitali: Üçüncü enerji düzeyinden itibaren her enerji düzeyinde vardır. Beş çeşit d orbitali vardır.Aynı enerji düzeyindeki beş orbitalin enerjileri birbirine eşittir. En çok on elektron alır. f orbitali: Dördüncü enerji düzeyinden itibaren her enerji düzeyinde enerjileri birbirine eşit yedi tane f orbitali vardır. En çok on dört elektron alır. 2-Her yörünge kendi içersinde yörüngemsilere ayrılmıştır. (Orbitallere) Her yörüngede yörünge numarası kadar yorüngemsi, orbital türü bulunur. 3.Orbitaller yörüngelere yerleşirken, en düşük enerjili orbitalden başlayarak (1s) her yörüngeye, yörünge numarası kadar orbital yerleşir. Her yörüngede, yörünge numarası kadar (n) orbital türü, n2 kadar orbital bulunur. Yörünge Numarası Orbital Orbital Türü Sayısı 7 5 3 5 1 3 1 3 1 1 4. Elektronlar yörüngelere yerleşirken, en düşük enerjili orbitlden (1S) başlayarak, teker-teker ve spinleri bir birine ters gelecek şekilde yerleşirler. Bir orbitale en fazla zıt spinli 2 elektron yerleşir. ORBİTALLERİN VE ELEKTRONLARIN YÖRÜNGELERE DAĞILIMI YN ORB.TÜRÜ OSA ESA 1 1S 1 2 2 2S 2P 4 8 3 3S 3P 3d 9 18 4 4S 4P 4d 4f 16 32 5 5S 5P 5d 5f.. 25 50 6 6S 6P 6d 6f…. - - 7 7S 7P 7d 7f……. - - YN ORB.TÜRÜ OSA ESA 1 2 4 8 9 18 1 1S 2 2S 2P 3 3S 3P 3d 4 4S 4P 4d 4f 16 32 5 5S 5P 5d 5f.. 25 50 6 6S 6P 6d 6f…. - - 7 7S 7P 7d 7f……. - - ÖZETLERSEK: Önce orbital türü yazılır. s / s / ps / ps / dps / dps / fdps / fdps Daha sonra s’lerin kat sayıları yazılır. 1s / 2s / p3s / p4s / dp5s / dp6s / fdp7s / fdp8s Daha sonra s’lerin katsayılarını birer düşürerek diğer orbitallerin katsayıları bulunur. 1s / 2s / 2p3s / 3 p4s / 3d4p5s / 4d5p6s / 4 f5d6p7s / 5f6d7p8s Daha sonra; S makimum 2 elektron, p makimum 6 elektron, d makimum 10 elektron, f maksimum 14 elektron olacak şekilde elektronlar yerleştirilir. YN ORB.TÜRÜ OSA ESA 1 1S 1 2 2 2S 2P 4 8 3 3S 3P 3d 9 18 4 4S 4P 4d 4f 16 32 5 5S 5P 5d 5f.. 25 50 6 6S 6P 6d 6f…. - - 7 7S 7P 7d 7f……. - - 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6…… KÜRESEL SİMETRİ: Bir atomum elektron konfügrasyonu; S1, p3, d5 ile bitiyorsa bu duruma, Yarı Kararlı hal denir. S2, p6, d10 ile bitiyorsa bu duruma, Tam Kararlı hal denir. Bu iki duruma birden KÜRESEL SMETRİ denir. Küresel simetri hali kararlı hal olup atomlar bu duruma geçmek için istemlidir. Ayrıca bu durumunu koruma eğilimindedir. ÖRNEK: Aşağıdaki atomlardan hangisinde küresel simetri yoktur? A) 11Na B) 12 Mg C) 13Al D) 20Ca E) 54Xe ÇÖZÜM: 11Na : 1s2 12 Mg : 1s2 13Al : 1s2 20Ca : 1s2 54Xe : 1s2 2s2 2s2 2s2 2s2 2s2 2p6 2p6 2p6 2p6 2p6 Doğru cevap: 13 Al 3s1 3s2 3s2 3 p1 3s2 3 p6 4s2 3s2 3 p6 4s2 3d10 4p6 ELEKTRON KOPARMA: Bir atomdan elektron kopartılırken baş kuvant sayısı büyük olan orbitalden başlanarak koparılır. Baş kuvant sayısı eşitse; f’ ten başlanarak d,p,s sırasına göre elektronlar kopartılır. ÖRNEK: Aşağıdaki iyonların elektron diziliş yanlıştır ? ÖRNEK: Aşağıdaki iyonların elektron diziliş yanlıştır ? A) 19K+1 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p6 4s0 B) 21 Sc+1 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p6 4s2 3d0 C) 24 Cr+2 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p6 4s0 3d4 D) 24 Cr+7 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p5 4s0 3d0 E) 30Zn+2 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p6 4s0 3d10 Doğru cevap B. Çünkü; Elektron koparılırken Baş Kuvant Sayısı en büyük olandan başlanarak kopartılır. +1 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p6 4s1 3d1 şeklinde olacak. 21 Sc İzotop Atom Atom numaraları aynı, kütle numaraları farklı olan atom ya da iyonlara denir. Başka bir deyişle proton sayıları aynı, nötron sayıları farklı olan atom ya da iyonlardır. a b X X 1 1 2 1 3 1 H H H 35 37 Cl Cl Atomların çoğunlukla izotopları vardır. Ancak F, Na, Al, P, Mn, As, I, Bi ...gibi atom numarası tek olan birçok elementin izotopu yoktur. ÖZELLİKLERİ: 1-İzotop atomların proton sayıları aynı olduğu için, kimyasal özellikleri aynıdır. 2-İzotop atomların nötron sayıları farklı olduğu için, fiziksel özellikleri farklıdır. 3-İzotop iyonların, değerlik elektron sayıları farklıysa, hem fiziksel ve hem de kimyasal özellikleri farklıdır. 4-İzotop iyonların değerlik elektron sayıları aynıysa, fiziksel özellikleri farklıdır. Kimyasal özellikleri benzer denilebilir 5-Bir elementle oluşturdukları bileşik formülleri aynı, mol kütleleri farklıdır. 3-Doğada bulunuş yüzdeleri farklıdır. Bu nedenle elementler için ortalama atom kütlesinden bahsedilir. Ortalama Atom kütlesi: İzotopların doğadaki bolluk yüzdelerine göre kütlelerinin toplamıdır. Ortalama atom kütlesi:%.KN1 + %.KN2 +.. şeklinde hesaplanır. ÖRNEK: 35Cl tabiatta %75, 37Cl tabiatta %25 oranında bulunmaktadır. Klorun ortalama atom kütlesini hesaplayınız ? ÇÖZÜM: O.A.K. =0,75x35+0,25x37=35,5 İZOBAR ATOM: Atom numarası farklı, kütle numarası aynı olan atomlara izobar atom denir. İzobar atomların fiziksel ve kimyasal özellikleri farklıdır. 24Na ve 24Mg birbirinin izobarıdır. ÖZELLİKLERİ: İzobar atomların proton sayıları farklı olduğundan, hem fiziksel ve hem de kimyasal özellikleri farklıdır. İZOTON ATOM: 23 24 39 40 11 12 19 20 Na Mg K Ca Atom ve kütle numaraları farklı, nötron sayıları aynı olan atomlara izoton atom denir. ÖZELLİKLERİ: İzoton atomların proton sayıları farklı olduğundan, hem fiziksel ve hem de kimyasal özellikleri farklıdır. İZOELEKTRONİK MADDE : Elektron sayıları ve dizilişleri aynı olan farklı atom ya da iyonlar. 11Na+1 ve 9F-1 iyonlarında eşit sayıda yani 10 ar elektronu vardır. Bu iki iyon birbirinin izoelektroniğidir. ÖRNEK: I. 19K II. 20Ca ÇÖZÜM: I. 19 K II. 20 Ca III. 21 Cs+1 III. 21 Sc+1 hangileri izelektroniktir? : 1s2 2s2 2p6 : 1s2 2s2 2p6 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p6 3s2 3 p6 3s2 3 p6 4s1 4s2 4s1 3d1 Doğru cevap hiç biri. Çünkü; elektron dizilişi aynı olan yok. ALLOTROP MADDE: Aynı atomun uzaydaki farklı dizilişlerine ALLOTROPİ, bu tür maddelere de ALLOTROP maddeler denir. ÖRNEK : Elmas-Grafit, Oksijen-Ozon, Beyaz fosfor-Kırmzı Fosfor, Rombik kükürt-Monoklin kükürt... He 1.Allotrop maddelerin kimyasal özellikleri benzerdir. a.Bir çok kimyasal özellikleri farklıdır. b.Aynı maddeye tepkimeye girdiklerindeoluşturdukları bileşiğin formülü aynıdır. 2.Tüm fiziksel özellikleri farklıdır. C a.Erime ve kaynama noktaları farklıdır. b.Uzaydaki dizilişleri farklıdır. c.Kimyasal tepkimelere girme istekleri farklıdır. d.Moleküllerinin şekilleri farklıdır. e.Elektrik iletkenlikleri farklıdır.
