Yeni-Microsoft-Office-Word-Belgesi-3

1. ATOM YAPISI
1.2 ATOM
1.3 ELEKTRON
1.4 PROTON
1.5 NÖTRON
1.6 NÜKLEER ATOM
1.7 ELEMENT SİMGELERİ
2.ELEMENT
2.1. İNSAN VÜCUDUNDA BULUNAN ELEMENTLER
2.2 İyon halinde bulunanlar
2.3 Kompleks Halinde Bulunanlar
3. ATOM MODELLERİ
3.3. RUTHERFORD ATOM:Çekirdekli Atom Modeli.
3.5. Modern Atom Kuramı: 1920-1930
Şekil 1 ...................................................................................................................................................... 7
Şekil 2 ...................................................................................................................................................... 9
Şekil 3 .................................................................................................................................................... 10
Şekil 4 .................................................................................................................................................... 12
Şekil 5 .................................................................................................................................................... 14
Şekil 6 .................................................................................................................................................... 16
1. ATOM YAPISI
1.2 ATOM
Atom bilinen evrendeki tüm maddenin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıyan
en küçük yapıtaşıdır. Atom yunancada bölünemez anlamına gelen atomustan
türemiştir. Atomus sözcüğünü ortaya atan ilk kişi MÖ 440'lı yıllarda yaşamış
Demokritos'tur. Gözle görülmesi imkânsız, çok küçük bir parçacıktır ve sadece
taramalı tünel mikroskobu (atomik kuvvet mikroskobu) vb. ile incelenebilir. Bir
atomda, çekirdeği saran negatif yüklü bir elektron bulutu vardır. Çekirdek ise
pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluşur. Atomdaki proton sayısı
elektron sayısına eşit olduğunda atom elektriksel olarak yüksüzdür. Elektron ve
proton sayıları eşit değilse bu parçacık iyon olarak adlandırılır. İyonlar oldukça
kararsız yapılardır ve yüksek enerjilerinden kurtulmak için ortamdaki başka iyon
ve atomlarla etkileşime girerler.
Bir atom, sahip olduğu proton ve nötron sayısına göre sınıflandırılır: atomdaki
proton sayısı kimyasal elementi tanımlarken, nötron sayısı da bu elementin
izotopunu tanımlar. Her elementin radyoaktif bozunma veren en az bir izotopu
vardır.
Elektronlar belirli enerji seviyelerinde bulunur ve foton salınımı veya emilimi
yaparak farklı seviyeler arasında geçişlerde bulunabilirler. Elektron, elementin
kimyasal özelliklerini belirlemesinin yanı sıra atomun manyetik özellikleri
üzerinde de oldukça etkilidir.
1.3 ELEKTRON
Elektron/Elektra kelimesi kehribarın Antik Yunancadaki ismi ήλεκτρον'dan
(elektron/elektra) gelmektedir. Eski Yunanda, kehribarı ovuşturunca statik
elektrikle yüklendiği biliniyordu.
Atomun üç bileşeninden biri (diğer ikisi proton ve nötrondur). Atomu maddenin
en küçük birimi kabul eden kuram yoluyla, elektriğin taneciksel bir yapı içinde
bulunduğu sonucuna varılır. En küçük elektrik yükü taşıyan bu taneciğin adı
elektrondur. Elektronlar gözlemlendiğinde tanecik değil dalga özelliği
gösterirler. Bütün atomların dış bölümü elektron tabakalarından oluşur ve her
tabaka çekirdekten uzaklığına göre K,L,M... gibi harflerle adlandırılır.
Atomun etrafında katman katman yörüngeler bulunur. Bu yörüngelerde
elektronlar bulunur. Yörünge "n" harfi ile gösterilir. Bunlar K, L, M, N,... gibi
harflerle gösterilirken aynı zamanda 1, 2, 3, 4,... gibi numaralarla da gösterilir.
Bu numaralara Baş kuantum sayısı denir. Yörüngelerinde kendi içlerinde alt
birimleri vardır. Bunlara Orbital adı verilir.
Çevredeki elektronların sayısı ve konumu, söz konusu elementin kimyasal
nitelikleriyle, özellikle değeri ile yakından ilintilidir. Birçok durumda, bu
elektronlar maddeden çıkarılıp az ya da çok büyük bir hızla, bir elektrik alanıyla,
harekete geçirilerek boşlukta yayılabilir. Boş bir tüple elde edilen katot ışınları;
radyoaktif cisimlerin beta ışınları; ışığın metalleri etkileyerek çıkardığı elektrik,
vb.
Normal koşullarda elektronlar atomun artı yüklü çekirdeğine bağlı durumda
bulunur. Nötr bir atomdaki elektronların sayısı, çekirdekteki artı yüklerin
sayısına eşittir. Ama bir atomda artı yüklerin sayısından daha fazla ya da daha az
elektron bulunabilir. Bu durumda atomun toplam yükü eksi ya da artı olur; böyle
yüklü atomlara iyon adı verilir. Bir atoma bağlı olmayan elektronlara serbest
elektron denir.
Belirli bir atomdaki elektronlar çekirdek çevresinde düzgün bir biçimde
sıralanmış yörüngemsiler üzerinde dolanır. Elektronlar ile çekirdek arasındaki
çekim kuvveti, elektronların kendi aralarındaki itme kuvvetine üstün
geldiğinden, elektronlar normal koşullarda atoma bağlı kalır. Elektronları
üzerinde dolandığı yörüngeler kendi aralarında kümelenerek kabukları
oluştururlar. Çekirdeğe en yakın yörüngemsilerdeki elektronlar atoma en sıkı
bağlı olanlardır. En dış yörüngelerdeki elektronlar ise çekirdekle aralarındaki
öteki elektronların perdeleyici etkisi nedeniyle atoma en gevşek bağlı
durumdadır. Elektronlar, atom yapısı içindeki hareketlerinde, atomun hemen
bütün hacmini kaplayan dağınık bir eksi yük bulutu oluştururlar. Bu nedenle
atomun büyüklüğünü elektronların atom içindeki diziliş biçimi belirler. Atomun,
başka atomlar, parçacıklar ve elektromagnetik ışıma karşısındaki davranışını da
elektronların bu diziliş biçimi belirler. (10. sınıf kimya , 2010, s. 144-156)
1.4 PROTON
Proton, atom çekirdeğinde bulunan artı yüklü atomaltı parçacıktır.
Elektronlardan farklı olarak atomun ağırlığında hesaba katılacak düzeyde
kütleye sahiptirler. İki yukarı bir aşağı kuarktan oluşur. Protonun Yükündeki
Hassas Ölçü Evrendeki bütün protonlar 1,6 x 10-19 değerinde pozitif yüke
sahiptirler. Bu, atomlardaki çeşitli protonların birbirlerini itmelerini sağlar. Ama
aradaki çekim, itmeden 100 kez daha güçlü olduğu için protonlar birbirlerinden
ayrılmazlar. Protonun kütlesi elektronunkinden 1836 kez daha fazladır. Buna
karşın, bilinmeyen bir nedenden ötürü elektronun yükü protonunkiyle aynıdır:
1,6 x 10-19 C. Atom içinde her biri (+1) Pozitif Elektrik yükü taşıyan taneciğe
proton denir.
Nötr bir atom veya molekülden bir veya daha çok elektron koparıldığında geriye
kalan tanecik, koparılan elektronların toplam eski yüküne eşit miktarda artı yük
kazanır.Bir neon atomundan bir elektron koparıldığında geriye kalan tanecik
koparılan elektronların toplam eksi yüküne eşit miktarda artı yük kazanır.Bir
neon atomundan bir elektron koparıldığında bir Ne(+) iyonu oluşur.Bir
elektriksel deşarj tüpünde katot ışınları tüpün içinde bulunan Gaz atomlarından
ve moleküllerinden elektronların çıkmasına sebep oldukları zaman , bu tür artı
yüklü tanecikler oluşur.Bu artı yüklü iyonlar eksi yüklü elektroda doğru hareket
ederler.Eğer katot delikli bir levhadan yapılmışsa artı yüklü iyonlar bu
deliklerden geçerler. Katot ışınlarının elektronları ise ters yönde hareket ederler.
Pozitif ışınlar adı verilen bu artı yüklü iyon demetleri ilk defa 1886 da Eugen
Goldstein tarafından bulundu.Pozitif ışınların elektrik ve magnetik alanların
etkisinde sapmaları ise 1898 de Wilhelm Wien ve 1906 da J.J. Thomson
tarafından incelendi.Artı yüklü iyonlar için e/m değerlerinin saptanmasına ,
katot ışınlarının incelenmesinde kullanılan yöntemin hemen hemen aynısı
kullanıldı.Deşarj tüpünde değişik Gazlar kullanıldığı zaman değişik tür artı
yüklü iyonlar oluşur.
Proton adı verilen bu tanecikler bütün Atomların bir bileşenidir.Protonun yüklü
elektronun yüküne eşit fakat ters işaretlidir.
Bu yüke yük birimi denir.Proton artı bir elektrik yük birimine, elektron ise eksi
bir elektrik yük birimine sahiptir.(Protonun kütlesi elektronun kütlesinin 1836
katıdır).
1.5 NÖTRON
Nötron (Ilıncık), proton ile birlikte, atomun çekirdeğini meydana getirir. Bir
yukarı ve iki aşağı kuarktan oluşur. Ayrıca nötron ve proton sayılarının toplamı,
bize kütle numarasını verir. Nötron ve proton kütleleri, birbirine oldukça
yakındır. Nötronlar yüksüz parçacıklardır. Hidrojen dışında bütün atomların
çekirdeklerinde bulunan parçacıktır. Nötronun elektrik yükü sıfır ve bağıl kütlesi
1,00 dır.Nötronların da 3 kuarktan oluştukları sanılmaktadır. Sembolü(n)’dir,
çekirdekte bulunur. Her atom farklı sayıda nötron bulundurabilir.
James Chadwick adlı bilim adamı tarafından 1932 yılında keşfedilmiştir. Bu
keşfinden dolayı 1935'te Nobel Fizik Ödülü almıştır.
Hidrojen dışında tüm atomların çekirdeklerinde bulunurlar. Proton ile aynı
kütleye sahiplerdir (1 a.k.b.).
Nötronlar,elektron ve protonun birleşiminden oluşurlar. Beta ışımasında, nötron
bozunarak proton ve elektrona dönüşür.
1.6 NÜKLEER ATOM
839'da Kocacık'ta doğduğu sanılan[4] babası Ali Rıza Efendi, aslen Manastır'a
bağlı Debre-i Bâlâ'dandır.[5] Babasının ailesi Arnavutlardan[6][7][8][9] ya da
14-15.
yüzyılda
Anadolu'dan
bölgeye
göç
etmiş
olan
Yörüklerdendir.[4][5][10][11][12] Ailesi ile Selanik'e göç eden Ali Rıza
Bey,[13] burada gümrük memurluğu ve kereste ticareti yaptı.[14] Ali Rıza Bey,
93 Harbi (1877-78) esnasında yerel birliklerde teğmenlik yapmıştı. Bu durum,
Atatürk'ün ailesinin kısmen de olsa Osmanlı'daki egemen elitlerden olduğunu
gösterir.[15]
Ali Rıza Bey, 1871 yılında, 1857 yılında Selanik'in batısındaki Langaza'da çiftçi
bir ailede doğan[15][16] Zübeyde Hanım'la evlenmişti.[17] Mustafa Kemal
Atatürk, bu çiftin çocuğu olarak Rumî 1296 (miladî 1881) yılında Selanik'te
doğmuştur. Samsun'a çıktığı 19 Mayıs tarihini doğum günü kabul etmiştir.[18]
Fatma, Ömer, Ahmet, Naciye ve Makbule adlı beş kardeşinin ilk dördü küçük
yaşta hayatını kaybetmiştir.[19][20]
Öğrenim çağına gelen Mustafa'nın hangi okula gideceği konusunda annesi ile
babası arasında anlaşmazlık çıkmıştı. Annesi Mustafa'nın Hafız Mehmet
Efendi'nin mahalle mektebine gitmesini istiyor, babası ise o dönemki yeni
yöntemlerle eğitim yapan seküler[15] Mektebi Şemsi İbtidai'nde (Şemsi Efendi
Mektebi) okumasını istiyordu. En sonunda önce mahalle mektebine başlayan
Mustafa, birkaç gün sonra Şemsi Efendi Mektebi'ne geçti.[21] Atatürk, okul
seçimindeki bu kararı için hayatı boyunca babasına minnettarlık duymuştur.[15]
1888 yılında babasını kaybetti.[22] Bir süre Rapla Çiftliği'nde annesinin üvey
kardeşi[15] Hüseyin'in yanında kalıp hafif çiftlik işleriyle uğraştıktan sonra eğitimsiz kalacağından endişe eden annesinin isteğiyle-[15] Selanik'e dönüp
okulunu bitirdi.[23] Bu arada Zübeyde Hanım, Selanik'te gümrük memuru olan
Ragıp Bey ile evlendi.[24]
1.7 ELEMENT SİMGELERİ
Element simgesi, her elemente ait bir ya da iki harften oluşan simgelerin,
uluslararası geçerliliği vardır.
Çok az sayıda elementin bilindiği zamanlarda, elementler, Plato'nun Antik
Yunanların kullandığı toprak-hava-su ve ateş sembollerinden yaptığı
uyarlamalarla simgeleniyordu. Daha sonra yeni elementler keşfedildikçe, tüm
elementlerin eninde sonunda "altın"a dönüşeceği düşüncesinden yola çıkan
simyacılar tarafından, güneş (altın) merkezli sistemdeki her gezegenin adı, bir
elemente verildi. O dönemde bilinen elementlerin bazılarının "simya" sembolleri
kullanılıyordu.
Atom kuramıyla tanıdığı John Dalton, elementlerin simgelenmesi konusunda,
çemberlerden oluşan sembollerin kullanılmasını önerdi. En sonunda, 1813
yılında, Jon Jakob Berzelius isimli araştırmacı, elementlerin adları temel
alınarak simgelenmesi fikrini ortaya attı. Hâlâ kullanılmakta olan bu yönteme
göre:





Her element, 1 ya da 2 harften oluşan bir simgeyle ifade ediliyor ve bu
simgenin ilk harfi her zaman büyük yazılıyor.
Simgelerde sıklıkla, elementin İngilizce adının ilk harfi kullanılıyor.
Örneğin: H (Hidrojen: Hydrogen), C (Karbon: Carbon), N (Azot:
Nitrogen)
Eğer elementin baş harfiyle simgelenen başka bir element varsa, bu
elementin simgesinde baş harfin yanına, İngilizce adının ikinci harfi de
ekleniyor.
Örneğin: He (Helyum, Helium), Ca (Kalsiyum: Calcium), Ne (Neon:
Neon)
Eğer elementin İngilizce adının ilk 2 harfi, bir diğer elementle aynıysa,
simgesinde baş harfin yanına, bu kez baş harften sonraki ilk ortak
olmayan sessiz harf getiriliyor.
Örneğin: Cl (Klor: Chlorine) ve Cr (Krom: Chromium)
Bazı elementlerin simgelerinde de, bu elementlerin Latince ya da eski
dillerdeki adları temel alınmış. Bu 11 elementin simgeleri ve adları şöyle:
 Na (Sodyum: Natrium)
 K (Potasyum: Kalium)
 Fe (Demir: Ferrum)
 Cu (Bakır: Cuprum)
 Ag (Gümüş: Argentum)
 Sn (Kalay: Stannum)
 Sb (Antimon: Stibium)
 W (Tungsten: Wolfram)
 Au (Altın: Aurum)
 Hg (Cıva: Hydrargyrum)
 Pb (Kurşun: Plumbum)
 Rn (Radon:


Çoğu yapay olarak sentezlenen yeni elementlerin simgeleriyse, atom
numaralarına karşılık gelen Latince rakamlar esas alınarak veriliyor.
Örneğin: atom numarası 116 olan Ununheksiyum elementinin simgesi
olan "Uuh", 1: uni - 1: uni - 6: hexa kelimelerinin baş harflerinden
oluşuyor.
Not: Sadece birinci harf büyük yazılır:
 Co: Kobalt'ın simgesi
 CO: (Karbon monoksit) renksiz kokusuz tatsız zehirli bir gazdır.
2.ELEMENT
Element, aynı cins atomlardan oluşan ve kimyasal yollarla kendinden daha basit
ve farklı maddelere ayrılamayan saf maddelere verilen isim.
Kimyasal elementler aynı atom numarasına sahiptirler. Atom numarası atomdaki
proton sayısını (cekirdek yükünü) gösteren sayıdır. Bir elementin böylece tüm
atomlarında aynı sayıda proton bulunur. Proton sayıları aynı, nötron sayısı (kütle
numaraları (= proton sayısı + nötron sayısı)) farklı atomlara izotop denir.
Toplam 118 adet element bulunmuştur. Bunların 94 tanesi Dünya üzerinde
doğal olarak bulunmaktadır. 80 adet element sabit izotopa sahiptir. Bu
elementler, atom numarası 43 ve 61 (teknetyum ve prometyum) dışında atom
numarası 1'den 82'ye kadar olan atomlardır. Atom numarası 83 ve daha fazlası
olan atomlar (bizmut ve fazlası) kesinlikle sabit değildirler ve radyoaktif
özellikler barındırırlar. Atom numarası 83'ten 94'e kadar olanlar sabit değillerdir.
2.1. İNSAN VÜCUDUNDA BULUNAN ELEMENTLER
Bir element insan vücudunda yüzde miligram mertebesinde bulunursa bu
elemente makroelement (majörelement, plastik element) denir. Diğerlerine
nazaran daha az oranda (yüzde mikrogram mertebesinde) bulunanlara ise
izelement (oligoelement, minörelement, katalitik element) adı verilir.
Minörelementler genellikle enzim, hormon gibi vücutta önemli fonksiyonu olan
maddelere bağlı olarak görev yaparlar.
2.2 İyon halinde bulunanlar
Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3-, PO43-, HPO42- gibi iyonlar halinde bulunurlar.
Elektrolit dengeyi sağlarlar. Ayrıca vücutta su dengesinin ve osmotik basıncın
ayarlanması iyon halindeki elementlerle sağlanır.
2.3 Kompleks Halinde Bulunanlar
Hemoglobinde, miyoglobinde demir (Fe) bulunur, çeşitli enzimlerin yapısında
da metal iyonları bulunmaktadır. Bunların haricinde silisyum (Si), alüminyum
(Al), kalay (Sn) ve arsenik (As) de az miktarda bulunabilir. Kurşun (Pb) ve
kadmiyum (Cd) da yiyecek kapları ve kirli hava ile vücuda girebilir.
3. ATOM MODELLERİ
Şekil 1
Bugün bildiğimiz atom bilgisi, teorik ve deneysel konularda yıllardır sürekli
yapılan çalışmaların bütünüdür. Çalışmalar sonucunda atomun varlıgıı kesin
bilgi hâlini aldıktan sonra, onları daha yakından tanımak, özellikleri ile ilgili
araştırma ve incelemeler yapmak için modeller tasarlanmaya başlanmıştır.
Model, bir konu ya da olayın anlaşılmasını kolaylaştırmak amacıyla tasarlanır,
ancak olayın gerçek niteliğini belirtmez.
Atom modelleri; ilim adamları tarafından hayal edilmiş tablolardan ibarettir.
Bunlar atomu doğrudan doğruya gözlemleyerek yapılan taslaklar değildir. En
sade atom modelinde atomlar, içi dolu esnek küre olarak kabull edilir. Şimdi
atom modellerini inceleyelim.
3.1. DALTON ATOM MODELİ
Sabit oranlar kanunu ve katlı oranlar kanunu olarak gördüğümüz bileşiklerdeki
kütlesel ilişkilere bakarak 1803 yılında John Dalton, maddelerin çok çok küçük
yapı taşlarının topluluğu halinde bulunduğu, fikrini ileri sürdü.
Dalton atom teorisi olarak ortaya konulan temel özellikler şunlardır;
1. Maddelerin özelliklerini gösteren birim parçacıklar atomlar veya atom
gruplarıdır.
2. Aynı cins elementlerin atomları birbirleriyle tamamen aynıdır.
3. Atomlar içi dolu kürelerdir.
4. Farklı cins atomlar farklı kütlelidir.
5. Maddenin en küçük yapıtaşı atomdur. Atomlar parçalanamaz.
6. Atomlar belli sayılarda birleşerek molekülleri oluştururlar.
Örneğin, 1 atom X ile l atom Y’den XY, l atom X ile 2 atom Y den XY2 bileşiği
oluşur. Oluşan bileşikler ise standart özellikteki moleküller topluluğudur.
Atomla ilgili günümüzdeki bilgiler dikkate alındığında Dalton atom modelindeki
eksikliklere ek olarak üç önemli yanlış hemen fark edilir.
1. Atomlar, içi dolu küreler değildir. Boşluklu yapıdadırlar.
2. Aynı cins elementlerin atomları tam olarak aynı değildir. Kütleleri farklı
(İzotop) olanları vardır.
3. Maddelerin en küçük parçasının atom olduğu ve atomların parçalanamaz
olduğu doğru değildir. Radyoaktif olaylarda atomlar parçalanarak daha farklı
kimyasal özellikte başka atomlara ayrışabilir; proton, nötron, elektron gibi
parçacıklar saçabilirler.
Şekil 2
3.2. THOMSON ATOM MODELİ:Üzümlü Kek Modeli
Dalton atom modelinde (-) yüklü elektronlardan ve (+) yüklü protonlardan söz
edilmemişti. Yapılan deneyler yardımıyla, katot ışınlarından elektronun, kanal
ışınlarından protonun varlığı ortaya konulmuştu. Bu bilgiler ışığında
Thomson'un atomla İlgili fikirlerini aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz.
1. Protonlar ve nötronlar yüklü parçacıklardır. Bunlar yük bakımın*dan eşit,
işaretçe zıttırlar. Proton + 1 birim yüke; elektron ise -1 birim yüke eşittir.
2. Nötr bir atomda proton sayısı elektron sayısına eşit olduğundan yük*ler
toplamı sıfırdır.
3. Atom yarıçapı 10-8 cm olan bir küre şeklindedir. Söz konusu küre içerisinde
proton ve elektronlar atomda rast gele yerlerde bulunurlar. Elektronun küre
içindeki dağılımı üzümün kek içindeki dağılımına benzer.
4. Elektronların kütlesi ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Bu nedenle atomun
ağırlığını büyük ölçüde protonlar teşkil eder.
Nötron denilen parçacıklardan bahsedilmemesi Thomson Atom teorisinin
eksiklerinden biridir. Proton ve elektronların atomda rastgele yerlere bulunduğu
İddiası ise teorinin hatalı yönüdür.
Şekil 3
3.3. RUTHERFORD ATOM:Çekirdekli Atom Modeli.
Atomun yapısının açıklanması hakkında,önemli katkıda bulunanlardan birisi de
Ernest Rutherford (Örnıst Radırford) olarak bilinir. Rutherford'dan önce
Thom*son atom modeli geçerliydi. Bu modele göre, atom küre şeklindedir. Ve
küre içerisinde proton ve elektronlar bulunmaktadır.
Acaba bu proton ve elektronlar atom içerisinde belirli bir düzene mi, yoksa
rastgele bir dağılım içerisinde mi bulunuyorlar? Bu sorunun cevabı daha
bulunamamıştı. Rutherford bu sorunun cevabı ve Thomson atom modelinin
doğruluk derecesini anlamak için yaptığı alfa (a) parçacıkları deneyi sonucunda
bir model geliştirmiştir.
Polonyum ve radyum bir a-ışını kaynağıdır. Rutherford, bir radyoaktif
kaynaktan çıkan a-taneciklerini bir demet hâlinde iğne ucu büyüklüğündeki
yarıktan geçirdikten sonra, kalınlığı 10-4 cm kadar olan ve arkasında çinko
sülfür (ZnS) sürülmüş bir ekran bulunan altın levha üzerine gönderdi.
Altın levhayı geçip ekran üzerine düşen a - parçacıkları ekrana sürülen ZnS
üzerinde ışıldama yaparlar. Böylece metal levhayı geçen a - parçacıklarını
sayma imkanı elde edilir.
Rutherford, yaptığı deneylerde metal levha üzerine gönderilen a- parçacıklarının
% 99,99 kadarının ya hiç yollarında sapmadan ya da yollarından çok az saparak
metal levhadan geçtiklerini, fakat çok az bir kısmının ise metale çarptıktan sonra
büyük bîr açı yaparak geri döndüklerini gördü.
Rutherford daha sonra deneyi altın levha yerine, kurşun, bakır ve platin
metallerle tekrarladığında aynı sonucu gördü. Kinetik enerjisi çok yüksek olan
ve çok hızlı olarak bir kaynaktan çıkan a - parçacıklarının geriye dönmesi için;
1.Metal levhada pozitif kısmın olması,
2.Bu pozitif yüklü kısmın kütlesinin (daha doğrusu yoğun*luğunun) çok büyük
olması gerekir.
Bu düşünceden hareketle Rutherford, yaptığı bu deneyden şu sonuçlan çıkardı.
Eğer, a tanecikleri atom içerisindeki bir elektrona çarpsaydı, kinetik enerjileri
büyük olduğu için elektronu yerinden sö*kerek yoluna devam edebilirlerdi.
Ayrıca, a - taneciği pozitif, elektron negatif olduğundan geriye dönüş söz
konusu ol*maması gerekirdi.
Bu düşünceyle hareket eden Rutherford,metale çarparak geriye dönen alfa
parçacıklarının sayısı metal levhadan geçenlere oranla çok küçük olduğundan;
atom İçerisinde pozitif yüklü ve kütlesi büyük olan bu kısmın hacmi, toplam
atom hacmine oranla çok çok küçük olması gerektiğini düşünerek, bu pozitif
yüklü kısma çekirdek dedi.
Rutherford, atomun kütlesinin yaklaşık olarak çekirdeğin kütlesine eşit
olduğunu ve elektronlarında çekirdek etrafındaki yörüngelerde döndüğü*nü ileri
sürmüştür. Buna göre, Rutherford atomu güneş sistemine benzetmiş oluyordu.
Rutherford atom modelini ortaya koyduğunda nötron*ların varlığı daha
bilinmiyordu.
Günümüzde ise çekirdeğin proton ve nötronlar içerdiği ve bunların çekirdeğin
kütlesini oluşturduklarına inanılmaktadır. Rutherford'un ortaya koyduğu atom
modelinin boyutlarını da anlamak önemlidir. Bunu şu şekilde ifade edebiliriz.
Eğer, bir atomun çekirdeği bir tenis topu büyüklüğünde olsaydı, bu atom büyük
bir stadyum büyüklüğünde olurdu.
He atomu 2 proton, 2 nötron ve 2 elektron*dan oluşur.
Bir He atomunun 2 elektronu tamamen uzaklaştırılırsa geriye +2 yüklü helyum
iyonu (He+2) kalır. Bu iyona alfa (a) parçacığı (alfa ışını) denir.
Bir atomu a - taneciği ile incelemek, bir şeftaliyi uzun bir iğne ile incelemeye
benzer, iğnenin şeftalinin ortasında sert bir şeye çarptığını tespit ederek şeftali
çekirdeğinin varlığını ve büyüklüğünü onu hiç görmeden anlamak mümkündür.
Bu arada şeftali ile çekirdeğinin büyüklüğü ve atom ile çekirdeğinin
büyüklüğünün aynı oranda olamayacağı unutulmamalıdır.
Şekil 4
3.4. BOHR ATOM TEORİSİ
Buraya kadar anlatılan atom modellerinde, atomun çekirdeğinde, (+) yüklü
proton ve yüksüz nötronların bulunduğu, çekirdeğin etrafında dairesel
yörüngelerde elektronların dolaştığı ifade edildi. Bu elektronların çekirdek
etrafında nasıl bir yörüngede dolaştığı, hız ve momentumlarının ne olduğu ile
ilgili bir netice ortaya konmadı. Bohr ise atom teorisinde elektronların hareketini
bu noktadan inceledi.
1913 yılında Neils Bohr, hidrojen atomunun spektrum çizgilerini ve Planck'ın
kuvantum kuramını kullanarak Bohr kuramını ileri sürdü. Bu bilgiler ışığında
Bohr postulatları şöyle özetlenebilir.
1. Bir atomdaki elektronlar çekirdekten belli uzaklıkta ve kararlı hâllerde
hareket ederler. Her kararlı hâlin sabit bir enerjisi vardır.
2. Her hangi bir kararlı enerji seviyesinde elektron dairesel bir yörünge*de
(orbitalde) hareket eder. Bu yörüngelere enerji düzeyleri veya ka*bukları denir.
3. Elektron kararlı hâllerden birinde bulunurken atom ışık (radyasyon)
yayınlamaz. Ancak, yüksek enerji düzeyinden daha düşük enerji düzeyine
geçtiğinde, seviyeler arasındaki enerji farkına eşit bir ışık kuantı yayınlar.
Burada E = h-i) bağıntısı geçerlidir.
4. Elektron hareketinin mümkün olduğu kararlı seviyeler, K, L, M, N, O gibi
harflerle veya en düşük enerji düzeyi l olmak üzere, her enerji düzeyi pozitif bir
tam sayı ile belirlenir ve genel olarak "n" İle gösterilir, (n: 1,2,3 .....¥)
Bugünkü bilgilerimize göre; Bohr kuramının, elektronların dairesel
yörüngelerde hareket ettikleri, ifadesi yanlıştır.
Bohr atom modeli, hidrojen atomunun davranışını çok iyi açıkladığından ve
basit olduğundan önce büyük ilgi gördü. Ancak, bu model çok elektronlu
atomların davranışlarını (atomların spektrumlarını, atom çekirdeğinin bir
elektronunu yakalayarak başka atom çekirdeğine dönüşünü) açıklayamadığından
yaklaşık 12 yıl kadar geçerli kaldı. Daha sonra yerini modern atom teorisine
bıraktı.
Bohr'a göre, elektronlar çekirdekten belirli uzaklıklarda dairesel yörüngeler
izlerler. Çekirdeğe en yakın yörüngede bulunan (n = 1) K tabakası en düşük
enerjilidir. Çekirdekten uzaklaştıkça tabakanın yarıçapı ve o kabukta bulunan
elektronun enerjisi artar. Elektron çekirdekten sonsuz uzaklıkta iken (n @¥)
elektronla çekirdek arasında, çekim kuvveti bulunmaz. Bu durumda elektronun
potansiyel enerjisi sıfırdır. Elektron atomdan uzaklaşmış olur. Bu olaya
iyonlaşma denir.
Elektron çekirdeğe yaklaştıkça çekme kuvveti oluşacağından, elektro*nun bir
potansiyel enerjisi olur. Elektron çekirdeğe yaklaştıkça atom kararlı hâle doğru
gelir, potansiyel enerjisi azalır. Buna göre, elektronun her enerji düzeyindeki
potansiyel enerjisi sıfırdan küçük olur.
Yani negatif olur. Bohr hidrojen atomunda çekirdeğe en yakın enerji düzeyinde
(K yörüngesi) bulunan elektronun enerjisini -313,6 kkaldir.
Şekil 5
3.5. Modern Atom Kuramı: 1920-1930
Modern atom kuramı, tümüyle kuantum kuramı temeli üzerinde yükseliyor.
Artık modellenemeyen bir “matematiksel” betimlemenin içinde düşünmemiz
gerek. Bu kuram, öncelikle çekirdek çevresindeki elektron “davranışı”nı belirler.
Elektron, bulunduğu zaman tümüyle bir parçacık olarak kavranmıştı. Ama
sonraları, onun aynı zamanda bir dalga özelliği taşıdığı anlaşıldı. Elektron nedir?
Parçacık mı? Evet. Dalga mı? O da evet! Peki çekirdek çevresindeki
elektronların bulunduğu uzay parçalarını biliyor muyuz? Evet. Onlara orbital
diyoruz. Orbitaller s,p,d ve f harfleriyle simgeleniyor.Niels Bohr, elektronların
her enerjiyi değil,belirli enerjileri alabildiğini benimseyerek yeni atom kuramını
geliştirmişti. Bohr, çok elektronlu atomların karmaşık tayf çizgilerini ise
açıklayamıyordu.
Bir elektrik alan, bir atomun tayf çizgilerini, değişik frekanslarda,birkaç çizgiye
daha ayırır(Stark Olayı)Bu da Bohr kuramı için bir bilmeceydi.
Atomların ışıması bir manyetik alan içinde incelendiği zaman oluşan tayf
çizgilerinin herbirinin bir kaç çizgiye ayrılması olayına “yarılma” denir.
Çizgilerin ayrıklığı manyetik alanın şiddetine bağlıdır. Bir manyetik alanda tayf
çigilerinin yarılması olayını 1896’da Hollandalı fizikçi Pieter Zeeman (18651943) keşfetti. Zeeman olayı, uzay kuantumlanmasının etkili bir kanıtıdır.
Modern Atom Kuramının temeli üç büyük adıma dayanır:
1.Parçacıkların dalga özelliği göstereceğinin kestirilmesi, Louis de
Broglie,1924.Broglie, o zamana dek birbirinden ayrıymış gibi duran iki eşitliği
Planck eşitliği(E=hf) ile Einstein eşitliğini (E=mc2) birleştirdi,her parçacığın bir
dalga özelliği taşıması gerektiğini açıkladı.
2. Dalga mekaniğinin yani Schrödinger dalga denklemi denen denklemin keşfi.
Erwin Schrödinger ,1926.
Schrödinger 1926 yaz aylarında dalga denklemi türetti. Dalga denklemine
göre,örneğin, hidrojen atomunda elektronun konumu kuantize değildir, bu
bakımdan,elektronun çekirdek civarında,birim hacim başına belli bir bulunma
olasılığını düşünmemiz gerekir. Fakat öngörülebilen hiçbir konum, hatta klasik
anlamda yörünge söz konusu değildir. Bu olasılıkçı söylem, hidrojen atomu
üzerinde yapılan deneylerin, atomun bir bütün elektron (belirli bir bölgede bir
elekronun yüzde 27’sini başka bölgelerde yüzde 73’ünü değil) içermekte
olduğunu göstermesi gerçeği ile çelişmez; olasılık, elektronun bulunması ile
ilgilidir ve her ne kadar bu olasılık uzayda dağılmış ise de elektronun kendisi
dağılmış demek değildir.Madde dalgalarının gerçek dalgalar değil,dalga
genliğinin karesiyle belirlenen olasılıkçı yorumunu Max Born yapmıştır. Ancak
Schrödinger ve Einstein bu yoruma katılmamıştır.Ançak geçen zaman Born'u
haklı çıkarmıştır.
3.Belirsizlik ilkesinin keşfi. Heisenberg,1927.
Elektronun yerini ve hızını aynı anda belirlemede sorun var mı? Var.
Elektronun yerini belirleme konusunda yüzdeler veriyoruz. Elektron yüzde 90
olasılıkla şu atomik uzayda bulunabilir diye hesaplarımızın sonucunu veriyoruz.
Bu olasılık, her ne kadar uzaya dağılmış ise de elektronun kendisi dağılmış
demek değildir.
Elektronun atom içindeki yerini ışık kullanarak belirleyebiliriz. Belli dalga boyu
olan bir ışıkla aydınlattığımız zaman,o dalga boyundan daha küçük ayrıntıları
seçemeyiz. Bu iyi bilinen bir olgudur. Gerçekten badana fırçası ile bir İran
minyatürü yapılamaz!
Elektronun yerini “görmek” istediğimizde “gördüğümüz yer” ,onun gerçek yeri
değil de “fotonla itildiği yer” olacaktır. Burada kullanılan ışığın dalga boyu
düzeyinde bir belirsizlik vardır. Bu belirsizlik, hiçbir zaman sıfıra
indirilemeyecektir.
Benzer sorun elektronun hızını ve ona bağlı olan momentumunu belirlemede de
karşımıza çıkıyor.
Uzatmayayım. Elektronun yerini ve momentumunu asla tam bir kesinlikle
belirleyemeyiz. Bu konuda olasılıklar düzeyinde konuşabiliriz. Evet,elektronun
çekirdek çevresinde bulunabileceği olası bölgeleri bilebiliyoruz. Elektronun
olası ve ortalama hızını ve dolaysıyla momentumunu bilebiliyoruz.belirsizlik
ilkesi ama bunları tam bir kesinlikle bilemiyoruz. Tam bir kesinlikle
bilemediğimiz çok şey var. Bunları sorun etmeyin. Çünkü en yetkin bilim
adamları bile bunları kesinlikle bilmiyor! Bu da belki daha alçakgönüllü
olmamız için gerekli bilgiler.
Orbital, matematiksel bir fonksiyon olmakla birlikte, ona fiziksel anlam vermeyi
deneyebiliriz: Eleketronu tanecik olarak düşünürsek orbital, atom içerisinde
elektronun bulunma olasılığı yüksek bir bölgeyi simgeler. Elektronu bir
maddesel dalga olarak düşünürsek orbital elektron yük yoğunluğu yüksek olan
bölgeyi gösterir. Elektron “tanecik” olarak kabul edildiğinde,elektronun belirli
noktalarda bulunma olasılığından ;elektron “dalga” olarak kabul edildiğinde ise,
elektron yük yoğunluğundan söz ederiz.
Yani elektronun konumu kuantize değildir,bu bakımdan,elektronun çekirdek
çevresinde,birim hacimdeki bulunma olasılığını(dalga genliğinin karesine,yani
dalga şiddetini) düşünmemiz gerekiyor. Dalganın şiddeti (genliğin karesi) bir
bölgedeki foton sayısına,yani foton yoğunluğuna bağlıdır.
Şekil 6
(MORTIMER, 1989)
Kaynakça
10. sınıf kimya . (2010). ankara: eksen yayıncılık .
MORTIMER, C. (1989). Modern Üniversite Kimyası . istanbul : Seçkin
Yayıncılık .