Atom Nedir?
Atom Bir elementin bütün özelliklerini üzerinde taşıyan en küçük parçasına atom denir. Atomlar çok küçük yapılı tanecikler olduğundan gözle görülmezler. Bilim insanları atomu anlayabilmek için değişik araştırmalar yapmış ve bu araştırmaların’ akılcı bir biçimde açıklayabilmek için atom modelleri oluşturmuştur.
Oluşturulan model yetersiz kaldığında daha sonra gelen bilim insanları kendi atom modellerini açıklamışlardır. Atom hakkında ilk bilimsel model John Dalton tarafından ortaya atılmıştır.
1. John Dalton Atom Modeli :
Democritus elementin en küçük birimine bölünemeyen anlamından atomos ismini vermiş, daha sonraki bilim insanlarından Lavoisier, kütlenin korunumunu, Proust sabit oranlar yasasını daha sonra da Dalton katlı oranlar kanununu ifade etmiştir. Bu gelişmeler Dalton’un atom modelinin temelini oluşturmuştur.
Dalton’un atom modelindeki varsayımları şöyledir :
-Madde, atom denilen çok küçük taneciklerden oluşmuştur.
-Atomlar hiçbir şekilde parçalanamaz ve başka bir atoma dönüşemez.
-Kimyasal tepkimelerde atom türü ve sayısı korunur.
-Bir elementin bütün atomları kütle, şekil ve büyüklük bakımından birbirinin aynısıdır.
-Atomlar çok yoğun, içi dolu kürelerdir. Farklı elementin atomları da farklıdır.
-Farklı element atomlarının birleşmesiyle bileşikler oluşur.
Dalton’un bu varsayımlarından bazıları daha sonraki bilimsel bulgular sonucu değişmek zorunda kalmıştır. Çünkü atomun içerisinde çok küçük başka taneciklerin olduğu ispatlanmıştır. Radyoaktif tepkimeler sonucu atom parçalanabilmiş, inceleme ve deneyler sonucu atomun büyük bir kısımının boşluk olduğu anlaşılmış ve bir elementin bütün atomlarının aynı kütleye sahip olmadığı görülmüştür. Bazı element atomları birbirinin izotopudurlar.
2. Thomson Atom Modeli :
Thomson katot ışınları ile yaptığı deneylerde atomda negatif yüklü taneciklerin varlığını kanıtlamıştır. Ancak elektronun yükünü ve kütlesini hesaplayamamış, yalnızca yük/kütle oranını bulmuştur.
Thomson elde ettiği bu bilgileri de kullanarak yeni bir atom modeli ortaya koymuştur. Atomu üzümlü Keke benzetmiştir. Buna göre,
-Atornlar, yarıçapları yaklaşık 10-8 cm olan kürelerdir.
-Elektronlar atomun içerisinde homojen olarak dağılmışlardır.
-Atomda pozitif yük sayısı, negatif yük sayısına eşittir. Atom nötrdür.
-Atomun kütlesini pozitif yükler oluşturur. Negatif yüklü elektronların kütlesi ihmal edilebilecek kadar küçüktür.
Thomson’un yukarıdaki görüşleri günümüzdeki atom bilgisiyle uyuşmamaktadır. Çünkü atomdaki pozitif ve negatif yükler homojen dağılmamıştır. Atomdaki pozitif yükler çok küçük bir hacme sıkışmışken negatif yükler çok büyük bir hacim kaplarlar. Ayrıca atomda bulunan pozitif tanecikler atomun kütlesinin ancak yarısına yakınını oluştururlar.
3. Ernest Rutherford Atom Modeli :
Ernest Rutherford radyoaktif bir kaynaktan çıkan pozitif yüklü alfa (a) taneciklerini bir yarıktan geçirerek çok ince bir altın levha üzerine gönderdiğinde alfa parçacıklarının çok büyük bir kısmının ya hiç yollarından sapmadan ya da yollarından çok az saparak altın levhadan geçtiklerini, fakat çok az bir kısmının ise levhaya çarptıktan sonra geri döndüklerini görmüştür.
Yükü belli olan taneciğin levha üzerinde izlediği durumu değerlendiren Rutherford atomla ilgili yeni bir modelden bahsetmiştir. Buna göre Rutherford atom modelini şöyle ifade eder.
-Kütlenin büyük bir kısmi ve pozitif yükler çekirdek denilen atomun merkezinde toplanmıştır. Atomun yaklaşık yarıçapı 10-8 cm iken çekirdeğin yarıçapı 10-13 cm dir.
-Pozitif yüklerin toplam kütlesi atomun kütlesinin yaklaşık yarısı kadardır.
-Alfa parçacıklarının çoğu hiçbir sapma göstermediğine göre atom çoğunlukla boşluktan ibarettir.
-Elektronlar, çekirdek etrafında bulunur ve pozitif yüklere eşit sayıdadır.
Rutherford’un atom modelinin günümüz bilgilerine göre eksikliği şöyledir:
-Elektronların hareketlerinin nasıl olduğunu ve zıt yüklü çekirdekteki protonlara neden yapışmadığını açıklayamamıştır. Çekirdek
-Atom kütlesinin yaklaşık yarısını oluşturan başka bir taneciğin (nötronun) olabileceğini öngörmüş ancak bu bilgiyi daha sonraki yıllarda (1932) James Chadwick açıklamıştır.
4. Niels Bohr Atom Modeli :
Isınan element atomları kendilerine özgü ışın yayarlar. Bu ışınlar bir prizmadan geçirildiğinde renkli çizgiler oluşturur. Buna çizgi spektrumu adı verilir.
1913 yılında Niels Bohr, hidrojen atomunun spektrum çizgilerini ve meslektaşı Max Planck’in kuantum kuramını kullanarak yeni bir atom modeli önermiştir.
-Bir atomun elektronları çekirdekten belirli uzaklıklarda küresel yörüngelerde bulunur. Her yörünge belirli bir enerjiye sahiptir. Elektronların hareket ettikleri bu yörüngelere temel enerji düzeyi denir.
-Çekirdekten belli uzaklıklardaki bu temel enerji düzeyleri, K, L, M, N, Q, P, Q gibi harflerle ya da 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 gibi rakamlarla ifade edilir.
-Çekirdeğin etrafında çekirdekten uzaklaştıkça enerjisi artan 7 enerji düzeyi vardır.
-Atomun en kararlı ve en düşük enerjili haline temel hal denir. Elektronların enerji alarak daha yüksek enerji düzeyine geçmesine uyarılma veya uyarılmış hal denir.
-Elektronlar belirli bir enerji düzeyinde bulundukları sürece, enerji kaybına uğramaz ve ışık saçmaz. Ancak elektronlar yüksek enerjili bir durumdan düşük enerjili bir duruma geçerken ışık yayarlar. Bu ışığın enerjisi iki enerji düzeyi arasındaki enerji farkına eşittir.
Atomu Oluşturan Temel Tanecikler
Atomun yapısında atomu oluşturan daha küçük tanecikler bulunur. Bunlara atom altı tanecikler denir. Bu tanecikler proton, nötron, elektron, foton, kuark, … vs gibi değişik parçacıklardan oluşur. Bu ünitede atomda bulunan proton, nötron ve elektronlar incelenecektir.
Atomun çekirdeği pozitif yüklü protonlar ile yüksüz nötronlardan oluşmuştur. Çekirdekte bulunan proton ve nötronlara nükleon denir.
Proton; atomun çekirdeğinde bulunan kütlesi 1,673.10-24 gram olan pozitif yüklü taneciktir.
Nötron; atomun çekirdeğinde bulunan kütlesi 1,675.10-24 gram olan yüksüz taneciktir.
Elektron; çekirdeğin etrafında bulunan kütlesi 9,109.10-28 gram olan negatif yüklü taneciktir.
Buna göre proton ve nötronun kütleleri birbirine eşit, ancak elektronun kütlesi ise proton ya da nötronun kütlesinin yaklaşık 1836’da biri kadardır. Bundan dolayı atomun tüm kütlesi çekirdeğinde toplanmıştır. Hatta elektronun kütlesi ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Buna karşılık atomun toplam hacmi yanında da çekirdeğinin hacmi çok küçüktür.