Atom Yapısı Ve Modelleri

12 Temmuz 2007



ATOM YAPISI VE MODELLERİ

ATOM

Maddenin kimyasal bir element olarak görülen en küçük birimidir. Atomlar öyle küçük parçalardır ki,en güçlü mikroskopla dahi bir tanesini görmek mümkün değildir.Bir atomun çapı ancak milimetrenin milyonda biri kadardır.

Bu küçüklüğü bir insanın gözünde canlandırması pek mümkün değildir.O yüzden bunu bir örnekle açıklamaya çalışalım:

Elinizde bir anahtar olduğunu düşünün. Kuşkusuz bu anahtarın içindeki atomları görebilmemiz mümkün degildir.Atomları mutlaka görmek istiyorum diyorsanız,elinizdeki anahtarı dünyanın boyutlarına getirmemiz gerekecektir.Elinizdeki anahtar dünya boyutunda büyürse,işte o zaman anahtarın içindeki her bir atom bir kiraz büyüklüğüne ulaşır ve sizde onları görebilirsiniz.

Yine bu küçüklüğü kavraya bilmek ve herseyin nasıl atomlarla dolu olabildigini görebilmek içinbir örnek daha verelim:

Bir tuz tanesinin tüm atomlarını saymak istediğimizi düşünelim. Saniyede bir milyar (1.000.000.000) tane sayacak kadar eli çabuk olduğunuzuda varsayalım. Bu dikkate değer beceriye karsın bu ufacık tuz tanesi içindeki atom sayısını tam olarak tespit edebilmek için beş yüz yıldan fazla zamana ihtiyacımız olacaktır.

Peki bu kadar küçük bir yapının içinde ne vardır?

Bu derece küçük olmasına rağmen atomun içinde evrende gördüğümüz sistemle kıyaslayabileceğimiz derecede kusursuz bir sistem bulunmaktadır.

Her atom, bir çekirdek ve çekirdeğin çok uzağındaki yörüngelerde dönüp-dolaşan elektronlardan oluşmuştur. Çekirdeğin içinde ise proton ve nötron ismi verilen başka parçacıklar vardır.

Yeni Atom Teorisi

Eskilerin atomistik kavrayışıyla bugünkü arasında büyük fark vardır. Eskisi tamimiyle felsefîydi ve hiçbir deneye dayanmıyordu. Halbuki bir teorinin deneye ve gözleme dayanması lâzımdır. Bir teori mevcut vakâları tarif ve aralarındaki bağları tayin ettiği ve yeni vakâları önceden tahmin edebildiği takdirdedir ki ilmî bir mahiyet alır.

Eskiler göze çarpan vakâlara bakmaksızın, içinde mantık çelişmeleri bulunmamak şartı ile genel prensipler kurmaya çalışmışlardır. Eskiler uzun yıllar maddenin gerçek anlamını anlamaya bir türlü yanaşmamışlardır. Hatta bazı müellifler, eski Yunan filozoflarının kâinatı bir ilim adamı gibi değil, bir şair gibi temaşa ettiklerini söyler ve bunun sebebini o vakitler el işlerinin âdi işlerden addolunduğu için âlim ve filozofların bu işlere tenezzül etmemesinde bulurlar (*). O halde hiçbir denel temele dayanma-yan ve tamimiyle felsefî olan düşünceleri ve bu arada atom kavramları bilgilerimiz üzerinde hiçbir rol oynamamıştı denilebilir. Üstelik Democritus’un atomları sert, tarif olarak bölünemez (atomos = bölünemez) ve esas itibariyle de doludurlar. Halbuki bugün biz atom için, içinde karışık bir teşkilât, karışık kuvvet alanları, daha küçük tanecikler ve bunların arasında büyük boşluklar bulunan bir yapı tasavvur ediyoruz.

Atom ve molekül kavramlarının bugünkü mânasıyla ilimde yer alabilmesi için aşağı yukarı iki bin sene geçmiştir. BERNOULLI (1738) de, gazların birbirinin aynı, daimî surette harekette bulunan fakat uzak mesafelerde birbirine tesir etmeyen küçük taneciklerden yapılmış olduklarını bunların bulundukları kabın kenarlarına çarpmalarından basıncın husule geldiğini izah etmiş ve bu suretle de gazların kinetik teorisinin temelini atmıştır.

Atomistik’in ilmî hüviyetiyle ilimde yer alabilmesi, tereddütsüzce söylenebilir ki, kimyacılar sayesinde mümkün olmuştur. Bizim için modern atom teorisinin baş kurucusu, kimyanın ilerlemesinde büyük rolü olan JOHN DALTON (1808)’du

Lavoisier tarafından modern kimyanın temelleri atıldıktan sonra Dalton, zamanında bilinen kimya kanunlarını (Dalton’un artan oranlar, GAY-LUSSAC’ın gazlar ve PROUST’un sabit oranlar kanunlarıdır) izah edebilmek için atom bilgisine kesin bir anlam vermiştir. «New System of Chemical Philosophy» adlı değerli eserinde atom teorisinin esaslarını izah etmiştir. Bu teorinin esası şöyledir: Bütün kimyasal elementler gayet ufak taneciklerden yani atomlardan kurulmuştur. Atomlar kimyasal reaksiyonlarda bölünmeksizin kalırlar. Bir elementin aynıdır ve hususiyle aynı kütleye maliktir. Halbuki çeşitli elementlerin atomları farklıdır. Kimyasal bileşikler, kendilerini kuran elementlerin atomlarından meydana gelmişlerdir. Bunların belli sayıda birleşmesinden moleküller meydana gelir. Bu şekilde ifade edilen atom hipotezi sabit oranlar kanununu pek iyi izah ediyordu.

Dalton’un eseri daha sonra bir çok bilginler tarafından geliştirilerek devam ettirilmiştir. Yaklaşık bütün gazlara uygulanabilen Boyle-Mariotte ve Gay-Lussac kanunlarını izah edebilmek için AVOGADRO ( 1811) da, kendi adını taşıyan hipotezini ifade etmiştir. Bu hipoteze göre: «Aynı temperatur ve basınç şartlarında çeşitli gazların eşit hacimlerde daima eşit sayıda molekül bulunur. » Bu hipotezin, daha doğrusu bu kanunun önemine AMPÈRE tarafından da işaret edilmiştir.

0°C da ve 760 mm cıva basıncında gaz halinde 22,4 litrede mevcut molekül sayısına Avogadro Sayısı adı verilmiş ve “N” harfiyle gösterilmiş-tir. O halde bütün saf cisimlerin birer molekül gramlarında daima Avogadro sayısı kadar molekül bulunduğu gibi basit cisimlerin birer atom gramlarında da Avogadro sayısı kadar atom vardır.

Avogadro ve Ampère’in fikirleri atom teorisine ilmî bir mahiyet vermiş ve çok önemli olan Avogadro sayısı sabitinin bir yüzyıl sonra ölçülmesiyle de atomistik’in parlak bir gerçekleşmesi sağlanmıştır.

Maddenin atom hipotezine dayanan ve bu teorinin lehine kaydedilen bu önemli neticeler, atomların mevcudiyetlerinin doğrudan doğruya denel bir gerçekleşmesini verememekteydi. Bu husustaki denemeler ise gayet yavaş olmuştur. Bunlardan ilki JEAN PERKIN (1909) tarafından yapılmış olup Avogadro sayısı için 6.10²³ e yakın bir değer bulunmuştur. Bulunan bu değerle, gazların kinetik teorisinden elde edilen değer arasındaki uyarlık, yalnız kinetik teorinin temel hipotezlerinin doğruluğunu değil, moleküllerin varlığının da parlak bir delilini vermiştir. Bilhassa şu son yarım yüzyıl içinde maddenin yapısına dair olan başka denemelerle teorik düşünceler atom ve moleküllerin gerçek birer varlık olduklarını hiçbir şüpheye yer bırakmayacak bir şekilde ispat etmiştir. Daha 1910 dan itibaren cisimlerin birer molekül gramlarında aynı sayıda molekülün bulunduğu birbirinden tamamıyla farklı çeşitli metotlarla meydana konulmuş ve bunlar hep aynı mertebeden değerler vermişlerdir.

Bugün Avogadro sayısı için

N = (6,02308 ± 0,00036) x 1023 (g mol)-1

değeri kabul edilmektedir. Ekseriya 6,02 X 1023 değeri de alınır.

DALTON’UN GÖRÜŞLERİ

Atom kavramı,ancak kimyada ağırlık kanunlarının keşfinden sonra biraz kesinlik ve açıklık kazandı. Dalton, 1803’te birtakım varsayımlara dayanarak bu kanunların ne kadar büyük bir kolaylıkla açıklanabileceğine dikkati çekti. Bu varsayımlar şunlardır.

1.) her basit cisim veya element, son derece küçük parçacıklardan meydana gelir, bunlar birbirlerinin aynı, parçalanamaz,bütün kimyevi tepkimelerde kütlelerini ve özelliklerini koruyan parçacıklardır.

2.)Bileşik cisimlerde molekül denen son derece küçük parçacıklardan kuruludur; moleküller kendilerini kuran elementlerin belirli sayıda atomunun birleşmesinden meydana gelir;bir arı cismin bütün molekülleri birbirinin aynıdır ve her molekülde, birleşik cismin kuruluşuna katılan elementte bulunduğu kadar atom vardır. Pek basit olan bu varsayımlar yardımıyla kimyanın ağırlık kanunları kolaylıkla açıklanır. Gerçekten de atomlar parçalanamaz kabul edilirse, yani kimyevi bir birleşme ve ayrışma sırasında sadece birleşip ayrılıyorlarsa, kimyevi bir tepkimeye giren çeşitli elementlerin kütleleri ve dolayısıyla maddenin toplam kütlesi değişmez demektir.

Thomson Atom Modeli

J. J. Stoney’ın elektronu keşfinden sonra, J.J.Thomson 1897 yılında katot ışınlarının magnetik ve elektrik alanlarında sapmalarını gözleyerek elektronlar için yük/kütle (e/m) oranını saptamayı başarmıştır. Bu amaçla Thomson aşağıdaki şekilde görülen katot ışınları tübüne benzer bir tüp kullanmıştır.

Cihazın Çalışması : Başlangıçta herhangi bir elektriksel ve magnetik alan yokken delikten geçen ışın A noktasına düşer. Işığın doğrultusuna dik bir magnetik alan uygulanırsa ışın yolundan sapar ve A noktasından r kadar uzaklaşır. Ve B noktasında bir ışıldama meydana gelir. Magnetik sapmayı sağlayan kuvvet; magnetik alan şiddetine, elektronun yüküne ve hızına bağlıdır.

F = HeV (1)

H : Magnetik alan şiddeti

e : elektronun yükü

v : elektronun hızı

elektronun dairesel hareketi için etkiyen kuvvet ise

F = mv2/r (2)

m : elektronun kütlesi

v : elektronun hızı

olduğundan 2 kuvvet birbirine eşitlenirse ve e/m oranı

e/m = v/Hr (3)

olarak belirlenebilir. Denel olarak r ve H büyüklüğü ölçülebilir. Fakat elektronun hızı ölçülemez. Elektronun hızı belirleyebilmek için Thomson magnetik alanın saptırmasını tam olarak karşılayabilecek elektrik alanı uygulayarak B noktasına düşen demeti A noktasına geri kaydırmıştır. Bu elektrik ve magnetik kuvvetlerin eşit olması anlamına gelir.

Hev = eE (4)

E : elektrik alan

Buradan v = E/H yazılabilir. Bu sonuç 3 nolu eşitlikle birleştirilirse

e/m = E/H2r (5)

 yazılabilir. e/m oranı bu şekilde –1.7588´1011 C/Kg olarak belirlenmiştir.

J.J. Thomson döneminde atomların kütleleri ve yarıçapları yaklaşık olarak biliniyordu. Thomson bu çalışmaları ile atom içersinde negatif yüklü ve atomdan çok daha küçük parçacıkların bulunduğunu göstermiştir. Ve kendi adı ile anılan atom modelini önermiştir. Bazen bu modelden bahsedilirken üzümlü kek modeli de denilmektedir. Modele göre; Madde, küre şeklindeki atomlardan oluşmuştur. Atomda negatif yüklü elektronlar vardır. Ve elektronların kütlesi atomun kütlesinden çok küçüktür. Elektriksel nötralliği sağlamak için atomun geri kalan kısmı pozitif yüklü olmalıdır. Pozitif yük kütlenin çok büyük bir kısımını oluşturduğuna göre atom, artı yüklü kütlenin homojen olarak dağıldığı bir küredir. Elektronlar bu küre içinde elektriksel nötralleşmeyi sağlayacak şekilde serpilmişlerdir.

RUTHERFORD MODELİ

Rutherford’un kendi el yazısı olan çalışma notları

Ernest Rutherford, fotoğraf plakası ile çevrilmiş yarım mikron kalınlığındaki bir altın plakayı alfa tanecikleri ile doğrusal olarak bombaladığında, alfa taneciklerinin çoğunun yön değiştirmeksizin altın plakasının arkasında kalan fotoğraf plakasına ulaştığını gözlemledi. Bununla beraber bazı alfa taneciklerinin ise büyük açılarla sapmaya uğradıklarını gözlemledi (Animasyon 1). Rutherford tarafından kullanılan altın plakanın kalınlığı yaklaşık olarak 2000 atomdan oluşuyordu ve alfa taneciklerinin çoğu arkadaki fotoğraf plağına ulaştığından altın atomları büyük boşluklardan oluşmalıydı. Kimi alfa taneciklerinin sapmaları çok fazla olmasının nedeni atomun bir yerinde pozitif yüklü alfa taneciklerini saptırabilecek güçte büyük kütleli bir bölge bulunmalıydı (Şekil 2). Rutherford bu deneylerden sonra çekirdekli atom kuramını 1911 yılında açıkladı.

Rutherford yaptığı deneylere göre bu pozitif yüklü çekirdeğin atomun çapına göre onbin kat daha küçük olduğunu öne sürdü. Bugünkü bilgiler göre çekirdek çapı yaklaşık olarak 10–13 cm kadardır. Rutherford atomu bir güneş sistemine benzeterek atom çekirdeğini güneşe, elektronları da gezegenlere benzetmiştir. Çünkü deney sonuçlarında anlaşıldığına göre elektronlar atom çekirdeği etrafında bulunuyorlarsa, çekirdeğe düşmemek için çekirdek etrafında dönmek zorundaydılar ve onları çekirdeğe çeken coulomb çekim kuvvetine denk bir merkezkaç kuvveti ile hareket etmeleri gerekiyordu. Böylece elektronlar gezegenler gibi yörüngelerinde bulunacaklardı

Rutherford Atom Modelinin Eksik Tarafları

Rutherford atom modeli ilk bakışta iyi görülse de modelin ayrıntıları üzerinde durulmaya başlanırsa bazı eksik noktaların bulunduğu görülür. Rutherford atom çekirdeğinin protonlardan oluştuğunu öne sürdü fakat tek pozitif yüke sahip hidrojen çekirdeğinin neden iki pozitif yükse sahip helyumdan dört kat daha ağır olduğunu anlamak zordu. Gerçi Rutherford atom çekirdeği içinde protondan başka türler olabileceğini düşündü ama 1932 yılında Chadwich nötronu keşfedinceye kadar bu konu karanlık kaldı.

Fakat Rutherford atom modelinin eksik tarafı dediğimizde bu anlaşılmaz. Bu atom modelinde asıl anlaşılmaz olan başka şeyler söz konusuydu.

Eğer elektronlar coulomb çekim kuvvetlerini karşılayacak büyüklükte sabit bir açısal hızla çekirdek etrafında dönmesi sabit bir ivmesinin olması gerektirir. İvmenin varlığı ise, kuvvetin, momentumun, ve kinetik enerjinin varlığı demektir. Bu nedenle elektromagetik enerji taşıyan elektronlar, atmosferde enerji kaybeden yapma bir uydunun dünyaya düşmesi gibi çekirdeğe çakılmalıdır. Enerjisini, ışıma yolu ile kaybederek elektronun bir spiral bir yörünge üzerinden çekirdeğe düşme süresi yaklaşık olarak 10-11 saniye kadar olacaktır. Bu süre atomu bizim boyutlarımız içinde kararlı yapamayacak kadar kısadır. Bu nedenle model elektromagnetik ışıma hakkındaki bilgilerimizle çelişki oluşturmaktadır.

Atomlar tarafından ışığın yayılması rutherford atom modeline uyar fakat aynı zaman da bu modeli bozar. Çünkü biz atomların yaydığı ışığı görmeden çok önce, atomlar çekirdek boyutuna kadar büzülmüş olmalıdır. Bu nedenle normal bir atomda elektronlar çekirdeğin üzerine düşmüş ve saplanmış olmaları gerekir. Fakat bu düşünce alfa taneciklerinin saçılması olayına tam ters düştüğü gibi, gazlardaki çarpışmalardan ve katı ve sıvılardaki atom istiflenmelerinden hareketle elde edilen atomik büyüklüklerde de uyuşmayacaktır.

Rutherford atom modelinin diğer bir hatası da spektrum analizi ile çelişkiye düşmesidir. Atom tarafından yayılan ışığın frekansı elektronun çekidek çevresinde bir saniyedeki dönüş sayısına bağımlı olacaktır. Daha küçük yörüngelerde dönen elektronların dönme periyodu daha küçük dolayısıyla yaydıkları ışığın frekansı da daha büyük yörüngelerdeki hareket eden elektronların yaydıkları ışık frekansına göre daha büyük olacaktır. Bir elektron ışıma yaptıkça enerji kaybedeceğinden yörünge çapı da gittikçe küçülmelidir. Böylece yaydığı ışığın frekansı gittikçe artmalıdır. Bir ışık kaynağında birden çok fazla sayıda atom vardır ve bu atomlardan bazıları ışık yayma işleminin bir basamağında iken, diğerleri başka basamaklarda bulunabilir. Böylece pratik olarak bütün dalga boylarında ışık yayması beklenir. Örneğin bir elektrik boşalması ile ışıklı hale getirilmiş hidrojen gazının sürekli bir ışık spektrumu vermesi beklenir. Halbuki beklenenin tersine, hidrojen ışığının spektrumu analiz edildiğinde belirli sayıda keskin çizgiler yani farklı farklı dalga boyları gözlenir. Bazı atomların bu şekilde yaydıkları ışıkları ve spektrumları görülüyor.

Bu spektrumlar atomların parmak izleri gibidir. Uzak yıldız ya da galaksilerdeki atomlar ve miktarı bu tür spektrumlar kullanılarak saptanmaktadır ve bu uygulamlardan yalnızca biridir.

Rutherford atom modelinin başka bir hatası da atomu güneş sistemine benzetmesiydi. Bunun nedenini daha iyi anlayabilmek için hidrojen atomunu düşünelim.Hidrojenin elektronunun döndüğü yörüngenin çapını r, açısal hızını , elektronun kütlesini m, elektron ve çekirdeğin yükleri e ve -e kadar olacağından, merkezkaç kuvveti için ve Coulomb çekim kuvveti için yazılabilir. Denge hali için

olacaktır ki denklemden de görüldüğü gibi herhangi bir r değeri için elektronun açısal hızı bulunabilecektir. Böylece birbirinden çok farklı atomik çaplara sahip hidrojen atmları bekleyebiliriz. Bu sonuç hidrojen atomlarının ne fiziksel nede kimysal davranışlarında gözlenmez ve tüm hidrojen atomları büyküklükleri açısından birbirlerine benzerler. Bütün bu farklılıklar Rutherford atom modelinin eksik taraflarıdır.

BOHR MODELİ

Niels Hendrik Bohr, Rutherford atom modeli ile Planck’ın kuantum teorisini kullanarak 1913 yılında yeni bir atom modeli öne sürdü. Bu yeni model Rutherford modelinin açıklayamadığı noktalara ışık tutuyordu. Bohr’un atom teorisi 3 temel varsayıma dayanır.

1.Bir atomda bulunan her elektron çekirdekten ancak belirli uzaklıklardaki yörüngelerde bulunabilir. Her yörünge belirli bir enerjiye karşı gelir ve elektron yörüngelerden birinde hareket ederken enerji kaybederek çekirdeğe doğru yaklaşmaz.

2.Yüksek enerji düzeyinde bir elektron düşük enerji düzeyine inerse enerji düzeyleri arasındaki enerji farkına eşit enerji yayınlanır.

3.Elektronlar çekirdek çevresinde dairesel yörüngeler izlerler ve elektronların açısal momentumları ancak belirli değerler alabilirler. Bu değerler planck sabitine bağımlıdır.

Bu yaklaşımlarla Bohr spektrumlardaki çizgileri ve Rutherford atom teorisinin açıklayamadığı diğer noktaları açıklamayı başardı

BOHR YÖRÜNGELERİNİN YARIÇAPI

Bohr’un bu modeli H atomu, He+, Li+2, Be+3 iyonları gibi tek elektronl sistemlerin spektrumlarını kolyca açıklayabilmektedir. Bu tip türlerin atomik yarıçaplarının ne kadar olduğunu hesaplamaya çalışalım.

Elektron atom çekirdeği etrafında hareket ederken Coulomb çekme kuvveti ve merkezkaç kuvveti etkisi altındadır. Elektron sürekli aynı yörüngeyi izlediğine göre bu iki kuvvet birbirine eşit olmalıdır.

(1)

Yukarıdaki eşitlikten r değeri

(2)

olarak elde edilebilir. Ayrıca Bohr varsayımına göre bir elektronun açısal momentumu (mvr), nin katlarına bağlı değerler alacaktır.

(3)

olup buradan ;

(4)

kadar olacaktır. Son bağıntı; 2 nolu bağıntıda yerine konursa;

(5)

bağıntısı elde edilmiş olur.

BOHR YÖRÜNGELERİNİN ENERJİSİ

Atom çekirdeği etrafında dairesel yörüngelerde hareket eden elektronlar kinetik ve potansiyel enerjilere sahiptirler. Bu nedenle çekirdek etrafındaki elektronun enerjisi için

(6)

CGS sisteminde olduğundan

(7)

yazılabilir. (1) nolu denklem hatırlanacak olursa;

(8)

ifadesi yazılabilir. Bu da 7 nolu eşitlikte yerine konulacak olursa

(9)

elde edilebilir. (5) nolu eşitlikteki r yerine konursa

(10)

ifadesi elde edilebilir. Bu formül n nin çeşitli değerleri için elektronların bulundukları enerji seviyesinde sahip olabilecekleri toplam enerjiyi verir.

Bohr’un ikinci varsayımını hatırlarsak elektronun enerji seviyesini değiştirmesi sırasında kaybedeceği enerji

(11)

kadar olacaktır. Böylece 10 nolu denklemi kullanarak atomdan yayılan radyasyonun dalga boyu veya atom tarafından yutulacak dalga boyu kolayca hesaplanabilir. Dalga sayısı olduğu söylersek

Hidrojen atomu için

yazılabilir. Burada , Rydberg sabiti (R) olarak gösterilir ve değeri 109677,581 0.007 cm-1 dir.

BOHR TEORİSİNİN EKSİK TARAFLARI

Bohr modeli rutherforad atom modeline göre oldukça üstün tarafları olsa da bu kuramında eksik yönleri söz konusudur.

Elektronun, maddesel nokta şeklinde düşünüldüğünden, yörünge üzerinde enerji yayımlamadan dönüşleri, yörüngeden yörüngeye atlayışı ve açığa çıkan enerjinin ışıma halinde alınıp verilmesi açıklanması kolay olmayan bir durumdur.

Bohr atom modeli yalnızca tek elektronlu sistemlerin spektrumlarını açıklayabilir. Ve çok elektronlu sistemlerin spektrumlarını açıklamakta yetersiz kalır. Çok elektronlu atomların spektrumlarında enerji düzeylerinin her birinin iki ya da daha fazla düzeye ayrıldığı görülmektedir.

Yine hidrojen gazı, bir elektrik alanı veya magnetik alanda soğurma spektrumları incelenirse, enerji düzeylerinin çok elektronlu sistemlerde olduğu gibi iki ya da daha fazla enerji düzeyine ayrıldığı görülür.

DALGA MEKANİĞİNE GÖRE ATOM MODELİ :

Bohr, atom modelini kuantum teorisinden geliştirdiği gibi, dalga mekaniğine göre atom modeli de Brogli’nin parçacığın dalga özelliğine sahip olduğunu kabul etmesinden yararlanarak geliştirilmiştir. Bu model elektronları atom çekirdeği etrafında nasıl düzenlendiklerini ayrıntıları ile gösterir. Atomik spektrumlardaki tüm çizgileri de problemsiz olarak açıklar. Daha önce Planck kuantum kuramında değinmiştik. Ayrıca olduğundan;

yazılabilir.

1925 yılında de Broglie elektrona ait dalganın dalga boyunun olarak verilebileceğini gösterdi. Bu sonuç Bohr atom teorisine uygulanırsa;

eşitliğini düzenlersek yazılabilir. Bu bir Bohr yörüngesindeki elektrona eşlik eden dalga boyunun yörüngenin çevresine eşit veya tam katları olması gerektiğini söyler.

De Broglie’nin modeli; Schrödinger’i atom içindeki elektronların davranışlarını bir hal fonksiyonu ile ifade edebileceği ve denklemin çözümü ile atom hakkında pekçok bilgiye ulaşılabileceği fikrine götürdü. Schrödingere gmre bir x doğrultusunda hareket eden tanecik için bu denklem

şeklindedir. Buradaki : taneciğe eşlik eden dalga fonksiyonu, V : potansiyel enerji operatörü, E : taneciğin sahip olduğu toplam enerjidir. Gerçek sistemler için denklem çözülmeye çalışılırsa bazı kuantum sayıları olarak adlandırılan tam sayılar olmaksızın denklemin çözümü anlamsızdır. Bu nedenle kuantlaşmış enerji ve kuantum sayıları Schrödinger teorisinin doğal sonuçları olmuştur. Scrödinger denklemini gerçek sistemlere uygularken dalga fonksiyonunu radial ve açısal kısımlara parçalamak gerekir. Bu durum için dalga fonksiyonu

şeklinde ifade edilir. Buradaki dalga fonksiyonun radial kısmını, , ise açısal kısmını gösterir.

ATOM ÇEKİRDEĞİ

Rutherfort atom modelinden söz ederken atomun çekirdek çapının yaklaşık 10-13-10-12 mertebesinde olduğundan söz etmiştik. Aslında atom çekirdeğinin büyüklüğü ile kütle numarası arasında

bir ilişkinin olduğu deneysel çalışmalarla gösterilmiştir. Proton ve nötronlardan oluşmuş çekirdek bir damlacık şeklinde düşünülürse çekirdeğin yoğunluğu yaklaşık olarak 2×10-14 g cm-3 olarak hesaplanabilir.

Atomun parçalanamaz olduğu düşüncesinin yıkılışı Becquerel’in X-ışınmları üzerinde yaptığı çalışmalar ile başlar. Becquerel bir uranyum bileşiği olan potasyum uranil sülfat bileşiği ile yaptığı denemelerde bu bileşikten yayılan ışımaların bilinen X-ışınlarından farklı olduğunu gözlemledi. Bu ışınlar maddeden geçiyor ve havayı iyonlaştırabiliyordu. Bu yeni ışımaya Merie Curie tarafından sürekli ışıma anlamına gelen radyoaktivite adı takıldı. Merie Curie, çeşitli uranyum bileşikleri üzerinde yaptığı denemelerle bu ışımanın bileşik içindeki uranyum miktarı ile doğru orantılı olduğunu belirledi. Merie ve Piere Curie birlikte yaptıkları çalışmalarda benzer ışımalar yapan polonyum ve radyum elementleri buldular. Fakat radyumun yaydığı ışıma incelenirken radon adını verdikleri bir gazın yayıldığını gözlemlediler. Ve aynı zamanda bu gazla beraber helyum da bulunuyordu. Helyum bilinen bir elementti. Bu sonuçlar atomun parçalandığının habercisiydi. Bu yüzyıllardır aranan filozof taşı olmaksızın, bir atom bir başka atoma dönüşebiliyor demekti.

Radyoaktif Maddelerden Yayılan Işınların Özellikleri

Radyoaktif maddelerden çıkan ışınlar bir elektrik veya magnetik alandan geçirilecek olursa üç kısma ayrılırlar.

1. Pozitif Işınlar gibi sapan ışınları,

2. Katot Işınları Gibi Sapan ışınları,

3. Hiç Sapmayan ışınlarıdır.

 1. Işınları :

Sapaları yönünden bunların pozitif yüklü oldukları kolayca anlaşılabilir. ışınlarının pozitif yükleri ölçülmüş ve bir elektronun yükünün 2 katı olduğu bulunmuştur. Bu ışınlar için yük/kütle oranları belirlendiğinde bu ışımaların gerçekte helyum çekirdeklerinden başka birşey olmadığı görülmüştür.

ışınlarının hızları, bu ışımayı yapan maddeye göre 15000-25000 km h-1 arasında değişmektedir. ışınları bir gaz içerisinden geçerken bu gazın atomlarına çarparak onları iyonlaştırırlar. Ard arda ve çok sayıda olan çarpışmalarla ışınlarının hızları azalır. 1 atmosfer basınca sahip bir yerde ışınları 3-9 cm yol aldıktan sonra dururlar. Gümüş ışınları için havaya göre 20000 kat daha az geçirgendir.

2. Işınları :

hızları bu ışınların kaynağına göre 120.000-299.000 km h-1 arasındadır. Şiddeti bilinen bir alanda sapma miktarlarından da ışınlarının elektronlar olduğu anlaşılmıştır. Havada metrelerce, madenlerde ise birkaç santimetre yol alırlar. Yolları üzerindeki atomlara çarptıklarında onları iyonlaştırabilirler. Ancak çarpmalar sırasında kendileride saparlar bu nedenle ışınlarının yolu kırık doğrular şeklindedir.

3. ışınları :

Havada yüzlerde metre metallerde ise birkaç desimetre kadar yol alabilirler. Kurşun içinde 22 cm kadar ilerleyebilirler. Gazları iyonlaştırırlar. Fotoğraf filmini etkilerler, elektrik ve magnetik alanda sapmamaları nedeniyle X-ışınları gibidir. Fakat dalga boyları X ışınlarına göre daha kısadır.

Atomun Fiziksel yapısı

Atomun yapısı hakkında ilk denel bilgi ERNEST RUTHERFORD tarafından, 1911 de, alfa partiküllerinin katı cisimlerden geçişleri sırasında uğradıkları sapmaların keşif ve izahı sayesinde mümkün olmuştur. Bu suretle bir atomun, merkezde atomun bütün kütlesini, gayet küçük ve pozitif elektrik yüklü bir çekirdekle bunun etrafında ve çekirdeğin yükünü nötralleştirecek sayıda elektronun dönmekte oldukları modeli verilmiştir. Eğer bir atomun çekirdeği dışındaki elektronların sayısı Z ise, bir elektronun yükü e olduğuna göre çekirdeğin pozitif yükü Z e dir. Bir atomun karakteristiği olan Z ye o atomun ait olduğu elementin atom numarası denmiştir. Daha 1869 da MENDELEYEFF, elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki benzerlikleri göz önüne alarak elementlerin atom tartılarına göre sıralandıklarında, özelliklerinin periyodik bir tarzda tekrarlandığını görmüş ve bu gün de kendi adını taşıyan, elementlerin periyodik sistemini kurmuştur. Uzun zaman bu devriliğin mahiyeti anlaşılamamıştır. Fakat X ışınları spektrumu MOSELEY kanunu sayesinde (1913) elementlerin sıralanmalarının atom ağırlıklarına göre değil, atom ağırlıklarıyla beraber giden fakat onu her yerde takip etmeyen atom numarasına dayandığı denel olarak meydana konulmuştur. Bir elementin Z si aynı zamanda onun periyodik sistemdeki yer numarasıdır.

Rutherford’un atom modeli bazı itirazlara uğramıştır. Gerçekten de bu atom modeli klâsik elektromangetik teorilere göre kararsızdır. Çünkü elektronların çekirdek etrafında dönmeleri lâzımdır, aksi taktirde pozitif olan çekirdek üzerine düşmeleri icap eder. Diğer taraftan, elektronlar döndükleri taktirde enerji kaybederler, bunun neticesi ise yörüngeleri gittikçe küçüleceğinden nihayet çekirdeğin üzerine düşmeleri lâzım gelecektir. Rutherford teorisini bu çıkmazdan NIELS BOHR kurtarmıştır (1913). Bohr, MAX PLANCK’ın 1900 de enerjinin süreksiz bir tarzda quantum şeklinde alınıp verildiğini ifade eden quantum teorisine dayanmak suretiyle Rutherford atom modelini bazı postulat’larla tamamlamıştır. Böylece Rutherford-Bohr atom modeli meydana gelmiştir.

Bu atom modeliyle başta hidrojenin olmak üzere bazı elementlerin spekturumlarıyla Rydberg sabitinin menşei izah edilmekle beraber bir çok denel neticeler izah edilemediği gibi Bohr postulat’larının biraz sunî olduğu da meydana çıkmıştır. Bu model daha sonra SOMMERFELD atom modeli ile tamamlanmak istenmiştir. Bohr atom modelindeki elektronların dairesel yörüngeleri yanında eliptik yörüngelerin de bulunduğu düşünülmüştür. Gerek bu model ve gerekse elektronların hareketlerine izafiyet düzeltilme-sini de ilâve etmekle beraber spekturumların tam izahı mümkün olamamıştır.

GOUDSMIT ve UHLENBECK, 1924 de, elektronun çekirdek etrafındaki hareketinden başka kendi etrafında da döndüğü (spin) hipotezini ortaya atmışlardır. Bu hipotez çok verimli neticeler sağlamış ve tayfların tam olarak izahı da mümkün olmuştur.

PAULI, 1925 de, kendi adını taşıyan exclusion prensibi sayesinde bir atomun çekirdek dışı elektronlarının dağılımının aritmetiğini ve elementlerin periyodik sisteminin anahtarını vermiştir.

Bu gün bir atomun çekirdek dışı hakkındaki bilgilerimiz bilhassa dalga ve quanta mekanikleri sayesinde tamdır. Atomun kabuğunu ilgilendi-ren bütün özelliklerin izahı mümkündür. Dalga mekaniği, ışığın mahiyeti hakkında uzun zamandır mevcut olan dalga ve korpüsküler paradoksal hale son vermek için 1923 de LOUIS DE BROGLIE tarafından kurulmuş ve bilhassa SCHRÖDINGER tarafından geliştirilmiştir. Quanta mekaniği ise HISENBERG tarafından kurulmuş ve BORN, JORDAN, DIRAC tarafından geliştirilmiştir.

Dalga mekaniğinde, harekette bulunan bir taneciğe bir faz dalgasının refakat ettiği kabul edilir. Bu netice hızlandırılmış elektronları muhtelif billûrlar üzerine göndermek suretiyle önce DAWISSON ve GERMER ; sonra G.P. THOMSON ve daha sonra da PONTE tarafından denel olarak ispat edilmiştir.

Atomun yapısı hakkındaki bilgilerimizin gelişmesi üzerine KOSSEL (1910), LEWIS-LANGMUIR ve başkalarının çalışmaları sayesinde «valans (değerlik)» kavramı izah şeklini bulmuş ve bu sayede bilhassa organik kimyanın büyük gelişmesi sağlanmıştır.

Atom için olduğu gibi çekirdek için de bir yapı araştırılmıştır. İnsanoğlu daima kâinatın sonsuz karışıklığını az sayıda prensibe irca etmeye çalışmıştır. Eskiden beri bütün cisimlerin müşterek bir tipten teşekkül oldukları hakkında hipotezler ileriye sürülmüştür. Daha 1815 de İngiliz doktoru PROUT, çeşitli elementlerin, en basit element olan hidrojen atomlarının yoğunlaşmasından teşekkül etmiş oldukları hipotezini ileriye sürmüştür. Bu hipoteze göre esasta madde birliği vardır ve temel madde de hidrojendir. Bu hipotez doğru ise, cisimlerin atom ağırlıklarının hidrojenin-kinin tam katı olması lâzımdır. Prout’un bu tam sayılar hipotezi bazı elementlere uyuyor, bir çoklarına ise hiçbir suretle uymuyordu. Meselâ atom ağırlığı 35,46 olan klor bunun tipik bir misâliydi. Bu sebepten Prout hipotezi ifade edildiği devirde kabul edilmemiştir.

J.J. THOMSON ve ASTON (1919), kütle spektrografı metoduyla yaptıkları denemeler neticesinde, o zamana kadar basit olarak düşünülen bir çok cisimlerin gerçekte atom ağırlıkları farklı cisimlerin karışımı olduklarını meydana koymuşlardır. Bu suretle daha önce radioelementler hakkında SODDY’nin bulmuş olduğu izotopluk kavramı âdi elementler halinde de meydana konulmuştur. Bu izotoplar çekirdeklerinde aynı sayıda proton içerirler. Yani Z leri aynıdır Mendeleyeff cetvelinde aynı yeri işgal ederler, kimyasal özellikleri aynıdır, ancak fiziksel özellikleriyle fark edilirler. O halde izotop atomlarının çekirdeklerinde aynı sayıda protona karşılık farklı sayıda nötron vardır. Böylece klorun 35,46 atom tartısı bir ortalama atom tartısıdır ve atom tartıları 36 ve 37 olan iki izotopun 3/1 oranında karışımından ibarettir. İzotopları atom tartılarının tam sayılara eşit olmasının ispatıyla, Prout’un tam sayılar hipotezi yüzyıl sonra denel olarak gerçekleşmiştir. Klor halinde Z = 17 dir. O halde atom tartısı 35 olan klor çekirdeğinde 17 proton ve 35 - 17 = 18 nötron ; 37 izotopunda ise 17 proton ve 37 - 17 = 20 nötron olacaktır. Atomlar nötr olduklarından, bunların çekirdek dışlarında da 17 şer elektronları bulunur. Çekirdeklerin kütleleri proton ve nötronunkinin tam katlarından ibaret olmalıdır. Halbuki çekirdeklerin kütleleri, kendilerini teşkil eden proton ne nötronların kütleleri toplamından, pek az da olsa, daima daha küçük bulunmuştur. Bu kütle noksanlığının, tanecikler birleşirken Einstein’ın E = mc2 ilişkisine göre bir miktar enerji kaybetmelerinden ileri geldiği tespit edilmiştir. Bir çekirdeğin sağlamlığının bu kütle noksanlığının fazlalığıyla arttığı görülmüş ve çekirdekler buna göre bir sınıflandırmaya tabi tutulmuştur. Ağır ve çok hafif çekirdeklerin kararsız, orta ağırlıktakilerin ise en sağlam oldukları görülmüştür. Nitekim çok ağır atomlu olan çekirdekler tabiî radyoaktiftir ve kendiliklerinden parçalanırlar.

ATOM FİZİĞİ ve KUVANTUM TEORİSİ

Bir atomdaki her elektron kuvantum sayısı diye adlandırılan dört dizi belirler. Bu sayılar enerjinin özelliklerine karşılık gelir. Toplam yörüngesel açısal momentum, yörüngesel açısal momentumun izdüşümü. Ayrıca bir atomdaki iki elektron her dört kuvantum sayısı için aynı değerleri taşıyamaz. Her enerji düzeyi için en çok sayıda elektrondan daha fazlası olamaz. Sözgelimi bir atomun en düşük enerji düzeyi – elektronların yörüngesel açısal momentumun sıfır olduğu düzey- iki elektrona kadar içerebilir.helyum atomunda iki elektron,hidrojen atomunda da bir elektron bu enerji düzeyinde bulunurlar. Bir sonraki ağır atom lityum için, üç elektrondan biri daha yüksek bir enerji düzeyinde bulunmalıdır; sonuç olarak da bu elektron başka bir atoma daha kolay verilebilir. Kuvantum mekaniği yardımıyla çok sayıda atom olgusu hesabı yapılmıştır, bu hesaplar, atomların özellikleri ve davranışı konusunda doğru açıklamalar getirmiştir.

ÇEKİRDEK

Çekirdek iki türlü parçacıktan meydana gelir: nötronlar ve protonlar. Bozunma sonucu meydana gelen çeşitli parçacıklar (elektronlar,pozitronlar,mezonlar)ikinci derece etkilerden doğar. Proton pozitif yükü olan bir parçacıktır;nötron, elektrik yükü bulunmayan, kütlesi protonun kütlesinden biraz fazla olan bir parçacıktır.

Demek ki bir atom çekirdeği iki sabitle belirtilebilir.

Çekirdekteki protonların sayısı Z atom numarası veya sayısı denilen ve tabiattaki kimyasal elementler için, 1’den (hidrojen) 92’ye (uranyum) kadar değişen bir sayıdır. Bu sayı çekirdeğin Z x e değerindeki pozitif yükünü gösterir ve çekirdek etrafında dolanan elektron sayısını da verir. Bu sayı Mendeleiev sınıflandırmasının temelidir.

çekirdeğin kütlesi hemen hemen tamamen A=Z+N toplam parçacık sayısına eşittir. (N, nötron sayısı) ve duyarlıkta (Z+N) X M değerindedir, çünkü proton ve nötronun M ve M’ kütleleri yaklaşık olarak eşittir. M, kütle birimi olarak alınırsa, bu A sayısına, incelenen elementin kütle sayısı denir.

Bugün kullanılmakta olan işaretlemede bir elementin sembolü yukarıda açıklanan hususlarla birlikte gösterilir. Aynı Z atom numaralı, N nötron sayıları farklı olan ve bundan ötürü kütle sayısı aynı olmayan elementler, buna karşılık birbirinin aynı kimyevi özelliklere ve pek yakın fiziki karaktere sahiptir. Bu hususlar o elementlerin aynı ismi almalarını ve sınıflandırmada aynı haneye yazılmalarını haklı gösterir. Bunlar izotopları meydana getirir. Böylece kurşunun, aynı Z=82 atom sayılı 9 izotopu bilinmektedir;bunlar için N nötron sayıları sırayla; 122,124,125,126,128,129,130,132,133’tür. Bu atomlardan bazıları tabiatta vardır; adi kurşun da bunların belli bir oranda karışımıdır;öyle ki, kütle sayılarının ortalaması olan bu tabii kurşunun atom sayısı 207,21’dir. Sadece yüz kadar farklı element bilindiği halde, halen ayırt edilmekte olan izotopların sayısı bine yaklaşır.

En basit çekirdekler, bir tek protondan meydana gelen hidrojen çekirdeği, bir proton ve bir nötrondan meydana gelen H veya D ağır hidrojen veya döteryum çekirdeği , sonra iki proton ve iki nötrondan meydana gelen helyum çekirdeğidir.

Tabii radyoaktiflik, uyartılmış element başkalaşmaları (transmütasyon), yapma radyoaktiflik, uranyum parçalanması (fisyonu), hidrojen birleşmesi (füzyonu), önceki teorilerle açıklanır. Kütle spektrografi sayesinde, atomların ve yabancı elementlerinin kütlelerini duyarlılıkla bulmak mümkündür. Böylece, oksijen atom kütlesinin 16 olduğu ağırlık sisteminde, protonunun kütlesi 1,00775, nötronunki de 1,00900 olarak bulunmuştur. Bir atom çekirdeği kütlesi, içindeki proton ve nötron kütleleri toplamına kesinlikle eşit olmayıp bu toplamdan biraz eksiktir. Böylece, oksijen çekirdeğinin kütlesi, hesap icabı 16,134 olmalıyken, ancak 16,00’dır. Böyle bir hesap adeta atomun kararlılığını ölçmeyi sağlar:atomlar arasında en kararlı olanlar, meydana gelirken en çok enerji miktarı çıkaranlardır.

Başkalaşma veya çekirdek tepkime deneyleri, çekirdeklerin boyutları hakkında bir fikir sağlamıştır. Çekirdeklerden en büyüğü olan uranyum çekirdeğinin parçalanmasında veya daha hafif parçacıklardan başlayarak bir helyum çekirdeğinin oluşumu sırasında böyle bir enerji elde edilir.

Çekirdekteki protonların ve nötronları birbirine bağlayan nükleer kuvvetler olmasaydı, eşit yüke sahip olan protonlar değil kenetlenmek, birbirlerine yaklaşamayacaklardı bile. Aynı şekilde nötronlarda çekirdeğe hiçbir şekilde bağlanamayacaklardı. Bunun sonucun da ise çekirdek dolayısıyla atom diye bir şey olmayacaktı.

ELEKTRONLAR

Atom çekirdekleri, istisnalar dışında, yalıtılmamıştır., ama sadece elektronlardan meydana gelen bir bölgeyle çevrilmiştir. Merkezi çekirdeğin son derece küçük olduğu göz önüne alınınca elektronların bu çekirdek etrafında, gezegenlerin güneş etrafındaki hareketlerine benzer bir harekete sahip oldukları farz edilir. Bu varsayım sayesinde Bohr 1913’te kuanta teorisinden yararlanarak bazı tayf çizgilerinin dalga boylarını tekrar kesinlikle bulmuştu. Bu varsayım Mendeleiev sınıflamasının tam bir yorumunu da sağladı.

Bohr’un maddi modeli bütün olayları açıklamaya yetmez, onun içinde gezegensel bir elektronun bütün özelliklerini tam olarak bilmekten vazgeçmek gerekir. Her makroskopik maddi görüntü gerçeği yansıtmağa elverişli olmamakla beraber, belirtilmesi imkansız duyarlıklardan kaçınmak için, elektronların elektron bulutları meydana getirdiği düşünülmüştür; elektronların, bulut için de bir yerdedir;daha çok, bulutun yoğun olduğu, nadiren de seyrek olduğu tarafta bulunur. Elektrik bakımından yansız bir atomda, elektronların sayısı çekirdeğim yükünü yansızlaştıracak kadardır. Demek ki bu sayı, yukarıda tarif edilen proton sayısı veya atom numarasıdır. Bu sayı, 1913’te İngiliz Moseley tarafından her atom için belirlenmişti;Moseley, X ışınları yayımını inceleyerek, bu ışınımların frekansı ile söz konusu sayı arasında genel bir bağlantı kurdu. Her elektron bir n kuanta sayısı ile belirtilir; bu sayı 1,2,3,4,5,6,7 değerinde olabilir;bu değerler K,L,M,N,O,P,Q harfleriyle gösterilen enerji basamakları’nı tanımlar;n’nin değeri her basamakta bulunabilen elektronların maksimal sayısını da gösterir; bu elektronların değeri 2n(kare), yani sırayla 2,8,18,32,50,72,98’dir. 102’den fazla elektronun olan atom bilinmediğinden, O (beşinci) basamağından sonraki basamaklar hiçbir zaman tam olarak dolmaz; fakat çoğu zaman öyle olur ki elektronlar, bir önceki basamakta boş yer varken başka bir basamak üzerine yerleşir. Böylece, 92 elektronu olan uranyumda elektronlar şu şekilde yerleşmiştir: K,L,M,ve N basamaklarında bütün elektronlar, yani sırayla 2,8,18 ve 32 elektron yer alır; diğer üç basamak ise dolu değildir: O basamağında 18, P basamağında 12, Q basamağında 2 elektron vardır. Her elektron için bu ayırt edici nitelikleri belirten başka üç kuanta sayısı tanımlanır.

Çekirdek, başkalaşmaların ve büyük enerjili türlü ışınların yayımlandığı yer ise, ışık ile madde arasındaki alışveriş alanı da elektron tabakalarıdır. Işıldama olayları 1913’te J.Franck ve G.Herz tarafından açıklanmıştı. Bir elektronun kuanta sayısı eksilince ışık yayını, artınca ışık soğurması olur. İyonlanmış atomlar veya iyonlar, elektron bulutlarında çok veya pek az elektron bulunan atomlardır. Bu halde, duruma göre, atomlar negatif(anyon) veya pozitif(katyon) bir toplam elektrik yükü çıkarırlar. Ek elektron alma eğilimindeki atomlara elektronegatif denir; bunlar, üst elektron basamakları hemen hemen dolu olan atomlardır( klor, üst tabakada bir eksik; oksijen, 2 eksik…). Elektron kaybetme eğiliminde olan atomlara elektropozitif denir;bunları üst basamağında pek az elektron vardır.(hidrojen ve sodyum için bir, kalsiyum için iki…). Bu özellikler, atomların temel kimyevi özelliklerinin açıklanmasına yara. Elektron bulutlarının çapları çekirdeklerinkinin aşağı yukarı 10 000 katıdır;bu çaplar milimetrenin on milyonda 1’i ila 5’i arasında oynar.

Atom , pozitif olarak yüklü bir çekirdekten ve negatif elektrik taneleri olan elektronlardan meydana gelmiş karışık bir sistemdir. Değişik elementlerin atomları, elektronların sayısı ve atom yansız olduğuna göre, çekirdeğin pozitif yükü bakımından birbirinden ayrılır.

İnce madeni bir levhadan geçtikleri zaman, a taneciklerinin bazen pek büyük olan sapmalarını yorumlamak için, Rutherford ‘’gezegensel’’ denilen bir model düşünmüştü. Bu model, atomun boyutlarına kıyasla boyutları pek küçük olan bir çekirdekten meydana gelir; bununla birlikte, atomun hemen bütün kütlesi bu çekirdekte toplanır. Güneşin etrafındaki gezegenler gibi bu çekirdek etrafında da elektronlar dolaşır; elektronların bu hareketi hemen sadece elektrostatik kuvvetlerin etkisi altında olur; bu kuvvetle, burada, çekim kuvvetlerinden çok daha önemlidir.

Büyük önemine rağmen bu modelin geniş ölçüde değiştirilmesi gerekti, çünkü model, yayım ve soğurma tayflarına ilişkin hiçbir yoruma elverişli değildi. Bohr teorisi başarısızlığa uğrayınca, makroskopik ölçüde geçerli olan klasik mekaniğin atom alanının tanecikleri için artık geçerli olmadığı fikri ortaya çıktı. Atom taneciklerinin hareketlerini izah edebilmek için yeni bir mekanik, dalga mekaniği meydana getirildi.

Elektronlar, taşıdıkları elektrik yükü itibariyle fizik kurallarına uygun hareket ederler. Bu fizik kuralları “aynı elektrik yüklerinin birbirini itmesi ve zıt yüklerin birbirini çekmesi”dir. Normal koşullarda hepsi eksi yüklü olan elektronların bu kurala uyup birbirlerini itmeleri ve çekirdeğin etrafında dağılıp-gitmeleri gerekir. Ancak durum böyle olmaz. Eğer, elektronlar çekirdeğin etrafında dağılsaydı,tüm evren boşlukta dolaşan,proton, nötron ve elektronlardan ibaret oludu. İkinci olarak; artı yüke sahip olduğu için çekirdeğin, eksi yüklü elektronları kendine çekmesi ve elektronların da çekirdeğe yapışmaları gerekirdi. Böyle bir durumda da çekirdek bütün elektronları çeker ve atom kendi içine çökerdi. Ancak bu olumsuzlukların hiçbiri olmaz. Elektronlar saniyede bin kilometrelik olağanüstü kaçış hızları, bu parçacıkların birbirlerine uyguladıkları itici kuvvet ve çekirdeğin elektronlara uyguladığı çekim kuvveti çok hassas değerler üzerine kurulmuştur. Bu üç zıt engel birbirlerini mükemmel bir şekilde dengeler. Sonuçta atomdaki bu muazzam sistem dağılıp parçalanmadan sürüp gider. atoma etki eden bu kuvvetlerden tek bir tanesinin, olmasaydı gerekenden biraz daha fazla veya biraz daha az olması atomun hiçbir zaman var olmamasına neden olurdu. Atomun olmadığı ortamda kainat hiçbir zaman var olmayacaktır.

ÇEKİRDEKLERİN YAPISI

Atom çekirdeği, atomun kendisi gibi karışık bir sistemdir; çekirdeğin yapıcı kararlı tanecikleri proton ve nötrondur. Çekirdeğin bileşimi Z ve A tam sayılarıyla tespit edilmiştir; Z, çekirdekteki proton sayısını gösterir; bunun pozitif yükü +Ze’dir; Z, peryodik sınıflamada, atom tarafından işgal edilen haneyi tespit eden atom numarası’dır; A, nükleonların, yani çekirdeği meydana getiren proton ve nötronların toplam sayısı ve atomun kütle sayısı’dır; A- Z, çekirdeğin nötron sayısıdır. Hidrojen çekirdeği bir tek protondan meydana gelir; hafif elementlerin çekirdeklerinde eşit veya hemen hemen eşit sayıda proton ve nötron vardır; ağır çekirdeklerde de nötron sayısı açıkça fazladır, mesela uranyum çekirdeğinin içinde 92 proton ve 143 nötron bulunur.

Çekirdeğin boyutları, atomun boyutları yanında çok küçük kalır. Gerçekten, her ikisi de küre şeklinde kabul edilirse, çekirdeğin çapı atomunkinden 10 000 ila 100 000 defa küçüktür; atomun kütlesi hemen tamamen çekirdek içinde bulunduğundan, çekirdek olağanüstü bir madde yoğunlaşması gösterir; bu, “birbirine bitişik”çekirdek dolu bir terzi yüksüğü kütlesinin, aşağı yukarı 400 milyon ton olacağı anlamına gelir. Elementlerin çekirdeklerinin çoğunun kararlı oluşu, nükleonlar arasında oldukça yüksek bir bağlantı enerjisi gerektirir; çekirdeklerin çoğu için bu enerji nükleon başına 7 ila 9 MeV(milyon elektron-volt) basamağındadır.

Nükleonlar, çekirdekte karşılıklı çekme kuvvetleriyle dururlar;yakın mesafelerde bu kuvvetler, protonlar arasında buluna ve aslında itici olan elektriksel kuvvetlerden çok daha önemlidir. Bu çekirdek kuvvetlerinin tabiatı hakkında henüz pek az şey bilinmektedir; Fermi’nin ortaya attığı ve Yukawa’nın geliştirdiği bir teoriye göre, çekirdek kuvvetlerinin alanı ile elektromagnetik alan arasında bazı benzerlikler vardır. Elektromagnetik alanın etkisinde bulunan parçacıklar arasındaki değiş tokuşlar nasıl fotonlar arcılığıyla yapılıyorsa, çekirdek alanının etkisi de mezon’lar aracılığıyla gerçekleşir; mezonlar, kütle parçacıklarıdır, proton ve elektron kütleleri arasında yer alırlar; kimi yüklü kimi yüksüz birçok tipleri daha önce, mesela kozmik ışınların incelenmesinde ortaya konmuştur.

Çekirdeklerin yapısını, yani nükleonların gruplaşma tarzını kesin olarak ortaya çıkarmak için de araştırmalar yapılmaktadır;bunun için iki esas model düşünülmüştür.

Atomun elektronik zarf modeliyle bazı benzerlikler gösteren ardışık tabakalı model; nükleonların, mesela bir su damlasına moleküllerin birleşmiş olduğu şekilde birleşmiş olduğu sıvı damlası modeli. Gerçek yapının bu iki modelin uygun şekilde birleştirilmesiyle elde edilmesi de mümkündür. SON

KAYNAKLAR

Meydan larousse ansiklopedisi

Yeni rehber ansiklopedisi

Grolier international americana ansiklopedisi

Milliyet larousse ansiklopedisi

Mercek dergisi

İnternetkaynakları

http://www.ideefixe.com/ 

http://www.murathocam.cjb.net/

http://www.geocities.com/tolgahoca1

http://www.fezakimya.cjb.net/ 

http://osys-kimya.8m.net/  

http://orhan025.8m.com/  

www.kimyaokulu.com

www.chemplace.com/

www.chemfinder.com/

www.chemicalonline.com/content/homepage/

www.chemcenter.org/

www.chemscope.com/

www.acs.org/

www.chematch.com/colcsc/splash.asp

www.chemweb.com/

http://www.dotfinechem.com/

 http://www.edinformatics.com/il/il_chem.htm 

http://ir.chem.cmu.edu/irproject/ 

http://www.sciencegeek.net/ 

http://www.chimie.fundp.ac.be/javas/java_index

http://www.101science.com/chemlinks1.htm  kimya ile ilgili yüzlerce link

http://www.chem.leeds.ac.uk/delights/  resim, deney ve animasyonların bulunduğu iyi bir site

http://www.csc.fi/lul/chem/graphics.html her cins kimya ile ilgili resim, molekül modeli vs linkler

http://www.chem.ucla.edu/~nick/myArt/ molekül modelleri 

http://xray.bmc.uu.se/markh/notes/howto/molray_gallery.html molekül modelleri

http://www.apsidium.com/linkpage/linkpage.htm kimya ile ilgili çeşitli linkler

http://chemlab.pc.maricopa.edu/periodic/H.html  elementlerin izotopları ile ilgili

Kategori: Bilim


Rasgele...


Destekliyoruz arkada - arkadas - partner - partner - arkada - proxy - yemek tarifi - powermta - powermta administrator - Proxy