Atom hakkındaki fikirler çok eski olmasına rağmen 20. yüzyıla kadar öznel yargılardan öteye gidememiştir. Maddenin atomlardan oluştuğu fikri çok eski olsa da onun hakkında edinilen bilgiler oldukça yeni sayılır. Yunan filozoflar tarafından bölünemez en küçük parça olduğu düşünülen atom hakkında birçok teori ortaya atılmıştır ve geçerliliğini zaman içinde yitirmiştir (Atom sözcüğü Yunancada “bölünemez” anlamına gelen atomos sözcüğünden türetilmiştir). Bugünkü bilgilerimizle atomun çok küçük olduğunu, artı yüklü bir çekirdekten oluştuğunu ve çekirdeğin çevresinde elektronların bulunduğunu bilmekteyiz. Aynı zamanda elektromanyetik ışıma yaptığını ve elektriksel olarak nötr olduğunu söyleyebiliriz.
Atom (atom kavramı ile ilgili detaylı bilgiye erişmek için burayı tıklayın), bir elementin bütün özelliklerini taşıyan en küçük parçacığıdır. Yalnızca taramalı tünel mikroskobu (atomik kuvvet mikroskobu) ile incelenebilir.
Eski Yunan atom kuramları planlı deneylere dayanmıyordu. Bunun için yaklaşık 2000 yıllık bir zaman diliminde atom kuramı sadece tartışılmaktan öteye gidemedi. John Dalton’un 1803-1808 yılları arasında geliştirip önerdiği atom kuramı kimya tarihinde en önemli aşamalardan biri olmuştur.
Kimyanın temel yasalarından olan sabit ve katlı oranlar yasalarından gidilerek ilk atom modeli olan Dalton atom modeli ortaya atılmıştır. Bu model aşağıdaki gibi özetlenebilir:
Dalton atom modelinin eksiklikleri:
Dalton Atom Teorisi | Modern Atom Teorisi |
---|---|
Atom en küçük parçacıktır ve bütün elementler atomlardan meydana gelir. | Atomu oluşturen parçacıkların bulunması atomun en küçük yapı olmadığını göstermiştir. |
Atom bölünemez, parçalanamaz ve yeniden oluşturulamaz. | Atomlar çekirdek tepkimeleri sonucu parçalanabilir veya başka bir atoma dönüşebilir (fisyon ve füzyon). |
Bir elementin bütün atomlarının boyutları kütleleri ve kimyasal özellikleri aynıdır. Farklı elementlerin atomları ise kendi içinde aynı diğer elementlerden faklıdır. | Bir elementin kimyasal özellikleri aynı olsa dahi fiziksel özellikleri ve kütleleri farklı olabilir (izotop). |
Bileşikler birden çok elementin atomlarından oluşur. | Bileşikler birden çok elementin atomlarından oluşur. |
Atomlar içi dolu kürelerdir. | Atomlar boşluklu yapılardır. |
1900 lerin başında -Dalton’dan yaklaşık 100 yıl sonra- Joseph Thomson yeni bir atom teorisi geliştirdi. Atom yapısı ile ilgili çalışmalar, elektriğin yüklü taneciklerden oluştuğunu göstermiştir. Joseph John Thomson katot ışınları ile yaptığı deneylerde negatif yüklü taneciklerin yani elektronların varlığını saptamıştır. Elektronun varlığının belirlenmesinden sonra Dalton Atom Modeli yeni bir şekil almıştır. Atomlar yüksüz tanecikler olduklarına göre atom içinde (-) yüklü elektronları nötrleştirecek (+) yüklerin de bulunması gerekmektedir. Bu artı (+) yüklü taneciklere proton adı verilmiştir. J.J. Thomson’a göre;
Thomson atom modelini üzümlü keke benzetebiliriz. Kekin hamur kısmı pozitif yük, üzümler ise rastgele dağılmış negatif yüklerdir.
Thomson Atom Modelinin eksiklikleri:
Thomson Atom Teorisi | Modern Atom Teorisi |
---|---|
Atomlar yaklaşık €€10^{-10}€€ m çapında içi dolu kürelerdir. | Atomlar yaklaşık €€10^{-10}€€ çapında olan boşluklu yapılardır. |
Küre içerisinde(atomda) artı yükler ve eksi yüklü elektronlar rastgele dağılmıştır. | Elektronlar rastgele değil belirli bir yörüngede hareket eder. |
Atomda pozitif ve negatif yükler eşit sayıdadır. Bu sebeple atomlar yüksüzdür. | Elektronlar ve protonlar eşit sayıda olmayabilir. Bu sebeple atom yüklü olabilir. |
Elektronların kütlesi atomun kütlesi yanında ihmal edilecek kadar küçüktür. Atomun kütlesi pozitif yüklerle oluşur. | Atomun içinde sadece elektron ve proton yoktur. |
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.
Rutherford, Thomson atom modeliyle bu sonuçları açıklayamamıştır. Atom homojen bir yapıda olsaydı, bütün α parçacıklarının levhayı geçmesi veya geçmemesi gerekirdi. α taneciklerinden bazılarının çok az sapması veya geri dönmesi, atom içinde (+) yüklü iyonların geçmesini zorlaştıran bir bölümün varlığını gösterdi. Bu nedenle Rutherford, atomda pozitif yükün ve kütlenin atom merkezinde çok küçük hacimde toplandığını düşündü ve bu bölüme çekirdek adını verdi. Deney sırasında sapan veya geri dönen a taneciklerinin çekirdeğe çok yakın gelen veya tam çekirdek üzerine isabet eden tanecikler olduğunu belirtti.
Bu modele göre;
Rutherford atom modeli genellikle güneş sistemine benzetilebilir. Merkezde güneş yani çekirdek, etrafında belli bir yörüngede dönen gezegenler yani elektronlar vardır.
Rutherford Atom Modelinin eksiklikleri:
Rutherford Atom Teorisi | Modern Atom Teorisi |
---|---|
Atomda çekirdek adı verilen yapı vardır. | Atom kütlesinin büyük bir kısmı çekirdekten oluşur. |
Atom, pozitif yüklü çekirdek ve onun çevresinde çembersel yörüngelerde dolanan negatif yüklü elektronlardan oluşur. Çekirden atomun kütlesinn çoğunluğunu oluşturur. | Atomun içinde çekirdek ve çekirdeğin etrafında elektronların bulunma ihtimalinin yüksel olduğu yerler vardır. |
Atomun büyük kısmı boşluklu yapıdadır ve elektronlar çekirdek çevresindeki bu boşluklarda hareket etmektedir. | Atomun büyük kısmı boşluktan oluşur. |
Eğer elektronlar durgun halde olsaydı çekirdekteki pozitif yükler ile elektronlar arasında oluşan elektrostatik çekimden dolayı elektronlar çekirdek üzerine düşerdi. | Elektron, çekirdek çevresinde belirli yörüngelerde çekirdeğe düşmeden hareket eder. |
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, 3Li+2…) için bir atom modeli geliştirmiştir. Bohr atom modelinin varsayımları şunlardır:
En nihayetinde Bohr atom modelinin de eksiklikleri mevcuttur:
Detayları Okuyun: Bohr Atom Modeliyle İlgili Detaylı Konu Anlatımı
Modern atom teorisi kabul görmeden önce şu gelişmeler gerçekleşmiştir;
Tüm bu gelişmelerden sonra atom teorisi yeniden ele alınmış ve modern atom teorisi oluşmuştur. Bohr atom modeli, tek elektronlu türlerin davranışlarının açıklanmasında başarılı olmakla (örneğin hidrojen) 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. Modern atom teorisinin modelinin varsayımları şunlardır:
Benzer konu anlatımı: Atom ve Periyodik Sistem: Modelleme ve Bohr Atom Modeli
Einstein, fotoelektrik olayını açıklarken ışığın fotonlardan oluşan tanecikli bir yapıya sahip olduğunu düşünerek hareket etmişti. Ancak yapılan bir çok deney (kırılım ve girişim deneyleri) ışığın dalga özelliği taşıdığını göstermişti. Aynı dönemlerde Bohr atom modeli de açıklamakta yetersiz kaldığı konular üzerinde sorgulanmaktaydı.
Yukarıdaki olayların temelinde yatan konu “ışık bir dalga mı yoksa tanecik mi” sorusudur. 1924 yılında De Broglie hipotezinde, ışık dalgalarının foton olarak davranabilmesinden yola çıkarak elektron gibi küçük taneciklerin dalga özelliği gösterebileceğini ileri sürdü.
De Broglie çalışmalarını daha çok elektronlar üzerine yoğunlaştırdı ve fotonun dalga boyunu hesaplamak için Einstein’ın formülüyle Planck’ın formülünü birleştirmiştir ve aşağıdaki formülleri üretmiştir.
De Broglie’nin çalışmaları ile Heisenberg’in ve Erwin Schrödinger’in çalışmaları sayesinde atomun kuantum modelinin gelişimi sağlanmıştır.
Yayınlanan Son 3 Yazı
Güncellenen Son 7 Yazı