Atom Nedir?

11.10.2017 - 13:50

Kimya öğrenmek veya genel manada madde ile ilgili bilgi sahibi olması gereken bir insanın ilk sorması gereken soru "atom nedir" sorusudur. Çünkü konu içerisinde öğreneceğiniz gibi atom maddenin, yaşamın ve kimyanın temelidir.

Atom kısaca maddenin temel birimi ve elementlerin tanımlayıcı yapısıdır.

"Atom" terimi, Yunanca'dan gelir ve "bölünemez" manasını taşır. Çünkü atomun varlığı keşfedildiğinde, evrendeki en küçük şey olduğu ve asla bölünemeyeceği düşünülmüştü. Daha sonraki çalışmalar atomun daha küçük parçacıklardan meydana geldiğini gösterdi. Bazı ekstrem durumlarda atomun parçalandığı da ortaya çıktı.

Artık atomların üç parçadan meydana geldiğini biliyoruz. Atomu oluşturan üç temel yapı şöyledir:

Proton (+)
Nötron (0)
Elektron (-)

Zamanla bu temel yapıların da kuark gibi daha küçük parçacıklardan oluştuğu ortaya çıkmıştır.

Şu an bildiğimiz kadarıyla atomlar, 13.7 milyar yıl önce Big Bang'in (büyük patlama) ardından meydana gelmiştir. Çok sıcak olan evren soğuduğu için, koşullar kuarkların ve elektronların oluşması için uygun hale geldi. Kukalar protonları ve nötronları oluşturmak üzere bir araya geldi ve bu parçacıklar çekirdek halini. Bu süreç, CERN'de yapılan araştırmalara göre, evrenin varlığının ilk birkaç dakikasında gerçekleşti.

Aklınızda peki atomu kim bulmuştur gibi bir soru gelebilir ancak bu soruya tek bir isimle cevap vermek mümkün değildir. Çünkü ilkçağdan itibaren atomla ilgili fikirler ortaya atılmıştı. Bu fikirler zamanla birçok bilim adamının katkılarıyla modern atom teorisine dönüştürülmüştür.

7. sınıftan itibaren karşımıza çıkan atom konusunu detaylı çalışmak için atom ve yapısı konusuna bakmanız gerekir.

Atom Parçacıkları

Yukarıda atomu oluşturan üç temel parçacıktan bahsettik. Bu parçacıklardan protonlar ve nötronlar elektronlardan daha ağırdır ve atomun merkezinde çekirdeğin içinde bulunurlar. Elektronlar son derece hafiftir ve çekirdeğin etrafında dönen bir bulutta bulunurlar. Elektron bulutu, çekirdekten 10,000 kat daha büyük bir yarıçapa sahiptir.

Protonlar ve nötronlar yaklaşık olarak aynı kütleye sahiptir. Bununla birlikte, bir protonun 1.800'den fazla elektron kadar kütlesi vardır. Atomlar her zaman eşit sayıda proton ve elektrona sahiptirler ve protonların ve nötronların sayısı genellikle aynıdır. Bir atoma bir proton eklemek, yeni bir element oluştururken, bir nötron eklenmesi atomunun bir izotopunu veya daha ağır halini oluşturur.

Atom Çekirdeği

Atom çekirdeği, 1920'de, Yeni Zelandalı bir fizikçi olan Ernest Rutherford tarafından keşfedildi. Rutherford ayrıca, çekirdekte nötr bir parçacık bulunduğu teorisini ortaya attı. Bu teori aynı zamanda Rutherford öğrencisi olan İngiliz fizikçi James Chadwick'in 1932'de ispatlandı.

Atomun neredeyse tüm kütlesi çekirdekte bulunur. Çekirdeği oluşturan protonlar ve nötronlar yaklaşık olarak aynı kütleye (proton biraz daha az) ve aynı açısal momentuma sahiptir. Çekirdek, doğadaki dört temel kuvvetten biri olan "güçlü nükleer kuvvet" tarafından bir arada tutulur. Protonlar ve nötronlar arasındaki bu kuvvet, elektrik kurallarına göre + yüklü protonların birbirini itip kopmasına engel olur.

Bütün atom çekirdekleri aynı kararlılığa sahip değildir. Radyoaktif atomların çekirdeği daha kararsız yapıdadır.

Atom çekirdeğinde kısaca + yüklü protonlar ve yüksüz nötronlar bulunur.

Protonlar

Protonlar atom çekirdeğinde bulunan pozitif yüklü parçacıklardır. Rutherford bunları 1911 ve 1919 yılları arasında gerçekleştirilen katot ışınlı tüp deneyleriyle keşfetti. Protonun kütlesie kütlesi 0.9986 akb (nötronun kütlesi 1'e kıyasla) veya 1.673x10^-27 kg'dır ve nötronlardan biraz daha azdır.

Bir atomdaki proton sayısı, hangi element olduğunu tanımlar. Örneğin, karbon atomlunun 6 protonu, hidrojen atomunun 1 protonu ve oksijen atomunun 8 protonu vardır. Bir atomdaki protonların sayısı, o elementin atom numarası olarak adlandırılır. Bir atomdaki proton sayısı elementin kimyasal davranışını da belirler. Elementlerin periyodik cetveldeki sıralanışı, artan atom numarasına göredir.

Her proton üç kuarktan meydana gelmiştir. Bunlardan ikisi "yukarı kuark" (her biri +2/3 yüklüdür) ve biri "aşağı kuark" (-1/3 yüklüdür) şeklindedir. Bu üç kuarkın yükünü topladığımızda +1 yük elde ederiz. Bu üç kuark dışında "gluon" adı verilen temel parçacıklar vardır. Gluonlar yukarı ve aşağı kuarklar arasında güçlü nükleer kuvvet oluşmasını sağlayan yüksüz parçacıklardır.

Nötronlar

Atom çekirdeğinde bulunan yüksüz parçacıklar nötronlardır. Nötron, protonların ve elektronların göreli kütlesini bulmak için sabit kütle birimi olarak kullanılır. Nötron 1 akb veya 1.6749x10^-27 kg'lık bir fiziksel kütleye sahiptir. Nötronun varlığı 1920'de Rutherford tarafından teorize edildi ve 1932'de Chadwick tarafından keşfedildi.

Hidrojen atomu hariç bütün atom çekirdeklerinde nötron bulunur. Bir nötronun kütlesi bir protonunkinden biraz daha büyüktür. Protonlar gibi, nötronlar da 3 kuarktan oluşur. Ancak +2/3 yüklü 1 yukarı kuark ve -1/3 yüklü bir aşağı kuark içerdiğinden toplam yükü 0 olur.

Proton ve nötronların toplam sayısı atomun kütle numarasını verir. Çünkü atomun kütlesi proton ve nötronlardan oluşur.

Elektronlar

Kütlesi ihmal edilecek kadar az olan negatif (-) yüklü atom parçacıklarıdır. Bir elektronun kütlesi 9.109x10^-31 kg şeklindedir. Elektronlar atomun çekirdeğinde değil yörüngelerinde bulunurlar. Sürekli hareket eden elektronların bir an için nerede bulunduğunu keşfetmek zordur.

Elektronlar atomlar arası geçiş yapma imkanına sahiptir. Bir atom elektron verdiğinde + yüklü, elektron aldığında ise - yüklü iyon haline gelir. Nötr atomlarda proton sayısı ile elektron sayısı aynıdır.

Elektronların atom içerisinde bulunma ihtimali yüksek olan yapılara orbital denir. Elektronlar orbitallerde yer alır.

Atom Modelleri

Atomla ilgili bilgilerimiz zaman içerisinde önemli bilim adamlarının katkılarıyla şekillenmiştir. Atom modelleri atomu açıklayan birer hipotez niteliği taşırlar. Bilim tarihindeki en önemli atom modellerini sırasıyla şöyle aktarabiliriz.

Bütün bu modeller bir öncekine bir şeyler ekleyerek gelişmeye neden olmuştur. Bohr'dan sonra birçok bilim adamının katkılarıyla modern atom teorisi şekillenmiştir.

Bütün atom modellerin eksikleri sonraki çalışmalarla giderilmeye çalışılmıştır. Şu an elimizde olan modern atom modeli de sürekli geliştirilmektedir.

Etiketler:

kimya

Yorumlar

Yorum Yap