Atom Nedir? Atom Hakkında Genel Bilgiler - Sayfa 2

Atom Gölgesinin Fotoğrafı Çekildi

Fotoğrafı çekilen bir atomun gölgesi,neye benzer?
Yukarıda görülen pikselli resim, güneşe veya eski bir duvar kağıdına ait değil. Bilim adamları, bir atomun gölgesini ilk kez fotoğrafa yansıtmayı sonunda başardılar. Brisbane, Queensland'daki Griffith Üniversitesi tarafından yakalanan resim, bir kerede bir atomu tutabilen el yapımı bir iyon tuzağı sayesinde elde edilmiş. Bunun ardından doğru dalga uzunluğundaki bir ışık, atom içerisinden geçirilerek çok küçük boyutlarda bir gölge elde edilmiş. İşleri kolaylaştırmak üzere büyük bir atom olan Ytterbium kullanılmış ve atom, kararlı durumda kalması için -273 dereceye kadar soğutulmuş. Aydınlatılan atomun meydana getirdiği gölgenin fotoğrafı, Frensel lens ile çekilmiş.

Araştırmacılar, gölgenin fotoğrafını çekmekte kullanılan yöntemin yüksek çözünürlüklü biyolojik sistemlerde de kullanabileceğini, örneğin DNA örneklerine zarar vermeden izlenebileceklerini söylüyor.

Atom Hakkında Ortaya Konan Görüşler ve Atom Teorileri
MsXLabs.org

Atom hakkında Democritus, Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr ve De Broglie isimli bilim adamları ve filozoflar görüşlerini ortaya koymuşlar ve günümüzdeki atom modeli ortaya çıkmıştır.




a) Democritus Atom Teorisi
Atom hakkında ilk görüş M.Ö. 400’lü yıllarda Yunanlı filozof Democritus tarafından ortaya konmuştur. Democritus, maddenin taneciklerden oluştuğunu savunmuş ve bu taneciklere atom adını vermiştir. Democritus, atom hakkındaki görüşlerini deneylere göre değil varsayımlara göre söylemiştir. Democritus’ a göre;
• Madde parçalara ayrıldığında en sonunda bölünemeyen bir tanecik elde edilir ve bu tanecik atomdur.
• Bütün maddeler aynı tür atomlardan oluşur.
• Maddelerin farklı olmasının nedeni maddeyi oluşturan atomların sayı ve dizilişi biçiminin farklı olmasıdır.
• Atom görülemez.
• Atom görülemediği için bölünemez.

NOT :
1- Democritus, Teos’ta doğmuş Anadolulu düşünürdür. Günümüzden 2500 yıl kadar
önce M.Ö. 500’ lü yıllarda yaşamıştır.
2- Maddedeki değişmelerin bölünemeyen bu taneciklerin sayı; biçim ve dizilişlerindeki değişmeye bağlı olduğunu kabul etmiştir.

b) John Dalton
Atom hakkında ilk bilimsel görüş 1803 – 1808 yılları arasında İngiliz bilim adamı John Dalton tarafından ortaya atılmıştır. Dalton’ a göre;
• Maddenin en küçük yapı taşı atomdur. (Maddeler çok küçük, bölünemez, yok edilemez taneciklerden oluşur.)
• Atomlar parçalanamaz
• Atom içi dolu küre şeklindedir.
• Bütün maddeler farklı tür atomlardan oluşmuştur.
• Maddelerin birbirlerinden farklı olmasının nedeni maddeyi oluşturan atomların farklı özellikte olmasıdır.
• Bir maddeyi oluşturan atomların tamamı birbirleriyle aynı özelliklere sahiptir.

NOT :
1- Madde fiziksel veya kimyasal değişmeye uğradığında atomlar varlıklarını korurlar, parçalanmaz ve yeniden oluşturulamazlar.
2- Kimyasal olaylar atomların birleşmesi veya ayrılması sonucu oluşur. Atomlar birleşerek molekülleri oluşturur. Bir bileşiğin molekülleri tamamen birbirinin aynısıdır.
3- Dalton İngiltereli bir kimyacı olup daha çok maddenin yapısını açıklayan atom teoriyle ün kazanmıştır. Bunun yanında gazların bir takım özellikleriyle ve özellikle kısmi basınçlarıyla alakalı çalışmalarda yapmıştır.
4- Birçok elementin atomlarının ağırlıklarını kendi ilkel ortamında çalışarak ölçmeye çalışmış ve bu ağırlıklarla alakalı bir tablo yapmıştır. Ancak daha sonra gelişen teknik ve teknolojiyle bilim adamları tarafından atomların ağırlıklarını yeniden ölçülmüş ve maalesef Dalton’un hazırladığı bu tablonun hatalı olduğu ortaya çıkmıştır.
5- 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 konular temel özellikler şunlardır.
6- Aynı elementin atomları biçim, büyüklük, kütle ve daha başka özellikler bakımından aynıdır. Ancak bir elementin atomları başka bir elementin atomlarından farklıdır.
7- Atomlar belli sayılarda birleşerek molekülleri oluştururlar. 1 atom X ile 1 atom Y den XY, 1 atom X ile 2 atom Y den XY2 bileşiği oluşur. Oluşan bileşikler ise standart özellikleri moleküller topluluğudur.
8- Farklı cins atomlar farklı kütlelidir.
9- Atomla ilgili günümüzdeki bilgiler dikkate alındığında Dalton atom teorisinde üç önemli yanlış hemen fark edilir:
• Atomlar içi boş küreler değildir. Boşluklu yapıdadırlar.
• Aynı cins elementlerin atomları tam olarak aynı değildir. Kütleleri farklı (izotop) olanları vardır.
• Maddelerin en küçük parçasının atom olduğu ve atomların parçalanamaz olduğu doğru değildir. Radyoaktif atomlar daha küçük parçalara ayılarak daha farklı kimyasal özellikte başka atomlara ayrışabilir; proton, nötron, elektron gibi parçacıklar saça bilirler.


c) John Joseph Thomson
Atomun yapısı hakkında ilk model 1898 yılında Thomson tarafından ortaya konmuştur. Thomson atom modeli bir karpuza yada üzümlü keke benzer. Thomson’ a göre;
• Atom küre şeklindedir. (Çapı 10–8 cm)
• Atomda (+) ve (–) yüklü tanecikler bulunur.
• Thomson’a göre atom; dışı tamamen pozitif yüklü bir küre olup negatif yüklü olan elektronlar kek içerisindeki gömülü üzümler gibi bu küre içerisine gömülmüş haldedir.

NOT :
1- İngiliz fizik âlimlerinden biri olup, elektronlar hakkındaki çalışmalardan dolayı 1906 da Nobel fizik ödülünü almıştır. 1885’te
içi boş bir cam tüp içerisinden elektrik akımları üzerinde çalışırken ışınları tüpün negatif (katot) kutbundan geldiğini görmüş ve ilk defa katot ışınlarını bulmuştur. Böylece elektronları da bulmuştur. Ve sonuç olarak elektronların her atomun tabiatında var olan temel parçacıklar olduğunu söylemiştir.
2- Dalton atom modelinde (-) yüklü elektronlardan ve (+) yüklü protonlardan söz edilmemiştir. Yapılan deneyler yardımıyla; katot ışınlarından protonun varlığını ortaya koymuştur. Thomson atom altı parçacıklar üzerinde çalışmalar yaparken icat ettiği katot tüpü yardımıyla 1887 yılında elektronu keşfinden sonra kendi atom modelini ortaya attı
3- Elektronların kütlesi pozitif yüklerin kütlesinden çok küçüktür. Bu nedenle atomları başlıca pozitif yükler oluşturur.
4- Atomda elektriksel dengeyi sağlamak için pozitif yük sayısına eşit sayıda elektron küre içinde dağılmıştır.

5- ELEKTRON’UN KEŞFİ
Maddenin yapısına ilk olarak modern yaklaşım Thomson’un katot ışınlarını inceleyerek elektronun keşfi ile başlar. Thomson : elektriksel gerilim uygulanan katot ışınları tüpünde katot ışınların negatif kutup tarafından itildiğini pozitif kutba doğru çekildiğini tespit etti.
Aynı cins elektrik yüklerinin bir birini itmesi ve farklı yük elektrik yüklerinin birbirini çekmesi nedeniyle Thomson katot ışınlarının negatif elektrik yüklerinden olduğu sonucu çıkardı.
Thomson deneyinde katot için farklı madde kullandığında ve deney tüpünün farklı gazla doldurulduğunda da katot ışınlarının aynı davranışta bulunduğunu gördü. Böylece elektronun maddenin cinsinin karakteristik bir özelliği olmadığını bütün atom cinsleri için elektronun her birinin aynı olduğunu neticesini ortaya koydu.
Elektron negatif yüklü olduğundan elektriksel alanda pozitif kutba doğru saparlar. Elektriksel alandaki bu sapmalar taneciğin yükü (e)ile doğru, kütlesi(m) ile ters orantılıdır. Yükün kütleye oranı (e/m) bir elektrik alanı içinde elektronların doğrusal yoldan ne kadar sapacağını gösterir.

6- PROTONUN KEŞFİ
Katot tüpleriyle elektron elde edildiği gibi, elektrik deşarj (boşalma ) tüpleri ile de pozitif iyonlar elde edilir. Bu tüplerde uygulanan yüksek gerilim sonucunda atomdan elektronlar koparılarak pozitif iyonlar oluşturulur. Oluşan bu pozitif iyonlar bir elektriksel alanda elektronun ters yönünde hareket ederek negatif elektrota (katota) doğru ilerler. Bu iyonların büyük bir kısmı hareketleri sırasında ortamdaki elektronlara çarparak nötral atomlar oluştururlar. Çok az bir kısmı ise yollarına devam ederek katota erişirler. Eğer ortası delikli bir katot kullanılırsa, pozitif parçacıklar delikten geçerler. Bu ışınlara pozitif iyonlar ya da kanal ışınları denir.
Pozitif iyonlar için e/m nin saptanmasında katot ışınlarının incelenmesinde kullanılan yöntemin hemen hemen aynısı kullanıldı. Katot ışınlarında katot maddesi ne olursa olsun elde edilen ışınların e/m oranı hep aynı bulunmuştu. Oysa pozitif ışınlarda elde edilen e/m oranı tüpteki gazın oranına göre farklı olduğu bulundu
7- Protonlar ve elektronlar yüklü parçacıklardır. Bunlar yük bakımından eşit, işaretçe zıttılar. Protonlar +1 birim yüke, elektron ise –1 birim yüke eşittir.
8- Nötr bir atomda proton sayısı elektron sayısına eşit olduğundan yükler toplamı sıfıra eşittir.
9- Atom yarı çapı 10-8 cm olan bir küre şeklindedir. Söz konusu küre içerisinde proton ve elektronlar atomda rasgele yerlerde bulunurlar. Elektronun küre içindeki dağılımı üzümün kek içindeki dağılımına benzer.
10- Elektronların kütlesi ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Bu nedenle atomun ağırlığını büyük ölçüde protonlar teşkil eder.
11- • Nötron denilen parçacıklardan bahsedilmemesi Thomson atom teorisinin
eksikliklerinden biridir.
• Proton ve elektronların atomda rasgele yerlerde bulunduğu iddiası ise teorinin hatalı yönüdür.


d) Sir Ernest Rutherford
Atomun çekirdeğini ve çekirdekle ilgili birçok özelliğin ilk defa keşfeden bir bilim adamıdır.
• Atom kütlesinin tamamına yakını merkezde toplanır, bu merkeze çekirdek denir.
• Elektronlar çekirdek etrafında dairesel yörüngelerde sürekli dolanırlar. (Yörünge daire şeklinde değil, enerji seviyesine karşılık gelen orbitallerde dolanır.)
• Elektronların bulunduğu hacim çekirdeğin hacminden çok büyüktür.
• Çekirdekteki yük miktarı bir maddenin bütün atomlarında ayın, farklı maddenin atomlarında farklıdır.
• Çekirdekteki yük sayısı, elektron sayısına eşittir.
• Çekirdekteki pozitif yüklerin kütlesi yaklaşık atom kütlesinin yarısına eşittir.

NOT :
1- Yeni Zellanda’da doğmuş ve başarılı bir öğrenci olduğundan 1894 yılında İngiltere’ye gelmiştir. İlk önceleri elektromanyetik
radyasyon hakkında çalışmalar yapmıştır. Daha sonraları ilgisini X ışınlarına ve radyoaktiviteye çevirmiştir. Farklı tipte elektromanyetik radyasyonların varlıklarını ortaya atmış bunlara ilk defa ve sembolleri ve isimlerini vermiştir. Devamla ışımasının helyum çekirdeği, ışımasının ise elektron içerdiğini bulmuş ve bu çalışmasından dolayı 1908 yılında kimya Nobel ödülü almıştır.
2- 1911 yılında atomun kütlesinin çoğunu içine alan çok küçük bir merkezinin olduğunu ortaya attı, ve buna çekirdek adını verdi.
3- Atomun yapısının açıklanması hakkında önemli katkıda bulunanlardan biride Ernest Rutherford olarak bilinir. Rutherford’dan önce Thomsan atom modeli geçerliydi bu kurala göre atom küre şeklindedir. Ve küre içerisinde proton ve elektronlar bulunur. Acaba bu proton ve elektronlar atom içerisinde belirli bir yere mi yoksa rast gele mi dağılım içerisinde mi bulunuyordu? Bu sorunun cevabı daha bulunamamıştı. Rutherford bu sorunun cevabı ve Thomson atom modelinin doğruluk derecesini anlamak için yaptığı alfa parçacıkları deneyinde bir model geliştirdi
4- Polonyum ve radyum bir - ışını kaynağıdır. Rutherford bir radyoaktif kaynaktan çıkan - taneciklerini bir demet halinde 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 - parçacıkları ekrana sürülen ZnS üzerine ışıldama yaparlar. Böylece metal levhayı geçen - parçacıklarını sayma imkanı elde edilmiş olunur. Rutherford yaptığı deneyde metal levha üzerine gönderilen - parçacıklarının 99,99 kadarının ya hiç yollarında sapmadan ya da yollarında çok az saparak metal levhadan geçtiklerini, fakat çok az bir kısmının ise metale çarptıktan sonra büyük bir açı yaparak geriye döndüklerini gördü. Rutherford daha sonra deneyi altın levha yerine kurşun, bakır ve platin levhalar üzerinde denedi. Hepsinde de aynı sonuç ortaya çıktığını gördü.
Kinetik enerjisi çok yüksek olan çok hızlı olarak bir kaynaktan çıkan - parçacıklarının geriye dönmesi için;
1- Metal levhada pozitif kısmın olması
2- Bu pozitif yüklü kısmın kütlesinin (daha doğrusu yoğunluğunun) çok büyük olması gerekir.
Bu düşüncelerden harekele Rutherford bu deneyden şu sonucu çıkardı:
• Eğer - tanecikleri atom içerisinde ki bir elektrona çarpsaydı kinetik enerjileri büyük olduğu için elektronu yerinden sökerek yoluna devam edebilirdi. Ayrıca a - taneciği pozitif, elektron olduğundan söz konusu almaması gerekliydi. Bu düşünceyle hareket eden Rutherford metale çarparak geriye dönen a - parçacıklarının sayısı metal levhadan geçenlere oranla çok küçük olduğundan atom içerisinde 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 kütlesini yaklaşık olarak çekirdeğin kütlesine eşit olduğu ve elektronlarda çekirdek etrafındaki yörüngelere döndüğünü ileri sürmüştür. Buna göre Rutherford atomu güneş sistemine benzetmiş oluyor. Rutherford atom modelini ortaya koyduğunda nötronların 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.


d) Niels David Bohr
Bohr atom teorisi hidrojenin yayınma spektrumuna dayanılarak açıklanır. Bohr’ a göre;
• Elektronlar çekirdek etrafında belirli enerjiye karşılık gelen belirli uzaklıklarda bulunur.
• Yüksek enerji düzeyinde bulunan elektron, düşük enerji düzeyine geçerse fotonlar halinde ışık yayarlar.
• Kararlı hallerin tamamında elektronlar çekirdek etrafında dairesel yörünge izlerler.

NOT :
1- Bohr, Danimarkalı bir fizikçidir. Doktorasını bu şehirde bitirdikten sonra 1911 yılında J.J. Thomson ile birlikte çalışmak için
İngiltere’ye gitti. Birkaç yıl içinde ciddi ve başarılı çalışmalarda bulunarak atomların yapısını ve spektrumların açıklanışı hakkında teorisini ortaya koymuş ve kitap halinde yayınlamıştır. Daha sonra Kopenhag’a geriye dönmüş ve orada teorik fizik enstitüde yöneticilik yapmıştır. Bu enstitüde gerek kimya ve gerek fizik dalında birçok Nobel ödülü kazanmış olan W. Heisenberg, W.Pouli ve L. Pauling gibi birçok genç bilim adamı yetiştirmiştir. Atomun ilk kuantum modelini önerdi. Kuantum mekaniğinin ilk gelişmesinde aktif olarak katıldı ve bu konuda pek çok felsefi çalışmalar yaptı. Çekirdek fiziğine, çekirdeğin sıvı damlası modelinin geliştirilmesinde büyük rol oynadı. Atomların yapısı ve onlardan yayılan ışınım üzerine yaptığı çalışmalar için 1922'de fizikte Nobel ödülünü kazandı.
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, hızı ve momentumlarının ne olduğu ile ilgili bir netice ortaya konmadı. Bohr ise atom teorisinde elektronların hareketini bu noktadan inceledi.
• Bir atomdaki elektronlar çekirdekten belli uzaklıkta ve kararlı hâllerde hareket ederler. Her kararlı halin sabit bir enerjisi vardır.
• Her hangi bir enerji seviyesinde elektron dairesel bir yörüngede (orbitalde) hareket eder. Bu yörüngelere enerji düzeyleri veya kabukları denir.
• Elektronlar kararlı hallerden birinde bulunurken atomdan ışık (radyasyon) yayılmaz. Ancak yüksek enerji düzeyinden daha düşük enerji düzeyine geçtiğinde, seviyeler arasındaki enerji farkına eşit bir ışık kuantı yayınlar. Bunlara E=h.ν bağıntısı geçerlidir.
• Elektron hareketinin mümkün olduğu kararlı seviyeler K, L, M, N, O gibi harflerle veya en düşük enerji düzeyi 1 olmak üzere her enerji düzeyi pozitif bir tam sayı ile belirlenir ve genel olarak “n” ile gösterilir. (n : 1,2,3, ...∞ )
Bugünkü atom modelimize göre : Borh kuramını elektronların dairesel yörüngelerde hareket ettiği, ifadesi yanlıştır.
2- 1913'te Danimarkalı fizikçi Niels Bohr (1885-1962), hidrojen atomunun tayf çizgilerini kuantum kuramına dayanarak açıkladı. Buna göre çekirdek çevresindeki elektron, her enerjiyi değil, ancak belirli enerjileri alabiliyordu. En düşük enerjili durumdaki atoma temel durumdaki atom, enerji verilmiş atomlara da uyarılmış atom denir. Elektron yüksek enerjili durumdan daha düşük enerjili duruma sıçrayarak düşer, bu sırada ışık yayınlanır. Bohr modeli hidrojen atomunun yanı sıra bir elektronlu helyum(+1 yüklü helyum iyonu) ve lityum iyonu (+2 yüklü lityum iyonu) tayf çizgilerine başarıyla uygulandı.Ancak bu model çok elektronlu atomların davranışlarını açıklayamadığından yaklaşık 12 yıl geçerli kaldı. Bununla birlikte,kuram çok elektronlu atom ve iyonların karmaşık tayf çizgilerini açıklamakta yetersiz kaldı Daha sonra yerini Modern atom modeli aldı.
Bohr’a göre elektronlar çekirdek belirli uzaklıklarda dairesel yörüngeler izler. Çekirdeğe en yakın yörüngede bulunan ( n = 1 ) K tabakası en düşük enerjilidir Çekirdekten uzaklaştıkça tabakanın yarı çapı ve 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, elektronun bir potansiyel enerjisi oluşur. Elektron çekirdeğe yaklaştıkça atom kararlı hale 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 kkral/mol olarak bulmuştur.


f) De Broglie Atom Teorisi

NOT :
1- Bohr’ın atom modeli elektronların yörüngeler arası geçişlerinin mümkün kılan“enerji ( kuvantum ) sıçramalarını “ açıklamakta
yetersiz kalmaktaydı . Bunun çözümü Fransız fizikçi Prens Victor De Broglie tarafından teklif edilmişti. De Broglie bilinen bazı taneciklerin uygun koşullar altında tıpkı elektromanyetik radyasyonlar gibi bazen de elektromanyetik radyasyonlara uygun şartlarda tıpkı birer tanecik gibi davrana bileceklerini düşünerek elektronlara bir sanal dalganın eşlik ettiğini öne sürerek bir model teklif etti . Bu modele göre farklı elektron yörüngeleri çekirdeğin etrafında kapalı dalga halkaları oluşturmaktaydı.


h) Born Heisenberg’ in Atom Teorisi

NOT :
1- Almanyalı kuramsal bir fizikçi olan Born Heisenberg’in ilkesini katlamakla beraber bir takım olasılık ve istatistikî hesaplar
neticesinde bir elektronun uzaydaki yerini yaklaşık olarak Born Schrödinger’in dalga mekaniği ile kuvantum teorisi arasında bir bağıntı kurdu. Böylece elektronun uzayın bir noktasında bulunması ihtimalinin hesaplana bilineceğini göstermiş oldu.



ı) Modern Atom Teorisi

NOT :
1- Bohr, elektronu hareket halinde yüklü tanecik olarak kabul edip, bir hidrojen atomundaki elektronun sadece bazı belirli enerjiye
sahip olacağını varsayarak teorisini ortaya attı. Bu teori hidrojen gibi tek tek elektronlu He+ , Li+2 iyonlarına da uymasına rağmen, çok elektronlu atomların ayrıntılı spektrumlarının, kimyasal özelliklerini açıklanmasına uymamaktadır. Yine de modern atom modelinin gelişiminde bir basamak teşkil etmiştir.
2- Modern atom teorisini kısaca şu şekilde özetleyebiliriz:
• Atomda belirli bir enerji düzeyi vardır. Elektron ancak bu düzeyden birinde bulunabilir .
• Elektron bir enerji düzeyindeki hareketi sırasında çevreye ışık yaymazlar.
• Atoma iki düzey arasındaki fark kadar enerji verilirse elektron daha yüksek enerji düzeyine geçer
• Atoma verilen enerji kesilirse elektron enerjili düzeyinde kalamaz daha düşük enerji düzeyinden birine geçer. Bu sırada iki düzey arasındaki fark kadar enerjiyi ışık şekline çevreye verir
3- Modern atom modeli dalga mekaniğimdeki gelişmelerin elektronun hareketine uygulanmasına dayanmaktadır. Bu modelin öncüleri Werner Heisenberg ve Erwin Schrödlinger gibi önemli bilim adamlarıdır.
Erwin Schrödlinger (1887–1961) Avusturya’nın Viyana şehrinde doğmuş ve 1939 yılından 1956 yılına kadar İrlanda da çalışmıştır. 1926 yılında henüz İsviçre de çalışırken Heisenberg tarafından ortaya atılıp formüllendirilen kuvantum teorisine alternatif olarak kendi adıyla anılan (Schrödlinger eşitliği ) dalga mekaniği teoremini ortaya atmıştır. Schrödlinger teoremi kısaca elektronların gerek atom içerisinde gerekse moleküllerdeki hareketini dalga cinsinden matematiksel bir şekilde açıkladı. Bu çalışmalarından dolayı 1933 yılında fizik Nobel ödülünü İngiliz fizikçi Paul Dirac ile paylaştı.
Werner Heisenberg (1901 – 1976) Atomların yapısını ve elektron gibi atom altı parçacıkların davranışlarını açıklayan quantum mekaniği teorisinin kurucusu olan bir Alman fizikçidir. 1927 yılında kendi adı il anılan belirsizlik ilkesini ortaya atmıştır.Bu ilkesinde Heisenberg kısaca ”elektron kadar küçük olan bir parçacığın hem pozisyonunu hem de momentumunu kesin olarak bulmak mümkün değildir” demektedir. Bu çalışmalarından dolayı 1932 yılında Nobel fizik ödülü almıştır.
1924 yılında Louis De broglie ışı ve maddenin yapısını dikkate alarak küçük tanecikler bazen dalgaya benzer özellikler gösterebilirler şeklindeki hipotezi elektron demetlerinin bir kristal tarafından X – ışınlarına benzer biçimde saptırılması ve dağılması deneyi ile ispatlandı.
1920’li yıllarda Werner Heisenberg, atomlardan küçük taneciklerin davranışlarını belirlemek için ışığın etkisini inceledi. Bunun sonucunda Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak anılan şu neticeyi çıkardı:
“Bir taneciğin nerede olduğu kesin olarak biliniyorsa, aynı anda taneciğin nereden geldiği ve nereye gittiğini kesin olarak bilemeyiz. Benzer şekilde taneciğin nasıl hareket ettiğini biliyorsak onun yerin kesin olarak bilemeyiz”
Buna göre elektronun herhangi bir andaki yeri ve hızı aynı anda kesin olarak bilinmez. Bir taneciğin yerini ve hızını ölçebilmek için o taneciği görmek gerekir. Taneciğin görünmesi de taneciğe ışın dalgası göndermekle olur. Elektron gibi küçük tanecikleri tespit etmek için düşünülen uygun dalga boyundaki ışık, elektronun yerini ve hızını değiştirir. Bu yüzden aynı anda elektronun yeri ve hızı ölçülmez. Bu nedenle de elektronların çekirdek etrafında belirli dairesel yörüngeler izledikleri söylenemez. Yörünge yerine elektronun ( yada elektronların ) çekirdek etrafında bulunma olasılığından söz etmek gerekir.
Modern atom modeli atom yapısı ve davranışlarını diğer atom modellerine göre daha iyi açıklamaktadır. Bu model atom çekirdeği etrafındaki elektronların bulunma olasılığını kuvantum sayıları ve orbitaller ile açıklar.
Kuvantum sayıları bir atomdaki elektronların enerji düzeylerini belirten tam sayılardır. Orbitaller ise elektronun çekirdek etrafında bulunabilecekleri bölgelerdir.
Elektron tanecik olarak düşünüldüğünde; orbital, atom içerisinde elektronun bulunma olasılığı en yüksek bölgeyi simgeler. Elektron maddesel bir dalga olarak düşünüldüğünde ise; orbital elektron yük yoğunluğunun en yüksek olduğu bölgeyi simgeler. Yani, elektron tanecik olarak kabul edildiğinde elektronun belirli bir noktada bulunma olasılığından, dalga olarak kabul edildiğinde ise elektron yük yoğunluğundan söz edilir.

Atom Ve Yapisi
Hava,su,dağlar,hayvanlar,bitkiler,vücudumuurduğumu z koltuk,kısacası en ağırından en hafifine kadar gördüğümüz ,dokunduğumuz ,hissettiğimiz herşey atomdan meydana gelmiştir.Elinizde tutuğunuz kitabın herbir sayfası milyarlarca atomdan oluşur.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 küçüklügü kavraya bilmek ve herseyin nasıl atomlarla dolu olabildigini görebilmek içinbir örnek daha verelim:
Bir tuz tanesinin tüm atomlarını saymak istedigimizi düsünelim.Saniyede bir milyar (1.000.000.000) tane sayacak kadar eliçabuk olduguuzuda varsayalım.Bu dikkate deger beceriye karsın bu ufacık tuz tanesi içindeki atom sayısını tam olarak tesbit edebilmek için besyüz yıldan fazla zamana ihtiyacımz 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.
ÇEKIRDEK
Çekirdek,atomun tam merkezinde bulunmaktadır ve atomun niteliğine göre belirli sayıda proton ve nötrondan oluşmuştur.Çekirdeğin yarı çapı,atomun yarıçapının onbinde biri kadardır.Rakam olarak erilirse;atomun yarıçapı 10-8cm, çekirdeğin yarıçapı ise 10-12cm kadardır. Dolayısıyla çekirdeğin hacmi atomun hacminin 10 milyarda biri eder.
Bu küçüklüğü yine gözümüzde canlandıramayacağımıza göre, kiraz örneğimizden devam edebiliriz. Biraz önceki sayfada bahsettiğimiz gibi elinizdeki anahtarı dünya boyutuna getirdiğimizde ortaya çıkan kiraz büyüklüğündeki atomların içinde çekirdeği arayalım.Ama bu arayış boşunadır,çünkü böyle bir ölçekte de çok daha küçük olan çekirdeği gözlemleme olanağımız kesinlikle bulunamaz.Gerçekten bir şey görebilmek için yine ölçü değiştirmek gerekecektir.Atomumuzu temsil eden kiraz yeniden büyüyüp ikiyüz metre yüksekliğinde kocaman bir top olacaktır. Bu akıl almaz boyuta karşın atomumuzun çekirdeği yine de çok küçük bir toz tanesinden daha iri duruma gelmeyecektir.
Öyle ki, çekirdeğin 10-13cm olan ile atomun 10-5cm olan çapını kıyasladığımızda şöyle bir sonuç ortaya çıkar:Atomu bir küre şeklinde kabul ederek bu küreyi tamamen çekirdekle doldurmak istediğimiz taktirde bu iş için 1015 atom çekirdeği gerekecektir.
ancak bundan daha şaşırtıcı bir durum vardır;Boyutları 10 milyarda biri olmasına rağmen, çekirdeğin kütlesi atomun kütlesinin %99.95'ni oluşturmaktadır.Peki birşey nasıl olurda bir yandan kütlesinin yaklaşık tamaını oluştururken,diğer yandan da hemen hemen hiç yer kaplamasın?
Bunun sebebi şudur:Atomun kütlesini oluşturan yoğunluk tüm atoma eşit olarak dağılmamıştır, yani atomun bütün kütlesi atomunçekirdeğine birikmiştir. Diyelim ki ,sizin 10 milyon m2 bir evimiz var ve bu evin tüm eşyasını 1 m2 'lik bir odada toplamanız gerekiyor .Bunu yapabilir misiniz? Tabii ki hayır. Ancak atom çekirdeği dünyada eşi-benzeri ,olmayan çok büyük bir güçle bunu yapabilmektedir.
1932 yılına dek ,çekirdeğin proton ve elektronlardan oluştuğu sanılıyordu. Ancak yapılan araştırmalarla elektronların değil nötronların atom çekirdeğini oluşturduğu anlaşıldı.Atom çekirdeine sığabilen bir protonun büyüklüğü ise 10-15 metredir.

ELEKTRONLAR
Elektronlar, çekirdeğin etrafında belirli yörüngelerde durmaksızın dönen parçacıklardır ve çekirdeği elektrik yükünden oluşan bir zırh gibi kuşatırlar. Elektronları daha yakından inceleme ve onlara bakabilme imkanımız olsaydı, onların tıpkı dünyamız gibi hareket ettiklerini görürdük. Evet; elektronlar tıpkı dünyanın güneş çevresinde dönerken aynı zamanda kendi çevresinde dönmesi gibi dönerler.
Ancak kuşkusuz, elektronların büyüklüğü dünyanın büyüklüğünden çok farklıdır. Eğer bir kıyas yapmak gerekirse; bir atomu dünya kadar büyütsek, bir elektron sadece bir elma boyutuna gelecektir.
En güçlü mikroskopların bile göremeyeceği kadar küçük bir alanda dönüp-duran onlarca elektron, atomun içinde çok karışık bir trafik yaratır. Ancak, elektronlar atomun içinde en ufak bir kazaya yol açmazlar. Üstelik atomun içinde yaşanacak en ufak bir kaza atom için felaket olabilir ama atom, kendi sonunu getirecek bu felaketi hiçbir zaman yaşamaz ve varlığını sürdürür.
Elektronlar, nötron ve protonların neredeyse ikibinde biri kadar ufaklıkta parçacıklardır. Bir atomda, protonlarla eşit sayıda elektron bulunur ve her elektron her bir protonun taşıdığı artı (+) yüke eşit değerde eksi (-) yük taşır. Çekirdekteki toplam artı (+) yük ile elektronların toplam eksi (-) yükü birbirini dengeler ve atom nötr olur. Elektronların taşıdıkları elektrik yükü itibariyle bazı fizik kurallarına uymaları gerekir. Bu fizik kuralları ‘aynı elektrik yüklerinin birbirini itmesi ve zıt yüklerin birbirlerini çekmesi’dir. İlk olarak; normal koşullarda hepsi eksi yüklü olan elektronların bu kurala uyup birbirlerini itmeleri ve çekirdeğin etrafından dağılıp-gitmeleri gerekir. Ancak durum böyle olmaz. Eğer, elektronlar çekirdeğin etrafından dağılsalardı, tüm evren boşlukta dolaşan, proton, nötron ve elektronlardan ibaret olurdu.

Bu durum da tabii olarak evrenin sonunun gelmesine sebep olurdu. kinci olarak; artı yüke sahip olduğu için çekirdeğin, eksi yüklü elektronları kendine çekmesi ve elektronların da çekirdeğe yapışmaları gerekir. Böyle bir durumda da çekirdek bütün elektronları kendine çeker ve atom içine çöker. Ancak bu olumsuzlukların hiçbiri olmaz! Elektronların az önce belirttiğimiz (1.000 km/s) olağanüstü kaçış hızları, bunların birbirlerine uyguladıkları itici kuvvet ve çekirdeğin elektronlara uyguladığı çekim kuvveti o kadar hassas değerler üzerine kurulmuştur ki bu üç zıt etken birbirlerini mükemmel bir şekilde dengelerler. Sonuçta atomdaki bu muazzam sistem dağılıp parçalanmadan sürüp gider. Atoma etki eden bu kuvvetlerden birinin olması gerekenden çok az daha fazla veya az olması atom diye bir kavramın hiç varolmamasına neden olurdu.

ATOMUN TARİHÇESİ

İnsanoğlu en eski çağlardan itibaren maddenin menşeini ve mahiyetini izah etmeğe çalışmıştır. Eskilerde kâinattaki her şeyin bir tek ana maddeden (prensipten) geldiği fikri vardı. Bu sebeple eskilerin ve bu arada bilhassa eski Yunan filozoflarının başlıca çalışmalarını kâinatın sonsuz karışıklığını az sayıda ana maddeye irca etmek teşkil eder. Eski Yunan ve Avrupa felsefesinin babası olup Yunan Ege Okulunun kurucusu olan Milet'li THALES (M.Ö. 640-546), her şeyin sudan geldiğini farzediyordu. Şüphesiz Thales'e göre mevcut olan şey, sis, su ve toprak şekillerini alabilmelidir. Thales ana madde olarak suyu almakla, akıcılık özelliğinde kâinatın esas vasfını düşünmüş ve bu vasfın mütemadi şekilde değişmesiyle de maddenin gaz, likid ve solid gibi üç ayrı fiziksel halinin meydana gelebileceğini ifade etmek istemiştir. Milet Okulundan ve Thales'in talebesi ANAXIMANDROS'a göre her şeyin menşei olan ana madde müşahhas bir şey olarak düşünülmemelidir; onun bir tek vasfı vardır ki o da sonsuz ve sınırsız oluşudur. Anaximandros'un bu düşüncesi asrımıza kadar fizikte yer almış bulunan uydurma «esîr» mefhumunun ilk tezahürüdür. Anaximandros'un memleketlisi ve talebesi ANAXIMENES (M.Ö. 585-525 tahminen) için bu ana madde hava, Ege Okulundan Efesli HERACLITUS (M.Ö. 490-430) için ise ateştir. Sonradan bir tek ana madde ile bir çok şeyin imkansızlığı karşısında bu tek prensip yerine dualist sistem ikame edilmiştir. Bu sisteme göre, her şey iyilikle kötülük, sevgi ile nefret gibi birbirine zıt iki prensibin karşılıklı birleşmesiyle meydana gelir. Şüphesiz bu da yeter olmayınca Sicilyalı EMPEDOCLES (M.Ö. 490-430) Ege Okulunun tek ana maddesi yerine dört madde düşünür: toprak, su, hava, ateş ve bunların yanında iki semevî kuvvet olan sevgi ve nefret her şeyin temelini teşkil eder. Sevgi unsurları birleştirir; nefret ise bunları birbirinden ayırır. İleride görüleceği gibi, Empedocles'in bu fikirleri Aristo tarafından da benimsenmiş ve hakikattan uzak olmakla beraber Ortaçağda mühim rol oynamıştır.
Menşei bu şekilde tasavvur edilen maddenin tanecikli bir yapıda olduğu fikri ise en eski bilgilerimizdendir. Filhakika Milâttan önce 1100 yılında Sayda filozoflarının, maddenin bölünemez gayet küçük parçacıklardan kurulmuş olduklarını düşündükleri hakkında işaretler vardır. Yine Milâttan 500 yıl önce Hintli filozof KANADA, maddenin her yönde daimî surette harekette bulunan pek küçük taneciklerden kurulduğunu ve bunların basit olduğunu, zira maddenin sonsuz bir şekilde bölünemiyeceğini ortaya atmıştır.
Yunan atom teorisi Miletli LEUCIPPUS (M.Ö. 430 tahminen) ve bilhassa talebesi DEMOCRITUS (M.Ö. 470-400 tahminen) tarafından kurulmuş, Sisamlı EPICURUS (M.Ö. 306) ve antikitenin en dikkate değer materyalist sistemiyle De Natura Rerum'un (eşyanın mahiyeti hakkında) müellifi Lâtin şair ve fizikçisi LUCRETIUS (M.Ö. 90-95) tarafından devam ettirilmiştir. Bunlara göre madde ancak bir merhaleye kadar bölünebilir. Artık bölünmesi mümkün olmayan son bölünme kısmına da Epikurus, Yunancada bölünemez anlamına gelen Atomos'dan Atom adını vermiştir. Atomlar sert ve doludurlar. Bir cisim bunların birleşmesi ile vücut bulur, ayrılmasa ile de mahvolur. Atomlar hareketlidirler ve çarpışmaları neticesinde ısı meydana gelir. Atomların birbirleriyle birleşme tarzından cisimlerin gaz, likid ve solid halleri meydana gelir.
ARISTO (M.Ö. 384-321), tabiat hakkındaki sezgisel bilgisi pek derin bir dâhi olmakla beraber maddenin hakikî mahiyetini kavrayamamıştır. Onun fikrince hakikatte madde yoktur. Eşyayı ancak özellikleriyle tanıyabildiğimize ve bunlarla farklılandırabildiğimize göre, ancak bu özellikler prensip yahut element olarak düşünülebilir. Yani elementler ayrı ayrı özelliklerden ibarettir. Aristo her şeye uygun gelen özellikler araştır-mış ve bunların sıcak ve soğuk, kuru ve yaşta bulunduğunu sanmıştır. Bunlar ikişer ikişer birleştirildiklerinde altı çift elde edilir. Fakat bunlardan soğukla sıcak ve kuruyla yaş birbirinin zıttı olduğu için yok edilir ve neticede dört tane kalır. Soğuk ve yaş suyu (likid olan şey), soğuk ve kuru toprağı (solid olan şey), yaş ve sıcak havayı (gaz olan şey), kuru ve sıcak ateşi (yanan şey) teşkil eder. İşte ortaçağda pek büyük bir rol oynamış olan Aristo'nun dört element teorisinin menşei budur. Şüphesiz bunlar bugünkü manâda birer element değildirler. Zira bugünkü manâda bir element, başka cisimlerin birleşiminde bulunan cisimlerdir. Aristo'nun elementleri ise, muayyen ve temel özellikleri gösteriyordu. Böyle bir felsefe yardımıyla herhangi bir olayın sayı ile ve ölçü ile ifadesi mümkün değildi.
Ortaçağda (476-1453) Şark simyacıları Aristo'nun dört elementine cıva, kükürt ve tuz gibi üç element daha ilâve ederler. Yalnız bunlarla bugün aynı adı taşıyan cisimler arasında hiçbir münasebet yoktur. Bunlar cisimlerde az çok bulunurlar. Kükürt, cisme ateşte bozulabilme ile rengini ; cıva, metalik manzara ile eriyebilmeyi ; tuz da, lezzeti ve çözünebilmeyi verir.
Ortaçağ, ortaya atılan bu saçma teorilerden dolayı ilim tarihinde karanlık bir devre olarak yer almıştır.
İlmi bütün bunlardan ilk defa kurtaran ve kimyasal elementin modern mânasını ilme sokan ROBERT BOYLE (1626-1691) olmuştur. Boyle denel temelden yoksun bir hipotezi kabul etmeyi kesin olarak reddetmiştir. Boyle, madde kavramıyla düşünen bir bilgindir. Ona göre elementleri özellik olarak değil madde olarak almak lâzımdır. Element demek, sadece daha basit maddelere ayrılamayan madde demektir. Öteki cisimler bunların bileşikleridir. Bu bakımdan Boyle'a ilk kimyacı gözüyle bakılabilir. Boyle bir atomistikçidir. Fakat henüz kantıtatif kimya çağına girilmemiş olduğundan bir çok düşünceleri felsefî mahiyette kalmıştır. Bununla beraber, Boyle'un araştırmaları tesadüfün mahsulü şeyler değildir. The Sceptical Chemist adlı eserinden de anlaşıldığı gibi, bunlar düşünülmüş ve muhakeme edilmiş işlerdir.
Boyle sayesinde neticeye epeyce yaklaşılmış iken XVIII. Yüzyıl kimyacıları, mevcut vakâları hiç düşünmeden ve üstelik bunlarla çelişme halinde olmasına rağmen eski Yunandan kalma bir zihniyet mirasıyla genel fikirler başvurmuşlardır. XVIII. Yüzyıl STHAL'ın flogiston devridir. Bu teoriye göre, her yanıcı cisim, biri yanıcı olmayan sabit bir madde ile (kül, toprak) öteki yanıcı bir prensip yani flogiston yahut flogistikten ibarettir. Flogiston maddî birleşim bakımından çok yanlıştır ; bizi element ve birle-şik cisim hakkında yanlış düşüncelere ürür. Meselâ metaller birleşik, oksitler ise basit cisimlerdir. Üç çeyrek yüzyıl zarfında kimyaya hâkim olan bu teori, element mefhumunun gelişmesine hiç de müsait değildi ; zira maddenin temel özelliği olan kütleyi hiç göz önüne almıyordu.
Yeni kimyanın kurucusu büyük âlim LAVOISIER ile kantitatif kimya çağı doğmuş ve flogiston teorisi ortadan kalkmıştır. Lavoisier ile madde gerçek manâsını almış ve elementin kantitatif tarifi verilmiştir. Lavoisier için element, eldeki vasıtalarla ayrıştırılamayan cisimdir.
Ancak maddenin gerçek anlamı anlaşıldıktan ve elementin gözlem ve denemeye uygun doğru bir tarifi verildikten sonradır ki modern atomistik'in doğuşu beklenebilirdi ve gerçekten de öyle olmuştur.

Yeni Atom Teorisi

Eskilerin atomistik kavrayışıyla bugünkü arasında büyük fark vardır. Eskisi tamamiyle 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 tamamiyle 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 mesafe-lerde birbirine tesir etmiyen 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 hüvviyetiyle 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)'dur.
Lavoisier tarafından modern kimyanın temelleri atıdıktan 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 reaksiyon-larda bölünmeksizin kalırlar. Bir elementin aynıdır ve hususiyle aynı kütleye maliktir. Halbuki çeşitli elementlerin atomları farklıdır. Kimyasal bileşikler, kendilerini kuran elementlerin atomlarından meydana gelmişler-dir. 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 metodlarla 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.

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 enrejinin 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 elementle-rin 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 radioaktiftir ve kendiliklerinden parçalanırlar.

Atomda Nükleer Modeller!

Nükleer süreçler konusundaki çalışmalar sonucunda atom çekirdeğinin yapısını açıklayan birçok model ortaya konmuştur. Çekirdeğin kabuk yapılı bağımsız tanecikli modelinde her nükleonun öbür nükleonlar tarafından üretilen ortalama bir kuvvetin etkisi altında hareket ettiği varsayılabilir. İlgili hareketin enerji düzeyleri, atomdaki elektron enerji düzeylerine benzer bir yöntemle kuantum mekaniğiyle açıklanır.

Bu model, çekirdeğinde 4 nötron içeren helyumun izotopu gibi bazı çekirdeklerin onlarla aşağı yukarı aynı olan çekirdekler ile karşılaştırıldığında neden daha yüksek bağlama enerjisine sahip olduğunu açıklamada kullanılır. Çekirdeğin bazı özellikleri ise bağımsız tanecik modeliyle iyi açıklanamaz. Sözgelimi bu model, çekirdeklerin küresel değil de puro biçiminde olduğu gerçeği üzerine odaklanmaz. Bu bağlamda bu tür özellikleri önemseyen başka nükleer modeller hazırlanmıştır.

Kaynak: Grolıer Internatıonal Amerıcana