Atomu kim bulmu�tur?

Atom

Atom http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/23/Helium_atom_QM.svg/298px-Helium_atom_QM.svg.png

Helyum atomunun orant�l� bir g�sterimi. Elektron bulutunun koyulu�u 1s elektron orbitalinin olas�l�k fonksiyonu �zerinden al�nm�� bir "g�r�� izgisi" integraline kar��l�k gelmektedir. B�y�t�lm�� resimdeki �ekirdekprotonlar pembe, n�tronlar ise mor ile g�sterilmi�tir. Ger�ekte, �ekirde�in (ve her bir n�kleonun) dalga fonksiyonu k�resel simetriye sahiptir (ancak, daha karma��k �ekirdekler i�in durum farkl�d�r). �ematiktir ve S�n�fland�rma Bir elementin en k��k b�l�m� �zellikler K�tlesi ≈ 1.67 � 10-27 kg ~
≈ 395.13 � 10-27 kg
Kaynak: �ngilizce Wikipedia [1][2] �ap� 25 pm ~ 260 pm (Cs)
Kaynak: �ngilizce Wikipedia [3] Elektrik y�k� S�f�r (e�er atomdaki elektronlar�n say�s� protonlar�nkine e�itse) Atom bir kimyasal elementin b�t�n �zelliklerini ta��yan en k��k par�ac��d�r. G�zle g�r�lmesi imk�ns�z, �ok k��k bir par�ac�kt�r ve sadece taramal� t�nel mikroskobu (atomik kuvvet mikroskobu) ile incelenebilir. Bir atomda, �ekirde�i saran negatif y�kl� bir elektron bulutu vard�r. �ekirdek ise pozitif y�kl� protonlarn�tronlardan olu�ur. Atomdaki proton say�s� elektron say�s�na e�it oldu�unda atom elektriksel olarak y�ks�zd�r. Elektron ve proton say�lar� e�it de�ilse bu par�ac�k iyon olarak adland�r�l�r. �yonlar olduk�a karars�z yap�lard�r ve y�ksek enerjilerinden kurtulmak i�in ortamdaki ba�ka iyon ve atomlarla etkile�ime girerler. ve y�ks�z
Bir atom, sahip oldu�u proton ve n�tron say�s�na g�re s�n�fland�r�l�r: atomdaki proton say�s� kimyasal elementi tan�mlarken, n�tron say�s� da bu elementin izotopunu tan�mlar. Her elemetin radyoaktif bozunma veren en az bir izotopu vard�r.
Elektronlar belirli enerji seviyelerinde bulunur ve foton sal�n�m� veya emilimi yaparak farkl� seviyeler aras�nda ge�i�lerde bulunabilirler. Elektron, elementin kimyasal �zelliklerini belirlemesinin yan� s�ra atomun manyetik �zellikleri �zerinde de olduk�a etkilidir.
Atom'un Tarihi

Aristoteles'in maddeye bak��, kendinden �nce ya�am�� olan filozoflara olan tepkisini ifade eder. O, Empedocles'in d��ncesine kat�lm�� ve her �eyin d�rt ana maddeden yap�ld��n� savunmu�tur. Bu d�rt ana madde ate�, su, toprak ve havad�r.
Bu d�nemi izleyen �a�larda bu d��ncelere bir ilave yap�lmad�, ilk kez 19. y�zy�lda John Daltonkimyasal reaksiyonlarda maddenin tam say�larla belirlenen oranlarda tepkimeye girdi�ini g�sterdi ve dolay�s�yla, maddelerin atom denen say�labilir ama b�l�nemez par�alardan olu�tu�unu ifade etti. Buna ek olarak, atomlar�n k�tlelerini ortaya koyan bir tablo haz�rlad�. modern atom kavram�n� ortaya att�. Dalton,
J.J. Thomson 1897 y�l�nda elektronu ke�fetti. 1900'l� y�llar�n ba�lar�nda Ernest Rutherfordproton ad�n� verdi. g�n�m�z atom modelinin temelini te�kil eden yap�y� ortaya koydu: atomun, k�tlesinin b�y�k bir k�sm�n� olu�turan bir �ekirdek ve bu �ekirdek etraf�nda d�nen elektronlardan olu�maktad�r. Rutherford �ekirde�i olu�turan pozitif y�kl� par�ac��a
1932 y�l�nda James Chadwick n�tronu (ad�, elektrik y�k� 0 oldu�undan, yani n�tr oldu�undan, n�tron olmu�tur.) buldu ve bu sayede 1935'te Nobel Fizik �d�l�'n� ald�. Daha sonra kuantum teorisi do�rultusunda Niels Bohr, Bohr atom modelini ortaya att� ve elektronlar�n belli y�r�ngelerde bulunabildi�ini ve bunun Planck sabiti ile ilgili oldu�unu ifade etti. Bohr'un modelinin �zerinde, daha sonraki deneylerde bulunanlarla �rt��mesi i�in bir�ok ekleme ve ��karma yap�ld�. Bohr modelinin "yamal� boh�a" lakab�n� almas� bundan ileri modelini yapm��t�r.

Atomun Yap�sal �zellikleri

Niels Bohr'un modeli ise modern atom teorisine en yak�n modellerinden biridir. Bohr'a g�re elektronlar �ekirde�in �evresinde rastgele yerlerde de�il, �ekirdekten belirli uzakl�klarda bulunan katmanlarda d�ner. Bohr da tasarlad�� bu modelle Nobel �d�l�ne de l�y�k g�r�lm��t�r.
Atomun yap�s�n� a��klayan ve bug�n i�in kabul edilen son teori Kuantum Atom Teorisi'dir. Kuantum Atom Teorisi'ne g�re atom modeli Bohr atom modelinden farkl�d�r. Bohr Atom Modeli'ne g�re atomun merkezindeki �ekirde�in etraf�nda elektronlar �ember �eklindeki y�r�ngelerde dolanmaktad�rlar. Herbir �ember y�r�nge belli enerji seviyesine sahiptir. Y�r�ngeler aras� elektronik ge�i�ler atomun renkli g�r�nmesine neden olur. Ancak belli bir zaman sonra Bohr atom modelinin bir�ok spektrumu a��klayamad��ndan yetersizli�i ortaya ��km��t�r.
Kuantum Atom Modeli'ne g�re ise atomun merkezinde bulunan �ekirde�in etraf�ndaki elektronlar belli b�lgelerde yani orbitallerde bulunurlar. Belli enerji seviyelerine sahip orbitaller atomu olu�turan k�resel katmanlarda bulunur. Portakal kabu�u �eklinde i� i�e ge�mi� k�resel katmanlardaki orbitallerin belli �ekilleri ve a��lar�(y�nelmeleri) mevcuttur. Orbitallerin bulundu�u katmanlar�n enerji seviyelerinin ba�kuantum say�s� belirler. n = 1,2,3,. . .gibi tam say�larla ifade edilir. Orbitallerin �eklini ise l yan kuantum say�lar� belirler. l = 0(s), 1(p), 2(d),. .(n-1) e kadar de�erler al�r. Orbitallerin do�rultular�n�(a��lar�n�) veren ml yan kuantum say�s� ml=-l. . .0. .+l de�erlerini al�r. Elektronlar�n spini g�steren ms kuantum say�s� da +1/2 veya -1/2 de�erlerini alabilir.
Bir atomun �ap�, elektron bulutu da dahil olmak �zere yakla��k http://upload.wikimedia.org/math/c/7/4/c7446ff1137073f1e7018d4a38af819b.png cm mertebesindedir. Atom �ekirde�inin �ap� ise http://upload.wikimedia.org/math/0/3/a/03a70ff0d3149e506f119f8d27621488.png cm kadard�r. Atomlar, boyutlar�n�n g�r�n�r ��n dalga boyundan �ok k��k olmas� sebebiyle optik mikroskoplarla g�r�nt�lenemezler. Atomlar�n pozisyonlar�n� belirleyebilmek i�in elektron mikroskobu, x ��n� mikroskobu, n�kleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi gibi ara� ve y�ntemler kullan�l�r.
Yaln�z elektronlar �ekirdek �evresinde ancak belirli enerji seviyelerine sahip y�r�ngelerde d�nerler, konumlar� ancak bir olas�l�k fonksiyonu ile ifade edilebilir. Elektronlar �ekirde�in etraf�nda bulutsu bir �ekildedir.

Atom Alt� par�ac�klar

Ana madde: Atomalt� par�ac�klar http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/Bohr_Model.svg/220px-Bohr_Model.svg.png
Sadece proton par�ac��n�n bulunup tekli i�lev g�rd�� Bohr Atom Modeli

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/97/A_New_System_of_Chemical_Philosophy_fp.jpg/220px-A_New_System_of_Chemical_Philosophy_fp.jpg
Atomlar�n i�i dolu ve b�l�nmez oldu�u fikrini savunan John Dalton'un ilk atom modeli ve atom hakk�nda ilk bilimsel yakla��m�d�r.(1808).

Atom s�zc�� her ne kadar “daha k��k par�ac�klara b�l�nemeyen” gibi bir anlam ta��sa da, �a�da� bilimde atom “atomalt� par�ac�klar�n birle�imi” olarak tan�mlan�r. Atomdaki �� temel par�ac�k elektron, proton ve n�trondur. B�t�n elementlerin atomlar�nda bu �� par�ac�k mutlaka bulunur; tek istisnas� hidrojen-1 atomudur ki bu atomda n�tron yoktur. Ayr�ca herhangi bir hidrojen katyonunun elektronu da yoktur. Bundan dolay� hidrojen-1 atomunun katyonuna proton da denir.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1b/Atom.png
Helyum atomunun sadele�tirilmi� haliyle atom modeli: �ki

Negatif y�kl� olan elektron, bu par�ac�klar aras�nda 9.11−31 kg ile en hafif olan�d�r. Boyutlar�n�n �l��m� mevcut tekniklerle m�mk�n de�ildir. Proton pozitif y�kl�d�r ve k�tlesi, 1.6726−27 kg, yani elektronun k�tlesinin 1836 kat�d�r. Protonun k�tlesi, atomdaki ba�lanma enerjisine g�re de�i�iklik g�sterip azalabilir. N�tron ise y�ks�z bir par�ac�kt�r ve k�tlesi 1.6929−27kg’d�r. N�tron ve protonlar�n boyutlar�, her ne kadar y�zeyleri tam olarak tan�mlanamasa da, birbirlerine yak�n de�erdedir.
Standart modele g�re, proton ve n�tronlar kuark ad� verilen temel par�ac�klardan olu�urlar. Kuarklar bir �e�it fermiyondur ve maddenin iki temel bile�eninden (di�er bile�en leptondur) biridir. Herbiri +2/3 veya -1/3 y�kl� olan alt� �e�it kuark vard�r. Protonlar iki yukar� kuark bir tane de a�a�� kuarkdan olu�ur. B�ylece y�k� " 2.(+2/3) + 1.(-1/3)= +1 ", yani pozitif olur. N�tronlar ise iki a�a�� kuark bir de yukar� kuarktan olu�ur ve " 1.(+2/3) + 2.(-1/3) = 0 " sonucu y�ks�z olurlar. (Bu hesaplarda +2/3 yukar� kuark, -1/3 ise a�a�� kuarklar� g�steriyor). Bile�imlerindeki bu farkl�l�k y�klerinin yan� s�ra k�tlelerinin de de�i�ik olmas�na neden olur. Kuarklar�, gluonlar arac�l��yla, g��l� �ekirdek kuvveti bir arada tutar. Gluon, fiziksel kuvvetleri sa�layan gauge bozonlar�ndan biridir. .
.
�ekirdek

Ana madde: Atom �ekirde�ihttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/53/Binding_energy_curve_-_common_isotopes.svg/400px-Binding_energy_curve_-_common_isotopes.svg.png

�ekirde�i bir arada tutmak i�in gerekli olan enerjinin izotoplara g�re de�i�imini g�steren bir grafik

Bir atomdaki b�t�n Proton ve N�tronlar, atomun boyutuna k�yasla �ok k��k bir alana sahip olan �ekirdektedir. Proton ve n�tronun ikisi birden n�kleon olarak adland�r�l�r. Bir �ekirde�in yar��ap�, toplam n�kleon say�s� A olan bir atomda http://upload.wikimedia.org/math/4/8/f/48f98c98c376d8dadf6893065ae83c45.png fmdir. N�kleonlar� residual stonrg force ad� verilen k�sa menzilli bir �ekici g�� birarada tutar. Bu kuvvet 2.5 fmden daha k�sa uzakl�klarda, pozitif y�kl� protonlar�n birbirlerini itmelerine neden olan elektrostatik g��ten �ok daha g��l� bir kuvvettir. Bir atomdaki proton say�s�na atom numaras� denir. Bir elementin b�t�n atomlar�ndaki proton say�s� ayn�d�r. �rne�in demirin atom numaras� 26’d�r ve dolay�s�yla 26 proton bulunduran b�t�n atomlar demir elementine aittir. Bir elementin atomlar� aras�nda n�tron say�s� farkl�l�k g�sterebilir. Farkl� n�tron say�lar�na sahip ayn� element atomlar�na izotop denir. N�tron say�s�n�n proton say�s�na oran� �ekirde�in kararl�l��n� belirler.
N�tron ve protonlar farkl� fermiyon t�rleridir. Kuantum mekani�inin kurallar�ndan Pauli d��arlama ilkesine g�re iki benzer fermiyon ayn� zaman i�inde ayn� kuantum durumunda bulunumaz. Yani her proton ve n�tron farkl� bir yerde bulunmal�d�r. Bu yasak, ayn� kuantum durumda bulunan bir proton ve n�tron i�in ge�erli de�ildir.
Bar�nd�rd�� n�tron ve proton say�lar�n�n �ok farkl� oldu�u bir �ekirdek, radyoaktif bozunmaya u�ray�p daha d��k bir enerji seviyesine ge�erek n�tron ve proton say�lar�n� birbirine yak�n de�erlere �eker. Birbirine yak�n say�da proton ve n�tron i�eren �ekirdekler radyoaktif bozunmaya kar�� daha kararl�d�r. Ancak atom numaras� artt�k�a, protonlar�n birbirlerine uygulad�klar� elektrostatik itme kuvvetleri artaca��ndan, protonlar aras�na girerek bu itmeleri azaltan n�tron say�s� giderek �o�al�r. Bunun sonucunda atom numaras� 20’nin �zerinde (20, kalsiyumun atom numaras�d�r) n�tron ve proton say�lar� e�it kararl� �ekirdekler bulunmaz. Atom numaras� artt�k�a, kararl� bir �ekirdek i�in gerekli olan n�tron/proton oran� 1.5’e do�ru kayar.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/74/Wpdms_physics_proton_proton_chain_1.svg/200px-Wpdms_physics_proton_proton_chain_1.svg.png
�ki protonun f�zyona u�rayarak bir n�tron ve bir protona d�n��mesini g�steren bir �izim. F�zyon sonucunda pozitron(e+) ve elektron n�trinosu sal�n�r.

Atom �ekirde�indeki proton ve n�tron say�lar� de�i�tirilebilse de bu �ok b�y�k bir enerji gerektirir ve bu olay sonucunda, �ekirde�in de�i�mesi i�in emilen enerjiden daha fazla enerji d��ar� sal�n�r. �ekirde�in daha az say�da n�kleon i�eren �ekirdeklere b�l�nmesine fisyon denir. Birden fazla �ekirde�in birle�erek daha �ok n�kleon i�eren �ekirdeklere d�n��mesine ise n�kleer f�zyon denir ve f�zyonun ger�ekle�mesi i�in gerekli olan enerji, n�kleer fizyon i�in gerekli enerjiden �ok daha fazlad�r. Yine f�zyon sonucunda ortaya ��kan enerji, fisyonun ortaya ��kard�� enerjiden de fazlad�r. Y�ld�zlardaki muazzam enerji sal�n�m�n�n kayna�� f�zyondur. D��k enerjili y�ld�zlarda k��k atom numaral� �ekirdekler (hidrojen, helyum), y�ksek enerjili y�ld�zlarda ise daha b�y�k atom numaral� (karbon, oksijen) �ekirdekler f�zyona u�rar. Y�ld�zdaki �o�u �ekirdek demire d�n��t��nde, demirin f�zyonu i�in gerekli y�ksek enerji sa�lanamad��ndan y�ld�z k�tlesine g�re bir beyaz c�ce, k�z�l dev veya kara