homson Atom Modeli : (1902) üzümlü kek şeklindeki atom
modeli; Thomson atom altı parçacıklar üzerinde çalışmalar yaparken icat ettiği
katot tüpü yardımıyla 1887 yılında elektronu keşfinden sonra kendi atom
modelini ortaya attı. Thomson'a göre Atom dışı tamamen pozitif yüklü bir küre
olup ve negatif yüklü olan elektronlar ise kek içerisindeki gömülü üzümler gibi
bu küre içerisine gömülmüş hâldedir. Rutherford Atom Modeli: (1911) güneş
sistemine benzeyen atom modeli; Thomson'm modeline pek inanmayan Rutherford
ünlü alfa saçılması deneyi ile kimya tarihine nükleer atom kavramım sokarak
yeni çığır açmıştır. İnce altın levhayı radyoaktif atomların yayınladıkları
alfa ışınlarıyla bombardımana tabii tutan Lord Ernest Rutherford gözlemlerine
ve deneylerinin sonuçlarına dayanarak, atomun Thomson tarafından hayâl edilmiş
"fon statik topluluk olamayacağına hükmetti. Ve atomun yapısını, topta
gezegenlerin Güneş'in etrafında gravitasyon kuvvetinin etkisiyle dolandıkları
gibi gibi elektronlum da pozitif yüklü bir çekirdeğin etrafında elektriksel
çekim kuvvetinin etkisi alanda dolanmakta olduğu dinamik bir model olarak
açıkladı. Bohr Atom Modeli : (1913) kuvantum teorisinin sahneye çıkışı;
Rutherford atom modeli üzerinde kafa yoran Danishy;markalı fizikçi Niels Bohr,
klasik fizik gereği çekirdeğin etrafında dolanan elektronların ivmeli
hareketlerinden dolayı, enerji kaybederek çekirdeğe düşmeleri gerektiğini
düşündü. Ama hiç de böyle olmamakta ve atom kararlılığını muhafaza etmektedir. Bohr
atomun bu karalılığını; 1. Elektron hareketlerinin ancak belirli yörüngeler
(enerji seviyeleri) üzerinde mümkün olmasıyla, 2. Elektronun, bir yörüngeden
bir başkasına geçişini ise belirli bir miktarda (bir kuvantum miktarında) bir
enerji kazanmasına (ya da kaybetmesine) bağlı olduğuna, ve 3. Bir atomda,
elektronların daha da alana düşme*yecekleri bir en alt enerji düzeyinin var
olmasıy*la açıklamaktadır. De Broglie'un Atom Modeli: (1923) Broglie'un dalga
modeli; Bohr'n atom modeli elektonların yörüngeler arası geçişlerin mümkün
kılan “enerji (kuvantum) sıçramaları” açıklamakta yetersiz kalmaktaydı. Bunun
çözümü Fransız fizikçisi Prens Victor De Broglie tarafından teklif edildi. De
Broglie bilinen bazı tanecik*lerin uygun koşullar altında tıpkı elektromanyetik
radyasyonlar gibi, bazen de elektromanyetik radyasyonların uygun şartlarda
tıpkı birer tanecik gi*bi davranabileceklerini düşünerek elektronlara bir
"sanal dalga”nın eşlik ettiği öne sürerek bir model teklif etti. Bu modele
göre farklı elektron yörüngelerini çekirdeğin etrafında kapalı dalga halkaları
oluşturmaktaydılar. Born'un Atom Modeli : (1927) olasılık kavramına dayanan
atom modeli; Almanya'lı kuramsal bir fizik;çi olan Born Heisenberg'in
belirsizlik ilke katlamakla beraber bir takım olasılık ve istatistiki hesapar
neticesinde bir elektronun uzaydaki yerini yaklaşık olarak hesap etmenin mümkün
olabileceğini öne sürdü. Born Schrödinger'in dalga denklemini olasılık
açısından yorumlayarak dalga mekaniği ile ku*vantum teorisi arasında bir
bağıntı kurdu. Böylece elektronun uzayın bir noktasında bulunması ihtimalinin
hesaplanabileceğini göstermiş oldu ATOM MODELLERİ Bugün bildiğimiz atom
bilgisi, teorik ve deneysel konularda yıllardır sürekli yapılan çalışmaların
bütünüdür. Çalışmalar sonucunda atomun varlıgıı kesin bilgi hâlini aldıktan
sonra, onları daha yakından tanımak, özellikleri ile ilgili araştırma ve
incelemeler yapmak için modeller tasarlanmaya başlanmıştır. Model, bir konu ya
da olayın anlaşılmasını kolaylaştırmak amacıyla tasarlanır, ancak olayın gerçek
niteliğini belirtmez. Atom modelleri; ilim adamları tarafından hayal edilmiş
tablolardan iba*rettir. Bunlar atomu doğrudan doğruya gözlemleyerek yapılan
tasanlar Değildir. En sade atom modelinde atomlar, içi dolu esnek küre olarak
ka*il edilir. Şimdi atom modellerini inceleyelim. 1.1.1. DALTON ATOM MODELİ
Sabit oranlar kanunu ve katlı oranlar kanunu olarak gördüğümüz bileşik-i
terdeki kütlesel ilişkilere bakarak 1803 yılında John Dalton, maddelerin çok
çok küçük yapı taşlarının topluluğu halinde bulunduğu, fikrini ileri sürdü.
Dalton atom teorisi olarak ortaya konulan temel özellikler şunlardır; 1.
Maddelerin özelliklerini gösteren birim parçacıklar atomlar veya atom
gruplarıdır. 2. Aynı cins elementlerin atomları birbirleriyle tamamen aynıdır. 3.
Atomlar içi dolu kürelerdir. 4. Farklı cins atomlar farklı kütlelidir. 5.
Maddenin en küçük yapıtaşı atomdur. Atomlar parçalanamaz. 6. Atomlar belli
sayılarda birleşerek molekülleri oluştururlar. Örneğin, 1 atom X ile l atom
Y'den XY, l atom X ile 2 atom Y den XY2 bile*şiği oluşur. Oluşan bileşikler ise
standart özellikteki moleküller topluluğudur. Atomla ilgili günümüzdeki
bilgiler dikkate alındığında Dalton atom modelin*deki eksikliklere ek olarak üç
önemli yanlış hemen fark edilir. 1. Atomlar, içi dolu küreler değildir.
Boşluklu yapıdadırlar. 2. Aynı cins elementlerin atomları tam olarak aynı
değildir. Kütleleri farklı (İzotop) olanları vardır. 3. Maddelerin en küçük
parçasının atom olduğu ve atomların parçala*namaz olduğu doğru değildir.
Radyoaktif olaylarda atomlar parçala*narak daha farklı kimyasal özellikte başka
atomlara ayrışabilir; pro*ton, nötron, elektron gibi parçacıklar saçabilirler.
1.2. THOMSON ATOM MODELİ Dalton atom modelinde (-) yüklü elektronlardan ve (+)
yüklü proton*lardan söz edilmemişti. Yapılan de*neyler yardımıyla, katot
ışınlarından elektronun, kanal ışınlarından proto*nun varlığı ortaya
konulmuştu. Bu bilgiler ışığında Thomson'un atomla İlgili fikirlerini aşağıdaki
şekilde özetleyebiliriz. 1. Protonlar ve nötronlar yüklü par*çacıklardır.
Bunlar yük bakımın*dan eşit, işaretçe zıttırlar. Pro*ton + 1 birim yüke;
elektron ise -l birim yüke eşittir. 2. Nötr bir atomda proton sayısı elektron
sayısına eşit olduğundan yük*ler toplamı sıfırdır. 3. Atom yarıçapı 10-8 cm olan bir küre şeklindedir.
Söz konusu küre içerisinde proton ve elektronlar atomda rast gele yerlerde
bulunurlar. Elektronun küre içindeki dağılımı üzümün kek içindeki dağılımına
benzer. 4. Elektronların kütlesi ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Bu nedenle
atomun ağırlığını büyük ölçüde protonlar teşkil eder. Nötron denilen
parçacıklardan bahsedilmemesi Thomson Atom teorisi*nin eksiklerinden biridir.
Proton ve elektronların atomda rastgele yerlere bulunduğu İddiası ise teorinin
hatalı yönüdür. 1.1.3. RUTHERFORD ATOM Atomun yapısının açıklanması
hakkında,önemli katkıda bulu*nanlardan birisi de Ernest Rutherford (Örnıst
Radırford) olarak bilinir. Rutherford'dan önce Thom*son atom modeli geçerliydi.
Bu modele göre, atom küre şeklindedir. Ve küre içerisinde proton ve elektronlar
bulunmaktadır. Acaba bu proton ve elektronlar atom içerisinde belirli bir
düzene mi, yoksa rastgele bir dağılım içe*risinde mi bulunuyorlar? Bu soru*nun
cevabı daha bulunamamıştı. Rutherford bu sorunun cevabı ve Thomson atom
modelinin doğruluk derecesini anlamak için yaptığı alfa (a) parçacıkları deneyi
sonucunda bir model geliştirmiştir. Polonyum ve radyum bir a-ışını kaynağıdır.
Rutherford, bir radyoaktif kaynaktan çıkan a-taneciklerini bir demet hâlinde
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 a - parçacıkları ekrana sürülen ZnS
üzerinde ışıldama yaparlar. Böylece metal levhayı geçen a - parçacıklarını
sayma imkanı elde edilir. Rutherford, yaptığı deneylerde metal levha üzerine
gönderilen a- parçacıklarının % 99,99 kadarının ya hiç yollarında sapmadan ya
da yollarından çok az saparak metal levhadan geçtiklerini, fakat çok az bir
kısmının ise metale çarptıktan sonra büyük bîr açı yaparak geri döndüklerini
gördü. Rutherford daha sonra deneyi altın levha ye*rine, kurşun, bakır ve
platin metallerle tekrarladığında aynı sonucu gördü. Kinetik enerjisi çok
yüksek olan ve çok hızlı olarak bir kaynaktan çıkan a - parçacıklarının geriye
dönmesi için; 1.Metal levhada pozitif kısmın olması, 2.Bu pozitif yüklü kısmın
kütlesinin (daha doğrusu yoğun*luğunun) çok büyük olması gerekir. Bu düşünceden
hareketle Rutherford, yaptığı bu deneyden şu sonuçlan çıkardı. Eğer, a
tanecikleri atom içerisindeki bir elektrona çarpsaydı, kinetik enerjileri büyük
olduğu için elektronu yerinden sö*kerek yoluna devam edebilirlerdi. Ayrıca, a -
taneciği pozitif, elektron negatif olduğundan geriye dönüş söz konusu ol*maması
gerekirdi. Bu düşünceyle hareket eden Rutherford,metale çarparak geriye dönen
alfa parçacıklarının sayısı metal levhadan geçenlere oranla çok küçük
olduğundan; atom İçerisinde 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 kütlesinin yaklaşık
olarak çekirdeğin kütlesine eşit olduğunu ve elektronlarında çekirdek
etrafındaki yörüngelerde döndüğü*nü ileri sürmüştür. Buna göre, Rutherford
atomu güneş sistemine benzetmiş oluyordu. Rutherford atom modelini ortaya
koyduğunda nötron*ların 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. He atomu 2 proton, 2 nötron ve 2 elektron*dan oluşur. Bir He atomunun 2
elektronu tamamen uzaklaştırılırsa geriye +2 yüklü helyum iyonu (He+2) kalır.
Bu iyona alfa (a) parçacığı (alfa ışını) denir. Bir atomu a - taneciği ile
incelemek, bir şeftaliyi uzun bir iğne ile incelemeye benzer, iğnenin
şeftalinin ortasında sert bir şeye çarptığını tespit ederek şeftali
çekirdeğinin varlığını ve büyüklüğünü onu hiç görmeden anlamak mümkündür. Bu
arada şeftali ile çekirdeğinin büyüklüğü ve atom ile çekirdeğinin büyüklüğünün
aynı oranda olamayacağı unutulmamalıdır. 1.1.4. Bohr Atom Teorisi 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, hız ve momentumlarının ne olduğu ile ilgili bir netice ortaya
konmadı. Bohr ise atom teorisinde elektronların hareketini bu noktadan
inceledi. 1913 yılında Neils Bohr, hidrojen atomunun spektrum çizgilerini ve
Planck'ın kuvantum kuramını kullanarak Bohr kuramını ileri sürdü. Bu bilgiler
ışığında Bohr postulatları şöyle özetlenebilir. 1. Bir atomdaki elektronlar
çekirdekten belli uzaklıkta ve kararlı hâllerde hareket ederler. Her kararlı
hâlin sabit bir enerjisi vardır. 2. Her hangi bir kararlı enerji seviyesinde
elektron dairesel bir yörünge*de (orbitalde) hareket eder. Bu yörüngelere
enerji düzeyleri veya ka*bukları denir. 3. Elektron kararlı hâllerden birinde
bulunurken atom ışık (radyasyon) yayınlamaz. Ancak, yüksek enerji düzeyinden
daha düşük enerji dü*zeyine geçtiğinde, seviyeler arasındaki enerji farkına
eşit bir ışık kuantı yayınlar. Burada E = h-i) bağıntısı geçerlidir. 4.
Elektron hareketinin mümkün olduğu kararlı seviyeler, K, L, M, N, O gibi
harflerle veya en düşük enerji düzeyi l olmak üzere, her enerji düzeyi pozitif
bir tam sayı ile belirlenir ve genel olarak "n" İle gösterilir, (n:
1,2,3 .....¥) Bugünkü bilgilerimize göre; Bohr kuramının, elektronların
dairesel yörüngelerde hareket ettikleri, ifadesi yanlıştır. Bohr atom modeli,
hidrojen atomunun davranışını çok iyi açıkladığından ve basit olduğundan önce
büyük ilgi gördü. Ancak, bu model çok elektronlu atomların davranışlarını
(atomların spektrumlarını, atom çekirdeğinin bir elektronunu yakalayarak başka
atom çekirdeğine dönüşünü) açıklayamadığından yaklaşık 12 yıl kadar geçerli
kaldı. Daha sonra yerini modern atom teorisine bıraktı. Bohr'a göre,
elektronlar çekirdekten belirli uzaklıklarda dairesel yörüngeler izlerler.
Çekirdeğe en yakın yörüngede bulunan (n = 1) K tabakası en düşük enerjilidir.
Çekirdekten uzaklaştıkça tabakanın yarıçapı ve o 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, elektro*nun bir
potansiyel enerjisi olur. Elektron çekirdeğe yaklaştıkça atom kararlı hâle
doğru 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 kkal
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder