a. BİR MODEL TASARLAMA
Sınıfta gördüğümüz sıra, kara tahta, sınıfın duvarları, sınıfı dolduran hava bir bütün olarak değerlendirilir. Gözlemciye, sanki maddede bir süreklilik varmış gibi gelir. Duvarın yüzündeki sıvayı kaldırdığımızda duvarın yan yana ve üst üste konulmuş tuğlalardan oluştuğunu görürüz. Tuğlaların birbirine tutunmasını aralarına konan kum ve çimentodan yapılmış harç sağlar. Demek ki bütün olarak gözüken duvar, çok çeşitli ve küçük parçacıklardan oluşmuştur.
Tuğlayı parçalasak görebildiğimiz en küçük parça gene tuğladır. Çok küçük tuğla parçasını 20 katili bir bina kadar büyütsek, tuğlanın da daha küçük taneciklerin yan yana gelmesiyle oluştuğunu anlardık.
Bir flit tulumbasına su doldurup 2 metre uzaktan duvara sıksak sıvanın da küçük parça­cıklarından, taneciklerden oluştuğunu görürüz. Gözle sudaki bu parçacıkları göremeyiz. Ancak dolaylı olarak flit tulumbasını duvara sıkınca görmekteyiz.
Kapalı iki kutu alıp bunların içinde ne olduğunu, kapağını açmadan anlamak için kutuları aşağı yukarı, sağa, sola çevirerek içinden çıkan sesleri dinlemeye çalışırız.
Birinci kutuda çalkalanma sesi, ikinci kutuda ise bir tıkırtı duyuluyorsa birinci kutuda sıvı bir madde, ikinci kutuda ise katı bir madde vardır yargısına varabiliriz.
Böylece birinci kutu için bir sıvı modeli, ikinci kutudaki madde içinde bir katı modeli kurmuş
oluruz.
Bilim adamlarının yaptıkları da bir bakıma yukarıdaki kutu denemesine benzer.
b. GELİŞTİRİLMİŞ ATOM MODELLERİ VE ATOMUN YAPISI
1. Palton Atom Teorisi
Bugünkü anlamda atom fikrini ilk kez İngiliz bilim adamı John DALTON 1808 yılında ortaya atmıştır.
Daltonun atom teorisine göre;
1.Tüm elementler atom adı verilen çok küçük ve içi dolu parçacıklardan meydana gelmiştir.
2.Bir elementin tüm atomları birbirinin aynıdır. Farklı elementin atomları farklıdır, örneğin, bir bakır parçasındaki tüm bakır atomları birbirinin aynıdır. Bakır atomu ise gümüş atomun­dan farklıdır.
3.Atomlar en şiddetli kimyasal ve fiziksel değişmelerde dahi parçalanmaz, kaybolmaz veya yaratılamazlar. (Bu ifade maddenin sakımı kanununu içine almaktadır.)
4.R ve C gibi iki element birleşirken belirli sayıda R elementi atomu ile belirli sayıda C ele­menti atomu birleşir.
örneğin, bir tane C atomu ile bir tane R atomu birleşerek bir tane RC molekülü olur; 2 tane C atomu ile bir tane R atomu birleşerek bir tane RCa molekülü olur. (Bu ifade ise sabit oranlar kanununu ve katlı oranlar kanununu içine alır.)
Günümüzde atomun bölünebildiği hatta yaklaşık 35 parçadan oluştuğu bilinmektedir.
Ayrıca aynı elementin izotop atomlarının kütle farklılığı, kararsız atomlardan kararlı atomların oluşu, Dalton atom modelinin aksayan yanları olmasına rağmen bu teori modern atom teori­
sinin temelini oluşturmuştur.
2. J.J THOMASON ATOM MODELİ
Katı bir elementin bir molünün hacmi Avogadro sayısına ( 6,0.2 . 1023) bölünürse element atomunun hacmi yaklaşık olarak 10`24 cm3 bulunur.
Atomun şekli küp kabul edilip hacminin küp kökü alınırsa bir atomun boyutları yaklaşık olarak 10~10 m bulunur. Bu küçük tanecikler yapılarında proton ve elektron bulundururlar ve<, nötrdürler. Ayrıca bir elektronun kütlesi bir protonun kütlesinin yanında ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Bu bilgilere dayanarak THOMSON, atom hacminin hemen hemen tümünün protonlardan meydana geldiğini kabul etmiştir. O zaman nötron bilinmiyordu.
THOMSON`a göre atom pozitif bir küredir ve bu kürenin içinde sistemi nötr hale getirecek şekilde sıralanmıştır. Şekil III - 3 de görülen bu modele göre atom küresel bir üzümlü keke benzetilmektedir. Bu benzetmeye göre üzümler elektronları, kek hamuru ise pozitif yük dağılımını gösteriyordu.
Ancak 20. yüzyıl başlarında Rutherford`un önerisi ışığında, Geiger ve Marsden tarafından yapılan klasik bir deney bu modelin bırakılmasına sebep olmuştur.
3. RUTHERFORD ATOM MODELİ
1911 yılında Rutherford atom modelinin Thomson`un önerdiği gibi olmadığını açıklayarak yeni bir model geliştirmiştir. Bu modele göre atomun pozitif yükünün tümü atomun merkezinde yoğun bir şekilde çok küçük bir hacimde toplanmıştır. Bu yoğun kısım atomun çekirdeğidir. Atom kütlesinin hemen hemen tümü çekirdekte bulunur. Elektronlar, çekirdeğin etrafındaki hacmin içinde bulunur. Bu modeli nicel olarak ta belirleyen, Rutherford çekirdek yarıçapının yaklaşık 10-14 m olduğunu, yani atom yarıçapından 104 kez küçük olduğunu hesapladı.
Çekirdek pozitif, elektronlar ise negatif yüklü olduklarından Coulomb kanununa göre, elektronlar çekirdek tarafından çekilir.
Bu sebepten elektornların çekirdek üzerine düşmesi gerekirdi. Böyle bir durum olmadığına göre elektronlar çekirdeğin çekim kuvvetine eşit, fakat zıt yönlü bir kuvvetin etkisinde bulun­maktadırlar. Bu kuvvet, elektronların çekirdek etrafında dönmesinden oluşan merkezcil kuvvettir.
Elektronların çekirdek etrafında kararlı bir yörüngede dolanabilmesi için bu iki kuvvet eşit olmalıdır. Bu durumda elektronun dolanma hızı 2,2,10-6 m/s olur. Bu hıza karşılık gelen frekans değeri elektromanyetik spektrumda mor ötesi bölgeye düşer. Bu sonuçlar Rutherford atom modelinin şu iki yetersiz durumunu ortaya çıkarır.
1. Elektronun frekansı mor ötesi bölgeye düşmesine rağmen, hidrojen atomu spektrum çizgilerinin bazıları görünür bölgededir.
2. Elekton, merkezcil kuvvet etkisinden dolayı merkezcil ivmeye sahip olmalıdır. Ancak ivmeli hare­ket yapan yüklü cisimlerin elektromagnetik ışıma ya­yılmasına neden oluşudur. Elektromagnetik dalgalar enerji taşırlar. O halde elektronlar ışık yaydıkça ener­jileri gittikçe azalmalı ve bir spiral çizerek çekirdeğe düşmelidirler.
Halbuki böyle bir durum yoktur. 4. BOHR ATOM MODELİ
Danimarkalı fizikçi Niels Bohr hidrojen gazının spektrumundan yararlanarak yeni bir atom modeli geliştirdi. Bohr`a göre,
1.Bir atomdaki elektronlar, çekirdek çevresinde L açısal momentumu h/2л’nin tam katları olan kararlı yörüngelerde elektromagnetik ışıma yapmadan dolanırlar. Yani;
I=mw=n.h/2 л veya mvr=n.h/2 л’dir.
(Burada L = açısal momentum, n = 1, 2, 3,... gibi bir tam sayı, h=planc sabiti olup değeri 6,62.10-34 Joule saniye, m = elektronun kütlesi, w=açısal hız, "w=v.r” V=çizgisel hız, r=yörünge yarıçapıdır.)
2.Bir elektron yüksek enerjili kararlı bir yörüngeden düşük enerjili kararlı bir yörüngeye kendiliğinden geçebilir. Bu geçiş sırasında atomdan bir foton yayılır. Yayılan fotonun frekansı elektronun ilk ve son yörüngelerdeki enerji farkı ile aşağıdaki eşitlikten bulunur.
Eilk-Eson/=h.v eşitliğinden yayılan folunun frekansı (v =nü diye okunur.)
3.En düşük enerji seviyesi 1 olmak üzere her enerji seviyesi bir tam sayı ile belirlenir ve genel olarak n ile gösterilir. ( n = 1,2, 3, 4, ... )
Bohr`a göre elektronlar çekirdekten belirli uzaklıklarda kararlı yörüngelerde dolanırlar. Çekirdeğe en yakın yörüngede bulunan elektron en düşük enerjilidir. Elektron çekirdekten sonsuz uzakta iken (n=∞) elektronla çekirdek arasında, çekim kuvveti sıfırdır. Bu durumda elektronun potansiyel enerji değeri de sıfır demektir. Elektron çekirdeğe yaklaştıkça çekim kuvveti büyür. Bu nedenle elektronun bir potansiyel enerjisi olur.
Elektron çekirdeğe yaklaştıkça, atom kararlı hale geleceğinden, potansiyel enerjisi azalır. Buna göre, elektronun her enerji seviyesindeki potonsiyel enerjisi sıfırdan küçük olur. Bohr çekirdeğe en yakın enerji seviyesindeki elektronun enerjisini hidrojen için - 313,6 kcal/mol olarak bulunmuştur. Enerji seviyelerinin sayısal değeri n2 ile ters orantılıdır.
|  anasayfa   |  sayfa başı  |   geri  |