Transkript

1

2 Genel Müdür Temel Ate Genel Koordinatör Ak n Ate E itim Koordinatörü - Editör Nevzat Asma E itim Koordinatör Yard mc s Halit B y k Dizgi, Grafik, Tasar m Esen Dizgi Servisi Görsel Tasar m Muhteber Bozba Bu kitab n tüm haklar yazar na ve Esen Bas n Yay n Da t m Limitet irketi ne aittir. Kitab n tamam n n ya da bir k sm n n elektronik, mekanik, fotokopi ya da herhangi bir kay t sistemiyle ço alt lmas, yay mlanmas ve depolanmas yasakt r. steme Adresi ESEN BASIN YAYIN DA ITIM LTD. T. Bay nd r 2. Sokak No.: 34/11-12 K z lay/ankara Telefon: (0312) Faks: (0312) ISBN : Bask Bahçekap Mah Sok. Nu.: a maz / ANKARA Tel : (0312) (pbx) Sertifika No: Bask Tarihi 2012 VIII

3 1. ÜNİTE ATOMUN YAPISI 1. BÖLÜM : ATOM VE ELEKTRİK 2. BÖLÜM : ATOM MODELLERİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ 3. BÖLÜM : KUANTUM MEKANİĞİNİN GELİŞİMİ 4. BÖLÜM : ATOMUN KUANTUM MODELİ 5. BÖLÜM : BAĞIL ATOM KÜTLESİ YAKLAŞIMI VE MOL KAVRAMI Nükleer atom modelinin geliştirilmesi bilimsel metoda, sistematik sürece ve bilimsel sorgulamaya iyi bir örnektir. Bilimsel metot, adımlar dizisi olarak ele alınabilir. İlk adım ise, incelemek istenilen metaryali temsil eden küçük bir örnek üzerinde ölçümler, gözlemler yaparak veri toplanmaktadır. Veri dizilerinde gözlenen düzenlilikler, bilimsel kanun olarak formüle edilebilir. Bu, gözlemlerin iyice sınıflandırılmış bir özetidir. İkinci adımda hipotez geliştirilir. Hipotezler, en temel kavramlardan yararlanarak, kanunların mümkün olabilen açıklamalarıdır. Gözlem, ayrıntılara dikkatli bir yaklaşım gerektirir; oysa hipotez geliştirmek, önsezi, hayalgücü ve yaratıcılık ister. Örneğin, Dalton atomları tek tek görmediyse de onları hayal edebildi ve atomların hakkındaki hipotezini formüle edebildi. Bu muhteşem bir önsezi idi ve diğer insanların dünyamızı yeni bir bakış açısı ile algılamasına yardımcı oldu. Bir hipotez geliştirildikten sonra bu hipotezi kanıtlayacak deneyler tasarlanır ve dikkatle kontrol edilen testler uygulanır. Deneyler çoğunlukla yaratıcılık ve bazen de iyi bir şans gerektirir. Eğer tekrarlanarak deneylerin sonuçları o konudaki hipotezi destekliyorsa, bu defada bir teori formüle edilir.

4 ATOM VE ELEKTRİK 1. ELEKTRİKLENME DENEYLERİNDEN ATOMA 2. FARADAY ELEKTROLİZ DENEYLERİ VE ATOM ALTI PARÇACIKLARI 3. ELEKTRONUN KEŞFİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ 4. ELEKTRONUN KÜTLESİNİN VE YÜKÜNÜN BULUNMASI 5. ATOMDA ELEKTRONUN YÜKÜ İLE POZİTİF YÜKLER ARASINDAKİ İLİŞKİ 6. ATOMUN PROTON SAYILARININ DENEYSEL OLARAK BELİRLENMESİ M.Ö yılları arasında yaşamış olan Democritus Maddenin daha küçük parçalara ayrılmasına kadar bölünebilir olduğu fikrini savunan düşünürdür. Democritus, maddenin bölünmez en küçük yapı taşlarının olduğuna inanıyordu. Bu parçacıklara bölünmez anlamında atomus adını verdi. Democritus a göre, atomlar hiç yoktan oluşturulamaz, parçalanamaz ve yok edilemezelerdir. Democritus a göre; Madde, içinde atomların hareket ettiği uzay boşluğundan ibarettir. Atomlar katı ve homojendirler, yok olmaz ve bölünmezler. Farklı maddelerin atomlarının hacimleri ve şekilleri de farklıdır. Democritus un atom hakkındaki görüşleri o zaman için kabul görmedi. Aristotales in maddenin 4 temel ögeden oluştuğu fikri 2000 yıl kabul gördü. Maddenin hava, su, toprak ve ateşten oluştuğu düşüncesi 1700 lü yılların ortalarına kadar hüküm sürdü. 1. BÖLÜM

5 Atomun Yap s 1. ELEKTR KLEN ME DE NEY LE R N DEN ATO MA 2. FADARAY IN ELEK TRO L Z DE NEY LE R Yün lü ku ma a sür tü len bir ebo nit çu buk ya da ipek ku ma a sür tü len bir cam çu buk, sa man çö pü, kü çük ka t par ça s gi bi ha fif ci sim le r çek me özel li i ka za n r. Bu özelli i an lat mak için bir bi ri ne sür tü len cisim ler elek trik len mi tir ya da elek trik yük len mi tir de nir. Elek trik söz cü ü keh ri ba r n Yu nan ca ad olan elek tron dan tü re mi tir. Her han gi bir cis mi ba ka bir cis me sür te rek elektrik le mek müm kün dür. Saç la r m z ku ru iken ta ra d m z da, hem saç lar m z n hem de ta ra n elek trik le ndi i ne a hit olu ruz. Özel lik le nay lon bir göm lek üze ri ne gi yi len yün kazak ç ka r l r ken, ç t r t ses le riy le bir lik te, ka ran l k ta ise çev re yi ay d n la ta cak öl çü de göm lek le ka zak ara s nda ki k v l c m at la ma la r na ta n k olu nur. Bu du rum kazak ç ka r l r ken yün ile göm le in sür tün me sin den ileri ge lir. Bu ör nek ler ço al t la bi lir. Yün lü ku ma a sürtü len ebo nit çu bu un, kü çük ka t par ça la r n ön ce uzak tan çe kip tut tu u gö rü lür. Son ra kü çük ka t parça la r, çu buk tan iti lir ce si ne uzak la p gi der ler. Bu ve bu na ben zer göz lem ve de ney ler a a da ki so nuç lara gö tür mü tür; 1.Maddelerin elektrikle yüklü hale gelmesi, maddenin dolay s yla atomun yap s nda elektrik yüklerinin oldu unu gösterir. 2.Maddenin yap s ndaki elektrik yüklerinin hareket etti ini gösterir. 3.Maddenin yap s nda iki tür elektrik yükünün oldu unu gösterir. Ato mun ya p s n an la ma da yol al n ma s n sa layan önem li ça l ma lar dan bi ri mad de nin elek tirk yüklü par ça c k lar dan olu tu u nu gös te ren de ney ler dir. Bun la r n ba nda Fa ra day n elek tro liz de ney le ri ge lir. Mic ha el Fa ra day 1830 lar da kim ya sal bi le ik le rin sulu çö zel ti sin den elek trik ak m ge çir mi tir. Mic ha el Fara day su lu çö zel ti sin den elek trik ak m ge çi ri len madde nin kim ya sal ya p s n da de i ik lik mey da na gel di- i ni sap ta m t r. Mad de nin elek trik sel ya p s hak k nda ipuç la r el de et mi tir. Mic ha el Fa ra day, elek trik ak m uy gu la nan mad de le rin bi le en le ri ne ay r a rak anot ve ka tot ola rak ni te le nen elek trot lar da top lan d - n gös ter mi tir. Fa ra day bir ele men tin çe it li bi le ikle ri nin, ay n kap lar da ki çö zel ti le rin den, elek trik ak m ge çir di in de elek trot lar da top la nan mad de mik ta r n n dev re den ge çen ak ma ba l ola rak art t n belir le mi tir. Di er ta raf tan, fark l ele ment le rin bi le ik leri nin çö zel ti sin den elek trik ak m ge çi ril di in de, top lanan ele ment le rin mik tar la r ara s n da bir dü zen li lik oldu u nu göz lem le mi tir. Bu nun da ha iyi an la l ma s için elek tro liz ve Fa ra day elek tro liz ya sa la r hak k n da bil gi nin ol ma s ge re kir. Elek tro liz Tek nik te bir çok me tal, elek trik ener ji si kul la na rak el de edi lir. Elek trik ener ji si kul la na rak ya p lan bi le- ik le ri ele ment le ri ne ay r t r ma i le mi ne elek tro liz de nir. Elek tro liz edi le cek mad de s v ve ya çö zel ti halin de ol ma l d r. En önem li si ise elek tro liz edi le cek s v ve ya çö zel ti ha lin de ki mad de elek trik ak m n iletme li dir. Elek tro liz de kul la n lan ilet ken s v ve ya çö zelti ha lin de ki mad de le re elek tro lit de nir. Mad de elektrik ak m n ilet mi yor sa bu özel li i ka zan d r mak için ba ka mad de ek le nir. Elek tro liz de çö zel ti ye, ge nel likle çö zel ti den et ki len me yen iki me tal çu buk dal d r l r. Elek tro lit s v ve ya çö zel ti le re dal d r lan me tal çu bukla ra elek trot de nir. Güç kay na n n ar t ucu na ba la nan elek trot anot, ek si ucu na ba la nan elek trot ise ka tot ola rak ad lan d r l r. 7

6 Atomun Yap s + Anot Katyonlar Yükseltgenme Katot Anyonlar Elektron ak + Ak m kayna Kat yon lar ar t yük lü ol du u için ek si yük lü olan ka tot ta ra f n dan çe ki lir. Kat yon lar ka to da gi der. Katot ta top la nan ar t yük lü iyon lar elek tron ala rak yüksüz ha le ge lir, nötr le irler. Saf ele ment ola rak aç - a ç k m olur. Aç a ç kan mad de ler ka t ise elek troda ya p a rak elek tro dun kap lan ma s n sa lar lar. Aç - a ç kan mad de gaz ise or ta m terk eder. Bu mad dele r ka pa l bir kap ta su üze rin de top la na bi lir. An yonlar ek si yük lü ol du u için ar t yük lü olan anot ta ra f ndan çe ki lir ler. An yon lar ano ta gi der. Anot ta top la nan ek si yük lü iyon lar elek tron ve re rek nötr le ir ler. Aç - a ç k m olur lar. Aç a ç kan mad de ler ge nel lik le gaz ha lin de olur. Bu nun için ka pa l bir kap ta su üze rin de top lan ma la r sa la na bi lir. Fa ra day Elek tro liz Ka nun la r Elek tro liz ile il gi li Fa ra day ka nun la r a a daki gi bi özet le ne bi lir, 1. Ayn miktar elektrikle elektroliz edilen bir metalin farkl bile iklerinden elde edilen metalin kütleleri aras nda basit bir katl oran vard r. 2. Ayn miktar elektrikle ba ka ba ka bile ikler elektroliz edilirse elektroliz sonucu toplanan maddelerin mol say lar aras nda tek say l basit bir oran vard r. 3. Herhangi bir elektroliz devresinden 1 Faradayl k ak m geçti i zaman her elektrotta 1 e de er gram madde aç a ç kar. ndirgenme Faraday n elektroliz de ney le ri ve bu de ney lerden el de edi len so nuç lar bi lim adam la r n a a da ki so nuç la ra gö tür mü tür; Elek tri in par ça c k lar dan mey da na gel di i ni, Mad de nin ya p s n da elek trik yük le ri nin ol du u nu ve bu elek trik yük le ri nin par ça c k lar ha lin de ta na bi le ce i, Bir ato mun an cak be lir li bir mik tar ve ya bu mik tar n kat la r ka dar elek trik yü kü ta ya bi le ce i, Bu elek trik yük lü par ça c k la r n bü tün atom lar da ay n ol du u nu, Bir ato mun ba zen bir, ba zen iki ve ya üç par ça c k ta ya bi le ce i, Atom lar, elek trik yük le ri ne sa hip ol du u için, elek tri i olu tu ran ta ne cik le rin ato mun ya p s n da bu lun ma s ge rek ti i dir. Tüm bu so nuç lar dan ha re ket eden Fara day, Stoney, Cro oks ve Hemholtz gi bi bi lim adam la r ato mun ya p s n an la ma ya yar d m eden en önem li ça l ma lar n yap m lar d r. Bu ça l ma lar so nu cun da mad de nin ya p s n da elek trik yük lü par ça c k la r n var l is pat la nm t r. Bu ça l ma la r n ba z la r de va m n da ki ko nu ba l k la r n da aç k la na cak t r. Ka tot n la r, ka nal n la r, X n la r, ta ne cik le ri sa ç l ma s de ney le ri gi bi. 3. ELEK TRO NUN KE F N N TA R H SEL GE L M Fa ra day elek tro liz de ney le rin den son ra, ha va s bo al t l m bir cam bo ru nun iki ucu na bir do ru ak m üre ti ci ba la m, ne ga tif ucun ba l ol du u elek troda ka tot, po zi tif ucun ba l ol du u elek tro da da anot ad n ver mi tir. Da ha son ra tüp, dü ük ba s nç ta bir gaz la dol du r up tü pe yük sek bir ge ri lim uy gu la nd nda, ka tot tan ç kan bir n n bir pa r l da ma ya pa rak ano da do ru ha re ket et ti i ni göz le mi tir. + Anot Katot 1850 ler de ya p lan bu ça l ma lar di er bi lim adamla r na te mel te kil et mi tir de Ju ili us Pluc ker, Fara day n kul lan d bu tü pün ya n na bir m k na t s ge tire rek olu an n la r göz lem le yip bu n la r n man ye tik 8

7 Atomun Yap s alan da ki dav ra n la r n ilk kez in ce le yen bi lim ada m d r. Bu de ne me ile Pluc ker ka tot ya k n la r n da gör dü- ü par lak ye il k le ke le ri nin ye ri ni m k na t s kul la narak de i tir me yi ba ar m t r. Fa kat da ha ile ri se vi yede in ce le me ya pa ma m t r ler de Sir Wil li am Cro oks ta ra f n dan de tay l ola rak in ce len mi tir. Ge li tir di i va kum lu tüp içe ri sinde gaz la r n elek trik le et ki le imi so nu cu or ta ya ç kan dav ra n la r n in ce le di. Tüp te ki elek trot la ra yük sek ge ri lim uy gu la d n da tü pün cam çe pe rin de sa r ye il fluo re san k yan s ma s n göz lem ler. Tü pün or ta s na bir nes ne yer le tir di in de ise bu nes ne nin gö rün tü sünün tü pün so nun da bir göl ge ola rak olu tu u nu be lirler. Bu nu tüp için de ba z n la r n olu ma s na ba lar. Da ha son ra ki y l lar da bu n la ra ka tot n la r ad veri lir. W. Cro oks ta ra f n dan ya p lan de tay l ara t r ma lar so nu cun da a a da ki so nuç la ra va r l r. I n la r n han gi elek trot tan olu tu u nu an la mak için, iki elek trot ara s bir kar ton la bö lün dü ün de, anot ta ra f n n ka ran l k, ka tot ta ra f n n ay d n l k oldu u gö rü lür. Ka tot n la r tü pün de, elek trot lar ara s n da bir f r l dak ko nu lur sa, anot ta ra f n da ha re ket et ti i tespit edi lir. I n lar do ru sal yol la ya y l r. Tüp te ki n lar, bir m k na t s n ku tup la r ara s n dan ge çi ri lir se, m k na t s n (+) kut bu na do ru sa parlar. O hal de n lar ( ) elek trik le yük lü dür ler. Fa ra day ve di er bi li mi in san la r n n ça l ma la r ndan ha re ket eden Ge or ge John sto ne Sto ney elek tir- in ne ga tif ta ne cik ler den iba ret ol du u nu bu ta ne cikle rin atom ya p s n da da bu lun du u nu ile ri sür mü ; 1891 de bun la r elek tron ola rak ad lan d r m t r. Bi lim ada m J.J. Thom son 1897 y l n da bu n lar n ka rak te ri ni aç k la mak ba k m n dan, J. Pluc ker i izle ye rek n la r n elek trik sel ve man ye tik alan lar da ki dav ra n la r n in ce le di. J.J. Thom son yap t in ce leme so nu cun da n la r olu tu ran ta ne cik le rin elek triksel alan da sap ma mik ta r n n par ça c n elek trik yükü ile do ru oran t l, küt le si ile ters oran t l ol du u nu tes pit et ti. Bu bil gi ler den ya rar la na rak Sto ney in elektron de di i ta ne cik ler için e/m de e ri ni he sap la m t r. Thom son yap t de ney ler den a a da ki so nuç lar ç kar m t r. 1. I nlar tanecikli tabiattad r. Elektriksel alanda (+) plaka taraf ndan çekilmekte ( ) plaka taraf ndan itilmekte olduklar ndan yükleri negatiftir. Bu negatif yüklü taneciklere elektron ad verilmi tir. 2. Bu negatif yüklü tanecikler, bo alma tüpünde bulunan elektrotlar n ve gaz n cinsine ba l de illerdir. Öyleyse tüm maddelerin yap s nda elektron bulunmaktad r. 3. Elektronun yükünün kütlesine oran, e/m, 1, kulon /g dir. Da ha sonra elek tron de nen ne ga tif yük lü ev ren sel ta ne ci in yü kü Mil li kan ta ra f n dan, me hur ya damla s de ne yi ile, 1, ku lon ola rak ta yin edilmi tir. Bu de e r e/m de ye ri ne kon du un da bir elektro nun mut lak küt le si 9, g ola rak bu lu nur. Bu küt le en ha fif atom olan hid ro je nin kin den 1840 de fa da ha kü çük tür. 4. ELEK TRO NUN KÜT LE S N N VE YÜ KÜ NÜN BU LUN MA SI n gi liz fi zik çi J.J. Thom son, ka tot n tü pü ve elek tro man ye tik ku ram hak k n da ki bil gi ve tec rü be leri ni kul la na rak, tek bir elek tro nun elek trik sel yü kü nün küt le si ne ora n n 1, C/g ola rak be lir le mi tir. Da ha son ra, Ame ri kan Fi zik çi R.A.Mil li kan, y l la r ara s n da yap t de ney ler de, bir elek tronun yü kü nün 1, C ol du u nu bul mu ve bu ve ri ler den bir elek tro nun küt le si a a da ki gi bi hesap lan m t r; yük Bir elek tro nun küt le si = yük/ kütle m e 19 e 1, C = & me = em / 1, Cg / m e = 9, g 9

8 Atomun Yap s 5. ATOM DA ELEK TRO NUN YÜ KÜ LE PO Z T F YÜK LER ARA SIN DA K L K Elek tron lar, üre teç ten el de edi lir ler. O hal de üreteç te, ne ga tif yük lü elek tron lar var d r. Atom sa de ce elek tron lar dan mey da na gel sey di, iki ta ne ce in birbi ri ni it me si ge re kir di. Oy sa, atom lar dan olu an madde ler nötr dür. Mad de, do la y s y la mad de yi olu tu ran atom la r n, elek trik çe nötr ol duk la r göz önün de tu tu la cak olursa, elek tron la rla nötr le e cek sa y da po zi tif elek trik mik ta r n n atom için de ol ma s ge re kir. E er ka tot n la r tü pün de üs tün de de lik ler aç l m bir ka tot kulla n l r sa, tü pün ka tot ar ka s n da ka lan yü ze yin de ve ka tot n la r na ters yön de, ikin ci bir l da ma gö rü lür. Çün kü tüp te elek tron ak m s ra s n da ka tot tan f r layan elek tron lar, nöt ral gaz atom la r ile çar p a rak, on la r n elek tron kay bet me si ne ve po zi tif yük lü parça c k lar ha li ne gel me si ne yol açar lar. Bu par ça c k lar ka tot ta ra f n dan çe ki lir ve bir k s m ka tot üze rin de ki de lik ler den ge çe rek, tü pün yü ze yi ne çar p p l da ma ya par lar. Bun la ra po zi tif n lar ve ya ka nal n la r de nir. Ka nal n la r ilk de fa 1886 da, Eugen Gold stein ta ra f n dan göz len mi tir. + Anot Katot de er, tüp te hid ro jen ga z kul la n l d n da el de edilmi tir. H + iyon la r ya ni pro ton lar için yük +1, ku lon, küt le 1, gram d r. Bu küt le bir elek tron küt le si nin 1840 ka t d r y l n da, Er nest Ruther ford ve ar ka da la r ato mun ya p s n in ce le me ye ka rar ver di ler. Ger çek le tir dik le ri ta ne cik le ri sa ç lma s de ne yi nin so nuç la r n dan yo la ç ka rak; atom da ki ar t yük le rin tü mü nün, ato mun için de yo un ve merke zi bir çe kir dek te odak lan d n öne r di. Çe kir dek te ki ar t yük lü ta ne cik le re pro ton ad ve ri lir. Rut her ford ve di er ara t r ma c lar atom çe kir de- in de, di er bir atom al t ta ne cik bu lun ma s ge rek ti- i ni dü ün dü ler. Bu nun ka n t 1932 de Ja mas Chadwick ta ra f n dan sa lan d. Chad wick in ce bir be ril yum lev ha s n n ta ne cik le ri ile bom bar d man et ti in de, be ril yum me ta li n la r na ben ze yen çok yük sek ener ji li n lar ya y m la d. Da ha son ra ki de ney ler, bu n la r n pro to nun küt le sin den bi raz da ha bü yük bir küt le ye sa hip, elek trik yü kü ta ma yan nötr ta ne cikler den olu tu u nu gös ter di. Chad wick bu ta ne cik le re nöt ron ad n ver di. Atom da bu lu nan nöt ron, pro ton ve elek tron la r n özel lik le ri nin be lir len me si, ato mun te mel ta ne cik le rinin ke fi ni ta mam la m t r. Bu ta ne cik le rin ko nu mu ve bir bi riy le olan ili ki le ri ay d n lat mak için mo del ler ge li ti ril mi tir. J.J. Thom son bir mo del öner di. Bi lim çev re ler in de bu mo del Thom son un üzümlü kek mo de li ola rak bi li nir. Thom son, ato mu için de ba m s z ne ga tif yük lü elek tron la r n do la t po zi tif yük lü bir kü re den iba ret gi bi dü ün dü. Ka nal n la r n n elek trik sel ve mag ne tik alanda sap ma la r, W.Wi en ve J.J. Thom son ta ra f n dan in ce len mi ve po zi tif ta ne cik ler için e/m de er le ri bu lun mu tur. Tüp için de kul la n lan ga z n tü rü ne gö re de i ken lik gös te ren e/m de er le ri için de en önem li 10

9 Atomun Yap s 6. ATOMUN PROTON SA YI LA RI NIN DE NEY SEL OLA RAK BE L R LEN ME S n gi liz fi zik çi Henry Gwyn Jef freys Mo se ley element le rin X- n la r spek trum la r üze rin de ba z ça l ma lar yap m t r. X- n la r kul la na rak de i ik elementle ri nin fark l X- n la r spek tru mu nu el de et mi tir. Her ele men tin sa de ce bir kaç ka rak te ris tik spek tral çizgi içe ren X- n la r spek tu ru mu ol du u nu gör mü tür. Spek tral çiz gi le re Fra un ho fer de nir. El de et ti i bu spek trum la r atom la r n bi li nen de er le ri ne gö re s ra la d n da en uy gun s ra la ma n n çe kir dek te ki po zi tif ta ne cik sa y s na, ya ni pro ton sa y s na gö re ol du u nu gör mü ve ele ment le rin ka rakte ris tik çiz gi le ri nin pro ton sa y la r n n bir fonk si yo nu ol du u nu or ta ya koy mu tur. Atom nu ma ra s 13 ile 79 ara s n da olan 38 elemen tin X- n la r spek tu ru mu nu in ce le yen Mo se ley, her ele ment için o ele men te kar l k ge len ka rak te ristik spek trum çiz gi le ri ni kul lan m t r. So nuç ta ele mentin atom nu ma ra s ile çiz gi fre kan s n n ka re kö kü aras n da do ru oran t ol du u nu be lir le di. Ba ka bir ifade ile ele ment ler, atom nu ma ra s ar t na gö re di zildi in de spek trum çiz gi si ne ait fre kan s n ka re kö kü nün bir ele ment ten di e ri ne git tik çe sa bit bir mik tar da artt n tes pit et ti Z Ca Ele ment le rin atom nu ma ra s ar t na gö re spek trum Cr Mn Sc Ti V Fe Co Ni çiz gi si fre kan s n n ka re kö kü ile de i i mi Mo se ley, X- n la r spek tu ru mu na da ya na rak ele ment le rin atom nu ma ra la r n do ru bir e kilde be lir le di. Mo se ley in ça l ma la r na da ya n la rak pe ri yo dik ya sa, Ele ment le rin fi zik sel ve kim ya sal özel lik- Cu le ri atom nu ma ra s n n pe ri yo dik i le vi dir. ek- Pirinç lin de tek rar ta n m lan m t r. X- n la r ana liz so nu cu el de edi len ba z ele ment le rin fra un ho fer çiz gi le ri Ay r ca spek trum da dik kat çe ken bir nok ta iki den faz la çiz gi nin gö rül dü ü yer ler de ör nek mad de nin saf s z l k içer di i an la l r. Ba k r-çin ko ala m olan prinç, iki Cu için, iki de Zn için spek trum çiz gi le ri göster mek te dir. Mo se ley atom da bir ele ment ten di e ri ne gi dildik çe ar tan te mel bir ni ce lik bu lun du u nu ifa de ede rek bu ni ce li in an cak mer kez de ki ar t yüklü çe kir de in yü kü ola bi le ce i ni de be lir le di. 11

10 ATOM MODELLERİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ 1. THOMSON ATOM MODELİ 2. RUTHERFORD DENEYİ 3. ELEKTROMANYETİK IŞIMA 4. IŞIĞIN İKİLİ DOĞASI 5. ATOM SPEKTRUMLARI 6. BOHR ATOM MODELİ Teori, kanunun formal açıklamasıdır. Bir teori, bazen bir model yardımıyla açıklanabilir. Model, incelenen cismin basite indirgenmiş şeklidir. Teoriler ve modeller deneylerle test edilmeli ve deney sonuçlarına uymayan kesimlerde gerekli düzeltmeler yapılmalıdır. Günümüzde atom modeli, pek çok formülasyonların ve art arda yapılan düzeltmelerin sonunda olmuştur. Bugün ulaşılan bilgi birikimini bilim adamlarına borçluyuz. Bilim adamının sahip olması gereken özelliklerden biri akılcılıktır. Akılcılığı esas alan bilim adamı; peşin hükümlerden, şahsi görüşlerden uzak kalarak gerçekleri elde etmek için çalışır, gözlem ve deneye değer vererek hedefine adım adım ilerler ve yapıcı sonuçlara ulaşmaya çalışır. Aksi halde peşin hükümlerle hareket edenlerin bilim adamı dahi olsalar getirecekleri bir yenilik yoktur. Bilim adamı geniş düşüncelidir. Bulduğu verileri kullanarak yeni keşfedeceği şeylere kapı açar, ezbercilikten sıyrılır, sezgileri ile devreye girer. Bilim adamı sabit fikirli değildir. 2. BÖLÜM

11 Atomun Yap s 1. THOM SON ATOM MO DE L Sir Jo seph John Thom son ( ) Bi li nen ad y la Jo seph John Thom son n gi liz fizik çi. Elek tro nu, izo topla r ve küt le spek tro metre si ni ke fet mi tir. Gazla r n elek trik ilet ken li i üze ri ne yap t ça l malar dan do la y No bel fi zik ödü lü nü al m t r. çi gaz do lu cam tüp içe ri sinden ge çen elek trik ak m üze rin de ça l r ken, n la r n tü pün ne ga tif kut bun dan ge ri gel di i ni gör mü ve bun la ra zer re cik ad n ver mi tir. Da ha sonra zer re cik le re elek tron den mi tir. J.J. Thom son bil gi bi ri ki min den ya rar la na rak kuru üzüm lü kek ben ze ri atom mo de li ni öner di. J.J Thom son Atom Mo de li özet le nir se a a da ki madde ler or ta ya ç kar. 1. Atomlar (+) yükten olu mu kürelerdir. Elektronlar bu kürenin içine homojen da lm t r. 2. Bir küre eklinde olan atomun yar çap yakla k 10 8 cm dir. 3. Atomda (+) yükü nötrle tirecek miktarda ( ) yük bulunur. Atom nötrdür. J.J. Thom son un ta n m la d atom mo de li nin ekli çi zi le cek olur sa a a da ki e kil or ta ya ç kar. J.J. Thom son un bu ku ru üzüm lü kek ben ze ri atom mo de li uzun y l lar atom ku ra m ola rak ka bul gördü. Thom son atom mo de li atom da ki ( ) yük le rin ol du- u nu gös ter me si ve (+) yük le rin bu lun ma s ge rek ti ini ön gör me si ba k m n dan çok önem li dir. An cak ( ) ve (+) yük le rin ko ru nu mu nu do ru tes pit ede me mi tir. Nöt ron la r n var l n be lir le ye me mi tir. 2. RUT HER FORD DE NE Y 1895 te Wil helm Ront gen ka tot n la r n n, cam ve me tal le rin do a d n yay ma s na ne den ol du- u nu gör dü. Ya y m la nan bu yük sek ener ji li rad yasyon mad de nin için den ge çe bi li yor, fo to raf fil mi levha la r n ka rar t yor ve çe it li mad de le rin flu ore san k yay ma la r na ne den olu yor du. Bu n lar bir m k na t s et ki si ile sap t r ma d ndan, ka tot n la r gi bi yük lü ta ne cik ler de il di. Röntgen bu n la ra X - n la r ad n ver di. Rönt gen in bu bu lu un dan he men son ra, An to ni e Bec que rel, madde nin flu ore san özel lik le ri ni in ce le me ye ba la d. Tama men bir te sa düf so nu cun da Bec que rel, ka l n ka- t la sa r l m fo to raf fil mi lev ha la r n n bir uran yum bi le i i nin et ki sin de ka tot n la r ol ma dan da ka rard n fark et ti. Uran yum bi le i in den kay nak la nan bu n lar yük sek ener ji li idi ve m k na t s ile sap t r la m yor lar d. Üs te lik ken di li in den olu u yor lar d. Bec querel in ö ren ci le rin den Ma ri a Cu ri e, ken di li in den tane cik ve ya n ya y m la ma s ol gu su nu be lirt mek üze re rad yo ak tif te ri mi ni öner di. Bu ne den le ken di li- in den rad yas yon ya y m la yan her han gi bir ele men te rad yo ak tif ele ment de nir. Da ha son ra ki ara t r ma lar uran yum gi bi rad yo aktif mad de le rin bo zun ma s ya da par ça lan ma s ile üç tür n olu tu u nu be lir le di ler. Bu n lar dan iki si ar t ve ek si yük lü lev ha lar ta ra f n dan sap t r l r. Eksi yük tüm küre üzerinde da lm t r. Kur un blok Thom son Atom Mo de li Bu mo del üzüm lü kek e ben zer. Elek tron lar ho mojen ola rak po zi tif yük lü kü re içe ri sin de gö mül mü gibi dir. + Radyoaktif madde 13

12 Atomun Yap s Al fa ( ) n la r, al fa ta ne cik le ri ad ve ri len art yük lü ta ne cik ler den olu mak ta d r ve bu ne den le de ar t yük lü lev ha ta ra f n dan sap t r l r lar. Be ta ( ) nla r, be ta ta ne cik le ri, elek tron lar olup ek si yük lü levha ta ra f n dan sap t r l r lar. Üçün cü çe it rad yo ak tif ma, ga ma ( ) n la r ad ve ri len yük sek ener ji li nlar dan olu ur. Ga ma n la r yük süz olup, d sal bir elek trik ve ya man ye tik alan ta ra f n dan et ki len mez ler. Thom son ile ça l m olan Er nest Rut her ford, ta ne cik le ri ni kul la na rak ato mun ya p s n in ce le meye ka rar ver di. Mes lek ta Hans Gei ger ve ö ren ci si Er nest Mars den ile bir lik te, Rut her ford bir di zi de ney yap t. Bu de ney ler de rad yo ak tif bir kay nak tan ç kan ta ne cik le ri nin çar pa ca he def ola rak çok in ce bir alt n ve ba ka me tal yap rak lar kul lan d. Alt n yaprak tanecikleri kayna Er nest Rut her ford ( ) Ye ni Ze lan da l ngi liz Nük le er fi zik çi y l No bel Kimya Ödü lü sa hi bi. Atomun çe kir de i ni ve bir çok özel li i ni ilk de fa ke fe den bi lim ada m d r. Rad yasyon hak k n da ça l ma lar yap m t r., ve sem bol le ri ni ilk ola rak kul la nan bi lim ada m d r. ma s n n hel yum çe kir de i, ma s n n ise elek tron içer di- i ni bul mu tur. Bu ça l ma s n dan do la y Kim ya No bel Ödü lü nü al m t r de ato mun küt le si nin ço u nu içi ne alan çe kir dek kav ra m n or ta ya at t. Yar k Görüntü ekran Ta ne cik le rin bir al t n yap rak ta ra f n dan sa ç l ma s n ölç mek için Rut her ford un ta sar la d de ney dü ze ne i De ney le rin de ta ne cik le ri nin ço u nun me tal yaprak la r n için den sap ma dan ya da çok az sap ma ya parak geç ti i ni gör dü. Fa kat za man za man ba z ta necik le ri nin bü yük bir aç ile sap ma yap t n da fark etti. Hat ta ba zen ta ne ci i gel di i yö ne do ru ge ri tepi yor du. Al t n yap ra n için den ge çen ve çe kir dek ta ra f n dan sap t r lan ta ne cik le ri nin bü yü tül mü gö rü nü mü ta ne cik le ri sa ç l ma s de ne yi nin so nuç la r n aç k laya bil mek ama c y la, Rut her ford atom ya p s için ye ni mo del olu tur du. 14 Rut her ford Atom Mo de li Rut her ford un olu tur du u mo de le ato mun bü yük bir k s m n n bo luk tan olu tu u nu öne ri yor du. Böy le bir ya p da ta ne cik le ri nin ço u al t n yap ra n n içinden sap ma dan ya da çok az sap ma ya pa rak ge çebi lir di. Rut her ford ato mun da ki ar t yük le rin tü mü nün, ato mun için de yo un ve mer ke zi bir çe kir dek te odaklan d n öner di. Böy le ce sa ç l ma de ney le rin de, herhan gi bir ta ne ci i bir ato mun çe kir de i ne yak la t - n da bü yük bir iti ci kuv vet le kar kar ya ka l yor ve bü yük bir sap ma ya p yor du. Ay r ca, do ru dan do ruya bir çe kir de e do ru ha re ket eden bir ta ne ci i hare ket yö nü nü tam ter si ne çe vi re cek ka dar bü yük bir iti ci gü ce ma ruz ka la cak t. Çe kir dek te ki ar t yük lü ta ne cik le re pro ton ad ve ri lir. Rut her ford Atom Mo de li özet le ne cek olur sa a a da ki mad de ler or ta ya ç kar.

13 Atomun Yap s 1. Kütlenin büyük bir k sm ve pozitif yükler atomun merkezinde toplanm t r. Buna atom çekirde i denir. (+) yüklü taneciklere ise proton denir. 2. Atom çekirde inin yar çap yakla k cm, atom yar çap ise 10 8 cm oldu undan atomun hacminin büyük bir k sm bo luktur. Elektronlar bu bo lu a yay lm t r. 3. Çekirdekteki pozitif yük miktar bir elementin bütün atomlar nda ayn, farkl elementlerin atomlar nda ise farkl d r. 4. Atomun nötrlü ünü sa lamak üzere proton say s na e it say da elektron, çekirdek etraf nda bulunur. Rut her ford un ta n m la d atom mo de li çi zi le cek olur sa, a a da ki e kil or ta ya ç kar. çekirdek elektron Rut her ford Atom Mo de li Rut her ford Atom Mo de li elek tron la r n var l n dan bah set mi tir. Çe kir dek ve çe kir dek çev re sin de ki bo luk tan bah set mi tir. An cak elek tron la r n bu bo luk taki da l m la r n, elek tron la r n n ni çin çe kir dek üze ri ne dü me dik le ri ni ve elek tron la r n ha re ke ti ni aç k la ya mam t r. Rut her ford un atom mo de li önem li bir ba ka soru nu çö züm süz b ra k yor du. Rut her ford un za ma n nda, en ba sit atom olan hid ro je nin bir ta ne pro ton, helyum ato mu nun ise iki ta ne pro ton içer di i bi li ni yor du. Bu ne den le, hel yum ato mu nun küt le si hid ro jen atomu nun küt le si nin 2 ka t ol ma l y d. Oy sa ger çek te 4 ka t idi. Rut her ford ve di er ara t r ma c lar atom çekir de i di er bir atom al t ta ne cik bu lun ma s ge rek ti- i ni dü ün dü ler. Bu nun ka n t 1932 de Ja mes Chadwick ta ra f n dan sa lan d. Chad wick in ce bir be ril yum lev ha s n ta ne cik le ri ile bom bar d man et ti in de, beril yum me ta li n la r na ben ze yen çok yük sek enerji li n lar ya y m la d. Da ha son ra ki de ney ler, bu nla r n pro to nun küt le sin den bi raz da ha bü yük bir küt leye sa hip, elek trik yü kü ta ma yan nötr ta ne cik ler den olu tu u nu gös ter di. Chad wick bu ta ne cik le re nöt ron ad n ver di. Küt le oran la r n da ki gi zem ar t k aç k la nabi li yor du. Hel yum çe kir de in de iki ta ne pro ton ve iki ta ne nöt ron var d r, fa kat hid ro je nin çe kir de in de sade ce bir pro ton var d r ve hiç nöt ro nu yok tur. Bu neden le oran 4: 1 dir. Ato mal t, Ta ne cik le rin Küt le si ve Yü kü; Tanecik Kütle Coulomb Yük Birimi Elektron Proton Nötron 9, , , , , Yük Atom lar içer dik le ri pro ton ve nöt ron sa y la r ile tan m la na bi lir ler. Bir ele men tin atom la r n n çe kir dek lerin de bu lu nan pro ton la r n sa y s na atom nu ma ra s (Z) de nir. Nötr bir atom da pro ton la r n sa y s elek tronla r n sa y s na e it tir. Bu ne den le, atom nu ma ra s ay n za man da atom da bu lu nan elek tron sa y s n da gös terir. Bir ato mun kim ya sal kim li i sa de ce atom nu mara s ile be lir le ne bi lir. Ör ne in, ok si je nin atom nu mara s 8 dir; bu da nötr bir ok si jen ato mu nun 8 ta ne elektro nu ol du u an la m na ge lir. Ba ka bir de yi le, ev rende 8 ta ne pro ton içe ren atom la r n hep si nin ad ok sijen dir. Küt le nu ma ra s (A) bir ele men tin atom la r n n çe kir de in de bu lu nan proton ve nöt ron sa y s n n top la m d r. Bir pro ton içe ren, nöt ron bu lun ma yan ve en yay g n ola rak rast la nan hid ro je nin d n da, tüm atomla r n çe kir dek le rin de hem pro ton lar, hem de nöt ron lar var d r. Ge nel ola rak küt le nu ma ra s a a da ki gi bi tan m la na bi lir. Kütle numaras = proton say s + nötron say s Ço u za man bel li bir ele men tin atom la r n n tü mü ay n küt le ye sa hip de il dir. Atom nu ma ra la r ay n, ancak küt le nu ma ra la r fark l olan atom la ra izo top ad ve ri lir. Ok si jen ele men ti nin iki izo to pu var d r; 16 8 O ve 17 8 O Bir ele men tin kim ya sal özel lik le ri ni atom lar daki pro ton lar ve elek tron lar be lir ler, nor mal ko ul lar da nöt ron lar kim ya sal de i im ler de rol oy na maz lar. Bu ne den le, bir ele men tin izo top la r n n kim ya sal özel likle ri ay n d r, ya ni kim ya sal et kin lik le ri ve olu tur duk la r bi le ik tü rü ay n d r

14 ATOMUN YAPISI LÜ SORULAR I (OKULA YÖNEL K SORULAR) 1. A a da ve ri len ay r ma yön tem le rin den hangi si ka r m la r bi le en le ri ne ay r ma yön te mi de il dir? A) Da m t ma B) Kris tal len dir me C) Ak tar ma D) Süzme E) Elek tro liz ÇÖ ZÜM 3. I. Dal ton Atom Mo de li II. J.J. Thom son Atom Mo de li II I. Rut her ford Atom Mo de li Yu ka r da ve ri len atom mo del le ri nin han gi lerin de çe kir dek kav ra m yok tur? A) Yal n z I B) Yal n z II C) Yal n z II I D) I ve II E) I ve II I ÇÖ ZÜM 2. Dal ton Atom Mo de li ne gö re; I. Bü tün mad de ler, atom ad ve ri len bö lün mez ta ne cik ler den olu mu tur. II. Atom, ya r ça p 10 8 cm olan bir kü re ek linde dir. II I. Bir ele men tin tüm atom la r e kil, ha cim ve küt le ba k m n dan ay n d r. ifa de le rin den han gi le ri do ru dur? A) Yal n z I B) Yal n z II C) I ve II D) I ve II I E) II ve II I 4. Atom ya p s ile il gi li; I. Pro ton ve elek tron lar ato mun çe kir de in dedir. II. Ato mun küt le nu ma ra s, pro ton ve nöt ron say la r n n top la m na e it tir. II I. Nötr atom da pro ton sa y s elek tron sa y s na e it tir. ifa de le rin den han gi le ri do ru dur? A) Yal n z I B) Yal n z II C) Yal n z II I D) I ve II E) II ve II I ÇÖ ZÜM ÇÖ ZÜM 16

15 Atomun Yap s 5. Bir nötr atom da, atom nu ma ra s atom da ki; I. Pro ton sa y s II. Elek tron sa y s II I. Nük le on sa y s ni ce lik le rin den han gi le ri ne e it tir? A) Yal n z I B) Yal n z II C) I ve II D) I ve II I E) II ve II I ÇÖ ZÜM 7. X ato mu nun küt le nu ma ra s 80 dir. X in nöt ron sa y s, pro ton sa y s n dan 10 faz la d r. Bu na gö re, I. Çe kir dek yü kü +35 tir. II. Nük le on sa y s 45 tir. II I. Elek tron sa y s 45 tir. yar g la r n dan han gi le ri do ru dur? A) Yal n z I B) Yal n z II C) Yal n z II I D) I ve II E) II ve II I ÇÖ ZÜM 6. Bir ele men tin nötr atom la r ile il gi li; I. Küt le nu ma ra la r fark l olan lar bir bi ri nin izo top atom la r d r. II. Nük le on sa y s, pro ton ve nöt ron sa y la r n n top la m na e it tir. II I. Pro ton sa y s, nöt ron sa y s na e it tir. ifa de le rin den han gi le ri ke sin lik le do ru dur? A) Yal n z I B) Yal n z II C) I ve II D) I ve II I E) II ve II I ÇÖ ZÜM 8. Ato mun te mel ta ne cik le ri ile il gi li; I. Proton, nöt ron ve elek tron lar dan olu ur. II. Ato mun çe kir de i proton, nöt ron ve elek tronla r içe rir. II I. Pro ton ve elek tron yük lü, nöt ron yük süz dür. yar g la r n dan han gi le ri do ru dur? A) Yal n z I B) Yal n z II C) Yal n z II I D) I ve II E) I ve II I ÇÖ ZÜM 17

16 Atomun Yap s 9. X ele men ti nin nötr ato mu bir elek tron al yor. Bu na gö re, I. p / e ora n, II. p / n ora n, II I. Elek tron ba na dü en çe kim kuv ve ti ni ce lik le rin den han gi le ri aza l r? A) Yal n z I B) Yal n z II C) I ve II D) I ve II I E) I, II ve II I ÇÖ ZÜM 11. I. II. III. Kütle no Nötron say s Yu ka r da ve ri len tab lo da ki atom lar dan han gile ri 28 X ato mu nun izo top atom la r d r? 14 A) Yal n z I B) I ve II C) I ve II I D) II ve II I E) I, II ve II I ÇÖ ZÜM 10. Yük süz X ato mu nun 30 elek tro nu, 35 nöt ro nu bulu nu yor. X ato mu için; I. Atom nu ma ra s 35 tir. II. Küt le nu ma ra s 65 tir. II I. Çe kir dek yü kü +30 dur. yar g la r n dan han gi le ri do ru dur? A) Yal n z I B) Yal n z II C) I ve II D) I ve II I E) II ve II I ÇÖ ZÜM 12. I. 118 X II. Y II I. 50 Z Nötr ato mun da 50 elek tro nu, 68 nöt ro nu bu lunan A ato mu yu ka r da ve ri len ler den han gi le rinin izo top ato mu dur? A) Yal n z X B) Yal n z Y C) Yal n z Z D) Y ve Z E) X, Y ve Z ÇÖ ZÜM 18

17 Atomun Yap s 13. Cro oks, Sto ney ve Thom son yap t k la r de neyler de be lir le dik le ri ka tot n la r ile il gi li; I. (+) yük lü n lar d r. II. Tü pün için de ki ga z n cin si ne ba l ola rak de- i ir ler. II I. Ka tot tan ç k p ano da gi derl er. yar g la r n dan han gi le ri do ru olur? A) Yal n z I B) Yal n z II C) Yal n z II I D) I ve II E) I ve II I 15. Sür tün me ve ya et ki ile elek trik len me den ha reket le; I. Mad de de elek trik yük le ri var d r. II. Elek trik len me atom al ve ri i so nu cun da olu- ur. II I. Elek trik yük le ri ha re ket et mek te dir. so nuç la r n dan han gi le ri ne ula la maz? A) Yal n z I B) Yal n z II C) Yal n z II I D) I ve II I E) II ve II I ÇÖ ZÜM ÇÖ ZÜM 14. E. Gold ste in yap t de ney de be lir le di i ka nal n la r ile il gi li; I. Po zi tif n lar de nir. II. Anot n la r de nir. II I. Elek trik alan da (+) kut ba do ru sa par lar. yar g la r n dan han gi le ri do ru dur? A) Yal n z I B) Yal n z II C) Yal n z II I D) I ve II E) II ve II I ÇÖ ZÜM 19

18 ATOMUN YAPISI ALI TIRMALAR 1 (OKULA YÖNEL K SORULAR 1. Dal ton Atom Mo de li nin ek sik yön le ri ne ler dir? ya z n z. 4. I. Ato mun tüm küt le si po zi tif yük lü ta ne cik lerinden olu mu tur. II. Bir ele men tin bü tün atom la r e kil, ha cim ve küt le bak m ndan ayn d r. II I. Po zi tif yük lü ta ne cik ler ato mun mer ke zin de çe kir dek di ye ta n m la nan kü çük bir ha cim de top lan m t r. yu ka r da ve ri len ifa de ler han gi bi lim adam la r na ait tir? 2. Thom son Atom Mo de li ile Rut her ford Atom Mo de li ara s n da ki fark la r ya z n z. 3. Faraday Kanunlar n yaz n z. 5. Rut her ford de ne yin de çok in ce al t n lev ha y, n la r y la bom bar d man et mi, n la r n lev ha ya çarp t k tan son ra iz le dik le ri yol la r çin ko sül für sürül mü ek ran la iz le mi tir. Rut her ford ta ne cik le ri sa ç l ma de ne yi olarak ad lan d r lan bu de ney de a a da ki gerçek ler den han gi si ne ula a maz? I. Atom küt le si nin çok bü yük bir bö lü mü atom çe kir de in de yo un la m t r. II. Atom da po zi tif yük ler atom mer ke zin de bu lunur. II I. Atom da elek tron lar çe kir dek çev re sin de be lirli ener ji dü ze yin de bu lu nur. IV. Atom hacmi çekirdek hacmine göre çok büyüktür. 20

19 6. I. Dalton a göre kimyasal tepkimeler atomlar n n ye ni den dü zen len me le ri so nu cu olu ur. II. Rut her ford a gö re atom (+) yük lü çe kir dek ve çe kir dek et ra f n da be lir li da ire sel yö rün geler de bü yük bir h z la do la nan elek tron lar dan olu mu tur. II I. Thomson a göre atom (+) yüklü bir küredir. ( ) yüklü tanecikler bu küre içerisinde homojen da lm t r. Atom teorilerine ili kin yukar daki ifadelerden hangisi yanl t r? 9. Atomun Yap s I. 82 proton 126 nötron II. 82 proton 132 nötron III. 82 proton 120 nötron Küt le nu ma ra s 208, atom nu ma ra s 82 olan ato mun izo to pu yu ka r da ki ler den han gi le ri ola maz? 7. I. Dalton Atom Modeli II. Thomson Atom Modeli III. Rutherford Atom Modeli Yu ka r da ve ri len atom mo del le ri nin han gi lerin de çe kir dek kav ra m yok tur? 10. Küt le nu ma ra s 38 olan bir izo to pun nöt ron sa y s pro ton sa y s n dan iki faz la d r. Buna göre, a) Bu izotopun atom numaras kaçt r? b) Bu izotopun nötron say s kaçt r? c) Bu atom, X, Y, Z atomlar ndan hangilerinin izotopudur? 8. Yük süz Y ato mu nun 29 elek tro nu, 35 nöt ro nu bulu nu yor. Y atomu için; a) Atom numaras kaçt r? b) Kütle numaras kaçt r? c) Çekirdek yükü kaçt r? 21

20 Atomun Yap s 11. I. I nlar tane cik li ta bi at ta d r. II. I n la r olu tu ran ta ne cik ler (+) yük lü dür. II I. I n la r olu tu ran ta ne cik le rin cin si, tüp te bulu nan elek trot la r n ve ga z n cin si ne ba l d r. G.J. Sto ney, W. Croks ve J.J. Thom son yapt k la r ka tot n la r de ney le rin de yu ka r da ki so nuç lar dan han gi le ri ne ula m lar d r? Aç kla y n z. 11. I. J. Chadwick II. E. Goldstein III. J.J. Thomson Yukar da ve ri len bi lim adam la r n dan han gi leri pro ton ve özel lik le ri nin ke fin de kat k da bulun mu tur. Aç k la y n z. 12. E er elektronlar atomlardan ayr lm eksi yüklü parçac klarsa, geride kalan k s m pozitif olmas gerekir. Dü üncesi ile hareket eden E. Goldstein katot üzerinde delikler açarak katot nlar deneyini tekrarlam t r. Katot nlar ndan farkl olarak gözlemledi i nlara; I. Kanal nlar II. Pozitif nlar III. Anot nlar adlar ndan hangileri verilebilir? Aç klay n z. 12. J.J. Thomson, E. Gold ste in ve A. Mil li kan deney le rin den son ra; I. Elek tro nun küt le si, pro to nun küt le si ne gö re çok kü çük tür. II. Atom çe kir de i nin yü kü (+) d r. II I. Nöt ro nun küt le si, pro to nun küt le sin den faz lad r. atom la il gi li bil gi ler den han gi le ri ne ula la mam t r? Aç k la y n z. 22

21 Etkinlik 1 bilim adamlar ile deneylerini efllefltirme Ö RENME ALANI : Atomun Yap s ALT Ö RENME ALANI : Atom ve elektrik BECER LER : Hat rlatma, ili kilendirme, seçme KAZANIMLAR : Bilim adamlar n n yapt deneyleri hat rlayarak seçer. ETK NL K SÜREC A a da verilen bilim adamlar n ve deneyleri e le tiriniz. Deney yapan bilim adam n n harfini deneyin ba lang c ndaki kutunun içine yaz n z. DENEYLER a) E. Goldstein 1. Katot nlar b) R.A. Millikan 2. Alfa taneciklerinin saç lmas c) J.J. Thomson 3. a taneciklerinin bombard man d) Michel Faraday 4. X nlar e) J.J. Stoney 5. Ya damlas f) Rutherford 6. Elektroliz g) W. Crooks 7. Katot nlar n n elektriksel ve manyetik alanda sapmalar h) James Chadwick 8.Radyoaktiflik i) Wilhelm Rontgen 9. Kanal nlar j) Maria Curie 10.Elektri in taneciklerden olu mas 23

22 Etkinlik 2 efllefltirme Ö RENME ALANI : Atomun Yap s ALT Ö RENME ALANI : Atom Modellerinin Geli imi BECER LER : Hat rlatma, ili kilendirme, e le tirme KAZANIMLAR : 1. X nlar, kanal nlar, proton, elektron, nötron, atom no, kütle no, nötr, izotop, atom gibi kavramlar n ili kilerini ve farklar n fark eder. ETK NL K SÜREC A a daki çizelgede, sol tarafta verilen bilgilerle sa tarafta verilen ke ifleri, deneyleri, teorileri e le tiriniz. B LG Ke if - Deney - Teori E le tirme 1. Bir alfa taneci i bir atomun çekirde ine yakla t nda büyük bir itici kuvvetle kar kar ya kal r ve büyük bir sapma olur. 2. Madde yoktan var edilmez ve varken yok edilmez. 3. Atom, içinde gömülmü halde elektronlar bulunan art yüklü bir küredir. 4. Bir bile i in farkl örneklerinde, bile i i olu turan elementlerin kütlece daima ayn oranda bulunmaktad r. 5. Elementler atom ad verilen son derece küçük taneciklerden olu urlar. 6. Bir elektronun yükü 1, coulomb dur. 7. ki element birden fazla bile ik olu turmak üzere birle tirilirse, bir elementin belli bir kütlesi ile birle en di er elementin farkl kütleleri aras nda küçük tam say l bir oran vard r. a) Faraday yasalar b) Dalton atom modeli c) A. Millikan Ya Damlas deneyi d) Dalton Katl Oranlar Kanunu e) Kütlenin Korunumu Kanunu f) Thomson Atom Modeli g) Rutherford Atom Modeli 8. Herhangi bir elektroliz devresinden 1 faradayl k ak m geçti inde her elektrotta 1 e de er gram madde aç a ç kar. h) Joseph Proust S. oranlar kanunu 9. Ayn s cakl k ve bas nçta farkl gazlar n e it hacimlerinde e it say da molekül bulunur. i) Democritus Atom Teorisi 10. Maddenin bölünmesi sonucunda ula lan ve daha fazla bölünmeyen en küçük parças na bölünmeyen anlam na gelen atom ad verilir. j) Avogadro Prensibi 24

23 Atomun Yap s 3. ELEKTROMANYET K I IMA dalgaboyu Bi lim adam la r n n atom ve mo le kül le ri an la ma ya yö ne lik ilk ça ba la r, k s mi bir ba a r ile so nuç lan m t r. Ula lan bil gi bi ri ki mi ile gaz la r n bas n c n aç k laya bil mek te ydi ler. Fa kat bil gi bi ri ki mleri mo le kül le rin ka rar l l k la r n, ya ni atom la r n bir ara da tu tan kuv vetle ri aç k la ya bil mek te ye ter siz kal mak tay d. Atom ve mo le kül gi bi kü çük ta ne cik le rin özel lik le ri nin, bü yük ci sim ler için öne ri len ya sa lar la aç k la na ma ya ca n kav ra mak uzun sü re al m t r. genlik dalga ilerlemisinin yönü Yu ka r da ve ri len e kil de dal ga bo yu ve gen lik görül mek te dir. Uzay da yol alan bir dal ga n n önem li özellik le rin den bi ri de h z d r. Dal ga bo yu ile fre kan s n çarp m, dal ga n n h z n ve rir de Max Planck ta ra f n dan ye ni bir dö nem ba la t l m t r. De i ik s cak l k lar da s t lan ka t la r n ya y n lad ma ya ili kin ve ri le ri in ce le yen Planck, atom ve mo le kül le rin sa de ce ener ji pa ket cik le ri (kuant) ad ve ri len be lir li mik tar lar da ki ener ji yi ya y n lad k la r n ke fet mi tir. O za ma na ka dar bi lim adamla r ener ji nin dai ma sü rek li ol du u nu ka bul et mek tedir. Hal bu ki Plank n ku an tum ku ra m, bu dü ün ceyi alt üst et mi tir. Ku an tum ku ra m n an la mak için, dal ga lar hak k nda ba z te mel kav ram la r n bi lin me si ge re kir. v = v = Dalgan n h z, bi ri mi uzak l k / za man dir. = Dal ga n n uzun lu u ya da bir dal ga için me sa fe yi gös te rir, bi ri mi uzak l k / dal ga d r. = Fre kans, bir re fe rans nok ta s n dan bi rim za man da ge çen dal ga sa y s na de nir; bi ri mi dal ga / za man d r. Dal ga bo yu ge nel lik le met re, san ti met re ve ya na nomet re bi ri miy le ifa de edi lir. Fre kans ise Hertz (Hz) ile 1 Hz = 1 çev rim / s dir. Fre kans ifa de edi lir ken ge nel lik le çev rim söz cü- Dal ga, tit re mey le ener ji yi ak ta ran bir ol gu dur. Bir dal ga n n h z, dal ga n n tü rü ne ve yol al d or ta ma (ha va, su ve ya va kum gi bi) ba l d r. Ar d k dalga lar da, e nok ta lar ara s n da ki me sa fe ye, dal gabo yu de nir. Bir dal ga n n fre kan s ise be lir li bir nok ta dan bir sa ni ye de ge çen dal ga sa y s d r. Di er ta raf tan bir dal ga ya ili kin gen lik (ve ya yük sek lik), dal ga n n or ta çiz gi sin den te pe si ne ve ya çu ku ru na olan dik me sa fe ola rak ta n m la n r. ü kul la n l maz. Onun ye ri ne ör ne in, 16/s de nir. Bunun an la m sa ni ye de 16 çev rim dir ve sa ni ye de 16 ola rak oku nur. Elek tro man ye tik I ma Dal ga lar, su dal ga la r, ses dal ga la r, k dal ga la r gibi bir çok fark l tür den ola bi lir te Ja mes Clerk Max well gö rü nür n elek tro man ye tik dal ga lardan olu tu u nu or ta ya koy du. Max well ku ra m na göre, bir elek tro man ye tik dal ga n n, bir elektrik olan bile eni, bir de manyetik alan bile eni bulunur. Bu iki bile en ayn dalga boyu, ayn frekans ve dolay s yla ayn h za sahip olmas na kar n birbirine dik iki düzlemde yol al rlar. 25

24 Atomun Yap s z y Elektrik alan bile eni fark he sap la ma la r et ki le ye cek ka dar önem li de il dir. Elek tro man ye tik ma n n ya da yay g n ad ile k h z, c sem bo lü ile ifa de edi lir. Elek tro man ye tik man n dal ga bo yu ge nel lik le na no met re cin sin den ve ri lir. x Manyetik alan bile eni c = Elek tro man ye tik bir dal ga n n elek trik ve man ye tik alan bi le en le ri Max well ku ra m, n ge nel dav ra n n n mate ma tik sel ola rak aç k la na bil me si ba k m n dan çok önem li dir. Max well mo de li, ma ha lin de ki ener ji nin, uzay da tit re en elek trik ve man ye tik alanlar ola rak na s l iler le di i ni aç k la ya bil mek te dir. Ener ji nin, elek tro man ye ti k dal ga lar ha lin de yay n lan ma ve iler le me si, elek tro man ye tik ma ola rak ad lan d r l r. Elek tro man ye tik dal ga lar va kum da yakla k 3, m/s h z la yol al r lar. Bu h z, bir or tamdan bir di er or ta ma fark l l k gös ter se de, söz ko nu su Uzun rad yo dal ga la r, rad yo ya y n is tas yon la r n da bulu nan bü yük an ten ler ile ya y n la n r lar. Da ha k sa olan gö rü nür k dal ga la r, atom ve mo le kül ler de ki elektron ha re ket le ri ne de niy le olu ur lar. En k sa ve ayn za man da en yük sek fre kans l dal ga lar, atom çekir de in de ki de i ik lik ler so nu cu or ta ya ç kan ( ) gama n lar d r. Elek tro man ye tik ma n n fre kan s ne ka dar yüksek se, ener jisi de o ka dar yük sek tir. Mo rö te si n lar, X - n la r ve - n la r yük sek enerji li ma lar d r. Dalgaboyu (nm) Frekans (Hz) I man ngamma türü nlar X nlar Mor ötesi Görünür K z l ötesi Mikro dalga Radyo dalgalar X n Güne lambalar Is lambalar Mikrodalga polis radar uydu istasyonlar UHF TV, mobil telefonlar FM radyo, VHF TV AM Radyo MOR ÖTES KIZIL ÖTES 380 nm 500 nm 600 nm 760 nm (a) (b) 26

25 Atomun Yap s Bun dan son ra ya p lan de ney ler n hem dal ga hem de ta ne cik özel li i ni gös ter di i ni do ru la m t r. Bu ikili do a (par ça c k ve dal ga) sa de ce a öz gü bir özellik de il, elek tronlar da da hil tüm mad de le re öz gü dür. Spek t rum lar I k ener ji ta yan dal ga lar dan olu mu tur. Ba ka bir ifa de ile k çe it li dal ga bo yu, fre kan s ve ener ji si olan n lar dan olu ur. Elek trik am pü lü ya da k z d r l m a r bir me ta lin yay d k, priz ma dan ge çi ri lir se, dal ga boy la r fark l olan n lar, de i ik aç lar la k r la rak k spek tu rumu nu olu tu rur lar. Gö zü müz spek tu ru mun dal ga boyu 7, cm olan k r m z k ile, dal ga bo yu 3, cm olan mor k ara s n da ki k s m n gö rür. Bu alan n d n da ka lan n la r, gö zü mü zün gör me di i için bu n lar özel araç lar la in ce le nir. e kil de ba sit bir spet ros kop yar d m y la spek tu rum elde edi li i gö rül mek te dir. e kil den gö rül dü ü gi bi bir k kay na n n ver di i k bir in ce ya r k tan ge çe rek priz ma ya ge li yor. Priz ma dan ge çer ken k r la rak sa da ki fo to raf fil mi üze rin de spek tu rum olu u yor. E er k kay na n da ak kor ha li ne ka dar k z d r l m bir metal (ör ne in tungs ten) var sa spek tu rum sü rek li olur ve k r m z dan mo ra ka dar bü tün renk le ri gös te rir. Bu tür spek trum la ra sü rek li spek trum de nir. Da l ma u ra yan k çok sa y da dal ga bo yu bi le e nin den olu tu un dan gö rü nür böl ge spek tru mu sü rek li spek trum ola rak ta n m la na bi lir. E er spek tru mu mey da na ge tiren k az sa y da dal ga bo yu bi le e ni içe rir se ke sikli spek trum de nir. E er k kay na bir gaz içe ri sinden ge çen elek trik bo a l m n dan olu u yor sa, spektrum da yal n z ca be lir li renk ler göz le ne bi lir. Ya da k kay na, içe ri sin de bir iyo nik bi le ik bu lu nan gaz alevi ise alev, or tam da ki me tal iyo nu na öz gü bir ren ge bo ya n r. Bu du rum da spek trum lar s n r l sa y da kesik li dal ga bo yu bi le e nin den olu ur ve ara la r n da karan l k bo luk lar bu lu nan renk li çiz gi ler göz le nir. Bu spek trum la ra atom spek turm la r ve ya çiz gi spektrum la r de nir. Foto raf plakas Yüksek gerilim Yar k Prizma Çizgi spekturumu Bo al m tüpü I k farkl bile enlere ayr l r (a) 380 nm 500 nm (b) 600 nm 760 nm 27

26 Atomun Yap s E er iki ça k l ta n ay n an da bi rbi ri ne ya k n suya atar sak, iki ta n su ya çarp t nok ta lar da dal galar olu ur. ki dal ga gru bu bir bi ri ile ke si ir, dal ga lar n da vam et ti i ve yok ol du u yer ler olu a rak en gelli de sen ler or ta ya ç kar. Her iki dal ga te pe le ri ve çanak la r bir bi ri ne denk ge le cek e kil de kar la t n da, 1800 ler de Tho mas Yo ung be lir li uzak l k lar da ki k de me ti ni, çift ya r k l bir en gel den ge çi re rek, en gelin ar ka s n da ki bir ek ran üze ri ne dü ür dü. Bir bi ri ar d na s ra l ay d n l k ve ka ran l k e rit ler olu tu u nu gözlem le di. Bu nu, dal ga la r n id det len di ri ci gi ri im ve yoke di ci gi ri i m özel lik le ri ile aç k la d. su da en yük sek te pe ler ve en de rin çu kur lar olu tu rarak bir le ir ler. Bu du rum da dal ga lar ay n faz da d r ve Tek delikli ekran Çift delikli ekran dal ga la r n top la m id det len di ri ci gi ri im ola rak adlan d r l r. Bir dal ga n n te pe si di er dal ga n n ça na na denk ge le cek e kil de iki dal ga bir le ir se, dal ga lar söner ve su yü ze yi düz olur. Bu du rum da dal ga lar ayn faz da de il dir ve dal ga la r n sön me si yo ke di ci gi ri- I k kayna Parlak giri im saça im ola rak ad lan d r l r. Kom pakt disk üze rin de gö rü len gök ku a renkle ri, elek tro man ye tik dal ga la r n giri imi ne ör nek veri le bi lir. Be yaz k, gök ku a n n tüm renk le ri ni içerir. Bu ren kle rin dal ga boy la r ve fre kans la r fark l d r. CD üze rin de s k di zil mi olan yiv ler ta ra f n dan yan s t l d k la r n da, çok az fark l uzak l k lar da ha re ket eder ler. I n CD yü ze yi ile yap t aç ya ba l olarak faz fark la r olu ur. I n de me tin de ki k dal ga la r bir bi ri ile gi ri im ya par ve ge len k ile yan s yan k Karanl k giri im saça Çift yar k deneyi olarak da bilinen Young Deneyi n dalgasal özelli ini ortaya koyan ilk deneydir. Bu deneyde k, iki ince yar ktan geçirilerek yar klar n arkas ndaki ekrana yans t l r. Ekranda giri im deseni denilen ayd nl k ve karanl k çizgilerden olu an desen görünür. Klasik fizikte parçac k olarak bilinen elektron, proton ve nötronlarla yap lan deneylerle de ayn sonuca var l r. ara s n da ki aç ya ba l ola rak, bir renk d n da ki tüm renk ler yok olur. Böy le ce k kay na n dan ge len nla r n CD yü ze yi ile yap t aç de i tik çe fark l renk ler or ta ya ç kar. Bir n de me ti nin yiv li bir yü zey den yans ma s y la olu an gi ri im den kay nak la nan, fark l dal ga bo yun da ki bi le en le ri nin sa ç l ma s na k r n m de nir. Elek tro man ye tik n la r n dal ga mo de li, yan s ma, k r l ma, gi ri im ve k r n m gi bi op tik olay la ra aç k l k ge ti re bil mek te dir. I n çift ya r k, tek ya r k, in ce zar gi bi or tam lar da ki dav ra n onun dal ga özel li i nin bir so nu cu dur. Si yah Ci sim I ma s Üze ri ne ge len bü tün n la r so u ran ci sim le re siyah ci sim de nir. Si yah ci sim ler s t l r sa ma yapt göz lem le nir. S cak l k art t k ça ma n n id de ti nin art t ve dal ga bo yu bü yük olan n lar dan ba la y p, dal ga bo yu kü çük olan n la ra do ru bir s ra la ma ile olu tu u tes pit edi lir. Ön ce k r m z renk, da ha son ra s cak l k art t k ça tu run cu, sa r, ye il, ma vi, mor ola rak devam et ti i be lir le nir. S cak l k art t k ça olu an ren gin 28