Maddenin Tanecikli Yapısı 1
Manzaranın büyüsüne siz de kapıldınız mı? Inanılmayacak kadar güzel, beyaz bir çarşaf yeryüzünü örtüyor sanki. Karın yağdığını görmesek küçük kar tanelerinin bir araya gelerek bu bembeyaz örtüyü oluşturduğunu düşünebilir miydik? Bunun gibi etrafımızda bütün olarak gördüğümüz maddeler küçük taneciklerden oluşmuş olabilir mi? 2
Doğada sürekli bir değişim gözlenmektedir. Buzun erimesi, suyun buharlaşması veya ağacın kesilmesi, ormanın yanması doğadaki değişimlere örnektir. Acaba bu değişimler sırasında maddelerin yapısında neler oluyor? Bu ve benzeri sorular n cevaplar n ünitemizde bulabiliriz. 3
Kalem, masa, meyve suyu gibi çevremizdeki tüm maddelere baktığımızda onları boşluksuz ve bütünmüfl gibi algılarız. Maddelerin, algıladığımız gibi bütünsel yapıda olmayıp taneciklerden oluştuğu fikrini pekiştirelim. Tuğla, milyonlarca küçük kum tanesinin bir araya gelmesinden meydana gelmiştir. Tuğlayı oluşturan kum taneleri ise sayamayacağımız kadar çok sayıda daha küçük taneciklerden oluşmuş olabilir mi? Pekiv kum taneleri nelerden oluşmuş olabilir? Okul binamıza uzaktan bir bakalım. Bütünmüş gibi görünmüyor mu? Aslında bu okul binası binlerce tuğladan oluşmuştur. Peki tuğla bütünsel bir yapıda mıdır? Okul binamız 4
Tuğlalar Bina duvarı Tuğla Tuğla, milyonlarca küçük kum tanesinin bir araya gelmesinden meydana gelmiştir. Tuğlayı oluşturan kum taneleri ise sayamayacağımız kadar çok sayıda daha küçük taneciklerden oluşmuş olabilir mi? Peki, kum taneleri nelerden oluflmufl olabilir? Kum tanesi Kum yığını 5
Tarih Boyunca Tanecik Fikrinde Değişmeler Yaptığımız etkinliklerden maddelerin taneciklerden oluştuğu sonucuna vardık. Sizce, tarihte tanecik fikrine nasıl ulaşılmıştır? Milattan önceki yıllardan itibaren maddenin nelerden oluştuğu insanların ilgisini çekmiş ve bu konu insanlarda merak uyandırmıştır. Filozoflar ve bilim insanlar tarih boyunca çalışmalarıyla maddeyi nelerin oluşturduğuna ulaşmaya çalışmışlardır. 6
Bakır,Bakır Olalı Böyle Zulüm Görmemişti! Milattan önce 500 lü yıllarda Eski Yunan da bir yarışma düzenlenmişti. Bakırı oluşturan en küçük taneciğe kim ulaşabilirse ona ağırlığınca altın verilecekti. Ülkenin her yerinden gelen insanlar büyük ödülü kazanmak için bir araya gelmiş, canla başla çalışmışlardı. insanlar, toplanmış bakır teli bölerek en küçük parçayı elde etmeye çalışmışlardı. Gelen bölmüş, giden bölmüştü! O zamanın şartlarına göre her türlü teknolojiyi kullanmışlardı. Bakır tel öyle küçülmüştü ki neredeyse görünmez hâle gelmişti. ilginç bir şey fark etmişlerdi. Ne kadar bölünürse bölünsün bakır yine bakırdı. Acaba bu 6 bölme işlemi nereye kadar devam edecekti? 7
Maddenin taneciklerden oluştuğu fikri milattan önce 400 lü yıllarda Yunanlı filozof Democritus (Demokritos) tarafından ortaya atılmıştır. Democritus, bir gün sahilde gezerken kumun uzaktan bakılınca bütünsel bir görünüme sahip olduğunu, yakından bakıldığında ise taneciklerden oluştuğunu gözlemlemişti. Bu gözlem, onu bütün maddelerin taneciklerden oluşup oluşmadığı düşüncesine götürdü. Ancak Democritus un tanecikler hakkındaki düşünceleri belirli deneylere değil, varsayımlara dayanmaktaydı. Bu görüşe göre madde, gözle görülemeyen ve bölünemeyen taneciklerden oluşmuştur. 8
Democritus bütün görebildiğimiz maddelerin bölünebileceğini, maddeleri oluşturan taneciklerin ise görülemediği için bölünemeyeceğini ifade etmiştir. Bundan dolayı bu taneciklere Yunancada bölünemez anlamına gelen atomos adını vermiştir. Günümüzde bu taneciklere atom denilmektedir. Democritus a göre bütün maddeler aynı tip atomlardan meydana gelmiştir. Maddelerin birbirinden farklı olmasını maddeyi oluşturan atomların farklı şekillerde bir arada bulunmasından kaynaklandığını ileri sürmüştür. 9
Günümüzde kabul edilen bilimsel düşünceler önceleri hayal olarak görülmüş ve topluma garip gelmişti. Oysa bu düşünceler, yapılan araştırmalar ve toplanan deliller sonucunda ortaya atılmışltır. Ortaya atılan bu fikirler günümüzün bilimsel düşüncesinin gelişmesine katkıda bulunmuştur. Atom hakkındaki ilk bilimsel çalışma 19. yüzyılın başlarında ingiliz bilim insanı John Dalton (Con Dalton) tarafından yapılmıştır. Dalton a göre altın, gümüş gibi maddeler, atom adını verdiğimiz küreye benzer bölünemeyen taneciklerden oluşmuştur. Atom kavramını açıklarken şekildeki tahta küreleri model olarak kullanmıştır. J. Dalton atom kavramını şekildeki bu tahta kürelerle açıkladı. 10
Dalton, ayrıca maddelerin birbirinden farklı oluşunu, maddeleri oluşturan tomların birbirinden farklı olduğunu söyleyerek açıklamıştır. Örneğin, altını oluşturan taneciklerle gümüşü oluşturan tanecikler birbirinden farklıdır. Dalton un bu fikri günümüzde hâlâ geçerliliğini korumaktadır. Dalton dan sonra da atomla ilgili çalışmalar devam etmiştir. Marie Curié (Meri Küri) ve Becquerel (Bekerel) bu konuya katkı sağlayan önemli çalışmalarda bulunmuşlardır.. 11
Günümüzde atom hakkında daha detaylı bilgilere ulaşılmıştır. Atomun bölünemez olduğu fikri yıkılmış ve atomların daha da küçük parçacıklardan oluştuğu anlaşılmıştır. Günümüzde atomu oluşturan bu parçacıklar hakkında bilgi sahibi olmamıza rağmen atom hakkında her şeyin bilindiği söylenemez Atom konusunda bilimsel çalışmalar günümüz teknolojisi kullanılarak devam etmektedir. Gelecek yıllarda yapılacak araştırmalar ile atom konusunda yeni sürprizlerle karşılaşmak mümkündür. 12
Marie Curié nin Yaflam Öyküsü (1867-1934) Marie Sklodowska (Meri Sıklodovska), 1867 yılında Polonya da, ailenin beşinci çocuğu olarak dünyaya geldi. Marie nin annesi okulda müdür, babası öğretmendi. Marie daha genç yaşta üstün zekâsı ile dikkatleri üzerine çekmişti. Bu dönemde Polonya da, Avrupa nın diğer şehirlerinin aksine kadınların üniversitede okumalarına izin verilmediği için Marie üniversiteye gidemiyordu. Marie ve arkadaşları Seyyar Üniversite olarak adlandırılan yasal olmayan bir gece okuluna gitmeye başladı 13
. Marie bu üniversitede fizik ve kimyadaki en son gelişmeler hakkında bilgi sahibi oldu. Bu arada boş zamanlarında edebiyat, sosyoloji, fizik, kimya ve ilgisini çeken her türlü konuyla ilgili kitaplar okuyordu. Yirmili yaşlara geldiğinde bilim insanı olmaya karar verdi. Marie, 1891 de Paris te Sorbonne (Sorbon) Üniversitesi nde fizik okumaya başladı. Mezun olduktan sonra fizik ve matematik dalında iki ayrı lisansüstü alışma yaptı. Marie, araştırmalarıyla genç yaşta dikkatleri çeken Pierre Curié (PiyerKüri) ile evlendi. Marie ve Pierre Curié yaptıkları çalışmalar sonucu yeni maddeler keşfettiler ve bu maddeleri oluşturan atomların özelliklerini buldular. Bunun sonucunda Curié ler, 1903 te fizik alanında Nobel ödülünü Becquerel ile paylaştılar. Marie Curié Sorbonne Üniversitesi ne profesör oldu. 1911 de başka bir madde elde ettiği için ikinci kez Nobel ödülü aldı. 14
Marie Curié 15
Canlı Hücresi ile Atom Arasındaki İlişki Doğada bütün maddelerin taneciklerden oluştuğunu öğrendik. Peki, bütünsel yapıda gördüğümüz canlılarda durum nasıldır? Bildiğimiz gibi canlıların en küçük birimi hücredir. 1. Ünite de soğan zarını mikroskopta incelemiştik. Soğan zarının hücrelerden oluştuğunu, hücrelerin ise hücre zarı, sitoplazma, ve çekirdekten meydana geldiğini öğrenmiştik. Hücreyi görebileceğimiz kadar büyütebilseydik, büyük ve karmaşık yapılarla karşılaşırdık 16
. Karmaşık yapılar hayatımız için önem taşıyan, büyüyüp gelişmemizi sağlayan proteinler, karbonhidratlar ve yağlardır. Bir hücrede çok sayıda bulunan bu karmaşık yapılardan bir tanesini büyütebilme imkânımız olsaydı, onların çok sayıda atomlardan oluştuğunu görürdük. Demirden yapılmış bir maddenin çok küçük bir kısmı bile çok sayıda demir atomu içerir. Bu demir atomlarının hepsi birbiriyle aynı büyüklük ve şekildedir. Çok sayıda aynı çeşit atomların bir araya gelerek oluşturduğu maddelere element denir. Elementlerdeki atomlar tek çeşittir ve elementler saf maddelerdir. 17
Şekilde de görüldüğü gibi çok sayıda demir atomu bir araya geldiğinde demir elementini oluşturur. Demir elementi ise hayatımızda raylar, okul bahçemizin parmaklığı, inşaat demirleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Demir elementinden yapılmış malzemeler farklı alanlarda kullan lsa bile hepsi demir atomlarından oluşur. Peki demir parmaklığı oluşturan tanecikler ile bakır cezveyi oluşturan tanecikler arasında fark var mıdır? Yapacağımız etkinlikle bu maddelerin benzerlik ve farklılıklarını bulmaya çalışalım. 18
Farklı elementler farklı atomlardan oluşur. Örneğin, demir parmaklığı oluşturan atomlar cezveyi oluşturan atomlardan farklıdır. 19
Yukarıdaki şekillerde görüldüğü gibi cezveyi oluşturan bütün atomlar birbiriyle aynı iken, demir parmaklığı oluşturan atomlardan farklıdır. Aynı çeşit atomlar baz elementleri oluştururken kümeler hâlinde bulunurlar. Baz elementleri oluşturan atomların kümeler hâlinde bulunması gibi doğada da buna benzer durumlarla karşılaşırız. Örneğin, fotoğraflarda da görüldüğü gibi kiraz, fındık, kestane ikişerli ya da üçerli gruplar hâlinde bulunmaktadır. 20