Atomun Yapısı Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Maddeyi (elementi) oluşturan ve maddenin (elementin) kendi özelliğini taşıyan en küçük yapı birimine atom denir. Atom hakkında sırayla Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr ve De Broglie (Modern Atom Teorisi) isimli bilim adamları görüşlerini ortaya koymuş ve günümüzdeki atom modeli ortaya çıkmıştır.
Atom, kelime anlamı olarak bölünemez, parçalanamaz anlamındadır. Atom, çıplak gözle ya da en gelişmiş elektron mikroskobu ile bile görülemez. Atom küre şeklindedir ve elektrikli yapıya sahiptir. Atomun elektrikli yapıya sahip olması demek içinde (+) ve ( ) yüklü taneciklerin olması demektir.
Elektriklenme olayının nedeni elektronların hareket etmesi yani yer değiştirmesidir. Bir atomdaki elektrik yükünü proton ve elektron sayıları belirler. Bir atomdaki çekirdek yükünü sadece proton sayısı belirler.
Atomun Temel Tanecikleri ve Atomun Kısımları : Atomda; proton, elektron ve nötron denilen üç tanecik bulunur. Atomda bulunan bu taneciklere atomun temel tanecikleri veya atom altı parçacıkları denir. Atomda pozitif (+) ve negatif yüklü ( ) tanecikler bulunur. Atomun temel taneciklerinden protonlar (+) yüklü, elektronlar ( ) yüklü, nötronlar ise yüksüz taneciklerdir. Atomdaki proton ve nötronlar arasında nükleer çekim kuvveti, protonlar (çekirdek) ve elektronlar yani (+) ve ( ) yüklü tanecikler arasında da elektriksel çekim kuvveti vardır. Farklı yüklere sahip olan bu tanecikler arasındaki kuvvetler sayesinde atomdaki tanecikler birbirini etkileyerek bir arada bulunurlar ve atomu oluşturur.
Atomun içerisinde atom kütlesinin tamamına yakınının bulunduğu merkeze çekirdek denir. Çekirdeğin hacmi, atomun hacminin yanında çok küçüktür. Atomda ( ) yüklü elektronlar çekirdeğin etrafında belirli bölgelerde sürekli dolanırlar. Elektronların çekirdeğin etrafında dolandığı bu bölgelere katman, yörünge, enerji düzeyi, enerji seviyesi veya kabuk denir.
Elektronlar: Atomun temel taneciklerinden olan elektronlar çekirdeğin etrafında belirli (sabit) bir bölgede durmazlar. Elektronlar çekirdekten belirli uzaklıklarda hem kendi etrafında hem de çekirdeğin etrafında çok hızlı hareket ederler. Bu nedenle elektronlar çekirdeğe düşmezler, çekirdek tarafından çekildikleri için de dışarı fırlamazlar. (Elektronların hareketi, oyun parkındaki ahtapotun, lamba etrafında dönen sineklerin ve bir anda uçmaya başlayan arıların hareketine benzer). Atomda ( ) yüklü elektronlar çekirdeğin etrafında belirli yörüngelerde sürekli dolanırlar ve bu nedenle atomda hareket eden tanecikler sadece ( ) yüklü elektronlardır. p + n 0 - e Çekirdek Katman
Protonlar ve Nötronlar Atomun temel taneciklerinden olan proton ve nötronlar atomun çekirdeğinde bulunurlar ve kütleleri elektronlara göre büyük olduğu için çok yavaş hareket ederler. (Atom hareket ettiği için hareket ederler, atomun içinde hareketsizdirler. Proton ve nötronlar birbirlerini kuvvetli nükleer bağlarla çektikleri için hareket etmezler). Atomun çekirdeğinde bulunan proton sayısı, atom için ayırt edici bir özelliktir ve atomun kimliğini belirler. Yani proton sayısının farklı olması atomun farklı olması anlamına gelir ve proton sayısı o atomun (elementin) bütün fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler. (Çekirdekteki + yüklü protonları bir arada durabilmesinin nedeni tanecikler arasındaki nükleer çekim kuvvetidir). Tanecik Adı Sembol Yük Kütle (a.k.b) Kütle (kg) Kütle (gr) Proton p + +1.k.b. 1,6725.10-1,6725.10 - Nötron n 0 0.k.b. 1,6748.10-1,6725.10 - Elektron e 1 a.k.b. 9,107.10-9,107.10 -
Nötr ve İyon Halindeki Atom : Bir atomda (+) yüklü protonların sayısı ( ) yüklü elektronların sayısına eşitse böyle atoma nötr atom denir. Bir atom elektron almış ya da vermişse ( ) yüklü elektron sayısı (+) yüklü proton sayısına eşit olmaz. Proton sayısı elektron sayısına eşit olmayan atomlara iyon ya da iyon halindeki atom denir.
Atomik Kütle Birimi: Atomların kütleleri çok küçük olduğu için kütle ölçümünde kilogram ya da gram yerine daha küçük olan atomik kütle birimi kullanılır. Bir protonun kütlesinin gram veya kilogram cinsinden değerine 1 atomik kütle birimi ( 1 a.k.b. ) denir. 12 C atomunun ( izotopunun ) kütlesinin 1/12 sine 1 atomik kütle birimi ( 1 a.k.b. ) denir. 1 Atomik Kütle Birimi = 1 a.k.b. = 1 Protonun Kütlesi 1 a.k.b. = 1,67.10-24 gr 1 a.k.b. = 1,67.10-27 kg
Atom Numarası ve Kütle Numarası: a) Atom Numarası : Bir atomun çekirdeğinde bulunan protonların sayısına atom numarası denir. Atom numarası Z veya A.N ile gösterilebilir. Bir elementin atom numarası, sembolünün sol alt köşesine yazılarak gösterilir. b) Kütle Numarası : Bir atomun çekirdeğinde bulunan proton ve nötron sayılarının toplamına kütle numarası denir. Kütle numarası A veya K.N. ile gösterilebilir. Bir elementin kütle numarası sembolünün sol üst köşesine yazılarak gösterilir. X, herhangi bir elementin sembolü ise; kütle Numarası A X Atom Numarası Z
Nötr Atomlar İçin; (Nötr Atomlarda Atom Taneciklerinin Sayıları Arasındaki İlişki): 1- Atom Numarası = Proton Sayısı Z = p 2- Proton sayısı = Çekirdek Yükü p = Ç.Y. 3- Kütle No = Atom No + Nötron Sayısı A = Z + n 4- Kütle No= Proton Say.+ Nötron Say A = p + n 5- Proton Sayısı = Elektron Sayısı p = e 6- Atom Numarası = Proton Sayısı = Çekirdek Yükü = Elektron Sayısı Z = p = Ç.Y. = e
Atom Modelleri: Atom gözle veya en gelişmiş elektron mikroskopları ile bile görülemez. Maddenin kütle olduğu halde maddeyi oluşturan atomların tek tek kütleleri ölçülemez ve atomlar duyu organları tarafından algılanamaz.
A)Democritus Atom Modeli (Democritus M.Ö. 400) : Atom hakkında ilk görüş M.Ö. 400 lü yıllarda Yunanlı filozof Democritus tarafından ortaya konmuştur. (Teosta yaşamıştır). Democritus, maddenin taneciklerden oluştuğunu savunmuş ve bu taneciklere atom adını vermiştir. Democritus, atom hakkındaki görüşlerini deneylere göre değil varsayımlara göre söylemiştir. Democritus a göre; Madde parçalara ayrıldığında en sonunda bölünemeyen bir tanecik elde edilir ve bu tanecik atomdur. Bütün maddeler aynı tür atomlardan oluşur. Maddelerin farklı olmasının nedeni maddeyi oluşturan atomların sayı ve dizilişi biçiminin farklı olmasıdır.
B)Dalton Atom Modeli (John Dalton 1766 1844) : Atom hakkında ilk bilimsel görüş 1803 1808 yılları arasında İngiliz bilim adamı John Dalton tarafından ortaya atılmıştır. Dalton a göre; Maddenin en küçük yapı taşı atomdur. (Maddeler çok küçük, bölünemez, yok edilemez berk taneciklerden oluşur.) Atom parçalanamaz. Atom içi dolu küre şeklindedir. Bütün maddeler farklı tür atomlardan oluşmuştur. Maddelerin birbirlerinden farklı olmasının nedeni maddeyi oluşturan atomların farklı özellikte olmasıdır. Bir maddeyi oluşturan atomların tamamı birbirleriyle aynı özelliklere sahiptir.
C)Thomson Atom Modeli (John Joseph Thomson (1856-1940): Atomun yapısı hakkında ilk model 1897 yılında Thomson tarafından ortaya konmuştur. Thomson atom modeli bir karpuza ya da üzümlü keke benzer. Thomson a göre; Atom küre şeklindedir. (Çapı 10 8 cm) Atomda (+) ve ( ) yüklü tanecikler bulunur. Thomson a göre atom; dışı tamamen pozitif yüklü bir küre olup negatif yüklü olan elektronlar kek içerisindeki gömülü üzümler gibi bu küre içerisine gömülmüş haldedir. Atomlar, daha küçük taneciklerden oluştuğu için parçalanabilirler
D)Rutherford Atom Modeli (Ernest Rutherford 1871 1937) : Atomun çekirdeğini ve çekirdekle ilgili birçok özelliğin ilk defa keşfeden bir bilim adamı Rutherforddur. Atom kütlesinin tamamına yakını merkezde toplanır, bu merkeze çekirdek denir. Atomdaki pozitif yüklere proton denir.
E) Bohr Atom Modeli (Niels David Bohr 1875 1962) : Bohr atom teorisi hidrojenin yayınma spektrumuna dayanılarak açıklanır. Bohr a göre; Elektronlar çekirdek etrafında belirli uzaklıklardaki katmanlarda dönerler, rasgele dolanmazlar. (Yüksek enerji düzeyinde bulunan elektron, düşük enerji düzeyine geçerse fotonlar halinde ışık yayarlar).
F) Modern Atom Teorisi : Günümüzde kullanılan atom modeli, modern atom teorisi sonucu ortaya konmuştur. Bu teoriye göre elektronlar çok hızlı hareket ettikleri için belirli bir yerleri yoktur. Yani elektronların bulunduğu kabuk kavramı yanlış bir kavramdır. Elektronların sadece bulunma ihtimalinin olduğu bölgeler bilinebilir ve elektronların bulunma ihtimalinin olduğu bölgelere elektron bulutu denir. (Elektronların yörüngeleri kesin olarak belli değildir).