Atomun Yapısı Yazar Yrd. Doç.Dr. Alâattin GÜVEN ÜNİTE 2 Amaçlar Bu üniteyi çalıştıktan sonra; atomun yapısını öğrenecek, atom numarası ve atomu oluşturan parçacıkları bilecek, atomların periyodik cetveldeki yerlerini bilecek, elementlerin izotoplarını öğrenecek, periyod ve grup kavramlarını kavrayacaksınız. İçindekiler Giriş 13 Atomun Yapısı 13 İzotop Kavramı 15 Atom Ağırlığı 16 Elektronların Düzenlenmesi 17 Periyodik Cetvel 19 Özet 23 Değerlendirme Soruları 23 Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar 25
Çalışma Önerileri Bu üniteyi daha iyi anlayabilmek için Ünite 1'deki temel kavramları anlamış olmanız gerekir. Üniteyi çalışırken periyodik cetveli mutlaka yanınızda bulundurunuz. Ünitede geçen formül ve temel kavramları en az bir kere de siz yazınız. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ
ATOMUN YAPISI 13 1. Giriş Maddenin bölünerek daha küçük parçacıklara ayrılmasının sonsuz olarak devam edip edemeyeceği konusu üzerinde insanlar oldukça uğraşmışlardır. Kimyayı ve bununla ilgili olan tüm bilimleri tam manasıyla kavrayabilmek için maddenin en temel yapı taşlarından olan atomun yapısını çok iyi bilmek gerekir. Milâttan 300-500 yıl önce eski Yunan filozofları bu konuda ikiye ayrılmışlardı. Bunlardan Aristo (M.Ö. 384-322) 'un önderlik ettiği grup, maddenin "kesiksiz" olduğuna inanırken; Levkippos, Epikur ve Demokritos (M.Ö. 460-362) 'un önderlik ettiği grup maddenin"sonsuz büyük sayıda sonsuz küçük boyutta bölünemez, bozulamaz" oldukları fikrini ileri sürmüşleridir. Epikür bölünemez olduklarını ileri sürdükleri taneciklere "atom" (Yunanca bölünemez manasında) adını vermiştir. Yunanlı bilginlerin ileri sürdükleri atom hipotezi 19. yüzyıl başlarına kadar herhangi bir deneysel yol ile kanıtlanamamıştır. Yunanlı bilginlerin hipotezini kanunlaştıran ve bugünkü deneysel gerçeklerin meydana çıkmasında önderlik eden atom teorisi İrlandalı William Higgins İngiliz Kimya öğretmeni John Dalton* tarafından 1808 yılında ortaya atılmıştır. Dalton'un "atom teorisi" adını alan bu teorinin önemli noktaları şunlardır: Madde atom denilen parçacıklardan meydana gelmektedir. Atomlar parçalanamaz ve yok edilemezler. Aynı tür elementlerin atomları aynı, değişik türdeki elementlerin atomları farklıdır. Kısaca, kaç çeşit element varsa o kadar çeşit atom vardır. Bileşikler, bileşen elementlerin belirli sayıdaki atomlardan meydana gelmektedir. Bileşiğin ağırlığı, bileşen elementlerin ağırlıklarının toplamına eşittir. Bu teori, deneysel kanunları açıklamada büyük yararlar sağlamıştır. Bundan dolayı, bilim adamları tarafından bu teori çok çabuk benimsenmiştir. 2. Atomun Yapısı 19. Yüzyılın başında açıklanan, Dalton'un atom teorisi maddelerin bileşimi ve birleşme oranları hakkında temel gerçekleri aydınlatmıştır. O zamandan beri birçok buluşlar maddenin yapısı hakkında daha ayrıntılı bilgi vermiş olup bu sonuçları şu modern atom teorisinde toplayabiliriz: Her madde atom denilen çok küçük taneciklerden meydana gelmiştir. Verilen bir elementin atomları kimyasal olarak aynıdırlar, yani ayni özelliktedir. Farklı elementlerin atomları kimyasal olarak farklıdırlar. * John Dalton (1776-1844): John Dalton, modern atom teorisinin kurucusu olarak kabul edilen fizik ve kimya bilim dalları ile uğraşmış bir ingiliz bilim adamıdır. Dalton 1793'den 1799'a kadar Manchester'deki "New College" de matematik ve felsefe öğretmeni olarak çalıştı. Dalton tarafından ileri sürülen atom teorisi o zamana kadar başka bilim adamları tarafından yapılan üç gözlemi açıklamaya yöneliktir. (1) elementlerin keşfi (2) kütlenin korunumu kanunu (3) belirli oranlar kanunu Dalton 1808 yılında aşağıdaki önerileri ortaya atmıştır: 1. Madde bilinmeyen atomlardan oluşmuştur. 2. Bir elementin tüm atomları aynı özelliğe ve aynı kütleye sahiptir. 3. Farklı elementler kütleleri farklı atomlardan oluşmuştur. 4. Atomlar parçalanamaz ve kimyasal reaksiyonlar atomların tekrar düzenlenmiş şeklidir. 5. Bir bileşiğin kendi elementlerinden oluşumu her bir elementin kesin ve küçük sayılarla ifade edilebilen "bileşik atomları" nın oluşumu ile meydana gelir. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ
14 ATOMUN YAPISI Aynı bir elementin atomları her zaman aynı kütleye sahip olmayabilir, fakat aynı elementin her örneği elementin kendine özgü olan bir belirli ortalama atom kütlesine sahiptir. Atomlar, kimyasal reaksiyonlarla bölünmezler, kaybolmazlar veya başka bir elementin atomuna dönüşmezler. Her atomun dış kısmını meydana getiren bir eksi ( negatif) elektrik birimleri elektronlardan oluşmuştur. Elektronlar her cins atomda bulunurlar, hepsi birbirleri ile aynı kütle ve yüktedirler. Atomlarda elektronlar çekirdek kısmı dışındadırlar. Elektronların yerlerini tam olarak tespit etmek mümkün değildir. Elektronlar çekirdek etrafında sabit bir yol veya yörünge üzerinde hareket etmezler. Elektronların çekirdek etrafında bulunma olasılığının olduğu bölgelere "orbitaller" adı verilir. Atomun merkezinde atomun hemen tüm kütlesini meydana getiren artı yüklü çok yoğun bir çekirdek bulunur. Elektron, kütlesi 9.1094 x 10-31 Kg olan ve elektriksel olarak (-) eksi yüklü bir parçacıktır. Elektron "e- "sembolü ile gösterilir. Elektronun kütlesi en küçük kütleye sahip hidrojen atomu kütlesinin 1/1837 sidir. Şimdi de çekirdek içinde yer alan parçacıkları ele alalım. Aynı elementin bütün atomları aynı çekirdek yüküne sahiptirler, fakat aynı kütleye sahip olmayabilirler. Çekirdeğin yükü ve kütlesi elementten elemente değişir. Bu nedenle 109 çeşit element bilinmesine karşılık birkaç yüz çeşit çekirdek vardır. Bütün çekirdekler proton ve nötron olmak üzere iki çeşit temel tanecikten yapılmıştır. Proton ve nötrona çekirdekleri inşa edenler anlamına "nükleonlar" adı verilir. p n e Elektron Orbital Çekirdek (proton + nötron) Şekil 2.1:Atom Yapısı Proton, kütlesi 1.6726 x 10-27 Kg olan, bir elektron kütlesinin yaklaşık 1836 katı olan ve elektriksel olarak artı (+) yüklü bir parçacıktır. Proton "p" sembolü veya "H + " ile gösterilir. Bir atomdaki protonların toplam sayısı elektronların toplam sayısına eşit olduğundan, normal halde atomlar elektrik yükü bakımından nötürdürler. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ
ATIMUN YAPISI 15 Çekirdeklerin çapı yaklaşık olarak 10-4 Å kadardır. Atomun çapı ise, yaklaşık olarak bunun 10 4 katıdır. Bundan dolayı atom içinin büyük bir kısmı boştur. Çekirdeğin diğer temel parçacığı ise 1932 yılında keşfedilen "nötrondur." Nötron, kütlesi yaklaşık olarak bir protunun kütlesine eşit zıt ve elektriksel olarak yüksüz bir parçacıktır. Nötronun sembolü "n" dir. Bir atomun çekirdeğinde bulunan protonların sayısına o atomun "atom numarası" denir. Örneğin oksijen atomunda 8 proton vardır, dolayısıyla oksijenin atom numarası 8 dir. 3. İzotop Kavramı Aynı elementin tüm cisimlerinde eşit sayıda proton ve elektron bulunduğunu daha önceden söylemiştik. Ancak, atomun üçüncü temel parçacığı olan nötron aynı elementin tüm atomlarında aynı sayıda olmayabililir. Aynı atom numarasına ( yani aynı sayıda proton ve elektrona) sahip olmalarına karşılık nötron sayıları farklı olan atomlar "izotop" olarak isimlendirilirler. Bir atomun "nükleon sayısına" (yani protonlarla nötronların toplam sayısına) "kütle numarası" denir. A = Z + N A: Kütle numarası Z: Proton veya elektronların sayısı N: Nötronların sayısı Örneğin, silisyum elementinin 3 tane doğal izotopu vardır. 28 29 30 14 Si, 14 Si ve 14 Si (%92.21) (%4.70) (%3.05) 28 Bunlardan ( 14 Si) izotopunda 14 proton olmasına karşılık 14 nötron; izotopunda 15 nötron ve 30 Si) izotopunda ise 16 nötron yeralır. ( 14 29 ( 14 Si) Doğadaki elementlerin çoğu, izotoplar karışımı halinde bulunurlar.bir elementin izotopları yukarıdaki örnekten de anlaşılacağı gibi A ( Z X) sembolü ile gösterilir. Burada X herhangi bir elementi temsil eder. A ve Z ise, o elementin sırasıyla "kütle numarası" ve "proton sayısını" temsil ederler. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ
16 ATOMUN YAPISI 4. Atom Ağırlığı * Jöhns- Jacob Berzelius: İsveç akademesi üyesi, Başkanı ve daimi genel sekreteri olmuştur. Modern Kimyanın kurucularındandır. Kimyayı anorganik ve organik olarak ikiye ayrılmasını öneren kişidir. Kimyasal sembollerin gösterilmesi ve atom tartılarının tayinini ilk hazırlayan kişilerdendir. Selenyum, silisyum ve toryumu bulan kişidir. Katalizör'ün ilk tanımını yazan kişidir. Berzelius, izomer, polimer ve allotropi kavramlarını kimyaya getiren kişidir.? Atom veya moleküllerin gerçek kütleleri (mutlak tartı) o kadar küçüktür ki, bunları terazi ile tesbit edip gram birimi ile ifade etmek söz konusu olamaz. Dalton ve Berzelius* kimyasal reaksiyonlarda mutlak tartıların önemli olmadığını belirterek, mutlak kütlelere karşılık bağıl kütlelerin yararını savundular. Atom kütle birimi olarak Dalton hidrojen atomunu aldı ve hidrojenin kütlesini "1" kabul etti. Berzelius ise oksijen atomununun kütlesini "100" olarak kabul etti. Fakat bu değerler genel kabul görmedi. Kimyacılar daha sonra oksijenin kütlesini "16" kabul ederek, diğer elementlerin bağıl değerlerini 1961 yılına dek, oksijen 16'ya dayanarak hesap etmişlerdir. 1961 yılında tüm elementlerin atom kütleleri karbon-12 atomuna protonuna göre yeniden belirlenmiştir. Bir atomik kütle birimi (akb) tek bir karbon-12 atomundaki protonunun gerçek kütlesinin 1/12'sidir. Atom ağırlığı ile atom kütlesi arasındaki ilişki nedir? Doğada bulunan elementlerin çoğunun isotoplar karışımı halinde bulunduğu daha önceden belirtmiştik. Bundan dolayı herhangi bir elementin atomik kütlesi, her elementin doğal olarak bulunan izotoplarının herbirine ilişkin atom kütlesine ve bu izotopların doğadaki bulunma yüzdelerine bağlıdır. Bir elementin doğal izotoplarının kütlelerinin yüzdeleri oranında ortalamasına "atom ağırlığı" denir. Dolayısıyla eğer bir element tek bir izotoptan oluşuyor ise, bu elementin "atom ağırlığı" ile "atom kütlesi" aynı olacaktır. Örneğin, Fosfor elementinin ( 31 15 P) doğada sadece bir izotopu vardır. Bu durumda fosfor elementinin hem atom ağırlığı hem de atom kütlesi aynıdır. Eğer element doğada birden fazla izotoptan oluşmuş ise, bu elementin atom ağırlığı bu elemente ilişkin izotopların atom kütlelerinden farklı olacaktır. Örneğin, klor elementi doğal olarak iki izotopa sahiptir. 17 35 Cl (%75.53) ve 37 17 Cl (%24.47). Bu durumda klorun atom ağırlığı şöyle hesaplanır. Klorun atom ağırlığı = (35) (0.7553) + (37) (0.2447) " " " = 35.489 akb' dir. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ
ATOMUN YAPISI 17 5. Elektronların Düzenlenmesi Atomların çekirdek yükleri veya proton sayıları birbirlerinden farklı olduğuna göre, her element atomunun ayrı bir atom numarası olacaktır. Bilinen elementlerin sayısı 109 olduğuna göre de her çeşit atom 1-109 arası bir atom numarasına sahip olur ve her çeşit atomda, atom numaralarına eşit sayıda elektron çekirdek etrafında toplanır. Bu elektronlar çekirdek etrafında rastgele aralıklarda yer almazlar. Gruplar halinde belirli enerji seviyelerinde bulunurlar. Çekirdeğe en yakın elektronlar en düşük enerji, çekirdekten en uzakta olan elektronlar ise, en yüksek enerji durumunda olurlar. Örneğin, Şekil 2.1'de K tabakasında bulunan elektronlar en düşük; O tabakasında bulunan elektron ise en yüksek enerji seviyesinde bulunurlar. Her bir enerji seviyesi bir kabuk teşkil eder. Bu kabuklar n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 olarak sayılarla veya K, L, M, N, O, P, Q olarak harflerle gösterilirler. Bu kabuklar aynı zamanda enerji seviyelerini de gösterirler. K kabuğu dışındaki tüm diğer kabuklara ilişkin enerji seviyeleri, Şekil 2.2'de gösterildiği gibi alt enerji seviyelerine ayrılırlar. Her kabuktaki en alt enerji seviyesi "s" onun üstündeki "p", daha üstündeki "d" ve daha üstündeki de "f" ile gösterilir. 4f 4d 3d 4p 3p 4s 3s 2p 2s 1s K L M N O Şekil 2.2: Elektronların Enerji Düzeyleri Her alt enerji seviyesinde belirli bir maksimum sayıda elektron barınır. Bu şekilde her kabuğun "s" alt seviyesinde 2, "p" alt seviyesinde 6, "d" de 10 ve "f" alt seviyesinde 14 maksimum elektron bulunur. Her alt seviyedeki bu elektronlar, maksimum ikişerli, "orbital" denilen yerlerde bulunurlar ve orbitallerde en fazla ikişer elektron bulunabilirler. Elektronlar enerji seviyelerini doldururken önce en düşük enerji seviyesini (K tabakası) doldurur, artan elektronlar diğer enerji seviyelerini maksimum dolduracak şekilde yerleşirler. Örneğin, kalsiyum atomu 20 elektron içerir. Bu elektronlar aşağıdaki şekilde enerji seviyelerini doldurur. Alt enerji Orbital Maksimum seviyesi sayısı elektron sayısı s 1 2 p 3 6 d 5 10 f 7 14 Tablo 2.1: Alt Enerji Seviyeleri AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ
18 ATOMUN YAPISI 1s 2 K 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 L M Artan enerji 4s 2 N Bir atomda çekirdekten en uzakta bulunan elektronlar o elementin kimyasal davranışlarını belirler ve bu elektronlar "valans elektronları" veya "değerlik elektronları" olarak anılırlar. Aynı sayıda valans elektronuna sahip atomlar özellikleri açısından benzerlikler gösterirler. Örneğin, aynı sayıda valans elektronuna sahip azot (N), fosfor (P), arsenik (As) gibi elementler birbirine benzeyen özellikler gösterirler. Tablo 2.2: Ana Enerji Seviyeleri Ana enerji seviyesi Alt enerji seviyesi Orbital sayısı Mak. elektron sayısı K 1s 1 2 L 2s 1 8 2p 3 M 3s 1 3pd 3 18 3d 5 N 4s 1 4p 3 32 4d 5 4f 7 O 5s 1 5p 3 32 5d 5 5f 7 ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ
ATOMUN YAPISI 19 8 7 Q 6 P 5 O 4 N 3 M 2 1 K s p d f Şekil 2.3: Alt Kabuk Elektron Dolma Sırası 6. Periyodik Cetvel Elementlerin artan atom numaralarına ve benzer özelliklerine göre dizildiklerinde meydana gelen cetvele "periyodik cetvel" denir. Elementlerin sıralanması üzerine en önemli ilk adımları birbirlerinden bağımsız olarak, 1869 yılında Rusya'da Dimitri Mendeleyef* ve 1870 yılında Almanya'da Lother Meyer atmışlardır. L. Meyer elementleri atom hacimlerine (fiziksel özelliklerine) göre sıralamış, Mendeleyef ise elementlerin kimyasal özelliklerini dikkate alan bir sıralama yapmıştır. Mendeleyef elementlerin değerliklerinin ve diğer özelliklerinin değişmesine karşılık, belirli sayıda elementten sonra bazı kimyasal özelliklerinin tekrarlandığını (yani bu özelliklerin sürekli periyodik olduğunu) kavramıştır. Bunun üzerine Mendeleyef o zaman bilinen 63 elementli atom ağırlıklarına göre yatay ve dikey kolonlara yerleştirmiş ve yatay kolonlar "periyod", dikey kolonlar ise "grup" olarak adlandırmıştır. Mendeleyefin bu çalışmasında o zaman henüz bilinmeyen asal gazlar ile hidrojen ve birçok başka 50'ye yakın element yer alamamıştır. Atom ağırlığı bir olan hidrojenin özellikleri de o zaman bilinen elementlerinkine benzemediği için Mendeleyef hidrojeni ayrı bırakarak ondan sonra gelen elementleri Li, Be, B, C, N, O ve F'u bir satır (periyod) üzerinde atom ağırlıklarının artışına göre sıralamıştır. Günümüzde hala elementlerin Mendeleyef'in yaptığı şekilde atom ağırlıklarına göre düzenlenmesi sürdürülseydi, bazı elementler yanlış yerde olacaktı. Örne- * D.İ Mendeleyef (1834-1970): Mendeleyef, 8 Şubat 1934'de Sibirya'da doğmuştur. Dimitri Mendeleyef, 1855'te izomorfizm üzerine bir bitirme ödevi hazırlayarak iyi bir derece ile kimya öğrenimini tamamlamıştır. Karadeniz sahillerinde Simferopol ve Odesa liselerinde kimya öğretmenliği yapmıştır. 1856 yılında st. Petersburg da yüksek lisans diploması almıştır. 1858-1860 yılları arasında Heildelberg'te Bunser'in yanında ziyaretçi araştırmacı olarak çalışmıştır. 1861-1896 yılları arasında Petersburg Üniversitesini ve başka enstitülerde kimya dersi vermiştir. 1892-1907 tarihleri arasında "Tartılar ve Ölçüler Dairesi" başkanlığını yapmıştır. Mendeleyef'in ünü, elementlerin periyodik sistemine katkısından dolayıdır. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ
20 ATOMUN YAPISI * H. G. J. Moseley (1887-1915): Manchester Üniversitesinde Ruthurford'un asistanı oldu. Birinci dünya savaşında 1915'de Gelibolu'da öldü. 1913'te kendi adını taşıyan çok önemli kanunu buldu. "X ışınları spektrumun K, L, M,..., çizgilerinin her birinin dalga sayısının kare kökü, bu çizgileri veren elementin atom numarasının doğrusal bir fonksiyonudur. Moseley Kanunu, ilk defa olarak, atom numarasının elementlerin özelliklerindeki rolünü belirtmiş ve ona deneysel bir temel vermiştir. ğin, potasyum (K), (atom ağırlığı 39.098 akb ve atom numarası 19), argon elementinden ( atom ağırlığı 39.948 akb ve atom numarası 18) önce gelecekti. Bu yüzyılın başlarında Henry g. J. Moseley* (1887-1915) o zamana kadar bilinen tüm elementlerin atom numaralarını tespit ederek, elementlerin periyodik cetvelde artan atom numaralarına göre sıralanmasını sağlamıştır. Şimdi kullanılmakta olan periyodik cetvel 18 düşey kolon üzerine düzenlenmiştir. Bu sistemde periyodik cetvel 7 periyod ve iki kısımdan meydana gelen 16 gruba ayrılmıştır.(bakınız Tablo 2.3). Periyodik cetvele ilişkin şu genellemeler yapılabilir: Periyodik cetveldeki 16 grubun 8'i baş (I A - VIII A) ve 8'i yan (IB - VIII B) gruptur. Ayrıca VIIIB yan grubu 3 düşey kolon yer işgal eder. (Bkz. Tablo 2.3). Her periyod, en dış kılıfta 8 elektron taşıyan bir "asal gazla" biter. Sadece He iki elektronludur. Aynı periyoddaki bütün elementler aynı sayıda kabuğa sahiptir. Birinci periyodda sadece hidrojen ve helyum elementleri bulunur. Periyodik cetvelde bir periyodda soldan sağa doğru gidildikçe atom büyüklüğü azalır. Periyodik cetveli iyice incelediğimiz zaman atomların yarıçaplarının bir grup boyunca yukarıdan aşağıya doğru gidildikçe arttığı görülür. Bunun nedeni, ana enerji seviyelerindeki (K L M... vs.) değişimdir. 5e - 5e - 2e - 8e - 2e - 7 p 7 n Yarıçap (54.9 pm) 15 p 15 n Yarıçap 110.5 pm K L K L M Azot Atomu Fosfor Atomu Şekil 2.4: Atom Yarıçaplarının Karşılaştırılması ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ
ATOMUN YAPISI 21 Hidrojen hariç Grup IA deki elementlere "alkali metaller" denir. Bu elementlerin dış enerji seviyelerindeki s orbitallerinde bir elektron bulunur. Bu elementlerin en dış elektron düzenlenmesi s 1 şeklindedir. Örneğin, hidrojen 1s 1, lityum 1s 2 2s 1 ve sodyum 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 elektronik düzenlemeleri gösterirler. GrupIIA elementlerine "toprak alkali metalleri" denir. Bu elementlerin dış enerji seviyelerindeki s orbitalinde iki elektron bulunur. Örneğin, berilyum 1s 2 2s 2, magnezyum 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ve kalsiyum 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 elektronik düzenlemeleri gösterirler. Grup VIIA elementlerine "halojenler" denir. Bunların en dış elektron düzenlemeleri s 2 p 5 şeklindedir. Örneğin, flor 1s 2 2s 2 2p 5, klor 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ve brom 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p6 3d 10 4s 2 4p 5 elektronik düzenlemeleri gösterirler. Grup VIIIA elementlerine ise " asal gazlar" denir. En dış elektron düzenlenmeleri s 2 p 6 şeklindedir. Örneğin, neon 1s 2 2s 2 2p 6, argon 1s 2 2s 2 p 6 3s 2 3p 6 ve kripton 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 düzenlemeleri gösterirler. Periyodik cetvelin sağ tarafındaki zig zag çizginin sağında kalan elementlere "ametal", solunda kalanlara da "metal" adı verilir. Grup II A ile Grup III A arasında kalan elementlere ise "geçiş elementleri" denir. Bunların hepsi metaldir, bu nedenle "geçiş metalleri" olarak da bilinirler. AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ
ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ ATOMUN YAPISI 22 Tablo 2.3:Periyodik Cetvel 1 H 1.0079 3 Li 6.941 11 Na 22.9898 19 K 39.098 37 Rb 85.4678 55 Cs 132.9054 87 Fr (223) 4 Be 9.0122 12 Mg 24.305 20 Ca 40.08 38 Sr 87.62 56 Ba 137.33 88 Ra 226.0254 21 Sc 44.9559 39 Y 89.9059 57 La* 138.905 89 Ac** (227.0278) 22 Ti 47.90 40 Zr 91.22 72 Hf 178.49 104 Unq (261) 23 V 50.942 41 Nb 92.9064 73 Ta 180.9474 105 Unp (262) 24 Cr 51.996 42 Mo 95.94 74 W 183.85 106 Unh (263) 25 Mn 54.9380 43 Tc (98) 75 Re 186.207 107 Uns (264) 26 Fe 55.847 44 Ru 101.07 76 Os 190.2 108 Uno (265) 27 Co 58.9332 45 Rh 102.9055 77 Ir 192.22 109 Une (266) 28 Ni 58.70 46 Pd 106.4 78 Pt 195.09 29 Cu 63.546 47 Ag 107.868 79 Au 196.9665 30 Zn 65.38 48 Cd 112.41 80 Hg 200.59 5 B 10.81 13 Al 26.982 31 Ga 69.72 49 In 114.82 81 Tl 204.37 6 C 12.011 14 Si 28.086 32 Ge 72.59 50 Sn 118.69 82 Pb 207.2 7 N 14.0067 15 P 30.9738 33 As 74.9216 51 Sb 121.75 83 Bi 208.2804 8 O 15.9994 16 S 32.06 34 Se 78.96 52 Te 127.60 84 Po (209) 9 F 18.9984 17 Cl 35.453 35 Br 79.909 53 I 126.9045 85 At (210) 2 He 4.0026 10 Ne 20.18 18 Ar 39.948 36 Kr 83.80 54 Xe 131.30 86 Rn (222) 1 1985 y l ndan sonra IUPAC taraf ndan önerilen I 1986 y l na kadar CAS taraf ndan kullan lan IA 1985 y l ndan önce IUPAC taraf ndan önerilen Alkali metalleri 58 Ce 100.12 90 Th 232.0382 59 Pr 140.9077 91 Pa 231.0359 60 Hd 144.24 92 U 238.029 61 Pm (145) 93 Np 237.0482 62 Sm 150.4 94 Pu (244) 66 Dy 162.50 98 Cr (251) 67 Ho 164.9304 99 Es (252) 68 Er 187.26 100 Fm (257) 69 Tm 168.9342 101 Md (258) 70 Yb 173.04 102 No (259) 71 Lu 147.67 103 Lr (260) 63 Eu 151.06 95 Am (243) 64 Gd 157.25 96 Cm (247) 65 Tb 158.9254 97 Bk (247) * Lanthanide serisi ** Actinide serisi 2 II A 2A 3 IIIB 3A 4 IVB 4A 5 VB 5A Na 11 22.9898 Atom Numaras Element Sembolü Atom A rl Geçiç elementleri 1 IA 1A 6 VIB 6A 7 VIIB 7A 8 VIII 8 9 VIII 8 10 VIII 8 11 IB 1B 12 IIB 2B 13 IIIA 3B 14 IVA 4B 16 VIA 6B 15 VA 5B 17 VIIA 7B 18 VIIIA O
ATOMUN YAPISI 23 Özet Tüm maddeler atom denen parçacıklardan meydana gelir. Kimyasal olarak farklı bugün için bilinen 109 element vardır. Atomu üç temel parçacık oluşturur; proton, elektron ve nötron. Proton atomun (+) yüklü parçacığıdır. Elektron atomun (-) yüklü parçacağıdır. Nötron atomun yüksüz parçacığıdır. Proton ve nötronların toplamına "kütle numarası" denir. Farklı kütle numarasına sahip aynı elementin atomlarına "izotop" denir. Elektronlar çekirdek etrafında belli yörüngelerde bulunurlar. Her enerji seviyesi belli sayıda elektron tutabilir. Ana enerji seviyeleri kendi alt enerji seviyelerine ayrılırlar. Bunlara "orbital" adı verilir. Periyodik cetvel elementlerin artan atom numaralarına ve benzer özelliklerine göre sistematik olarak düzenlenmesidir. Periyodik cetvelde yatay kolonlara "periyod", düşey kolonlara ise "grup" denir. Bir grup içindeki elementlerin en dış elektron düzenlemelerinin aynı olmasından dolayı, benzer özellikler gösterirler. Atomların büyüklüğü (yarıçapları) bir periyod boyunca soldan sağa gidildikçe azalır. Bir grup boyunca yukarıdan aşağıya gidildikçe artar. Değerlendirme Soruları 1. Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A. Bir nötronun kütlesi bir elektronun kütlesine yaklaşık olarak eşittir. B. Elektron, e - sembolü ile gösterilen eksi (-) yüklü bir parçacıktır. C. Proton, p veya H + sembolü ile gösterilen artı (+) yüklü bir parçacıktır. D. Nötron ve protonun kütleleri yaklaşık olarak birbirine eşittir. E. Nötron, n sembolü ile gösterilen nötür bir parçacıktır. 2. Atom numarası 9 olan flor elementinin elektron dizilişi aşağıdakilerden hangisidir? A. 1s 2 2s 2 2p 4 3s 1 B. 1s 2 2s 2 2p 5 C. 1s 2 2s 2 2p 3 3s 2 D. 1s 2 2s 2 2p 2 3s 2 3p 1 E. 1s 2 2s 2 2p 3 3s 1 3p 1 AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ
24 ATOMUN YAPISI 3. Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A. Bir atom ile kütle birimi (akb), tek bir karbon-12 izotopunun gerçek kütlesinin 1/12'si dir. B. Bir elementin atom ağırlığı doğal izotoplarının ortalama kütlesidir. C. Bir akb, tek bir oksijen-16 izotopunun gerçek kütlesinin 1/16'sı dır. D. Bir element tek bir izotop sahip ise, bu elementin atom ağırlığı ile atom kütlesi aynı olur. E. Bir akb, tek bir azot-14 izotopunun gerçek kütlesinin 1/14'dür. 4. Aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A. Hidrojen hariç 1. Grup elementlere "alkali metaller" denir. B. IIA ile IIIA grupları arasında kalan elementlere "geçiş elementleri" denir. C. 7A Grubundaki elementler halojenlerdir. D. 8A Grubundaki elementleri halojenler oluşturur. E. 8A Grubundaki elementler asal gazlardır. 5. Elektronların en dış enerji seviyede s 2 p 3 şeklinde düzenlendiği grup hangisi olacaktır? A. Grup IIA B. Grup IIIA C. Grup VIIA D. Grup VIIIA E. Grup VA 6. Doğada iki izotopu bulunan ve doğadaki bulunma oranları ile atom kütleleri verilen bir elementin atom ağırlığı ne olur? A izotopu : Doğal bulunma oranı %50.7 atom kütlesi 79 akb B izotopu : Doğal bulunma oranı %49.3 atom kütlesi 81 akb A. 79.9 B. 79 C. 81 D. 50.7 E. 49.3 7. Aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur? A. Periyodik cetvelde elementler, artan atom ağırlıklarına göre dizilmiştir. B. Periyodik cetvelde elementler, artan atom numaralarına göre dizilmişlerdir. C. Periyodik cetvelde elementler, artan nötron sayılarına göre dizilmişlerdir. D. Periyodik cetvelde elementler, fiziksel özelliklerine göre dizilmişlerdir. E. Periyodik cetvelde elementler, izotoplarına göre dizilmişlerdir. ANADOLU ÜNİ VERSİ TESİ
ATOMUN YAPISI 25 8. Aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A. Elektronlar çekirdek etrafında rastgele uzaklıklarda yer almazlar. B. Bir atomda çekirdekten en uzakta bulunan elektronlar, o elementin kimyasal davranışlarını belirlerler. C. Bir atomda çekirdeğe en yakın bulunan elektronlar, o elementin kimyasal davranışlarını belirlerler. D. Bir elementin kimyasal özelliği çekirdeğe en uzak elektronların düzenlenmelerine ve sayılarına bağlıdır. E. Aynı sayıda valans elektronuna sahip atomlar kimyasal olarak benzerlikler gösterirler. 9. Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A. Klor elementinin tüm atomlarında her zaman eşit sayıda proton bulunur. B. Klor elementinin tüm atomlarında her zaman eşit sayıda elektron bulunur. C. Klor elementinin tüm atomlarında her zaman eşit sayıda nötron bulunur. D. Klor elementinin atom ağırlığı tam sayı ile ifade edilemez. E. Klor elementinin iki tane doğal izotopu vardır. 10. 30 14 Si izotopundaki proton sayısı nedir? A. 30 B. 16 C. 15 D. 14 E. 44 Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar B.G. SEGAL, "Chemistry, Experiment and Theory", 2. Ed., John and Wilay, 1989. Prof. Dr. Ali Rıza Berkem, "Kimya Tarihine Toplu Bir Bakış", Türkiye Kimya Derneği Yayınları: 12, 1996. Prof. Dr. Lâle Zor, "Temel Kimya", Anadolu Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi Yayınları: 329, 1996. Değerlendirme Sorularının Yanıtları 1. A 2. B 3. C 4. D 5. E 6. A 7. B 8. C 9. C 10. D AÇIKÖĞ RETİ M FAKÜLTESİ