Maddeyi Oluşturan Tanecikler a) Saf Madde : Kendine özgü fiziksel ve kimyasal özellikleri olan, ayırt edici özellikleri bulunan ve bu ayırt edici özellikleri sabit olan maddelere saf madde denir. Elementler ve bileşikler saf maddelerdir. Karışımlar ise (homojen ya da heterojen) saf madde değillerdir. Örnek : Saf su bileşik, tuzlu su karışımdır. Saf suyun kaynama sıcaklığı sabit, tuzlu suyun kaynama sıcaklığı ise sabit değildir, karışımda bulunan tuz miktarına göre değişir. b) Karışım : İki ya da daha fazla farklı maddenin kendi özelliklerini kaybetmeden istenilen her oranda (miktarda) bir araya gelmesiyle oluşan maddeye karışım denir. Örnek : Su Tebeşir tozu, Su Yağ, Su Talaş, Su Şeker, Su Asit, Hava, Su Tuz 2- Maddelerin Katı, Sıvı ve Gaz Olarak Sınıflandırılması Madde, doğada fiziksel özelliklerine göre katı, sıvı ve gaz olarak 3 halde bulunur. (Plazma ve likit kristalik hal 4. ve 5. hal kabul edilir). Madde hangi halde olursa olsun bütün maddeler taneciklerden oluşmuştur ve bu taneciklerin arasında boşluk bulunur. a) Maddenin Katı Hali : Katı haldeki maddelerin belirli kütle hacim ve şekilleri vardır. Katı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler birbirlerine sıkıca bağlıdır ve taneciklerin arasındaki boşluk çok azdır. Katı tanecikleri birbirlerine sıkıca bağlı oldukları için oldukça düzenli taneciklerdir. Katı tanecikleri arasındaki boşluk çok az olduğu için katılar sıkıştırılamazlar. Katı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler sadece oldukları yerde titreşme hareketi yaparlar. Katı tanecikleri birbirlerine sıkıca bağlı oldukları için belirli şekilleri vardır ve sert cisimlerdir. (Molekül Çekimi=Kohezyon Kuvveti). Akışkan değildirler. b) Maddenin Sıvı Hali :
Sıvı haldeki maddelerin belirli kütle ve hacimleri olup konuldukları kabın şeklini alırlar. Sıvı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler (arasındaki boşluk katılara göre fazladır) katılara göre birbirlerine daha zayıf bağlarla bağlıdır ve tanecikler birbirlerine daha uzaktır. Sıvı tanecikleri arasındaki boşluk katılara göre daha fazla olmasına rağmen sıvılar sıkıştırılamaz kabul edilirler. Sıvı tanecikleri hem titreşme hem de birbirleri üzerinden kayarak dönme hareketi yaparlar. Sıvı tanecikleri birbirleri üzerinden kayarak dönme hareketi yaptıkları için sıvılar akışkan maddelerdir. Sıvı tanecikleri katılara göre daha düzensizdir. c) Maddenin Gaz Hali : Gaz halindeki maddelerin belirli kütleleri olup konuldukları kabı tamamen doldurarak kabın hacmini ve şeklini alırlar. Gaz halindeki maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki boşluk katı ve sıvılara göre daha fazladır ve gaz tanecikleri birbirlerinden tamamen bağımsız olup gelişigüzel (rast gele) hareket ederler. Gaz tanecikleri arasındaki boşluk çok fazla olduğu için gazlar sıkıştırılabilirler. Gaz tanecikleri katı ve sıvılara göre daha düzensiz taneciklerdir. Gaz tanecikleri hem titreşme, hem birbiri üzerinden kayarak dönme hem de bulunduğu kabın duvarlarına çarparak sıçrama (difüzyon=yayılma) hareketi yaparlar. Gazlar da sıvılar gibi akışkan maddelerdir. 3- Maddelerin Ortak Özellikleri: Bütün maddeler için ortak olan ve maddeleri ayırt etmek için kullanılamayan özellilerdir. Kütle, hacim, eylemsizlik ve tanecikli yapı maddeler için ortak özelliklerdir. a) Kütle : Maddenin değişmeyen miktarına kütle denir. Kütle m sembolü ile gösterilir. b) Eylemsizlik : Bir cismin hareketine devam etme isteğine eylemsizlik denir. Bir cisim başlangıçta duruyorsa durmaya, hareket halinde ise hareketine devam etmek ister. c) Tanecikli Yapı: Bütün maddeler atom (veya bazen molekül) denilen taneciklerden oluşmuştur. d) Hacim : Bir maddenin boşlukta kapladığı yere hacim denir. 4- Maddelerin Sıkışma Genleşme Özellikleri Doğada bulunan maddeler göründüğü gibi bütünsel (bütün gibi görünen) yapıda değildir. Doğada bulunan bütün maddeler taneciklerden oluşur ve bu taneciklerin arasında boşluk bulunur. Maddedeki tanecikler arasında bulunan boşluk miktarı maddenin haline göre değişir.katı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler birbirlerine sıkıca bağlıdır ve taneciklerin arasındaki boşluk çok azdır. Katı tanecikleri arasındaki boşluk çok az olduğu için katılar sıkıştırılamazlar. Sıvı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler katılara göre birbirlerine daha zayıf bağlarla bağlıdır ve
tanecikler birbirlerine daha uzaktır. Sıvı tanecikleri arasındaki boşluk katılara göre daha fazla olmasına rağmen sıvılar sıkıştırılamaz kabul edilirler. Gaz halindeki maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki boşluk katı ve sıvılara göre daha fazladır ve gaz tanecikleri birbirlerinden tamamen bağımsız olup gelişigüzel (rast gele) hareket ederler. Gaz tanecikleri arasındaki boşluk çok fazla olduğu için gazlar sıkıştırılabilirler. Maddelerin sıkışma özelliği taneciklerinin arasında bulunan boşluk miktarına göre değişir. Maddenin taneciklerinin arasında bulunan boşluk miktarı da maddenin haline göre değişir. Katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerin taneciklerinin arasında boşluk bulunmasına rağmen gazların taneciklerinin arasındaki boşluk miktarı fazla olduğu için sadece gazlar sıkıştırılabilirler. Katı ve sıvı haldeki maddelerin taneciklerinin arasındaki boşluk miktarı fazla olmadığı için katı ve sıvılar sıkıştırılamazlar. Gaz halindeki maddeyi oluşturan tanecikler sıkıştırılabildikleri için tanecikler serbest kaldıklarında tekrar genleşebilirler (eski hallerine geri dönerler). Katı ve sıvı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler sıkıştırılamadığı için tanecikler serbest bırakıldıklarında tekrar genleşemezler. 5- Atom : Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Maddeyi oluşturan ve maddenin kendi özelliğini taşıyan en küçük yapı birimin atom denir. Katı, sıvı ve gaz halindeki maddeler atom denilen taneciklerden oluşmuşlardır. Atomun içerisinde de daha küçük tanecikler bulunur. Canlı ve cansız varlıkların tamamı atomlardan oluşmuştur. Canlıların en küçük yapı birimleri olan hücreler, çok sayıda atomdan oluşan protein, karbonhidrat ve yağlardan oluşmuştur. Atom küre şeklindedir ve elektrikli yapıya sahiptir. Atom, kelime anlamı olarak bölünemez, parçalanamaz anlamındadır. Atom, çıplak gözle ya da en gelişmiş elektron mikroskobu ile bile görülemez. Atom, bir maddenin sahip olduğu bütün özellikleri taşır. Bu nedenle maddenin kütlesi varsa atomun kütlesi de vardır. Madde sürtünme, dokunma ya da etki yoluyla elektriklenirken elektron alıp verebiliyorsa atomda elektron alıp verebilir. ATOM TEORİLERİ a) John Dalton : 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
taneciklerden oluşur.) Atomlar 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. b)thomson : Atomun yapısı hakkında ilk model 1898 yılında Thomson tarafından ortaya konmuştur. Thomson atom modeli bir karpuza yada 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. c)rutherford Atomun çekirdeğini ve çekirdekle ilgili birçok özelliğin ilk defa keşfeden bir bilim adamıdır. Atom kütlesinin tamamına yakını merkezde toplanır, bu merkeze çekirdek denir. Elektronlar çekirdek etrafında dairesel yörüngelerde sürekli dolanırlar. (Yörünge daire şeklinde değil, enerji seviyesine karşılık gelen orbitallerde dolanır.) Elektronların bulunduğu hacim çekirdeğin hacminden çok büyüktür. Çekirdekteki yük miktarı bir maddenin bütün atomlarında ayın, farklı maddenin atomlarında farklıdır. Çekirdekteki yük sayısı, elektron sayısına eşittir. Çekirdekteki pozitif yüklerin kütlesi yaklaşık atom kütlesinin yarısına eşittir.
d)bohr Bohr atom teorisi hidrojenin yayınma spektrumuna dayanılarak açıklanır. Bohr a göre; Elektronlar çekirdek etrafında belirli enerjiye karşılık gelen belirli uzaklıklarda bulunur. Yüksek enerji düzeyinde bulunan elektron, düşük enerji düzeyine geçerse fotonlar halinde ışık yayarlar. Kararlı hallerin tamamında elektronlar çekirdek etrafında dairesel yörünge izlerler. ı) Modern Atom Teorisi : NOT :1- Bohr, elektronu hareket halinde yüklü tanecik olarak kabul edip, bir hidrojen atomundaki elektronun sadece bazı belirli enerjiye sahip olacağını varsayarak teorisini ortaya attı. Bu teori hidrojen gibi tek tek elektronlu He+, Li+2 iyonlarına da uymasına rağmen, çok elektronlu atomların ayrıntılı spektrumlarının, kimyasal özelliklerini açıklanmasına uymamaktadır. Yine de modern atom modelinin gelişiminde bir basamak teşkil etmiştir. 2- Modern atom teorisini kısaca şu şekilde özetleyebiliriz: Atomda belirli bir enerji düzeyi vardır. Elektron ancak bu düzeyden birinde bulunabilir. Elektron bir enerji düzeyindeki hareketi sırasında çevreye ışık yaymazlar. Atoma iki düzey arasındaki fark kadar enerji verilirse elektron daha yüksek enerji düzeyine geçer Atoma verilen enerji kesilirse elektron enerjili düzeyinde kalamaz daha düşük enerji düzeyinden birine geçer. Bu sırada iki düzey arasındaki fark kadar enerjiyi ışık şekline çevreye verir 3- Modern atom modeli dalga mekaniğimdeki gelişmelerin elektronun hareketine uygulanmasına dayanmaktadır. Bu modelin öncüleri Werner Heisenberg ve Erwin Schrödlinger gibi önemli bilim adamlarıdır. Erwin Schrödlinger (1887 1961) Avusturya nın Viyana şehrinde doğmuş ve 1939 yılından 1956 yılına kadar İrlanda da çalışmıştır. 1926 yılında henüz İsviçre de çalışırken Heisenberg tarafından ortaya atılıp formüllendirilen kuvantum teorisine alternatif olarak kendi adıyla anılan (Schrödlinger eşitliği ) dalga mekaniği teoremini ortaya atmıştır. Schrödlinger teoremi kısaca elektronların gerek atom içerisinde gerekse moleküllerdeki hareketini dalga cinsinden
matematiksel bir şekilde açıkladı. Bu çalışmalarından dolayı 1933 yılında fizik Nobel ödülünü İngiliz fizikçi Paul Dirac ile paylaştı. Werner Heisenberg (1901 1976) Atomların yapısını ve elektron gibi atom altı parçacıkların davranışlarını açıklayan quantum mekaniği teorisinin kurucusu olan bir Alman fizikçidir. 1927 yılında kendi adı il anılan belirsizlik ilkesini ortaya atmıştır.bu ilkesinde Heisenberg kısaca elektron kadar küçük olan bir parçacığın hem pozisyonunu hem de momentumunu kesin olarak bulmak mümkün değildir demektedir. Bu çalışmalarından dolayı 1932 yılında Nobel fizik ödülü almıştır. 1924 yılında Louis De broglie ışı ve maddenin yapısını dikkate alarak küçük tanecikler bazen dalgaya benzer özellikler gösterebilirler şeklindeki hipotezi elektron demetlerinin bir kristal tarafından X ışınlarına benzer biçimde saptırılması ve dağılması deneyi ile ispatlandı. 1920 li yıllarda Werner Heisenberg, atomlardan küçük taneciklerin davranışlarını belirlemek için ışığın etkisini inceledi. Bunun sonucunda Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak anılan şu neticeyi çıkardı: Bir taneciğin nerede olduğu kesin olarak biliniyorsa, aynı anda taneciğin nereden geldiği ve nereye gittiğini kesin olarak bilemeyiz. Benzer şekilde taneciğin nasıl hareket ettiğini biliyorsak onun yerin kesin olarak bilemeyiz Buna göre elektronun herhangi bir andaki yeri ve hızı aynı anda kesin olarak bilinmez. Bir taneciğin yerini ve hızını ölçebilmek için o taneciği görmek gerekir. Taneciğin görünmesi de taneciğe ışın dalgası göndermekle olur. Elektron gibi küçük tanecikleri tespit etmek için düşünülen uygun dalga boyundaki ışık, elektronun yerini ve hızını değiştirir. Bu yüzden aynı anda elektronun yeri ve hızı ölçülmez. Bu nedenle de elektronların çekirdek etrafında belirli dairesel yörüngeler izledikleri söylenemez. Yörünge yerine elektronun ( yada elektronların ) çekirdek etrafında bulunma olasılığından söz etmek gerekir. Modern atom modeli atom yapısı ve davranışlarını diğer atom modellerine göre daha iyi açıklamaktadır. Bu model atom çekirdeği etrafındaki elektronların bulunma olasılığını kuvantum sayıları ve orbitaller ile açıklar. Kuvantum sayıları bir atomdaki elektronların enerji düzeylerini belirten tam sayılardır. Orbitaller ise elektronun çekirdek etrafında bulunabilecekleri bölgelerdir.elektron tanecik olarak düşünüldüğünde; orbital, atom içerisinde elektronun bulunma olasılığı en yüksek bölgeyi simgeler. Elektron maddesel bir dalga olarak düşünüldüğünde ise; orbital elektron yük yoğunluğunun en yüksek olduğu bölgeyi simgeler. Yani, elektron tanecik olarak kabul edildiğinde elektronun belirli bir noktada bulunma olasılığından, dalga olarak kabul edildiğinde ise elektron yük yoğunluğundan söz edilir.