Atom-Atom Modellerinin Tarihi Gelişimi

Atom Modellerinin Tarihi Gelişimi
thomson atom modeli
atomun tarihsel gelişimi nedir
atom modellerinin tarihi gelişimi nedir


Atom Modelleri ve Atom Modellerinin Tarihi Gelişimi

Bugün bildiğimiz atom bilgisi, teorik ve deneysel konularda yıllardır sürekli yapılan çalışmaların bütünüdür Çalışmalar sonucunda atomun varim ı emin bilgi hâlini aldıktan sonra, onları daha yakından tanımak, özelikleri ile ilgili araştırma ve incelemeler gerçekleştirmek için modeller tasarlanmaya başlanmıştır Model, bir konu veya olayın anlaşılmasını kolaylaştırmak amacıyla tasarlanır, ama olayın reel niteliğini belirtmez


Resmi reel boyutunda görmek için tıklayın(Resmi göremiyorsanız üye olunuz) Resmin ismi: 1Atommodelleri Görüntüleme: 7 Büyüklüğü: 18,4 KB (Kilobyte)



Atom modelleri; ilim adamları kadar düş edilmiş tablolardan ibarettir Bunlar atomu direkt gözlemleyerek yapılan tasanlar Değildir En sade atom modelinde atomlar, içi dolu elastik küre olarak kail edilir Acilen atom modellerini inceleyelim
1803 Dalton Atom Modeli

Sabit oranlar kanunu ve katlı oranlar kanunu olarak gördüğümüz alaşımi terdeki kütlesel ilişkilere bakarak 1803 yılında John Dalton, maddelerin fazla çok ufak yapı taşlarının topluluğu halinde bulunduğu, fikrini ileri sürdü Dalton atom teorisi olarak ortaya konulan temel özellikler şunlardır;

1 Maddelerin özelliklerini gösteren birim parçacıklar atomlar veya atom gruplarıdır
2 Aynı nesil elementlerin atomları birbirleriyle ayrıntılarıyla aynıdır
3 Atomlar içi dolu kürelerdir
4 Bambaşka cins atomlar ayrı kütlelidir
5 Maddenin en küçük yapıtaşı atomdur Atomlar parçalanamaz
6 Atomlar belirli sayılarda birleşerek molekülleri oluştururlar Mesela, 1 atom X ile l atom Y'den XY, l atom X ile 2 atom Y den XY2 bileşiği oluşur Oluşan bileşikler ise standart özellikteki moleküller topluluğudur

Atomla ilgili günümüzdeki bilgiler dikkate alındığında Dalton atom modelindeki eksikliklere ek olarak üç önemli hatalı anında ayrım edilir

1 Atomlar, içi batmış küreler değildir Boşluklu yapıdadırlar
2 Benzer nesil elementlerin atomları tamamiyle benzer değildir Kütleleri ayrı (İzotop) olanları vardır
3 Maddelerin en minik parçasının atom olduğu ve atomların parçalanamaz olduğu dürüst değildir Radyoaktif olaylarda atomlar parçalanarak daha bambaşka kimyasal özellikte başka atomlara ayrışabilir; proton, nötron, elektron gibi parçacıklar saçabilirler

1902 Thomson Atom Modeli

Üzümlü kek şeklindeki atom modeli;

Dalton atom modelinde () yüklü elektronlardan ve (+) yüklü protonlardan laf edilmemişti Yapılan deneyler yardımıyla, katot ışınlarından elektronun, kanal ışınlarından protonun varlığı ortaya konulmuştu Bu bilgiler ışığında Thomson'un atomla İlgili fikirlerini aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz

1 Protonlar ve nötronlar yüklü parçacıklardır Bunlar tartma bakımından eşit, işaretçe zıttırlar Proton + 1 bölüm yüke; elektron ise l bölüm yüke eşittir
2 Nötr bir atomda proton sayısı elektron sayısına eşdeğer olduğundan yükler toplamı sıfırdır
3 Atom yarıçapı 108 cm olan bir küre şeklindedir Söz konusu küre içerisinde proton ve elektronlar atomda rast gele yerlerde bulunurlar Elektronun küre içindeki dağılımı üzümün kek içindeki dağılımına aynı
4 Elektronların kütlesi ihmal edilebilecek değin küçüktür bu nedenle atomun ağırlığını büyük ölçüde protonlar teşkil eder

Nötron denilen parçacıklardan bahsedilmemesi Thomson Atom teorisinin eksiklerinden biridir Proton ve elektronların atomda rasgele yerlere bulunduğu İddiası ise teorinin hatalı yönüdür
Thomson, atomaltı parçacıklar üzerinde çalışmalar yaparken buluş ettiği katot tüpü yardımıyla 1887 yılında elektronu keşfinden daha sonra kendi atom modelini ortaya attı Thomson'a göre Atom dışı en ince ayrıntısına kadar artı yüklü bir küre olup ve negatif yüklü olan elektronlar ise kek içerisindeki gömülü üzümler gibi bu küre içerisine gömülmüş hâldedir
1911 Rutherford Atom Modeli

Güneş sistemine benzeşen atom modeli;

Atomun yapısının açıklanması hakkında,manâlı katkıda bulunanlardan birisi de Ernest Rutherford (Örnıst Radırford) olarak bilinir Rutherford'dan önce Thomson atom modeli geçerliydi Bu modele göre, atom küre şeklindedir Ve küre içerisinde proton ve elektronlar bulunmaktadır Acaba bu proton ve elektronlar atom içerisinde kayıtlı bir düzene mi, yahut hedefi olmadan bir dağıtım içerisinde mi bulunuyorlar? Bu sorunun cevabı daha bulunamamıştı Rutherford bu sorunun cevabı ve Thomson atom modelinin doğruluk derecesini çakmak için yaptığı alfa (a) parçacıkları deneyi sonucunda bir model geliştirmiştir

Polonyum ve radyum bir aışını kaynağıdır Rutherford, bir radyoaktif kaynaktan çıkan ataneciklerini bir demet hâlinde iğne ucu büyüklüğündeki yarıktan geçirdikten sonradan, kalınlığı 104 cm dek olan ve arkasından çinko sülfür (ZnS) sürülmüş bir ekran yer alan altın levha üzerine gönderdi

Altın levhayı geçip ekran üzerine düşen a parçacıkları ekrana sürülen ZnS üzerinde ışıldama yaparlar Bu Nedenle metal levhayı geçen a parçacıklarını sayma imkanı elde edilir Rutherford, yaptığı deneylerde metal levha üstüne gönderilen a parçacıklarının % 99,99 kadarının ya hiç yollarında sapmadan veya yollarından fazla eksik saparak metal levhadan geçtiklerini, fakat fazla az bir kısmının ise metale çarptıktan daha sonra büyük bîr açı yaparak geri döndüklerini gördü Rutherford daha sonra deneyi altın levha yerine, kurşun, bakır ve platin metallerle tekrarladığında aynı sonucu gördü Kinetik enerjisi fazla yüksek olan ve fazla çabuk olarak bir kaynaktan meydana çıkan a parçacıklarının geriye doğru dönmesi için;

1 Metal levhada artı kısmın olması,
2 Bu artı yüklü kısmın kütlesinin (daha doğrusu yoğunluğunun) koskocoman olması gerekir

Bu düşünceden hareketle Rutherford, yaptığı bu deneyden şu sonuçlan çıkardı

Eğer, a tanecikleri atom içerisindeki bir elektrona çarpsaydı, kinetik enerjileri büyük olduğu için elektronu yerinden sökerek yoluna devam edebilirlerdi Hem, a taneciği fazla, elektron olumsuz olduğundan geriye dönüş laf konusu olmaması gerekirdi Bu düşünceyle hareket eden Rutherford, metale çarparak geriye dönen alfa parçacıklarının sayısı metal levhadan geçenlere oranla çok ufak olduğundan; atom İçerisinde pozitif yüklü ve kütlesi büyük olan bu kısmın hacmi, toplam atom hacmine oranla fazla çok küçük olması gerektiğini düşünerek, bu pozitif yüklü kısma çekirdek dedi

Rutherford, atomun kütlesinin neredeyse çekirdeğin kütlesine eşdeğer olduğunu ve elektronlarında çekirdek etrafındaki yörüngelerde döndüğünü ileri sürmüştür Buna göre, Rutherford atomu güneş sistemine benzetmiş oluyordu Rutherford atom modelini ortaya koyduğunda nötronların varlığı daha bilinmiyordu Günümüzde ise «çekirdeğin proton ve nötronlar içerdiği ve bunların çekirdeğin kütlesini oluşturduklarına inanılmaktadır Rutherford'un ortaya koyduğu atom modelinin boyutlarını da çakmak önemlidir Bunu şu şekilde ifade edebiliriz Eğer, bir atomun çekirdeği bir tenis topu büyüklüğünde olsaydı, bu atom büyük bir stadyum büyüklüğünde olurdu

He atomu 2 proton, 2 nötron ve 2 elektrondan oluşur Bir He atomunun 2 elektronu adamakıllı uzaklaştırılırsa geriye doğru +2 yüklü helyum iyonu (He+2) kalır Bu iyona alfa (a) parçacığı (alfa ışını) denir

Bir atomu a taneciği ile tahlil etmek, bir şeftaliyi uzun bir iğne ile incelemeye aynı, iğnenin şeftalinin ortasında sert bir şeye çarptığını tespit ederek şeftali çekirdeğinin varlığını ve büyüklüğünü onu hiç görmeden iyi anlamak mümkündür sırası gelmişken şeftali ile çekirdeğinin büyüklüğü ve atom ile çekirdeğinin büyüklüğünün aynı oranda olamayacağı unutulmamalıdır
Thomson'un modeline o kadar inanmayan Rutherford ünlü alfa saçılması deneyi ile kimya tarihine nükleer atom kavramım sokarak yeni çığır açmıştır İnce altın levhayı radyoaktif atomların yayınladıkları alfa ışınlarıyla bombardımana natürel tutan Lord Ernest Rutherford gözlemlerine ve deneylerinin sonuçlarına dayanarak, atomun Thomson tarafından hayâl edilmiş fon statik topluluk olamayacağına hükmetti Ve atomun yapısını, topta gezegenlerin Güneş'in etrafında gravitasyon kuvvetinin etkisiyle dolandıkları gibi gibi elektronlum da fazla yüklü bir çekirdeğin civarda elektriksel çekim kuvvetinin etkisi alanda dolanmakta olduğu dinamik bir model olarak açıkladı
1913 Bohr Atom Modeli

Kuantum teorisinin sahneye çıkışı;

Buraya dek anlatılan atom modellerinde, atomun çekirdeğinde, (+) yüklü proton ve yüksüz nötronların bulunduğu, çekirdeğin etrafında yuvarlak yörüngelerde elektronların dolaştığı açıklama edildi Bu elektronların çekirdek civarda nasıl bir yörüngede dolaştığı, sürat ve momentumlarının ne olduğu ile ilgili bir sonuç ortaya konmadı Bohr ise atom teorisinde elektronların hareketini bu noktadan inceledi

1913 yılında Neils Bohr, hidrojen atomunun spektrum çizgilerini ve Planck'ın kuantum kuramını kullanarak Bohr kuramını ileri sürdü Bu bilgiler ışığında Bohr postulatları şöyle özetlenebilir

1 Bir atomdaki elektronlar çekirdekten belli uzaklıkta ve kararlı hâllerde hareket ederler Her istikrarlı hâlin sabit bir enerjisi vardır

2 Her hangi bir kararlı enerji seviyesinde elektron yuvarlak bir yörüngede (orbitalde) hareket eder Bu yörüngelere enerji düzeyleri ya da kabukları denir

3 Elektron kararlı hâllerden birinde bulunurken atom ışık (radyasyon) yayınlamaz Ama, yüksek enerji düzeyinden daha düşük enerji düzeyine geçtiğinde, seviyeler arasındaki enerji farkına eşdeğer bir ışık kuantı yayınlar Burada E hi) bağıntısı geçerlidir

4 Elektron hareketinin mümkün olduğu kararlı seviyeler, K, L, M, N, O gibi harflerle ya da minimum enerji düzeyi l olmak üzere, her enerji düzeyi fazla bir tam rakam ile belirlenir ve genellikle nİle gösterilir, (n: 1,2,3 ¥)

Bugünkü bilgilerimize göre; Bohr kuramının, elektronların yuvarlak yörüngelerde hareket ettikleri, ifadesi yanlıştır

Bohr atom modeli, hidrojen atomunun davranışını mükemmel açıkladığından ve basit olduğundan önce büyük ilgi fark etti Fakat, bu model çok elektronlu atomların davranışlarını (atomların spektrumlarını, atom çekirdeğinin bir elektronunu yakalayarak diğer atom çekirdeğine dönüşünü) açıklayamadığından takriben 12 sene değin geçerli kaldı sonra yerini çağdaş atom teorisine bıraktı

Bohr'a kadar, elektronlar çekirdekten kayıtlı uzaklıklarda dairesel yörüngeler izlerler Çekirdeğe en yakın yörüngede bulunan (n 1) K tabakası en düşük enerjilidir Çekirdekten uzaklaştıkça tabakanın yarıçapı ve o kabukta yer alan elektronun enerjisi artar Elektron çekirdekten ölümsüz uzaklıkta iken (n @ ¥) elektronla çekirdek arasında, çekim kuvveti bulunmaz Bu durumda elektronun potansiyel enerjisi sıfırdır Elektron atomdan uzaklaşmış olur Bu olaya iyonlaşma denir

Elektron çekirdeğe yaklaştıkça çekme kuvveti oluşacağından, elektronun bir potansiyel enerjisi olur Elektron çekirdeğe yaklaştıkça atom istikrarlı hâle doğru gelir, potansiyel enerjisi azalır Buna kadar, elektronun her enerji düzeyindeki potansiyel enerjisi sıfırdan küçük olur Yani negatif olur Bohr hidrojen atomunda çekirdeğe en yakın enerji düzeyinde (K yörüngesi) bulunan elektronun enerjisini 313,6 kkalmol olarak bulmuştur
Rutherford atom modeli üstünde kafa yoran Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, klasik fizik gereği çekirdeğin civarda dolanan elektronların ivmeli hareketlerinden dolayı, enerji kaybederek çekirdeğe düşmeleri gerektiğini düşündü Fakat hiç de böyle olmamakta ve atom kararlılığını muhafaza etmektedir Bohr atomun bu karalılığını;

1 Elektron hareketlerinin ancak belirtilmiş yörüngeler (enerji seviyeleri) üzerinde mümkün olmasıyla,
2 Elektronun, bir yörüngeden bir başkasına geçişini ise belirtilen bir miktarda (bir kuantum miktarında) bir enerji kazanmasına (ya da kaybetmesine) bağlı olduğuna, ve
3 Bir atomda, elektronların daha da alana düşmeyecekleri bir en alt enerji düzeyinin var olmasıyla

açıklamaktadır

1923 De Broglie'nin Atom Modeli

De Broglie'nin dalga modeli;

Bohr'un atom modeli elektronların yörüngeler arası geçişlerin olası kılan enerji (kuantum) sıçramalarıaçıklamakta yetkisiz kalmaktaydı Bunun çözümü Fransız fizikçisi Prens Victor De Broglie göre teklif edildi De Broglie, tanıdık bir takım taneciklerin uygun şartlar altında tıpkı elektromanyetik radyasyonlar gibi, ara sıra de elektromanyetik radyasyonların uygun şartlarda tıpatıp birer tanecik gibi davranabileceklerini düşünerek elektronlara bir sanal dalganın eşlik ettiği öne sürerek bir model öneri etti Bu modele tarafından bambaşka elektron yörüngelerini çekirdeğin etrafında kapalı dalga halkaları oluşturmaktaydılar *