Atom Modelleri Resimli

Atom Modelleri Resimli
Atom Modelleri Resimli Anlatım

Thomson Atom Modeli :

(1902) uzumlu kek şeklindeki atom modeli;

Thomson atom altı parcacıklar uzerinde calışmalar yaparken icat ettiği katot tupu yardımıyla 1887 yılında elektronu keşfinden sonra kendi atom modelini ortaya attı Thomson'a gore Atom dışı tamamen pozitif yuklu bir kure olup ve negatif yuklu olan elektronlar ise kek icerisindeki gomulu uzumler gibi bu kure icerisine gomulmuş haldedir
imagesatommodelleriresimli5b02d3d6da280
utherford Atom Modeli:

(1911) guneş sistemine benzeyen atom modeli;

Thomson'm modeline pek inanmayan Rutherford unlu alfa sacılması deneyi ile kimya tarihine nukleer atom kavramım sokarak yeni cığır acmıştır İnce altın levhayı radyoaktif atomların yayınladıkları alfa ışınlarıyla bombardımana tabii tutan Lord Ernest Rutherford gozlemlerine ve deneylerinin sonuclarına dayanarak, atomun Thomson tarafından hayal edilmiş fon statik topluluk olamayacağına hukmetti Ve atomun yapısını, topta gezegenlerin Guneş'in etrafında gravitasyon kuvvetinin etkisiyle dolandıkları gibi gibi elektronlum da pozitif yuklu bir cekirdeğin etrafında elektriksel cekim kuvvetinin etkisi alanda dolanmakta olduğu dinamik bir model olarak acıkladı
imagesatommodelleriresimli5b02d3d7f1bee
Bohr Atom Modeli :

(1913) kuvantum teorisinin sahneye cıkışı;

Rutherford atom modeli uzerinde kafa yoran Danimarkalı fizikci Niels Bohr, klasik fizik gereği cekir*değin etrafında dolanan elektronların ivmeli hareketlerinden dolayı, enerji kaybederek cekirdeğe duşmeleri gerektiğini duşundu Ama hic de boyle olmamakta ve atom kararlılığını muhafaza etmektedir Bohr atomun bu karalılığını;

1 Elektron hareketlerinin ancak belirli yorungeler (enerji seviyeleri) uzerinde mumkun olmasıyla,

2 Elektronun, bir yorungeden bir başkasına gecişini ise belirli bir miktarda (bir kuvantum miktarında) bir enerji kazanmasına (ya da kaybetmesine) bağlı olduğuna, ve

3 Bir atomda, elektronların daha da alana duşmeyecekleri bir en alt enerji duzeyinin
var olmasıyla acıklamaktadır
imagesatommodelleriresimli5b02d3d90ad45
De Broglie'un Atom Modeli:

(1923) Broglie'un dalga modeli;


Bohr ’n atom modeli elektronların yorungeler arası gecişlerin mumkun kılan “enerji (kuvantum) sıcramaları acıklamakta yetersiz kalmaktaydı Bunun cozumu Fransız fizikcisi Prens Victor De Broglie tarafından teklif edildi De Broglie bilinen bazı taneciklerin uygun koşullar altında tıpkı elektromanyetik radyasyonlar gibi, bazen de elektromanyetik radyasyonların uygun şartlarda tıpkı birer tanecik gibi davranabileceklerini duşunerek elektronlara bir sanal dalganın eşlik ettiği one surerek bir model teklif etti Bu modele gore farklı elektron yorungelerini cekirdeğin etrafında kapalı dalga halkaları oluşturmaktaydılar
imagesatommodelleriresimli5b02d3da180e8
irsizlik ilke katlamakla beraber bir takım olasılık ve istatistiki hesap*lar neticesinde bir elektronun uzaydaki yerini yaklaşık olarak hesap etmenin mumkun olabileceğini one surdu Born Schrodinger'in dalga denklemini olasılık acısından yorumlayarak dalga mekaniği ile kuvantum teorisi arasında bir bağıntı kurdu Boylece elektronun uzayın bir noktasında bulunması ihtimalinin hesaplanabileceğini gostermiş oldu
11 ATOM MODELLERİ

Bugun bildiğimiz atom bilgisi, teorik ve deneysel konularda yıllardır surekli yapılan calışmaların butunudur Calışmalar sonucunda atomun varim ı kesin bilgi halini aldıktan sonra, onları daha yakından tanımak, ozelikleri ile ilgili araştırma ve incelemeler yapmak icin modeller tasarlanmaya başlanmıştır Model, bir konu ya da olayın anlaşılmasını kolaylaştırmak amacıyla tasarlanır, ancak olayın gercek niteliğini belirtmez

Atom modelleri; ilim adamları tarafından hayal edilmiş tablolardan ibarettir Bunlar atomu doğrudan doğruya gozlemleyerek yapılan tasanlar Değildir En sade atom modelinde atomlar, ici dolu esnek kure olarak kail edilir Şimdi atom modellerini inceleyelim
imagesatommodelleriresimli5b02d3db58264
111 DALTON ATOM MODELİ

Sabit oranlar kanunu ve katlı oranlar kanunu olarak gorduğumuz bileşiki terdeki kutlesel ilişkilere bakarak 1803 yılında John Dalton, maddelerin cok cok kucuk yapı taşlarının topluluğu halinde bulunduğu, fikrini ileri surdu Dalton atom teorisi olarak ortaya konulan temel ozellikler şunlardır;

1 Maddelerin ozelliklerini gosteren birim parcacıklar atomlar veya atom gruplarıdır

2 Aynı cins elementlerin atomları birbirleriyle tamamen aynıdır

3 Atomlar ici dolu kurelerdir

4 Farklı cins atomlar farklı kutlelidir

5 Maddenin en kucuk yapıtaşı atomdur Atomlar parcalanamaz

6 Atomlar belli sayılarda birleşerek molekulleri oluştururlar Orneğin, 1 atom X ile l atom Y ’den XY, l atom X ile 2 atom Y den XY2 bileşiği oluşur Oluşan bileşikler ise standart ozellikteki molekuller topluluğudur

Atomla ilgili gunumuzdeki bilgiler dikkate alındığında Dalton atom modelindeki eksikliklere ek olarak uc onemli yanlış hemen fark edilir

1 Atomlar, ici dolu kureler değildir Boşluklu yapıdadırlar

2 Aynı cins elementlerin atomları tam olarak aynı değildir Kutleleri farklı (İzotop) olanları vardır

3 Maddelerin en kucuk parcasının atom olduğu ve atomların parcalanamaz olduğu doğru değildir Radyoaktif olaylarda atomlar parcalanarak daha farklı kimyasal ozellikte başka atomlara ayrışabilir; proton, notron, elektron gibi parcacıklar sacabilirler
12 THOMSON ATOM MODELİ

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

1 Protonlar ve notronlar yuklu parcacıklardır Bunlar yuk bakımından eşit, işaretce zıttırlar Proton + 1 birim yuke; elektron ise l birim yuke eşittir

2 Notr bir atomda proton sayısı elektron sayısına eşit olduğundan yukler toplamı sıfırdır

3 Atom yarıcapı 108 cm olan bir kure şeklindedir Soz konusu kure icerisinde proton ve elektronlar atomda rast gele yerlerde bulunurlar Elektronun kure icindeki dağılımı uzumun kek icindeki dağılımına benzer

4 Elektronların kutlesi ihmal edilebilecek kadar kucuktur Bu nedenle atomun ağırlığını buyuk olcude protonlar teşkil eder

Notron denilen parcacıklardan bahsedilmemesi Thomson Atom teorisinin eksiklerinden biridir Proton ve elektronların atomda rastgele yerlere bulunduğu İddiası ise teorinin hatalı yonudur
113 RUTHERFORD ATOM

Atomun yapısının acıklanması hakkında,onemli katkıda bulunanlardan birisi de Ernest Rutherford (Ornıst Radırford) olarak bilinir Rutherford'dan once Thomson atom modeli gecerliydi Bu modele gore, atom kure şeklindedir Ve kure icerisinde proton ve elektronlar bulunmaktadır Acaba bu proton ve elektronlar atom icerisinde belirli bir duzene mi, yoksa rastgele bir dağılım icerisinde mi bulunuyorlar? Bu sorunun cevabı daha bulunamamıştı Rutherford bu sorunun cevabı ve Thomson atom modelinin doğruluk derecesini anlamak icin yaptığı alfa (a) parcacıkları deneyi sonucunda bir model geliştirmiştir

Polonyum ve radyum bir aışını kaynağıdır Rutherford, bir radyoaktif kaynaktan cıkan ataneciklerini bir demet halinde iğne ucu buyukluğundeki yarıktan gecirdikten sonra, kalınlığı 104 cm kadar olan ve arkasında cinko sulfur (ZnS) surulmuş bir ekran bulunan altın levha uzerine gonderdi

Altın levhayı gecip ekran uzerine duşen a parcacıkları ekrana surulen ZnS uzerinde ışıldama yaparlar Boylece metal levhayı gecen a parcacıklarını sayma imkanı elde edilir Rutherford, yaptığı deneylerde metal levha uzerine gonderilen a parcacıklarının % 99,99 kadarının ya hic yollarında sapmadan ya da yollarından cok az saparak metal levhadan gectiklerini, fakat cok az bir kısmının ise metale carptıktan sonra buyuk bir acı yaparak geri donduklerini gordu Rutherford daha sonra deneyi altın levha yerine, kurşun, bakır ve platin metallerle tekrarladığında aynı sonucu gordu Kinetik enerjisi cok yuksek olan ve cok hızlı olarak bir kaynaktan cıkan a parcacıklarının geriye donmesi icin;

1 Metal levhada pozitif kısmın olması,

2 Bu pozitif yuklu kısmın kutlesinin (daha doğrusu yoğunluğunun) cok buyuk olması gerekir

Bu duşunceden hareketle Rutherford, yaptığı bu deneyden şu sonuclan cıkardı

Eğer, a tanecikleri atom icerisindeki bir elektrona carpsaydı, kinetik enerjileri buyuk olduğu icin elektronu yerinden sokerek yoluna devam edebilirlerdi Ayrıca, a taneciği pozitif, elektron negatif olduğundan geriye donuş soz konusu olmaması gerekirdi Bu duşunceyle hareket eden Rutherford, metale carparak geriye donen alfa parcacıklarının sayısı metal levhadan gecenlere oranla cok kucuk olduğundan; atom İcerisinde pozitif yuklu ve kutlesi buyuk olan bu kısmın hacmi, toplam atom hacmine oranla cok cok kucuk olması gerektiğini duşunerek, bu pozitif yuklu kısma cekirdek dedi

Rutherford, atomun kutlesinin yaklaşık olarak cekirdeğin kutlesine eşit olduğunu ve elektronlarında cekirdek etrafındaki yorungelerde donduğunu ileri surmuştur Buna gore, Rutherford atomu guneş sistemine benzetmiş oluyordu Rutherford atom modelini ortaya koyduğunda notronların varlığı daha bilinmiyordu Gunumuzde ise «cekirdeğin proton ve notronlar icerdiği ve bunların cekirdeğin kutlesini oluşturduklarına inanılmaktadır Rutherford'un ortaya koyduğu atom modelinin boyutlarını da anlamak onemlidir Bunu şu şekilde ifade edebiliriz Eğer, bir atomun cekirdeği bir tenis topu buyukluğunde olsaydı, bu atom buyuk bir stadyum buyukluğunde olurdu

He atomu 2 proton, 2 notron ve 2 elektrondan oluşur Bir He atomunun 2 elektronu tamamen uzaklaştırılırsa geriye +2 yuklu helyum iyonu (He+2) kalır Bu iyona alfa (a) parcacığı (alfa ışını) denir

Bir atomu a taneciği ile incelemek, bir şeftaliyi uzun bir iğne ile incelemeye benzer, iğnenin şeftalinin ortasında sert bir şeye carptığını tespit ederek şeftali cekirdeğinin varlığını ve buyukluğunu onu hic gormeden anlamak mumkundur Bu arada şeftali ile cekirdeğinin buyukluğu ve atom ile cekirdeğinin buyukluğunun aynı oranda olamayacağı unutulmamalıdır

114 Bohr Atom Teorisi
imagesatommodelleriresimli5b02d3dc6c500
Buraya kadar anlatılan atom modellerinde, atomun cekirdeğinde, (+) yuklu proton ve yuksuz notronların bulunduğu, cekirdeğin etrafında dairesel yorungelerde elektronların dolaştığı ifade edildi Bu elektronların cekirdek etrafında nasıl bir yorungede dolaştığı, hız ve momentumlarının ne olduğu ile ilgili bir netice ortaya konmadı Bohr ise atom teorisinde elektronların hareketini bu noktadan inceledi

1913 yılında Neils Bohr, hidrojen atomunun spektrum cizgilerini ve Planck'ın kuvantum kuramını kullanarak Bohr kuramını ileri surdu Bu bilgiler ışığında Bohr postulatları şoyle ozetlenebilir

1 Bir atomdaki elektronlar cekirdekten belli uzaklıkta ve kararlı hallerde hareket ederler Her kararlı halin sabit bir enerjisi vardır
2 Her hangi bir kararlı enerji seviyesinde elektron dairesel bir yorungede (orbitalde) hareket eder Bu yorungelere enerji duzeyleri veya kabukları denir

3 Elektron kararlı hallerden birinde bulunurken atom ışık (radyasyon) yayınlamaz Ancak, yuksek enerji duzeyinden daha duşuk enerji duzeyine gectiğinde, seviyeler arasındaki enerji farkına eşit bir ışık kuantı yayınlar Burada E hi) bağıntısı gecerlidir

4 Elektron hareketinin mumkun olduğu kararlı seviyeler, K, L, M, N, O gibi harflerle veya en duşuk enerji duzeyi l olmak uzere, her enerji duzeyi pozitif bir tam sayı ile belirlenir ve genel olarak nİle gosterilir, (n: 1,2,3 ¥)

Bugunku bilgilerimize gore; Bohr kuramının, elektronların dairesel yorungelerde hareket ettikleri, ifadesi yanlıştır

Bohr atom modeli, hidrojen atomunun davranışını cok iyi acıkladığından ve basit olduğundan once buyuk ilgi gordu Ancak, bu model cok elektronlu atomların davranışlarını (atomların spektrumlarını, atom cekirdeğinin bir elektronunu yakalayarak başka atom cekirdeğine donuşunu) acıklayamadığından yaklaşık 12 yıl kadar gecerli kaldı Daha sonra yerini modern atom teorisine bıraktı

Bohr'a gore, elektronlar cekirdekten belirli uzaklıklarda dairesel yorungeler izlerler Cekirdeğe en yakın yorungede bulunan (n 1) K tabakası en duşuk enerjilidir Cekirdekten uzaklaştıkca tabakanın yarıcapı ve o kabukta bulunan elektronun enerjisi artar Elektron cekirdekten sonsuz uzaklıkta iken (n @ ¥) elektronla cekirdek arasında, cekim kuvveti bulunmaz Bu durumda elektronun potansiyel enerjisi sıfırdır Elektron atomdan uzaklaşmış olur Bu olaya iyonlaşma denir
imagesatommodelleriresimli5b02d3dd84504
Elektron cekirdeğe yaklaştıkca cekme kuvveti oluşacağından, elektronun bir potansiyel enerjisi olur Elektron cekirdeğe yaklaştıkca atom kararlı hale doğru gelir, potansiyel enerjisi azalır Buna gore, elektronun her enerji duzeyindeki potansiyel enerjisi sıfırdan kucuk olur Yani negatif olur Bohr hidrojen atomunda cekirdeğe en yakın enerji duzeyinde (K yorungesi) bulunan elektronun enerjisini 313,6 kkalmol olarak bulmuştur
115 MODERN ATOM MODELİ

Bohr, elektronu, hareket halinde yuklu tanecik olarak kabul edip, bir hidrojen atomundaki elektronun sadece bazı belirli enerjilere sahip olacağını varsayarak teorisini ortaya atmıştı Bu teori, hidrojen gibi tek elektronlu He+, Li+2 iyonlara da uymasına rağmen cok elektronlu atomların, ayrıntılı spektrumlarının, kimyasal ozelliklerinin acıklanmasına uymamaktadır Yine de, modern atom modelinin gelişmesinde bir basamak teşkil etmiştir

Modern atom modeli, dalga mekaniğindeki gelişmelerin elektronun hareketine uygulanmasına dayanmaktadır Bu modelin onculeri Lois de Broglie , Heisenberg ve Schrodinger gibi bilim adamlarıdır

1924 yılında Louis de Broglie, ışık ve maddenin yapısını dikkate alarak, kucuk tanecikler bazen dalgaya benzer ozellikler gosterebilirler, şeklindeki hipotezini ortaya attı 1927 yılında de Broglie'nin hipotezi elektron demetlerinin bir kristal tarafından, Xışınlarına benzer bicimde saptırılması ve dağıtılması deneyi İle ispatlandı

1920'li yıllarda Werner Heisenberg, atomlardan kucuk taneciklerin davranışlarını belirlemek icin ışığın etkisini inceledi Bunun sonucunda Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak anılan şu neticeyi cıkardı

Bir taneciğin nerede olduğu kesin olarak biliniyorsa, aynı anda taneciğin nereden geldiği veya nereye gittiğini kesin olarak bilemeyiz Benzer şekilde, taneciğin nasıl hareket ettiğini biliyorsak onun yerini kesin olarak bilemeyiz

Buna gore, elektronun herhangi bir andaki yeri ve hızı aynı zamanda kesin olarak bilinemez Bir taneciğin yerini ve hızını olcebilmek icin, o taneciği gormek gerekir Taneciğin gorunmesi de taneciğe ışık dalgası gondermek ile olur Elektron gibi kucuk tanecikleri tespit etmek icin duşurulen uygun dalga boyundaki ışık, elektronun yerini ve hızını değiştirir Bu yuzden, aynı anda elektronun yeri ve hızı olculemez Bu nedenle de elektronların cekirdek etrafında belirli dairesel yorungeler izledikleri soylenemez Yorunge yerine elektronun (ya da elektronların) cekirdek etrafında bulunma olasılığından soz etmek gerekir
Modern atom modeli, atom yapısı ve davranışlarını diğer atom modellerine gore, daha iyi acıklamaktadır Bu model, atom cekirdeği etrafındaki elektronların bulunma olasılığını kuvantum sayılan ve orbitaller ile acıklar, kuvantum sayıları, bir atomdaki elektronların enerji duzeylerini belirten tam sayılardır Orbitaller ise elektronun cekirdek etrafında bulunabilecekleri bolgelerdir

Elektron tanecik olarak duşunulduğunde; orbital, atom icerisinde elektronun bulunma olasılığı en yuksek olan bolgeyi simgeler Elektron maddesel bir dalga olarak duşunulduğunde ise, orbital, elektron yuk yoğunluğunun en yuksek olduğu bolgeyi simgeler Yani, elektron tanecik olarak kabul edildiğinde elektronun belirli bir noktada bulunma olasılığından, dalga olarak kabul edildiğinde ise elektron yuk yoğunluğundan soz edilir

Bu bilgilerden sonra artık, dort kuvantum sayısı ile dort alt kabuklan tipinden bahsederek, alt kabukları gostermek icin kullanılan simgeleri anlatmaya gecebiliriz