Atom Modelleri Resimli

Atom Modelleri Resimli
Atom Modelleri Resimli Anlatım

Thomson Atom Modeli :

(1902) üzümlü kek şeklindeki atom modeli;

Thomson atom altı parçacıklar üzerinde incelemeler yaparken buluş ettiği eksi uç tüpü yardımıyla 1887 yılında elektronu keşfinden sonra kendi atom modelini ortaya attı Thomson'a tarafından Atom dışı adamakıllı artı yüklü bir küre olup ve negatif yüklü olan elektronlar ise kek içerisindeki gömülü üzümler gibi bu küre içerisine gömülmüş hâldedir

utherford Atom Modeli:

(1911) güneş sistemine benzer atom modeli;

Thomson'm modeline öyle 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 tabii 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 pozitif yüklü bir çekirdeğin etrafında elektriksel çekim kuvvetinin etkisi alanda dolanmakta olduğu enerjik bir model olarak açıkladı

Bohr Atom Modeli :

(1913) kuvantum teorisinin sahneye çıkışı;

Rutherford atom modeli üzerinde kafa yoran Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, herzamanki fizik gereği çekir*kadar civarda dolanan elektronların ivmeli hareketlerinden dolayı, enerji kaybederek çekirdeğe düşmeleri gerektiğini düşündü Lakin hiç de böyle olmamakta ve atom kararlılığını muhafaza etmektedir Bohr atomun bu karalılığını;

1 Elektron hareketlerinin oysa belirli yörüngeler (enerji seviyeleri) üzerinde mümkün olmasıyla,

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

3 Bir atomda, elektronların daha da alana düşmeyecekleri bir en daha alçak enerji düzeyinin
var olmasıyla açıklamaktadır

De Broglie'un Atom Modeli:

(1923) Broglie'un dalga modeli;


Bohr ’n atom modeli elektronların yörüngeler arası geçişlerin olası kılan “enerji (kuvantum) sıçramaları açıklamakta yetersiz kalmaktaydı Bunun çözümü Fransız fizikçisi Prens Victor De Broglie tarafından teklif edildi De Broglie bilinen bazı taneciklerin uygun şartlar altında tıpkı elektromanyetik radyasyonlar gibi, ara sıra de elektromanyetik radyasyonların uygun şartlarda tıpkı birer tanecik gibi davranabileceklerini düşünerek elektronlara bir sanal dalganın eşlik ettiği öne sürerek bir model teklif etti Bu modele tarafından öbür elektron yörüngelerini çekirdeğin etrafında kapalı dalga halkaları oluşturmaktaydılar

irsizlik prensip katlamakla beraber bazı ihtimal ve istatistiki hesap*lar neticesinde bir elektronun uzaydaki yerini adeta hesap etmenin mümkün olabileceğini öne sürdü Born Schrödinger'in dalga denklemini ihtimal açısından yorumlayarak dalga mekaniği ile kuvantum teorisi aralarında bir bağıntı kurdu Böylece elektronun uzayın bir noktasında bulunması ihtimalinin hesaplanabileceğini göstermiş oldu
11 ATOM MODELLERİ

Bugün bildiğimiz atom bilgisi, teorik ve deneysel konularda yıllardır sürekli yapılan çalışmaların bütünüdür Çalışmalar sonucunda atomun varim ı kesin veri hâlini aldıktan daha sonra, onları daha yakından tanımak, özelikleri ile ilgili araştırma ve araştırmalar yerine getirmek için modeller tasarlanmaya başlanmıştır Model, bir konu veya olayın anlaşılmasını kolaylaştırmak nedeniyle tasarlanır, fakat olayın reel niteliğini belirtmez

Atom modelleri; ilim adamları kadar hayal edilmiş tablolardan ibarettir Bunlar atomu direkt gözlemleyerek yapılan tasanlar Değildir En sade atom modelinde atomlar, içi dolu esnek küre olarak kail edilir Hemen atom modellerini inceleyelim

111 DALTON ATOM MODELİ

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

1 Maddelerin özelliklerini belirten bölüm parçacıklar atomlar veya atom gruplarıdır

2 Benzer nesil elementlerin atomları birbirleriyle iyice aynıdır

3 Atomlar içi dolu kürelerdir

4 Ayrı nesil atomlar farklı kütlelidir

5 Maddenin en ufak yapıtaşı atomdur Atomlar parçalanamaz

6 Atomlar emin 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 ilave olarak üç manâlı yanlış hemen fark edilir

1 Atomlar, içi batmış küreler değildir Boşluklu yapıdadırlar

2 Benzer cins elementlerin atomları tamamen aynı değildir Kütleleri bambaşka (İzotop) olanları vardır

3 Maddelerin en ufak parçasının atom olduğu ve atomların parçalanamaz olduğu içten değildir Radyoaktif olaylarda atomlar parçalanarak daha farklı kimyasal özellikte diğer atomlara ayrışabilir; proton, nötron, elektron gibi parçacıklar saçabilirler
12 THOMSON ATOM MODELİ

Dalton atom modelinde () yüklü elektronlardan ve (+) yüklü protonlardan laf edilmemişti Yapılan deneyler yardımıyla, eksi uç 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 yük bakımından eşdeğer, işaretçe zıttırlar Proton + 1 birim 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 benzer

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 tesadüfen yerlere bulunduğu İddiası ise teorinin hatalı yönüdür
113 RUTHERFORD ATOM

Atomun yapısının açıklanması hakkında,manâlı katkıda bulunanlardan birisi de Ernest Rutherford (Örnıst Radırford) olarak bilinir Rutherford'dan önce Thomson atom modeli geçerliydi Bu modele tarafından, atom küre şeklindedir Ve küre içerisinde proton ve elektronlar bulunmaktadır Acaba bu proton ve elektronlar atom içerisinde belirli bir düzene mi, yahut rastgele bir bölüştürme içerisinde mi bulunuyorlar? Bu sorunun cevabı daha bulunamamıştı Rutherford bu sorunun cevabı ve Thomson atom modelinin doğruluk derecesini kavramak 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 sonra, kalınlığı 104 cm dek olan ve gerisinde çinko sülfür (ZnS) sürülmüş bir ekran bulunan altın levha üzerine yolladı

Altın levhayı geçip ekran üzerine düşen a parçacıkları ekrana sürülen ZnS üstünde 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 ya da yollarından fazla az saparak metal levhadan geçtiklerini, ama fazla eksik 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 benzer sonucu gördü Kinetik enerjisi fazla yüksek olan ve çok hızlı olarak bir kaynaktan meydana çıkan a parçacıklarının geriye dönmesi için;

1 Metal levhada pozitif kısmın olması,

2 Bu pozitif yüklü kısmın kütlesinin (daha açık konuşmak gerekirse yoğunluğunun) çok büyük 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 Ayrıca, a taneciği fazla, elektron negatif olduğundan geriye doğru dönüş laf konusu olmaması gerekirdi Bu düşünceyle hareket eden Rutherford, metale çarparak geriye dönen alfa parçacıklarının sayısı metal levhadan geçenlere oranla fazla minik olduğundan; atom İçerisinde artı yüklü ve kütlesi büyük olan bu kısmın hacmi, toplam atom hacmine oranla fazla fazla küçük olması gerektiğini düşünerek, bu fazla yüklü kısma çekirdek dedi

Rutherford, atomun kütlesinin yaklaşık olarak çekirdeğin kütlesine eşdeğer olduğunu ve elektronlarında çekirdek etrafındaki yörüngelerde döndüğünü ileri sürmüştür Buna kadar, 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 ayrıntılarıyla 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 benzer, iğnenin şeftalinin ortasında sert bir şeye çarptığını saptama ederek şeftali çekirdeğinin varlığını ve büyüklüğünü onu hiç görmeden iyi anlamak mümkündür bu vesileyle şeftali ile çekirdeğinin büyüklüğü ve atom ile çekirdeğinin büyüklüğünün benzer oranda olamayacağı unutulmamalıdır

114 Bohr Atom Teorisi

Buraya dek anlatılan atom modellerinde, atomun çekirdeğinde, (+) yüklü proton ve yüksüz nötronların bulunduğu, çekirdeğin civarda dairesel yörüngelerde elektronların dolaştığı açıklama edildi Bu elektronların çekirdek etrafında nasıl bir yörüngede dolaştığı, sürat 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 çizgilerini ve Planck'ın kuvantum kuramını kullanarak Bohr kuramını ileri sürdü Bu bilgiler ışığında Bohr postulatları şöyle özetlenebilir

1 Bir atomdaki elektronlar çekirdekten muhakkak uzaklıkta ve kararlı hâllerde hareket ederler Her kararlı hâlin değişmez bir enerjisi vardır
2 Her hangi bir istikrarlı enerji seviyesinde elektron yuvarlak bir yörüngede (orbitalde) hareket eder Bu yörüngelere enerji düzeyleri ya da kabukları denir

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

4 Elektron hareketinin muhtemel olduğu kararlı seviyeler, K, L, M, N, O gibi harflerle veya minimum enerji düzeyi l edinmek üzere, her enerji düzeyi artı bir tam rakam ile belirlenir ve çoğunlukla nİle gösterilir, (n: 1,2,3 ¥)

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

Bohr atom modeli, hidrojen atomunun davranışını açıkladığından ve kolay olduğundan önce büyük alaka fark etti Ancak, bu model çok elektronlu atomların davranışlarını (atomların spektrumlarını, atom çekirdeğinin bir elektronunu yakalayarak başka atom çekirdeğine dönüşünü) açıklayamadığından takriben 12 yıl değin geçerli kaldı sonra yerini çağdaş atom teorisine bıraktı

Bohr'a tarafından, elektronlar çekirdekten belirtilmiş 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 kazanç, potansiyel enerjisi azalır Buna göre, elektronun her enerji düzeyindeki potansiyel enerjisi sıfırdan küçük olur Yani negatif olur Bohr hidrojen atomunda çekirdeğe en yakın enerji düzeyinde (K yörüngesi) yer alan elektronun enerjisini 313,6 kkalmol olarak bulmuştur
115 MODERN ATOM MODELİ

Bohr, elektronu, hareket hâlinde yüklü tanecik olarak kabul edip, bir hidrojen atomundaki elektronun sadece bazı belirtilen enerjilere sahip olacağını varsayarak teorisini ortaya atmıştı Bu teori, hidrojen gibi tek elektronlu He+, Li+2 iyonlara da uymasına karşın çok elektronlu atomların, ayrıntılı spektrumlarının, kimyasal özelliklerinin açıklanmasına uymamaktadır yine de, modern atom modelinin gelişmesinde bir basamak teşkil etmiştir

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

1924 yılında Louis de Broglie, ışık ve maddenin yapısını dikkate alarak, küçük tanecikler ara sıra dalgaya aynı özellikler gösterebilirler, şeklindeki hipotezini ortaya attı 1927 yılında de Broglie'nin hipotezi elektron demetlerinin bir kristal kadar, Xışınlarına aynı biçimde saptırılması ve dağıtılması deneyi İle ispatlandı

1920'li yıllarda Werner Heisenberg, atomlardan ufak taneciklerin davranışlarını atamak 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 veya nereye gittiğini kesinkes bilemeyiz Aynı şekilde, taneciğin nasıl hareket ettiğini biliyorsak onun yerini kesinkes bilemeyiz

Buna kadar, elektronun herhangi bir andaki yeri ve hızı bununla birlikte kesin olarak bilinemez Bir taneciğin yerini ve hızını ölçebilmek için, o taneciği bakmak gerekir Taneciğin görünmesi de taneciğe ışık dalgası yollamak ile olur Elektron gibi minik tanecikleri saptamak için düşürülen yerinde dalga boyundaki ışık, elektronun yerini ve hızını değiştirir Bu yüzden, benzer anda elektronun yeri ve hızı ölçülemez böylece de elektronların çekirdek etrafında belirli dairesel yörüngeler izledikleri söylenemez Yörünge yerine elektronun (ya da elektronların) çekirdek civarda katılmak olasılığından söz etmek gerekir
Modern atom modeli, atom yapısı ve davranışlarını diğer atom modellerine tarafından, daha iyi açıklamaktadır Bu model, atom çekirdeği etrafındaki elektronların yeralma olasılığını kuvantum sayılan ve orbitaller ile açıklar, kuvantum sayıları, bir atomdaki elektronların enerji düzeylerini gösteren bütün sayılardır Orbitaller ise elektronun çekirdek civarda bulunabilecekleri bölgelerdir

Elektron tanecik olarak düşünüldüğünde; orbital, atom içerisinde elektronun yeralma olasılığı en yüksek olan bölgeyi simgeler Elektron maddi bir dalga olarak düşünüldüğünde ise, orbital, elektron tartma yoğunluğunun en yüksek olduğu bölgeyi simgeler Yani, elektron tanecik olarak kabul edildiğinde elektronun belirtilmiş bir noktada yeralma olasılığından, dalga olarak kabul edildiğinde ise elektron tartma yoğunluğundan söz edilir

Bu bilgilerden sonradan artık, dört kuvantum sayısı ile dört daha aşağı kabuklan tipinden bahsederek, alt kabukları kullanmak için kullanılan simgeleri anlatmaya geçebiliriz *