Modern Atom Teorisinden Önceki Atom Teorileri

Tarih boyunca insanlar, maddenin tanecikli yapısını anlamak amacıyla gözlem ve deneylerle çeşitli teoriler ortaya koymuşlardır.

Atomu daha iyi anlayabilmek için bilim insanları farklı atom modelleri geliştirmiştir. Modeller, teorilerin deneylerle doğrulanabilmesiyle geçerlilik kazanır. Bu nedenle, zamanla gözlem ve deneylere dayalı yeni modeller oluşmuştur.

DALTON ATOM MODELİ

Bilardo topuna benzetilen Dalton atom modeli, şu temel varsayımlara dayanır:

• Elementler atom adı verilen, çok küçük ve bölünemeyen taneciklerden oluşur.
• Atomlar içi dolu, çok yoğun ve sert kürelerdir.
• Atomlar kimyasal tepkimelerde parçalanamaz, birleştirilemez veya yok edilemez; tepkime sırasında sadece yeniden düzenlenirler. Yani, kimyasal tepkimelerde atomların türü ve sayısı sabit kalır.

Bir elementin tüm atomları birbirine eşit olup, kütle ve özellik bakımından aynıdır. Ancak, farklı elementlerin atomları, bu özellikler açısından birbirinden farklıdır.

• Bir elementin bütün atomları aynı kütleye ve hacme sahiptir.
• Farklı elementlerin atomları, kütle ve büyüklük açısından farklılık gösterir.
• Atomlar kimyasal tepkimeler sırasında birleşebilir, ancak bu sırada atomlar yok olmaz veya değişime uğramaz.

Ancak, zamanla Dalton atom modelindeki eksiklikler ve hatalar fark edilmiştir.

Dalton Atom Modelindeki Eksiklikler ve Hatalar

1. Radyoaktif ışın keşfi, atomların bölünebileceğini gösterir.
2. Atomun iç yapısında daha küçük tanecikler (proton, nötron, elektron) bulunur.
3. Aynı elementin farklı izotopları vardır.
4. Atomlar, kimyasal tepkimelerde parçalanabilmektedir.
5. Bir elementin atomları, başka bir elementin atomlarına dönüştürülebilir (örneğin, nükleer reaksiyonlar).

THOMSON ATOM MODELİ

J. J. Thomson, katot ışınları ile deneyler yaparak negatif (-) yüklü parçacıkları, yani elektronları keşfetmiştir. Bu buluş, Thomson’ın yeni bir atom modeli önermesine yol açmıştır.

Üzümlü kek modeline benzetilen Thomson atom modeli şu varsayımlara dayanır:

• Atomlar, pozitif yüklü kürelerdir ve çapları yaklaşık olarak
  $10^{-8}$ 

  cm’dir.

• Negatif yüklü elektronlar, bu pozitif yüklü küre içerisinde homojen şekilde dağılmıştır.

Thomson Atom Modelindeki Eksiklikler ve Hatalar

• Atomdaki pozitif (+) ve negatif (-) yüklerin atomda homojen dağılmadığı anlaşılmıştır.
• Atom çekirdeği keşfedilmemiştir.
• Atomdaki pozitif yüklerin atomun kütlesinin sadece bir kısmını oluşturduğu tespit edilmiştir.

RUTHERFORD ATOM MODELİ

Ernest Rutherford, J. J. Thomson’ın öğrencisiydi. Rutherford, Thomson’ın atom modelinin doğruluğunu test etmek amacıyla alfa ışınları kullanarak ince bir altın levha ile deney yapmıştır. Bu deneyle, Rutherford, alfa ışınlarının (+) yüklü altın levha atomlarıyla nasıl etkileştiğini gözlemlemiştir.

Rutherford’un Deneyden Beklentisi Neydi?

Rutherford, alfa ışınlarının çoğunun altın levhadan geçeceğini ve çok az sapmaya uğrayacağını öngörmüştü.

Deney Sonucunda Neler Gözlemlendi?

Deneyde, alfa ışınlarının büyük kısmı altın levhadan geçerken, çok azı geri yansımış ve bazıları farklı yönlere sapmıştır. Bu, atomun büyük bir kısmının boşluk olduğunu ve pozitif yüklerin atomun çok küçük bir kısmında yoğunlaştığını ortaya koymuştur.

Rutherford deneyi sonucunda neyi kanıtlamıştır?

1. Pozitif yüklü taneciklerin az bir kısmının sapması, çok az kısmının geri dönmesi “atomdaki pozitif yüklü taneciklerin atomun merkezinde çok küçük bir hacimde toplandığını” yani çekirdek kavramını oluşturur.
2. Pozitif yüklü taneciklerin büyük bir kısmının levhadan hiç sapmadan geçmesi, atomun büyük bir kısmının boşluk olduğunu kanıtlar.

Rutherford Atom Modeli’nin Varsayımları

• Atomun büyük bir kısmı boşluktur. Elektronlar bu boşlukta bulunur ve çekirdek etrafında hareket ederler.
• Atomdaki pozitif yükün tamamı atomun merkezinde çok küçük bir bölge olan çekirdekte toplanmıştır.
• Atomun kütlesinin büyük bir kısmı çekirdekte bulunur.
• Atom çekirdek sayısı, atomdaki pozitif yük sayısına eşittir. Bu sayede atom nötr kalır.
• Farklı elementlerin atomları çekirdekteki pozitif yük sayısına göre birbirinden farklılık gösterir.

Rutherford Atom Modelindeki Eksiklikler ve Hatalar

1. Çekirdek etrafında dönen elektronların neden pozitif yüklü çekirdeğe düşmediğini açıklayamamıştır.
2. Elektronların çekirdek etrafındaki hareketleri tam anlaşılamamıştır.
3. Atom çekirdeğindeki pozitif yüklü protonların kütlesi, sadece atomun gözlenen kütlesini açıklamakta yetersiz kalmıştır.
4. Rutherford deneylerinde protonlarla aynı kütleye sahip, yüksüz tanecikler olduğuna dair kanıtlar bulunmuştur. Chadwick, bu taneciklere “nötron” adını vermiştir.

BOHR ATOM MODELİ (için Tıkla)

Atomun Yapısı

Bir elementin tüm kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük taneciğine atom adı verilir. Atomun yapısında, atomu oluşturan daha küçük tanecikler vardır ve bunlara atom altı tanecikler denir.

Atomun çekirdeğinde temel atom altı tanecikler olarak proton ve nötron bulunurken, çekirdeğin etrafındaki yörüngelerde ise elektron yer alır.

• Atomun çekirdeğinde bulunan proton ve nötronlar birlikte “nükleon” olarak adlandırılır.

Atomu Oluşturan Temel Taneciklerin Özellikleri

Proton (p)

• p harfi ile gösterilir.
• Pozitif yüklüdür.
• Atomun çekirdeğinde bulunur.
• Kütlesi 1 akb’dir.

Nötron (n)

• n harfi ile gösterilir.
• Yüksüz taneciktir.
• Atomun çekirdeğinde bulunur.
• Kütlesi 1 akb’dir.

Elektron (e)

• e harfi ile gösterilir.
• Negatif yüklüdür.
• Çekirdek etrafındaki enerji bölgelerinde hareket eder.
• Kütlesi, protonun kütlesinin
  $\frac{1}{1836}$ 

  ‘sı kadardır.

Atom Numarası (Z)

• Atomun çekirdeğindeki proton sayısıdır.
• Z harfi ile gösterilir.
• Elementlerin kimlik özelliklerini belirler.
• İki farklı elementin atom numaraları aynı olamaz.
• Element sembolünün sol alt köşesine yazılır. ₈O, ₁₁Na gibi.
• Çekirdeğin yükünü protonlar belirlediğinden, çekirdek yükü olarak da adlandırılır.
• Nötr bir atomda atom numarası, elektron sayısına eşittir.

Atom numarası = Proton sayısı = Elektron sayısı = Çekirdek yükü

Kütle Numarası (A)

• Bir elementin atomunun çekirdeğindeki proton ve nötron sayılarının toplamıdır.
• A harfi ile gösterilir.
• Element sembolünün sol üst köşesine yazılır.
• Nükleon sayısı olarak da ifade edilebilir.

Kütle numarası = Proton sayısı + Nötron sayısı = Nükleon sayısı

İyon Yükü (q)

• Bir atom elektron aldığında (–), elektron verdiğinde (+) yüke yüklenir. Bu (+) ve (–) yüklere iyon yükü denir.
• Bir atom elektron aldığında (–) yüklü iyon, anyon oluşur. Örneğin,
  X + 3e⁻ → X³⁻
• Bir atom elektron verdiğinde (+) yüklü iyon, katyon oluşur. Örneğin,
  Y → Y²⁺ + 2e⁻
• Elementin sağ alt köşesine elektron sayısı yazılabilir.

İyon yükü = Elektron sayısı – Proton sayısı

Kimyasal Özelliklerin Aynı Olma Şartı Nedir?

Karşılaştırılan taneciklerin hem proton hem de elektron sayıları eşit olmalıdır (hidrojen atomu hariç). Örneğin,

• 
  $^{14}_{7}\text{N}$ 

  ile

  $^{14}_{7}\text{N}^{3-}$ 

  taneciklerinin kimyasal özellikleri, elektron sayıları farklı olduğundan farklıdır.

• 
  $^{35}_{17}\text{Cl}$ 

  1 ile

  $^{37}_{17}\text{Cl}$ 

  1 taneciklerinin kimyasal özellikleri aynıdır.

Fiziksel Özelliklerin Aynı Olma Şartı Nedir?

Karşılaştırılan taneciklerin proton, nötron ve elektron sayıları eşit olmalıdır. Bunun yanında kütle, hacim ve renk gibi özelliklerin de aynı olması gerekir.

Bir tanecik elektron alırsa:

• Çekirdek yapısı değişmez.
• Proton ve nötron sayısı değişmez.
• Atom numarası ve kütle numarası değişmez.
• Kimyasal ve fiziksel özellikleri değişir.
• Çekirdeğin çekim gücü değişmez.
• 
  $\frac{e}{p}$ 

  pe​ oranı artacağından elektron başına çekim gücü azalır. Bu nedenle atom hacmi artar.

Bir tanecik elektron verirse:

• Çekirdeğin yapısı değişmez.
• Proton ve nötron sayısı aynı kalır.
• Atom numarası ve kütle numarasında bir değişiklik olmaz.
• Kimyasal ve fiziksel özelliklerinde değişim gözlenir.
• Çekirdeğin çekim gücü sabit kalır.
• 
  $\frac{e}{p}$ 

  pe​ oranı azalacağından, elektron başına düşen çekim gücü artar. Bu nedenle atomun hacmi küçülür.