atomla ilgili oluşturulan modeller neden birbirinden farklıdır
atomla ilgili oluşturulan modeller neden birbirinden farklıdır Ne90'dan bulabilirsiniz
Atom teorisi
Kimya ve fizik biliminde atom teorisi; maddenin atom adı verilen süreksiz ve ayrık yapılardan oluştuğunu belirten, maddenin doğası üzerine bir bilimsel teoridir. Antik yunanda felsefi bir kavram olarak başlayan bu düşünce, 19. yy başlarında kimya alanındaki keşiflerin de maddenin gerçekten atomlardan oluştuğunu destekleyen bulgularıyla kendisine ana akım bilimde yer edinmiştir.
Atom kelimesi, Eski Yunanca'da "bölünmez" anlamına gelen atomos sıfatından türemiştir.[1] 19. yüzyılda kimyagerler bu terimi daha fazla küçültülemeyen kimyasal elementler için kullanmaya başladılar. İlk başlarda gayet uygun görünen bu kullanım, 20. yüzyıla geçerken elektromanyetizma ve radyoaktivite gibi çeşitli deneyler ışığında, fizikçiler sözde "bölünemez atom"un aslında birbirinden ayrı olarak da bulunabilen türlü atomaltı parçacıklardan (özellikle, elektron, proton ve nötron) meydana gelen kümelenmiş bir yığın olduğunu keşfettiler.
Atomların bölünebilir olduğu anlaşıldıktan sonra fizikçiler "bölünemez" olanı ifade etmek için "temel parçacık" terimini kullanmaya başladılar, Atomun bölünemez olan kısımları, yok edilemez değil. Atom altı parçacıkları çalışan bilim alanı olan parçacık fiziğinde, fizikçiler maddenin gerçek temelini keşfetmeye çalışmaktadırlar.
Tarih[değiştir | kaynağı değiştir]
Felsefi olarak atomculuk[değiştir | kaynağı değiştir]
Maddenin ayrık birimlerden oluştuğu fikri, Yunan ve Hint gibi eski kültürlerde göze çarpmakta ve dolayısıyla çok eskiye dayandığı bilinmektedir. "Atom" kelimesi antik Yunan filozofları Leukippos ve onun öğrencisi Demokritos tarafından literatüre kazandırılmıştır.[2][3] Democritos'un düşünce sisteminde atomlar ezeliydi, sonsuz sayıdaydı, yaratılmamıştı ve maddelerin özellikleri onu oluşturan atomlara bağlıydı.[3][4][5] Democritos'un atomculuğu daha sonra Yunan filozof Epikür (M.Ö. 341– M.Ö. 270)ve Epikürcü Romalı şair Lucretius (M.Ö. 99 - M.Ö. 55) tarafından geliştirildi ve detaylandırıldı.[3][5] Erken Orta Çağ'da atomculuk çoğunlukla unutulmuştu, ancak 12. Yüzyilda Aristoteles'in yeniden keşfedilen yazılarındaki atomculuğa dair alıntılar sayesinde tekrar bilinir hale geldi.[5]
14.Yüzyılda, Lucretius'un De rerum natura ve Laertios Diogenes'in Seçkin Filozofların Yaşamları ve Fikirleri kitapları gibi Atomcu öğretileri anlatan eserlerin tekrar keşfedilmesi konuya akademik ilgiyi arttırdı. Ama Atomculuk, ortodoks Hristiyan öğretileriyle çelişen Epikürcü Felsefeyle bağdaştığından çoğu Avrupalı filozoflar tarafından kabul edilmedi.[5] Fransız rahip Pierre Gassendi (1592–1655) atomların Tanrı tarafından yaratıldığını ve çok fazla sayıda olsalar da sonsuz olmadıklarını savunarak Atom fikrini canlandırdı. Ayrıca birden fazla atomun birleşkesine "molekül" adını veren ilk kişiydi.[3][5] Gassendi'nin geliştirdiği atom teorisi Fransada hekim François Bernier ve İngilterede doğa filozofu Walter Charleton tarafından popülerleştirildi. Kimyacı Robert Boyle (1627–1691) ve Fizikçi Isaac Newton (1642–1727) da atomculuğu savundu ve 17.Yüzyılın sonlarına doğru bilimsel cemiyetlerin önemli bir kısmı tarafından kabul edildi.[3]
John Dalton[değiştir | kaynağı değiştir]
18. yüzyıl sonlarına doğru, atom teorisinin yardımı olmadan kimyasal reaksiyonlarla ilgili iki kanun ön plana çıkmıştır. Bunlardan ilki kütlenin korunumu yasası, Antoine Lavoisier tarafından 1789 yılında formüle edilmiştir. Bir kimyasal reaksiyonda toplam kütlenin sabit kalacağını ifade eder (tepkimeye giren toplam kütle miktarı ile oluşan ürünlerin toplam kütlesi aynıdır).[6] İkinci kanun Joseph Louis Proust tarafından öne sürülen sabit oranlar yasasıdır. Yine ilk defa Joseph Louis Proust tarafından 1799 yılında doğrulanmıştır.[7] Bu kanuna göre bir bileşik kendisini oluşturan elementlere ayrıştırıldığında, ayrıştırılan elementlerin kütlesi, reaksiyona giren ilk madde miktarından bağımsız, her zaman aynı oranda olacaktır
John Dalton kendinden önceki bu çalışmaların üzerinde durmuş, çalışmayı daha da geliştirerek katlı oranlar yasasını geliştirmiştir: belirli bir sayıda bileşik oluşturabilen iki element bir araya getirilirse, sabit kütlede tutulan birinci element ile reaksiyona girecek olan ikinci element, küçük tam sayıların oranları ile birleşirler. Örneğin: Proust kalay oksit üzerinde çalışmaktaydı. Kütlelerinin oranlarının her zaman ya %88.1 kalay - %11,9 oksijen ya da %78.7 kalay - %21.3 oksijen olduğunu fark etti (bunlar sırasıyla kalay (II) oksit ve kalay dioksit idi). Dalton bu yüzdelerden yola çıkarak 100 gram kalayın ya 13.5 gram ya da 27 gram oksijenle birleşeceğini öngördü: 13.5 ve 27 arasındaki oran 1:2 . Dalton, maddenin atom teorisinin bu düzeni mükemmel bir şekilde açıklayabileceğini fark etti. Proust'un kalay oksit örneğinde olduğu gibi; bir kalay atomu ya bir ya da iki oksijen ile reaksiyona girmektedir.[8]
Dalton, suyun farklı gazları farklı oranlarda soğurmasınının sebebini atom teorisinin açıklayabileceğine inanmaktaydı - örneğin, Dalton suyun karbon dioksiti azotdan daha fazla soğurduğu fark etti.[9] Dalton, bunun sebebinin gazların içindeki parçacıklarının kütle ve yapısal olarak birbirinden farklı olmasından dolayı olduğunu belirten hipotezini kurdu. Gerçekten de, karbon dioksit (CO2) moleküllerinin, azot moleküllerinden (N2) ağır ve daha büyük olduğu bilinmektedir.
Dalton, elementlerin kimyasal anlamda değiştirilemeyip yok edilemese dahi, daha karmaşık yapıları (bileşik) oluşturmak üzere birleşebilen tek tip ve benzersiz atomlardan meydana geldiğini öne sürdü. Elde ettiği sonuçlara deneysel yöntemle ulaştığı için, onun çalışmaları atom teorisinin ilk bilimsel yorumu olarak kabul edilmektedir.
1803 yılında Dalton sözlü olarak ilk defa bazı atomların birbirine göre ağırlıklarınının bulunduğu listesini sundu. Bu çalışma 1805 yılında yayımlandı, fakat çalışmasında bu figürlere tam olarak nasıl ulaştığıyla ilgili bilgi yer almamaktaydı. Bu metot ilk olarak 1807 yılında, tanıdığı olan isim Thomas Thomson tarafından Thomson'ın ders kitabının (A System of Chemistry) üçüncü baskısında verildi. Sonrasında, Dalton bunu tümüyle kendi ders kitabında (A New System of Chemical Philosophy, 1808 -1810) yayımladı.
Dalton, hidrojen atomunu birim alarak birbirleriyle birleştiği oranlara göre atom ağırlıklarını hesaplamıştır. Ancak Dalton, bazı element atomlarının molekül olarak bulunduğunu tahayyül edememiştir — örneğin saf oksijen O2 olarak bulunabilmektedir. Dahası hatalı olarak iki elementin yapabileceği en basit bileşiğin her zaman iki elementten birer atom şeklinde olduğunu düşünmüştür (yani suyu H2O olarak değil HO olduğunu düşünmüştür.)[10] Kullandığı aparatların da kaba olmasıyla birlikte bunlar sonuçlarını kusurlu kılmıştır. Örneğin, 1803 yılında, oksijen atomlarının hidrojen atomlarından 5.5 kat ağır olduğuna inanıyordu. Bunun sebebi; suyun içerisinde her 1 gram hidrojene karşılık 5.5 gram oksijen olduğunu ölçmüş olması ve suyun formülünün HO olduğuna inanmasıdır. 1806 yılında, daha iyi verilere ulaştıkça oksijenin aslında 5.5 değil 7 olduğu sonucuna varmış ve hayatının sonuna kadar da böyle kalmıştır. Bu tarihlerde diğerleri ise çoktan oksijenin ağırlığının hidrojene göre 8 olması gerektiği sonucuna ulaşmıştır; eğer Dalton'un su formülüne bakarsak (HO) 8, modern formüle (H2O) göre ise 16.[11]
Avogadro[değiştir | kaynağı değiştir]
Dalton'un teorisindeki kusur 1811 yılında Amedeo Avogadro tarafından düzeltilmiştir. Avogadro, eşit hacimdeki herhangi iki gazın eşit sıcaklık ve basınç altında aynı sayıda molekül içereceğini öne sürmüştür (diğer bir deyişle gaz parçacıklarının kütlesi kapladığı hacimi etkilememektedir).[12] Avogadro yasası; birçok gazın hangi hacimde tepkimeye girdiğine bakarak, gazların iki atomlu yapısıyla alakalı sonuçlara ulaşabilmesine olanak sağlamıştır. Örneğin: iki litre hidrojen sabit sıcaklık ve basınç altında sadece bir litre oksijen ile tepkimeye girip 2 litre su buharı oluşturur. Bunun anlamı; iki partikül suyu oluşturmak için tek bir oksijen molekülü iki parçaya ayrılmaktadır. Dolayısıyla, Avogadro, oksijen ve daha birçok element için daha hatasız ölçümler sunabilmiş ve atom ile molekül arasındaki ayrımı kesin bir biçimde yapmıştır.
Brown Hareketi[değiştir | kaynağı değiştir]
1827 yılında, İngiliz botanist Robert Brown suda yüzen polen tanelerinin içindeki toz parçacıklarının görünen bir sebep olmaksızın sürekli titreştiğini gözlemledi. 1905 yılında ise, Albert Einstein bu Brown hareketinin su moleküllerinin polen taneleriyle sürekli olarak çarpışmasından dolayı olduğunu teori haline getirdi ve bunu açıklamak için tahmini bir matematiksel model geliştirdi.[13] Bu model Fransız fizikçi Jean Perrin tarafından 1908 yılında deneysel olarak doğrulandı ve dolayısıyla parçacık teorisi için ekstra doğrulanma sağladı.
Atom altı parçacıkların keşfi[değiştir | kaynağı değiştir]
J. J Thomson'un katot ışınları üzerine çalışmalarıyla elektronu 1897 yılındaki keşfine kadar atomların mümkün olan en küçük parçacık olduğu düşünülüyordu.[14]
Crookes tüpü, iki elektrotun boşlukla ayrıldığı camdan yapılan bir koruyucudur. Bu elektrotlar arasına bir potansiyel fark uygulandığında, katot ışınları elde edilir ve bu ışınlar tüpün son kısmında cama vurduklarında parlayan bir iz bırakır. Deneyler sonucunda Thomson, bu ışınların bir elektrik alan altında saptırılabildiğini fark etti (zaten bilinmekte olan manyetik alana ek olarak). Thomson, bu ışınların ışığın yeni bir formu olmadığını, daha çok "küçük tanecik" (daha sonrasında bilim adamları tarafından elektron olarak yeniden adlandırılacaktı) adını verdiği negatif yüklü ve oldukça hafif parçacıklardan oluştuğu sonucuna vardı. Kütle-yük oranlarını hesapladı ve bilinen en küçük atom olan hidrojeninkinden 1800 kat daha küçük olduğunu gördü. Bu küçük tanecikler, daha önce bilinen hiçbir parçacığa benzemiyordu.
Thomson daha sonra atomların bölünebilir olduğunu ve bu küçük taneciklerin de yapı taşı olduğunu öne sürdü.[15] Atomun bütünündeki nötr yapıyı açıklamak için ise, bu küçük taneciklerin, düzgün bir şekilde dağılmış pozitif yük denizinde aralara dağıtılmış şekilde bulunduğunu savundu, açıklama genel nötr sorumlu olan atom, teklifini yaptı, o yuvarları dağıtıldı önlük deniz pozitif. Elektronlar, pozitif yükler arasında aynı bir tatlıdaki meyveler gibi gömülü bulunduğu için bu modele erikli puding modeli[16] denmiştir. (Aslında Thomson modelinde sabit değillerdir).
Çekirdeğin keşfi[değiştir | kaynağı değiştir]
Thomson'un erik puding modeli, eski öğrencilerinden biri olan ve kütlenin büyük kısmının ve pozitif yükün atom içerisinde çok küçük bir hacimde yoğun olarak bulunduğunu keşfeden ve bunun da atomun merkezi olduğunu düşünen Ernest Rutherford tarafından çürütülmüştür.
Geiger–Marsden deneyinde, Hans Geiger ve Ernest Marsden (Rutherford'ın emrinde çalışan meslektaşları) ince metal levhalara alfa parçacıkları fırlattılar ve sapmalarını floresan ekran kullanarak ölçtüler.[17] Erikli Puding modelin öngördüğü üzere; çok küçük kütleye sahip elektronlar ve yüksek momentuma sahip alfa parçacıkları her yere dağıldığı için az yoğunlukta olan pozitif yük dağılımı bilgileriyle, deneyciler bütün alfa parçacıklarının metal levhayı kayda değer bir sapma olmadan geçmesini beklediler. Şaşkınlığa uğratacak şekilde, alfa parçacıklarının küçük bir kısmı yüksek sapmaya uğramıştı. Rutherford, bu deney sonucunda pozitif yükün atomun içerisinde tek bir yerde konsantre olarak bulunması gerektiği sonucuna vardı, böylelikle görece yeterli ve yoğun elektrik alan oluşabilecek ve alfa parçacıklarını güçlü bir şekilde saptırabilecekti.
Bunun sonucunda Rutherford, elektron bulutlarının küçük pozitif bir çekirdek etrafında bulunduğu gezegen modelini öne sürdü. Ancak böyle küçük bir alandaki yük yoğunluğu yüksek sapmaya sebep olabilecek bir elektrik alanı oluşturabilirdi.[18]
Atomun kuantum fiziksel modeline yönelik ilk adımlar[değiştir | kaynağı değiştir]
Atomun gezegen modelinde iki önemli eksiklik vardı. İlki; güneşin etrafındaki gezegenlerin aksine, elektronlar yüklü parçacıklardı. İvmeli bir hareket yapan elektrik yükünün klasik elektromanyetizma içerisinde Larmor formülüne göreelektromanyetik dalga yaydığı biliniyordu. Yörüngesel bir hareket yapan yük, sürekli olarak enerji kaybetmeli ve spiral hareketi yaparak çekirdek üzerine saliseler içerisinde çökmeliydi. İkinci önemli eksiklik ise gezegen modeli; gözlemlenen atomun emisyon ve soğurma tayfında (spektrum) bulunan grafiksel anlık yüksek çizgileri (pik) açıklayamamaktaydı.
20. yüzyılın başlarında Kuantum teorisi; Max Planck ve Albert Einstein ışığın enerjisinin quanta(tekil, kuantum) adı verilen, sadece belirli miktarlarda yayılıp, soğurulabildiğini bilimsel olarak ortaya koymasıyla, fizik dünyasında devrime yol açmıştır. 1913 yılında ise, Niels Bohr bu fikir ile klasik fiziği kullanarak atom için Bohr modelini oluşturmuştur. Bohr modelinde, bir elektron çekirdeği sadece açısal momentum ve enerjisi sabit belirli yörüngeler etrafında bulunabilir, çekirdeğe olan uzaklığı (yani yarıçapı) ile enerjisi arasında oran vardır.[19] Bu modele göre, elektron çekirdeğe doğru spiral yapamaz çünkü enerjisini sürekli bir şekilde kaybedemez. Onun yerine sadece enerji seviyeleri" yapabilir. Bu olduğunda ise, enerji değişimiyle orantılı olarak belirli bir frekansta foton soğurur ya da yayımlar (dolayısıyla soğurma ve emisyon spektrumunda keskin çizgiler gözlemlenir).
Bohr modeli mükemmel değildi. Sadece hidrojenin spektral çizgilerini tahmin edebilmiştir. Birden fazla elektronu olan atomları tahmin edememiştir. Dahası, spektrografik teknolojinin gelişmesi ile birlikte, Bohr modelinin açıklayamayacağı hidrojenin ekstra tayf çizgileri bulunmuştur. 1916'da, Arnold Sommerfeld bu ekstra tayf çizgilerini açıklayabilmek için Bohr modeline eliptik yörüngeler eklemiş, fakat bu da modeli kullanılması çok zor bir hale sokmuştur ve yine de daha karmaşık atomları açıklayamamıştır.
İzotopların keşfi[değiştir | kaynağı değiştir]
Radyoaktivite ile oluşan ürünler üzerine deneyler gerçekleştirirken, 1913 yılında radyokimyacı Frederick Soddy, periyodik tablodaki yerlerde birden fazla elementin olabildiğini fark etmiştir.[20] İzotop kelimesi literatüre Margaret Todd tarafından uygun bir isim olarak kazandırılmıştır.
Aynı yıl, J.J. Thomson'ın neon iyonlarını elektrik ve manyetik alanlardan geçirerek diğer uçta fotografik levhalara düşürdüğü bir deney yapmaktaydı. Thomson, levha üzerinde iki parlayan nokta gördü, bunun anlamı iki ayrı sapmaya uğranmasıydı. Thomson daha sonra bunun bazı neon atomlarının farklı kütleye sahip olmasından dolayı olduğu sonucuna vardı.[21] Bu farklı kütlelerin kaynağı daha sonra 1932 yılında nötronların keşfiyle açıklanabilecekti.
Nükleer parçacıkların keşfi[değiştir | kaynağı değiştir]
1917 yılında Rutherford, azot gazını alfa parçacıklarıyla bombaladı ve gazın içerisinden hidrojenin yayıldığını gözlemledi (Rutherford hemen fark etti, çünkü daha önce hidrojeni alfa parçacıklarıyla bombalamış ve hidrojen çekirdeğinin son oluşan ürünler arasında olduğunu gözlemlemişti) Rutherford bu hidrojen çekirdeklerinin bizzat azot çekirdeklerinden ayrıldığı sonucuna vardı. (aslında, Rutherford azotu bölmüştü).[22]
Hem kendi çalışmaları hem de öğrencileri Bohr ve Henry Moseley'in çalışmaları sonucunda, Rutherford herhangi bir atomun çekirdeğinin her zaman belirli tam sayıda hidrojen çekirdeğine eşit olabileceğini biliyordu. Bu ve herhangi bir atomun kütlesinin belirli sayıda hidrojen atomun kütlesine kabaca eşit olmasıyla - o zamanlar parçacıkların en hafifi olarak biliniyordu - şu sonuca vardı; hidrojen atomunun çekirdekleri tekil parçacıklardı ve tüm atom çekirdeklerinin temel bir bileşeniydi. Bu parçacıklara proton adını verdi. Daha sonra yapılan deneylerde Rutherford, çoğu atomun çekirdek ağırlığının sahip olduğu proton ağırlığından çok fazla olduğunu görmüştür. Bu ağırlığın daha önce bilinmeyen yüksüz bir parçacıklardan dolayı olduğunu iddia etmiş ve geçici olarak "Nötron" kelimesini kullanmıştır.
1928 yılında, Walter Bothe alfa parçacıklarıyla bombalanan berilyumun yüksek derecede penetrasyonu olan ve elektriksel olarak yüksüz bir ışıma yaydığını gözlemlemiştir. Daha sonraları bu ışımanın parafinden hidrojenleri sökebileceği keşfedilmiştir. Gama ışımasının metallerdeki elektronlara benzer etkiyi yaptığı göz önüne alındığında, ilk başlarda yüksek enerjili gama ışıması olduğu düşünülmüştür. Fakat daha sonra James Chadwick enerji ve momentum korunumuna bağlı kalarak elektromanyetik radyasyon sebebiyle oluşabilmesi için iyonlaşma etkisinin çok güçlü olduğunu görmüştür. 1932 yılında Chadwick bu gizemli berilyum ışımasına hidrojen ve azot gibi çeşitli elementleri maruz bırakmış, ve geri seken yüklü parçacıkların enerjilerini ölçmüştür. Bu radyasyonun aslında elektriksel olarak yüksüz parçacıklardan oluştuğu ve gama ışını gibi kütlesiz olamayacağı sonucuna varmıştır. Onun yerine protona yakın bir kütlesinin olması gerektiğini belirtmiştir. Chadwick bu parçacıkların Rutherford'un bahsettiği nötronlar olduğunu öne sürmüştür.[23] Nötronun keşfinden dolayı Chadwick, 1935 yılında Nobel ödülü almıştır.
Atomun kuantum fiziksel modeli[değiştir | kaynağı değiştir]
1924'te Louis de Broglie, her hareket eden parçacığın -özelde elektron gibi atomaltı parçacıkların- bir parça dalga-benzeri davranış gösterdiğini öne sürdü. Erwin Schrödinger bu fikirden etkilenerek bir elektronun atomda parçacık mı yoksa dalga olarak mı daha iyi açıklanabileceğini araştırdı. 1926'da yayınlanan Schrödinger denklemi;[24] elektronu, noktasal parçacıktan ziyade bir dalga fonksiyonu olarak tanımlar. Bu yaklaşım, Bohr'un modelinin açıklayamadığı birçok tayf fenomenini öngörebildi. Yaklaşım matematiksel olarak uygun olsa da görselleştirilmesi zor olduğundan karşıtlığa maruz kaldı.[25] Eleştirenlerden biri,Max Born, Schrödinger'in dalga fonksiyonunun bir elektronu değil bütün olası durumlarını tanımladığını, bu yüzden bir elektronun çekirdeğin etrafındaki herhangi bir konumda bulunma olasılığını hesaplamak için kullanılabileceğini söyledi.[26] Bu, parçacık ve dalga elektron teorilerinin karşıtlığını uzlaştırdı ve dalga-parçacık çiftliği fikrini getirdi. Bu teoriye göre elektronlar hem dalga hem de parçacık özelliklerini gösterebilirdi. Örneğin bir dalga gibi yansıtılabilirdi, ve bir parçacık gibi kütleye sahipti.[27]
Elektronları dalga fonksiyonları ile açıklayabilmenin bir sonucu olarak, bir elektronun konumunu ve momentumunu eş zamanlı elde edebilmek matematiksel olarak imkansızdır. Bu durum, bunu ilk kez 1927 yılında tanımlayıp yayımlayan ünlü teorik fizikçi Werner Heisenberg'e ithafen Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak adlandırılır.[28] Bu, düzgün ve keskin dairesel yörüngelerle tanımlanmış Bohr'un modelini geçersiz kılmıştır. Atomun modern modelinde ise elektronların konumları olasılıklar olarak tarif edilmiştir. Teorik olarak bir elektron çekirdekten herhangi bir uzaklıkta bulunabilir. Fakat elektronun enerji seviyesine bağlı olarak, çekirdeğin etrafında bazı bölgelerde diğer bölgelere göre özellikle daha sık bulunur. Bu düzene atomik orbital adı verilir. Orbitaller; çekirdek merkezde olmak üzere küre, dambıl, simit gibi birçok şekilde bulunabilir.[29]
Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]
Konuyla ilgili yayınlar[değiştir | kaynağı değiştir]
Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]
{{Dolaşım |ad=Atom modelleri |başlık= Atom modelleri |listesınıfı=hlist |grup1= Tek atomlar |liste1=
|grup2 = Katılarda atomlar |liste2 =
|grup3 = Akışkanlarda atomlar |liste3 =
|grup4 = Bilim insanları |liste4 =
|alt = Kategori:Atomlar · |Kategori]]
Yazı kaynağı : tr.wikipedia.org
Dalton Atom Teorisi
Dalton Atom Teorisi Nedir Özellikleri Ve Eksiklikleri Nelerdir
Dalton atom teorisi: Günümüze kadar atom hakkında birçok çalışmalar yapılmış Atom adına birçok teori üretilmiştir. Atom tüm maddelerin kimyasal ve fiziksel özellik taşıyan en küçük yapı taşıdır.
Bilim adamları tarafından kendilerine ait atom modelleri oluşturulmuştur. John Dalton’un atom modeli de 1805 yılında tasarlanmıştır. Dalton atom modeli nedir. Dalton atom modelinin özellikleri ve eksiklikleri nelerdir, yazımızda bulabilirsiniz.
Eski zamanlardan beri atom adına birçok teori ortaya atılmıştır. Atom hakkında şekiller çizilmiş ve benzetmeler yapılmıştır. Dalton atom modeli deneyler sonucu ulaşılan bilgilere dayanmaktadır. John Dalton atom modelini sert, içi dolu bir küreye benzetmiştir.
Dalton Atom Modeli
(John Dalton 1766–1844). Dalton, atom modelinde ileri sürdüğü görüşler yada varsayımlar:
1803-1808 yılları arasında geliştirip önerdiği atom kuramı kimya tarihinde en önemli aşamalardan biri olmuştur. Atom modelinin ilk temellerini attığı modelidir. İki asırlık olmasına rağmen, Dalton’un atom teorisi modern kimya düşüncesinde geçerliliğini koruyor.
Dalton’un atom modeline göre elementler, kimyasal olarak aynı olan atomlar içerirler. Farklı elementlerin atomları birbirinden farklıdır. Dalton atom teorisi sabit oranlar kanunu ve katlı oranlar yasalarına dayanmaktadır. Katlı oranlar yasasını bulmuştur.
Dalton atom teorisine göre kimyasal bir bileşik, iki veya daha çok sayıda elementin birleşmesi sonucunda oluşur. John Dalton ayrıca Dalton atomların bağıl kütlelerini de bulmuştur. Kimyasal tepkimelere giren maddelerin kütle ilişkilerine dayanarak keşfetmiştir.
Atom hakkında yapılan çalışmalarda bilimsel kabul edilen ilk model olarak kabul edilmiştir. Dalton atom modeli atomdan çok kimyasal tepkimelerin açıklanmasında etkili olmuştur. Bu nedenle ilk bilimsel atom teorisi olarak kabul edilir.
Modern atom kuramı Dalton’un teorisine dayanır. Fakat bazı kısımları değiştirilmiştir. Atomun parçalandığını, elementlerin birbirinin aynı atomlardan oluşmadığını. Elementlerin izotoplarının karışımından oluştuğunu biliyoruz.
Dalton Atom Modeli Özellikleri
Dalton Atom modeli maddeler halinde;
Bir kimyasal reaksiyon, atomların gruplanmalarının değişmesidir. (Kimyasal tepkimeler;
Atomların birbirlerinden ayrılması, birleşmesi veya yeniden düzenlenmesinden ibarettir.)
Dalton’un atom teorisi, kimyasal değişme konularının da daha iyi tanımlanmasına imkan sağlar. Dalton atom kuramı ile açıklanan kanunlar:
Kütlenin Korunumu Kanunu Nedir? Sabit Oranlar Yasası Nedir?
kütleleri toplamı, çıkan maddelerin kütleleri toplamına eşittir.
Tanıma göre; Atomun parçalanamaz parçacıklardan oluştuğunu ve her elementin atomlarının kütlesinin aynı olduğunu gösterir.
Örnek: H2O da 2 g hidrojenle 16 g oksijen birleşirken, OH de 1 g hidrojenle 16 g oksijen birleşmiştir.
Buradan her iki bileşikte de aynı miktar oksijenle birleşen
2 g hidrojen ve 1 g hidrojeni birbirine oranlarsak; 2 sayısı elde edilir.
9 gram su alınırsa bunun 8 gramı oksijen ve 1 gramı hidrojendir. Bu oran su ne şekilde elde edilmiş olursa olsun kesinlikle değişmez.
John Dalton (1803 – 1808). Kütlenin Korunumu Yasası ve Sabit Oranlar Yasasından yola çıkarak bir atom kuramı geliştirdi.
Maddeyi oluşturan ve tüm özelliklerini gösteren çok küçük parçacıkların olduğu yorumunu yapmıştır. Böylece Katlı Oranlar Kanunu’nu ortaya atmıştır.
Dalton atom teorisinde elementlerin atomlardan oluştuğu belirtilmiştir. Ama atomun yapısı hakkında yorum yapılmamıştır. Bundan sonraki araştırmalar, atomun iç yapısını aydınlatmaya yönelik olmuştur. Dalton, atomu çok küçük ve de bölünemez olarak düşünmüştür.
Dalton teorisinde pek çok yanlışlık ve eksiklik olmasına rağmen çok önemlidir. Oysa ki kendisinden sonra gelen bilim adamlarının atom hakkında yaptıkları çalışmalara bir temel oluşturmuştur. Böylece daha doğruya ulaşma olanağı sağlamıştır. John Dalton; Thomson, Rutherford, Bhor, Modern Atom Teorilerinin geliştirilmesinde.
Dalton Atom Modelinin Eksiklikleri
Bilim adamlarının yaptıkları çalışmalarda bazı eksiklikler ve hatalar olabilir. Çalışma yaptıkları dönemde teknolojisi, bilime verdiği değer de önemli etkendir. Fakat maddi durum, sosyal ve siyasal olayları da hatalar ve eksiklikleri etkilemektedir. Dalton atom modeli de hata ve eksiklik yaşanan atom modelidir.
BENZER YAZILAR
Rutherford Atom Teorisi
Bohr Atom Teorisi
Atom Modeli Nedir?
Modern Atom Kuramı
Atom ve Atomun Yapısı
Yazı kaynağı : www.elektrikrehberiniz.com
Atom Nedir? I
Eski çağlardan beri maddenin yapısı üzerine düşünen filozoflar maddenin sonsuz derecede küçük parçalara bölünüp bölünemeyeceği üzerine kafa yordular. Her şeyin toprak, su, hava ve ateş gibi her büyüklükte (küçüklükte) var olabilen 4 unsurun çeşitli oranlarda karışımlarıyla oluştuğunu düşünenler etkindi. Antik Yunan uygarlığının altın çağında, MÖ 5. yüzyılda yaşamış Leukippos ve öğrencisi Demokritos, daha sonra Epikuros ve Lukretius maddenin daha fazla bölünemez anlamında a-tomus denen en küçük parçalardan oluştuğunu öne sürdüler.
Deney ve gözleme dayanan modern bilimin gelişmesinden sonra 1803 yılında John Dalton atom fikrini canlandırdı. Dalton, kimyasal reaksiyonlarda her bir maddenin kendine özgü temel bir kütlenin katlarıyla yer aldığına dikkat çekti, buradan bir maddenin atomlarının (veya en küçük birimlerinin, bunlar birkaç atomdan oluşan moleküller de olabilir) belli bir kütlesi olduğunu öne sürdü.
1869 da Dimitri Mendeleev elementleri atom ağırlıklarının yanı sıra kimyasal özelliklerine göre de düzenleyen Periyodik Tabloyu geliştirdi. Bu yıl Periyodik Tablonun 150. Yılını kutluyoruz. Periyodik Tablo temel kimya bilgisini atom fikrini de içeren toplu ve sistematik şekilde sunar. Yine de 20. Yüzyılın başlarına kadar birçok bilim insanı atomların gerçekten var olan nesneler mi yoksa maddenin taşıdığı soyut bir özellik mi olduğunu bilemiyorlardı. Doğrudan doğruya atomların fiziksel varlığını gösteren bir deney ve açıklama ortada yoktu henüz.
Madde birbirinden ayrık parçacıklardan oluşuyor – Brown Hareketi
Atomların somut varlığını gösteren ilk açıklama 1905 yılında* Albert Einstein’dan geldi. Einstein Brown Hareketini çözümleyerek atomların varlığına somut kanıt gösterdi.
Brown hareketi, ilk kez 1827’de botanikçi Robert Brown’ın dikkat çektiği gibi, mikroskop altında gözlenen su içindeki küçük polen (çiçek tozu) parçacıklarının rastgele yönlerde gidip gelmeleri zikzak titreşimlerle suyun içinde gezinmeleridir.
Koshu Endo isimli sanatçının videosunda (13. saniyeden sonra) Brownian hareketi yapan polenleri görüyoruz.
Einstein, suyu oluşturan çok büyük sayıdaki molekülün polen taneciğine oradan buradan farklı hızlarla çarpıp saçılmaları sonucunda poleni böyle rastgele ve titrek biçimde hareket ettirdiklerini düşündü. Buna göre istatistik fizik hesabı yaparak gerçekten de polen taneciğinin hareketinin moleküllerin çarpmalarıyla belirlendiğini gösterdi. Yani su, gözle göremeyeceğimiz boyutta çok sayıda su molekülünden oluşuyordu. Bu hesabın bir yan ürünü olarak her santimetreküp suda kaç molekül olduğunu belirlemiş oldu. Buradan da Avogadro sayısı ölçülüyordu.
Nötr bir atomun iç yapısı nasıl olabilir? – Thomson (üzümlü kek) modeli
Maddenin genellikle elektrik yükü taşımadığı, ancak artı (+) ve eksi (-) diye adlandırılan iki zıt yükün geçici olarak ayrıştırılabildiği ilk çağlardan beri biliniyordu. 1897 yılında J.J. Thomson (-) elektrik yüklerini taşıyan elektron adını verdiği parçacıkları keşfetti. Elementlerin kimyasal özellikleri elektronlarını alıp verebilmelerine göre belirleniyordu. Bir elementin atomlarında Z tane elektron varsa atom yüksüz olduğuna göre Z tane de (+) yük bulunmalı. Bu Z sayısına “atom sayısı” deniyor. (+) ve (-) yükler birbirini çektiğine göre atomun içinde (+) yüklü kısımlarla (-) yüklü elektronlar dağınık olarak bulunmalı. Buna atomun “plum cake” (“erikli kek” – biz Türkiye’de üzümlü keke daha alışığız) modeli deniyor, elektronların oluşturduğu fon (kek) içinde (+) yüklü parçacıkların kekin üzümleri gibi her yana dağılmış olması bekleniyor ki madde net bir elektrik yükü taşımasın.
Üzümlü kekin sonu – Rutherford Deneyi
Rutherford üzümlü kek modelini sınamak üzere bir deney yaptı. İnce bir altın tabakasına hızlandırılmış alfa parçacıkları gönderdi. Alfa parçacıkları aslında Helyum atomunun çekirdeğidir ve 2 proton ve 2 nötrondan oluşurlar, dolayısıyla (+2) elektrik yükü taşırlar. O zamanlar nötron henüz bulunmamıştı ama önemli olan kütlesi ve (+2) yükü belli olan hızlandırılmış alfa parçacıklarının altın tabakasına vurup içinden geçerken nasıl etkilenecekleriydi. Alfa parçacıkları altın atomlarındaki (+) yükler tarafından itilip (-) yükler (elektronlar) tarafından çekilmelerine göre yollarından saparlar.
Bu tipik bir saçılma deneyi: Alfa parçacıklarının kaç tanesi ne kadar açıyla sapıyor buna bakarak altın atomları içinde (+) ve (-) yükler nasıl dağılıyor anlaşılabilir. Hedef olarak altının seçilmiş olması hem altın atomlarının 79 (-) elektron ve 79 (+) proton içerdikleri için saçılma etkilerinin belirgin olacağı beklentisi, hem de altının ince bir tabaka olarak kolay işlenebilmesi. Kek modeline göre üzümler ve kek hamuru her yanda eşit dağılmışsa alfa parçacıkları sağdan soldan yukarıdan aşağıdan aşağı yukarı eşit miktarlarda itilip çekilecekler, sonuç olarak da geliş yönlerinden az sapacaklar. Oysa Rutherford ve ekibi deneyi yaptıklarında alfa parçacıklarının epeyce büyük açılarla saçıldıklarını hatta bazılarının altın tabakasına çarpınca ters yöne geri sektiğini gözlediler.
Saçılma açılarının dağılımı çözüldüğünde çok şaşırtıcı beklenmedik bir bilgi çıktı: Her bir altın atomundaki bütün (+) yükler atomun ortasında küçücük bir çekirdek bölgesinde toplanmıştı. Elektronlarsa atomun her tarafına dağılmış olmalıydı. Çekirdeğin yarıçapı atomun yarıçapından 100 000 kere daha küçük, hacmi de atomun hacminden (100 000)3 yani 1015 kere daha küçüktü!
Rutherford çekirdekte bulunan her biri (+) elektron yükü kadar yük taşıyan parçacıklara ‘proton’ adını vermiş. 1932’de James Chadwick tarafından keşfedilen nötron ise yine çekirdekte bulunan, elektrik yükü taşımayan bir parçacık. Proton ve nötronun kütleleri neredeyse birbirine eşit ama elektronun kütlesiyse bundan yaklaşık 2000 kadar daha az. Demek ki atomların neredeyse bütün kütlesi hacmin sadece $10^{15}$’te biri kadar bir yerde toplanmış. Katı ve sıvı hallerde, atomlar birbirine değerken bile maddenin içinde büyük, çok büyük bir kısım azıcık kütle taşıyan bir boşluk.
Bu arada (+) yükleriyle birbirini iten protonları küçücük çekirdek hacmine bağlayıp bir arada tutan, elektrik kuvvetinden çok daha güçlü bir kuvvet de olmalı. Bu yeni temel kuvvet güçlü çekirdek kuvveti olarak adlandırıldı. Çok yakına gelen iki proton, iki nötron, ya da bir proton ile bir nötron birbirlerini güçlü çekirdek kuvveti ile çekip bağlıyorlar.
Rutherford deneyi ile ortaya çıkan atomun yapısı çekirdekte bulunan artı yükler ile çekirdek etrafında bulunan ve çekirdeğe elektrik kuvveti ile çekilen elektronların ayrıştığı bir yapı. Elektronun çekirdekten mesafesine $r$ dersek her bir elektronla çekirdek arasındaki çekici elektrik kuvveti $1/r^2$ ye orantılı. O zaman ortaya çıkan atom modeli klasik fiziğe göre, bir yıldızla etrafındaki bir gezegen, ya da birbirine kütle çekimi kuvveti ile bağlı iki yıldızdan oluşan bir çiftyıldız sistemi ile aynı: çünkü kütle çekimi de iki nesne arasındaki uzaklığa $1/r^2$ gibi bağlı bir kuvvet.
Klasik fiziğe göre kurulan bu atom modeli çalışmadı. Ne atomların tipik büyüklükleri, ne enerjileri, ne de nasıl olup ta dengede kaldıkları anlaşılamıyordu. Klasik fiziğe göre atomlar her boyutta, her enerjide olabilirlerdi, oysa gerçekte durum böyle değildi. Tüm atomların neden birkaç Angstrom (1 Angstrom = $10^{-8}$ cm) yarıçapında ve birkaç elektron-volt enerjide oldukları hiç mi hiç anlaşılamıyordu. Üstelik klasik fiziğe göre çekirdek tarafından çekilerek yörüngede tutulan elektron, ivmeleniyordu ve her ivmelenen yük gibi elektromanyetik dalgalar salarak enerji kaybetmeli ve bu yüzden çok kısa bir süre içinde çekirdeğin içine düşmeli ve böylece atom yok olmalıydı.
Atomların yapıları ve kararlılıkları, ancak elektronların hem parçacık hem de aynı zamanda, dalga oldukları fikriyle açıklanabildi. Danimarkalı fizikçi Niels Bohr’un öne sürdüğü bu yeni atom modeli atomların özelliklerini ve kararlı olmalarını açıklayabiliyordu. Bunu yaparken işin içine yine Planck sabiti giriyordu (bakınız Planck sabiti nedir?). Kuantum Mekaniğine yol açan temel adımlardan biri olan Bohr atom modeli ikinci yazımızda.
Ali Alpar
Bilim Akademisi üyesi
Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi öğretim üyesi
*1905 yılına Albert Einstein’ın Mucize Yılı (Annus Mirabilis) denir. Einstein bu yıl içerisinde Brown hareketi hakkındaki makalesi dışında Özel Görelilik Kuramını geliştirdi, bir önceki yazıda (Planck Sabiti Nedir?) bahsettiğim şekilde fotoelektrik olayını dalgaların parçacık gibi davrandığı yoluyla açıklarken Planck sabitinin de bağımsız bir ölçümüne işaret etmiş oldu.
Yazı kaynağı : sarkac.org
Yorumların yanıtı sitenin aşağı kısmında
Ali : bilmiyorum, keşke arkadaşlar yorumlarda yanıt versinler.