Fen Dersleri - Madde2

Madde2

ATOM VE YAPISI

Hava,su,dağlar,hayvanlar,bitkiler,vücudumuurduğumuz koltuk,kısacası en ağırından en hafifine kadar gördüğümüz ,dokunduğumuz ,hissettiğimiz herşey atomdan meydana gelmiştir.Elinizde tutuğunuz kitabın herbir sayfası milyarlarca atomdan oluşur.Atomlar öyle küçük parçalardır ki,en güçlü mikroskopla dahi bir tanesini görmek mümkün değildir.Bir atomun çapı ancak milimetrenin milyonda biri kadardır.

Bu küçüklüğü bir insanın gözünde canlandırması pek mümkün değildir.O yüzden bunu bir örnekle açıklamaya çalışalım:

Elinizde bir anahtar olduğunu düşünün. Kuşkusuz bu anahtarın içindeki atomları görebilmemiz mümkün degildir.Atomları mutlaka görmek istiyorum diyorsanız,elinizdeki anahtarı dünyanın boyutlarına getirmemiz gerekecektir.Elinizdeki anahtar dünya boyutunda büyürse,işte o zaman anahtarın içindeki her bir atom bir kiraz büyüklüğüne ulaşır ve sizde onları görebilirsiniz.

Yine bu küçüklügü kavraya bilmek ve herseyin nasıl atomlarla dolu olabildigini görebilmek içinbir örnek daha verelim:

Bir tuz tanesinin tüm atomlarını saymak istedigimizi düsünelim.Saniyede bir milyar (1.000.000.000) tane sayacak kadar eliçabuk olduguuzuda varsayalım.Bu dikkate deger beceriye karsın bu ufacık tuz tanesi içindeki atom sayısını tam olarak tesbit edebilmek için besyüz yıldan fazla zamana ihtiyacımz olacaktır.

Peki bu kadar küçük bir yapının içinde ne vardır?

Bu derece küçük olmasına rağmen atomun içinde evrende gördüğümüz sistemle kıyaslayabileceğimiz derecede kusursuz bir sistem bulunmaktadır.

Her atom, bir çekirdek ve çekirdeğin çok uzağındaki yörüngelerde dönüp-dolaşan elektronlardan oluşmuştur.Çekirdeğin içinde ise proton ve nötron ismi verilen başka parçacıklar vardır.

Maddeyi Oluşturan Tanecikli Yapı - Atom Teorileri - Bileşik ve Element Özellikleri (Konu Anlatımı)

a) Saf Madde :
Kendine özgü fiziksel ve kimyasal özellikleri olan, ayırt edici özellikleri bulunan ve bu ayırt edici özellikleri sabit olan maddelere saf madde denir.
Elementler ve bileşikler saf maddelerdir. Karışımlar ise (homojen ya da heterojen) saf madde değillerdir.

Örnek : Saf su bileşik, tuzlu su karışımdır. Saf suyun kaynama sıcaklığı sabit, tuzlu suyun kaynama sıcaklığı ise sabit değildir, karışımda bulunan tuz miktarına göre değişir.

b) Karışım :
İki ya da daha fazla farklı maddenin kendi özelliklerini kaybetmeden istenilen her oranda (miktarda) bir araya gelmesiyle oluşan maddeye karışım denir.

Örnek : Su – Tebeşir tozu, Su – Yağ, Su – Talaş, Su – Şeker, Su – Asit, Hava, Su – Tuz

2- Maddelerin Katı, Sıvı ve Gaz Olarak Sınıflandırılması :
Madde, doğada fiziksel özelliklerine göre katı, sıvı ve gaz olarak 3 halde bulunur. (Plazma ve likit kristalik hal 4. ve 5. hal kabul edilir). Madde hangi halde olursa olsun bütün maddeler taneciklerden oluşmuştur ve bu taneciklerin arasında boşluk bulunur.

a) Maddenin Katı Hali :

• Katı haldeki maddelerin belirli kütle hacim ve şekilleri vardır.
• Katı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler birbirlerine sıkıca bağlıdır ve taneciklerin arasındaki boşluk çok azdır.
• Katı tanecikleri birbirlerine sıkıca bağlı oldukları için oldukça düzenli taneciklerdir.
• Katı tanecikleri arasındaki boşluk çok az olduğu için katılar sıkıştırılamazlar.
• Katı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler sadece oldukları yerde titreşme hareketi yaparlar.
• Katı tanecikleri birbirlerine sıkıca bağlı oldukları için belirli şekilleri vardır ve sert cisimlerdir. (Molekül Çekimi=Kohezyon Kuvveti).
• Akışkan değildirler.

b) Maddenin Sıvı Hali :

• Sıvı haldeki maddelerin belirli kütle ve hacimleri olup konuldukları kabın şeklini alırlar.
• Sıvı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler (arasındaki boşluk katılara göre fazladır) katılara göre birbirlerine daha zayıf bağlarla bağlıdır ve tanecikler birbirlerine daha uzaktır.
• Sıvı tanecikleri arasındaki boşluk katılara göre daha fazla olmasına rağmen sıvılar sıkıştırılamaz kabul edilirler.
• Sıvı tanecikleri hem titreşme hem de birbirleri üzerinden kayarak dönme hareketi yaparlar.
• Sıvı tanecikleri birbirleri üzerinden kayarak dönme hareketi yaptıkları için sıvılar akışkan maddelerdir.
• Sıvı tanecikleri katılara göre daha düzensizdir.

c) Maddenin Gaz Hali :

• Gaz halindeki maddelerin belirli kütleleri olup konuldukları kabı tamamen doldurarak kabın hacmini ve şeklini alırlar.
• Gaz halindeki maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki boşluk katı ve sıvılara göre daha fazladır ve gaz tanecikleri birbirlerinden tamamen bağımsız olup gelişigüzel (rast gele) hareket ederler.
• Gaz tanecikleri arasındaki boşluk çok fazla olduğu için gazlar sıkıştırılabilirler.
• Gaz tanecikleri katı ve sıvılara göre daha düzensiz taneciklerdir.
• Gaz tanecikleri hem titreşme, hem birbiri üzerinden kayarak dönme hem de bulunduğu kabın duvarlarına çarparak sıçrama (difüzyon=yayılma) hareketi yaparlar.
• Gazlar da sıvılar gibi akışkan maddelerdir.

NOT :

1- Katı, sıvı ve gazların belirli kütleleri vardır.
2- Katı ve sıvıların belirli hacimleri olup, gazlar konuldukları kabın hacmini alırlar.
3- Katıların belirli şekli olup, sıvı ve gazlar konuldukları kabın şeklini alırlar.
4- Katı ve sıvı tanecikleri sıkıştırılamayıp gazla sıkıştırılabilirler.
5- Taneciklerin düzensizliği katılardan sıvılara, sıvılardan da gazlara gidildikçe artar.
6- Taneciklerin hareket enerjisi katılardan sıvılara, sıvılardan da gazlara gidildikçe artar.
7- Maddeler ısıtıldıklarında ya da soğutulduklarında maddelerde üç türlü değişiklik gözlenebilir. Bunlar;
• Sıcaklıkları değişimi.
• Hal değişimi.
• Boyut değişimi (Genleşme veya büzülme).
8- Katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerin ısı enerjisi etkisiyle bir halden diğerine dönüşmesine hal değişimi denir.

1. Etkinlik : Alışveriş Listesi (Çalışma Kitabı – 48)
Amaç : Öğrencilerin maddenin halleri ile ilgili ön bilgilerini tespit etmek.
Yapılacaklar : • Metin okunarak metne göre sorular cevaplandırılır.
• Çalışma kitapları değiştirilir ve cevapları kontrol edilir.
• Öğrenciler kendi yanlış ve cevaplarını kontrol eder.
• Ön bilgilerinde eksiklik varsa tamamlanır.

1. Alternatif Etkinlik : Haydi Gruplandıralım (Öğretmen Kitabı – 85)
Amaç : Öğrencilerin maddeleri görsel olarak katı, sıvı ve gaz hallerine göre
sınıflandırmalarını pekiştirmek.
Yapılacaklar : • Verilen maddeler tablolarda uygun yerlere yazılır.

2. Etkinlik : Nereden, Nereye, Nasıl Geldim? (Çalışma Kitabı – 48)
Amaç : Öğrencilerin ünitenin başındaki ve sonundaki durumlarını karşılaştırarak
kendilerini değerlendirmelerini sağlamak. Ayrıca ünite ile ilgili ön bilgilerini hatırlayarak bu ünitede ne öğrenmek istediklerini ve öğrenmek istediklerine nasıl ulaşacaklarını belirlemek.
Yapılacaklar : • Çalışma kitabının 1. ünitesinde sayfa 11’deki 2. etkinliktek. tablo
kullanılır.
• Çizelgenin 1. bölümündeki sorular üniteye başlamadan cevaplandırılır.
• Ünitenin işlenişi sırasında neyi, ne kadar öğrendiklerinin farkına varmaları için 2. bölümdeki sorular cevaplandırılır.

1. Etkinlik : Hangisi Sıkışır? (Ders Kitabı – 87)
Amaç : Maddenin farklı hallerinin sıkışabilme özelliklerini incelemek. Maddenin katı
ve sıvı hallerinin sıkışmadığını gaz halindeki maddelerin sıkışıp genleştiklerini görmelerini sağlamak.
Yapılacaklar : • Gazların sıkışma – genleşme özelliklerinden yola çıkarak maddenin
gaz halinde boşluk olduğu çıkarımı yapması istenir.
• Kullanılan şırınganın plastik kısmının esnek olduğu için demir parçasını sıkıştırırken plastik kısmın sıkıştığı, demirin sıkışmayacağı belirtilir.
• 15 mlt lik üç şırıngadan birine demir parçası atılır, birine hava çekilir, birine su çekilir.
• Şırıngaların ucu parmakla kapatılarak piston itilir ve ne olacağı tahmin edilir ve sonra gerçekleştirilir.
• Tahminler hazırlanan çizelgeye yazılır.
• Gözlem sonuçları hazırlanan çizelgeye yazılır.
• Tahminler ve gözlemler karşılaştırılarak çizelgeye yazılır ve açıklama yapılır.
• Sünger, pamuk gibi maddelerin sıkışmasına rağmen gaz olmadıkları belirtilir.
• Sonuca varalım kısmında;
– Şırıngadaki maddeler katı, sıvı ve gaz hallerinde bulunur.
– Maddelerin sıkışma özelliklerinin farklı olmasının nedeni tanecikleri arasındaki boşluk miktarının farklı olmasıdır.
– Gaz halindeki maddenin tanecikleri arasındaki boşluk miktarının fazla olması.
– Hava genleşebildiği için.
– Sünger, pamuk gibi maddelerdeki boşluklarda hava bulunur ve hava sıkışır.

2. Alternatif Etkinlik : Maddelerin Özellikleri (Öğretmen Kitabı – 87)
Amaç : Öğrencilerin madde konusunda ön bilgilerini ölçmek ve maddelerin
sıkışabilme özelliklerine dikkat çekmek.
Yapılacaklar : • Verilen şemanın içine katı, sıvı ve gazların ortak ve farklı
özellikleri yazılır.
• Bir balon, kavanozun içine girecek şekilde şişirilir ve kavanozun içine yerleştirilir.
• Diğer balonun ağzı kesilip kavanozun ağzına sıkıca geçirilir.
• Kavanozun ağzındaki gergin balon yukarı aşağı çekilerek kavanozun içindeki balonun hareketi gözlenir ve neler olduğu ile ilgili gözlem sonuçları kaydedilir.
• Aynı etkinlik kavanozun içine 20 mlt su konarak tekrarlanır.
• Kavanozdaki suyun hacminin değişip değişmediği gözlenir.
• Aynı etkinlik kavanozun içine taşlar konup tekrarlanır.
• Kavanozdaki taşların hacminin değişip değişmediği gözlenir.

Maddenin Tanınması Oyunu : (Ders Kitabı – 86)
Amaç : Maddenin halinin belirlenmesi.
Yapılacaklar : • Sınıfta dörder kişilik gruplar oluşturulur.
• Her gruptan gönüllü bir ebe seçilir.
• Ebe aklından bir madde tutar ve maddenin ne olduğunu kimseye söylemez.
• Diğer grup üyeleri ebeye madde ile ilgili cevabı “Evet, Hayır” olan sorular sorarlar.
• Grup üyeleri ebenin verdiği cevapları değerlendirip maddenin ne olduğunu bulmaya çalışırlar.
• İlk aşamada maddenin halini bulmak için bir tane soru yöneltilir.
• İkinci aşamada maddenin diğer özelliklerini belirlemek için ebeye üçer tane soru yöneltilir.
• Üçüncü aşamada maddenin çeşitli değişimlere uğraması sonucu (ısıtma, kırma, kesme, parçalama) ne gibi değişikliklere uğrayacağı sorulur.
• Doğru cevabı bulan ilk kişi oyunu kazanır.

3- Maddelerin Ortak Özellikleri:
Bütün maddeler için ortak olan ve maddeleri ayırt etmek için kullanılamayan özellilerdir. Kütle, hacim, eylemsizlik ve tanecikli yapı maddeler için ortak özelliklerdir.

a) Kütle :
Maddenin değişmeyen miktarına kütle denir. Kütle m sembolü ile gösterilir.

b) Eylemsizlik :
Bir cismin hareketine devam etme isteğine eylemsizlik denir. Bir cisim başlangıçta duruyorsa durmaya, hareket halinde ise hareketine devam etmek ister.

c) Tanecikli Yapı:
Bütün maddeler atom (veya bazen molekül) denilen taneciklerden oluşmuştur.

d) Hacim :
Bir maddenin boşlukta kapladığı yere hacim denir.

4- Maddelerin Sıkışma – Genleşme Özellikleri :
Doğada bulunan maddeler göründüğü gibi bütünsel (bütün gibi görünen) yapıda değildir. Doğada bulunan bütün maddeler taneciklerden oluşur ve bu taneciklerin arasında boşluk bulunur. Maddedeki tanecikler arasında bulunan boşluk miktarı maddenin haline göre değişir.
Katı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler birbirlerine sıkıca bağlıdır ve taneciklerin arasındaki boşluk çok azdır. Katı tanecikleri arasındaki boşluk çok az olduğu için katılar sıkıştırılamazlar.
Sıvı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler katılara göre birbirlerine daha zayıf bağlarla bağlıdır ve tanecikler birbirlerine daha uzaktır. Sıvı tanecikleri arasındaki boşluk katılara göre daha fazla olmasına rağmen sıvılar sıkıştırılamaz kabul edilirler.
Gaz halindeki maddeyi oluşturan tanecikler arasındaki boşluk katı ve sıvılara göre daha fazladır ve gaz tanecikleri birbirlerinden tamamen bağımsız olup gelişigüzel (rast gele) hareket ederler. Gaz tanecikleri arasındaki boşluk çok fazla olduğu için gazlar sıkıştırılabilirler.
Maddelerin sıkışma özelliği taneciklerinin arasında bulunan boşluk miktarına göre değişir. Maddenin taneciklerinin arasında bulunan boşluk miktarı da maddenin haline göre değişir. Katı, sıvı ve gaz halindeki maddelerin taneciklerinin arasında boşluk bulunmasına rağmen gazların taneciklerinin arasındaki boşluk miktarı fazla olduğu için sadece gazlar sıkıştırılabilirler. Katı ve sıvı haldeki maddelerin taneciklerinin arasındaki boşluk miktarı fazla olmadığı için katı ve sıvılar sıkıştırılamazlar.
Gaz halindeki maddeyi oluşturan tanecikler sıkıştırılabildikleri için tanecikler serbest kaldıklarında tekrar genleşebilirler (eski hallerine geri dönerler). Katı ve sıvı haldeki maddeyi oluşturan tanecikler sıkıştırılamadığı için tanecikler serbest bırakıldıklarında tekrar genleşemezler.

NOT : 1- Sünger, pamuk, yün gibi maddeler sıkıştırılabilmelerine rağmen bu maddeler katı
haldedir. Maddelerin sıkıştırılabilmelerinin nedeni ise bu maddelerin yapısında bulunan boşluklarda havanın bulunması ve havanın sıkıştırılmasıdır. Hava sıkıştırıldığı için madde sıkıştırılmış gibi görünür.
2- Katı ve sıvı haldeki maddeler hal değiştirerek gaz haline geçebildikleri için katı ve sıvı haldeki maddeler de taneciklerden oluşur.
3- Günlük hayatta kullanılan yangın söndürücüler, mutfak tüpleri, toplar, deodorantlar sıkıştırılmış gaz içerirler.
4- Maddeler bütünmüş (tek parça) gibi görünmesine rağmen bütünsel yapıda değildir. Bina tuğlalardan, tuğlalar kum yığınlarından, kum yığınları kum taneciklerinden, kum tanecikleri atomlardan oluşurlar.
5- Katı iyodun alkol çözeltisi mikrop öldürücü (antiseptik) özellik taşır ve tentürdiyot olarak kullanılır. Ayrıca, iyot denilen madensel tuz vücut için gereklidir. Fakat iyot, kimyasal madde olduğu için doğrudan tüketilemez. Vücuda besinler yoluyla alınması gerekir. (Deniz ürünleri, tahıl, yumurta, et, süt, ve iyotlu tuzlarda bulunur). İyot eksikliğinde büyüme yavaşlar, zeka geriliği ve guatr hastalığı oluşur.
6- İyot – alkol çözeltisinde, alkolü oluşturan tanecikler iyodun çevresini sarar ve iyodun alkole dağılmasını sağlar. Çözünme olayında iyot, taneciklerine ayrılarak alkolün her tarafına yayılır ve böylece alkol renklenir. Alkolün renklenmesi, renkli iyot taneciklerinin alkolün her tarafına yayılmasının sonucudur ve katılar da bu nedenle taneciklerden oluşurlar.

SORU : 1- Maddelerin sadece sıkışma özelliği ile madde tanınabilir mi?
2- Şırıngadaki hava sıkışıyorsa hava, bütünsel yapıda mıdır?
3- İçinde hava varken sıkıştırılan pistonun serbest bırakıldığında eski konumuna gelmesinin nedeni nedir?
4- Hava bütünsel yapıda olsaydı, içinde hava varken sıkıştırılan piston serbest bırakıldığında eski konumuna gelebilir miydi?
5- Araçlarda kullanılan hava yastıklarında gazların sıkışma özelliğinden nasıl yararlanılır?
6- Araçlardaki hava yastıklarının yaşam açısından önemi nedir?
3. Etkinlik : Maddelerin Özelliklerini Bulalım (Çalışma Kitabı – 49)
Amaç : Maddenin halinin özelliklerinin belirlenmesinin sağlanması.
Yapılacaklar : • Verilen özellikler incelenerek maddenin hangi halinin bu özelliğe
sahip olduğunu tespit etmek.
• Bir özelliğin maddenin farklı hallerinde de bulunabileceği belirtilir.

4. Etkinlik : Şırıngadaki Hava (Çalışma Kitabı – 49)
Amaç : Maddenin bütünmüş gibi görünmesine rağmen taneciklerden oluştuğu fikrine
ulaşmalarını sağlamak.
Yapılacaklar : • Önce sıkıştırılmış havayı oluşturan tanecikler çizdirilir.
• Daha sonra pistonu çekilmiş şırıngaya, ilk şırıngada bulunan tanecikler çizdirilir. Bu taneciklerin sayısı ve büyüklüğünün önceki şırıngadakilerle aynı olmasına dikkat edilir.
• Gazların tanecikli yapıda olmasının ve tanecikler arasında fazla boşluk bulunmasının ne gibi yararlar sağladığı açıklanır.

5. Etkinlik : Maddeleri Modelleyelim (Çalışma Kitabı – 50)
Amaç : Maddelerin katı, sıvı ve gaz hallerini oluşturan taneciklerin
modellendirebilmelerinin sağlanması.
Yapılacaklar : • Evde kullanılan boncuk, ip, lastik gibi malzemelerle maddenin katı,
sıvı ve gaz hallerinin modelleri oluşturulur.

2. Etkinlik : İyot Dağılınca Ne Olur? (Ders Kitabı – 90)
Amaç : Katı maddelerin taneciklerden oluştuğunu gözlemlemek.
Yapılacaklar : • Sınıfın yapısı ve malzeme miktarına göre gruplar oluşturulur.
• İyot ve alkolün kimyasal madde olduğu için koklanmaması ve dokunulmaması gerektiği belirtilir. İyot pens veya spatula ile alınır.
• Deney yapılmadan sonucun ne olacağının tahmin edilmesi istenir.
• Katı iyottan kopan küçük parçaların alkolü renklendirmesi gözlenir ve iyot ile alkolün taneciklerden oluştuğu fikrinin oluşması beklenir.
• – Sıvının renklenmesinin sebebi nedir?
– Alkol içine atılan katı iyot aynı büyüklükte kalıyor mu?
– İyot, alkole konulduğu bölgede kalıyor mu?
• Alkole dağılan renkli maddenin iyot tanecikleri olduğu, taneciklerin iyottan koptuğu, bu taneciklerin görülemiyor olmasının iyodun da görünemeyen taneciklerden oluştuğu sonucuna ulaşılır.

3. Etkinlik : Şekere Ne Oldu (Ders Kitabı – 91)
Amaç : Katı maddelerin taneciklerden oluştuğunun fark edilmesini sağlamak.
Yapılacaklar : • Dereceli silindire yarısına kadar su konur ve suya şeker atılır.
• Şeker atılmadan su seviyesi işaretlenir.
• Şeker atıldığında su seviyesinin değişip değişmediğine bakılır.
• – Küp şeker aynı büyüklükte kaldı mı?
– Şeker suyun içinde nerede bulunuyor?
• Sonuca varalım kısmında;
– Şeker suda çözününce onu göremeyiz.
– Şeker çözündükten sonra dereceli silindirdeki su seviyesi değişmedi.
– Şeker tanecikleri, su taneciklerinin arasına girdi.
• Ders kitabındaki şekil inceletilir, şekerin suya konduğu ilk durum ve çözünmeden sonraki durumu karşılaştırılır.
• Su taneciklerinin şeker taneciklerinin etrafını sararak şeker taneciklerini birbirinden ayırdığı ve şeker taneciklerinin su taneciklerinin arasına girdiği belirtilir.
3. Alternatif Etkinlik : Bu Bardak Dolu mu? (Öğretmen Kitabı – 90)
Amaç : Çakıl ve kum tanesi ile maddeyi oluşturan tanecikler arasında
benzetme yapmak.
Yapılacaklar : • Bardağa çakıl taşları doldurulur.
• Çakıl taşı konan bardağa kum eklenip eklenemeyeceği sorulur.
• Çakıl taşı bardağı doldurduğu halde, kumun bardağa nasıl dolabileceği sorulur.
• Çakıl taşı ve kumun bardağı tamamen kaplayıp kaplamadığı sorulur.
• Bardağa su eklenip eklenemeyeceği denenir.

5- Atom :
Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Maddeyi oluşturan ve maddenin kendi özelliğini taşıyan en küçük yapı birimin atom denir. Katı, sıvı ve gaz halindeki maddeler atom denilen taneciklerden oluşmuşlardır. Atomun içerisinde de daha küçük tanecikler bulunur.
Canlı ve cansız varlıkların tamamı atomlardan oluşmuştur. Canlıların en küçük yapı birimleri olan hücreler, çok sayıda atomdan oluşan protein, karbonhidrat ve yağlardan oluşmuştur.
Atom küre şeklindedir ve elektrikli yapıya sahiptir. Atom, kelime anlamı olarak bölünemez, parçalanamaz anlamındadır. Atom, çıplak gözle ya da en gelişmiş elektron mikroskobu ile bile görülemez.
Atom, bir maddenin sahip olduğu bütün özellikleri taşır. Bu nedenle maddenin kütlesi varsa atomun kütlesi de vardır. Madde sürtünme, dokunma ya da etki yoluyla elektriklenirken elektron alıp verebiliyorsa atomda elektron alıp verebilir.

6- Atom Hakkında Ortaya Konan Görüşler ve Atom Teorileri :
Atom hakkında Democritus, Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr ve De Broglie isimli bilim adamları ve filozoflar görüşlerini ortaya koymuşlar ve günümüzdeki atom modeli ortaya çıkmıştır.

a) Democritus Atom Teorisi :
Atom hakkında ilk görüş M.Ö. 400’lü yıllarda Yunanlı filozof Democritus tarafından ortaya konmuştur. Democritus, maddenin taneciklerden oluştuğunu savunmuş ve bu taneciklere atom adını vermiştir. Democritus, atom hakkındaki görüşlerini deneylere göre değil varsayımlara göre söylemiştir. Democritus’ a göre;
• Madde parçalara ayrıldığında en sonunda bölünemeyen bir tanecik elde edilir ve bu tanecik atomdur.
• Bütün maddeler aynı tür atomlardan oluşur.
• Maddelerin farklı olmasının nedeni maddeyi oluşturan atomların sayı ve dizilişi biçiminin farklı olmasıdır.
• Atom görülemez.
• Atom görülemediği için bölünemez.

NOT :

1- Democritus, Teos’ta doğmuş Anadolulu düşünürdür. Günümüzden 2500 yıl kadar
önce M.Ö. 500’ lü yıllarda yaşamıştır.
2- Maddedeki değişmelerin bölünemeyen bu taneciklerin sayı; biçim ve dizilişlerindeki değişmeye bağlı olduğunu kabul etmiştir.

b) John Dalton :
Atom hakkında ilk bilimsel görüş 1803 – 1808 yılları arasında İngiliz bilim adamı John Dalton tarafından ortaya atılmıştır. Dalton’ a göre;
• Maddenin en küçük yapı taşı atomdur. (Maddeler çok küçük, bölünemez, yok edilemez taneciklerden oluşur.)
• Atomlar parçalanamaz
• Atom içi dolu küre şeklindedir.
• Bütün maddeler farklı tür atomlardan oluşmuştur.
• Maddelerin birbirlerinden farklı olmasının nedeni maddeyi oluşturan atomların farklı özellikte olmasıdır.
• Bir maddeyi oluşturan atomların tamamı birbirleriyle aynı özelliklere sahiptir.

NOT :

1- Madde fiziksel veya kimyasal değişmeye uğradığında atomlar varlıklarını korurlar, parçalanmaz ve yeniden oluşturulamazlar.
2- Kimyasal olaylar atomların birleşmesi veya ayrılması sonucu oluşur. Atomlar birleşerek molekülleri oluşturur. Bir bileşiğin molekülleri tamamen birbirinin aynısıdır.
3- Dalton İngiltereli bir kimyacı olup daha çok maddenin yapısını açıklayan atom teoriyle ün kazanmıştır. Bunun yanında gazların bir takım özellikleriyle ve özellikle kısmi basınçlarıyla alakalı çalışmalarda yapmıştır.
4- Birçok elementin atomlarının ağırlıklarını kendi ilkel ortamında çalışarak ölçmeye çalışmış ve bu ağırlıklarla alakalı bir tablo yapmıştır. Ancak daha sonra gelişen teknik ve teknolojiyle bilim adamları tarafından atomların ağırlıklarını yeniden ölçülmüş ve maalesef Dalton’un hazırladığı bu tablonun hatalı olduğu ortaya çıkmıştır.
5- Sabit oranlar kanunu ve katlı oranlar kanunu olarak gördüğümüz bileşiklerdeki kütlesel ilişkilere bakarak 1803 yılında John Dalton, maddelerin çok çok küçük yapı taşlarının topluluğu halinde bulunduğu, fikrini ileri sürdü Dalton atom teorisi olarak ortaya konular temel özellikler şunlardır.
6- Aynı elementin atomları biçim, büyüklük, kütle ve daha başka özellikler bakımından aynıdır. Ancak bir elementin atomları başka bir elementin atomlarından farklıdır.
7- Atomlar belli sayılarda birleşerek molekülleri oluştururlar. 1 atom X ile 1 atom Y den XY, 1 atom X ile 2 atom Y den XY2 bileşiği oluşur. Oluşan bileşikler ise standart özellikleri moleküller topluluğudur.
8- Farklı cins atomlar farklı kütlelidir.
9- Atomla ilgili günümüzdeki bilgiler dikkate alındığında Dalton atom teorisinde üç önemli yanlış hemen fark edilir:
• Atomlar içi boş küreler değildir. Boşluklu yapıdadırlar.
• Aynı cins elementlerin atomları tam olarak aynı değildir. Kütleleri farklı (izotop) olanları vardır.
• Maddelerin en küçük parçasının atom olduğu ve atomların parçalanamaz olduğu doğru değildir. Radyoaktif atomlar daha küçük parçalara ayılarak daha farklı kimyasal özellikte başka atomlara ayrışabilir; proton, nötron, elektron gibi parçacıklar saça bilirler.

c) John Joseph Thomson :
Atomun yapısı hakkında ilk model 1898 yılında Thomson tarafından ortaya konmuştur. Thomson atom modeli bir karpuza yada üzümlü keke benzer. Thomson’ a göre;
• Atom küre şeklindedir. (Çapı 10–8 cm)
• Atomda (+) ve (–) yüklü tanecikler bulunur.
• Thomson’a göre atom; dışı tamamen pozitif yüklü bir küre olup negatif yüklü olan elektronlar kek içerisindeki gömülü üzümler gibi bu küre içerisine gömülmüş haldedir.

NOT :

1- İngiliz fizik âlimlerinden biri olup, elektronlar hakkındaki çalışmalardan dolayı 1906 da Nobel fizik ödülünü almıştır. 1885’te
içi boş bir cam tüp içerisinden elektrik akımları üzerinde çalışırken ışınları tüpün negatif (katot) kutbundan geldiğini görmüş ve ilk defa katot ışınlarını bulmuştur. Böylece elektronları da bulmuştur. Ve sonuç olarak elektronların her atomun tabiatında var olan temel parçacıklar olduğunu söylemiştir.
2- Dalton atom modelinde (-) yüklü elektronlardan ve (+) yüklü protonlardan söz edilmemiştir. Yapılan deneyler yardımıyla; katot ışınlarından protonun varlığını ortaya koymuştur. Thomson atom altı parçacıklar üzerinde çalışmalar yaparken icat ettiği katot tüpü yardımıyla 1887 yılında elektronu keşfinden sonra kendi atom modelini ortaya attı
3- Elektronların kütlesi pozitif yüklerin kütlesinden çok küçüktür. Bu nedenle atomları başlıca pozitif yükler oluşturur.
4- Atomda elektriksel dengeyi sağlamak için pozitif yük sayısına eşit sayıda elektron küre içinde dağılmıştır.

5- ELEKTRON’UN KEŞFİ
Maddenin yapısına ilk olarak modern yaklaşım Thomson’un katot ışınlarını inceleyerek elektronun keşfi ile başlar. Thomson : elektriksel gerilim uygulanan katot ışınları tüpünde katot ışınların negatif kutup tarafından itildiğini pozitif kutba doğru çekildiğini tespit etti.
Aynı cins elektrik yüklerinin bir birini itmesi ve farklı yük elektrik yüklerinin birbirini çekmesi nedeniyle Thomson katot ışınlarının negatif elektrik yüklerinden olduğu sonucu çıkardı.
Thomson deneyinde katot için farklı madde kullandığında ve deney tüpünün farklı gazla doldurulduğunda da katot ışınlarının aynı davranışta bulunduğunu gördü. Böylece elektronun maddenin cinsinin karakteristik bir özelliği olmadığını bütün atom cinsleri için elektronun her birinin aynı olduğunu neticesini ortaya koydu.
Elektron negatif yüklü olduğundan elektriksel alanda pozitif kutba doğru saparlar. Elektriksel alandaki bu sapmalar taneciğin yükü (e)ile doğru, kütlesi(m) ile ters orantılıdır. Yükün kütleye oranı (e/m) bir elektrik alanı içinde elektronların doğrusal yoldan ne kadar sapacağını gösterir.

6- PROTONUN KEŞFİ
Katot tüpleriyle elektron elde edildiği gibi, elektrik deşarj (boşalma ) tüpleri ile de pozitif iyonlar elde edilir. Bu tüplerde uygulanan yüksek gerilim sonucunda atomdan elektronlar koparılarak pozitif iyonlar oluşturulur. Oluşan bu pozitif iyonlar bir elektriksel alanda elektronun ters yönünde hareket ederek negatif elektrota (katota) doğru ilerler. Bu iyonların büyük bir kısmı hareketleri sırasında ortamdaki elektronlara çarparak nötral atomlar oluştururlar. Çok az bir kısmı ise yollarına devam ederek katota erişirler. Eğer ortası delikli bir katot kullanılırsa, pozitif parçacıklar delikten geçerler. Bu ışınlara pozitif iyonlar ya da kanal ışınları denir.
Pozitif iyonlar için e/m nin saptanmasında katot ışınlarının incelenmesinde kullanılan yöntemin hemen hemen aynısı kullanıldı. Katot ışınlarında katot maddesi ne olursa olsun elde edilen ışınların e/m oranı hep aynı bulunmuştu. Oysa pozitif ışınlarda elde edilen e/m oranı tüpteki gazın oranına göre farklı olduğu bulundu
7- Protonlar ve elektronlar yüklü parçacıklardır. Bunlar yük bakımından eşit, işaretçe zıttılar. Protonlar +1 birim yüke, elektron ise –1 birim yüke eşittir.
8- Nötr bir atomda proton sayısı elektron sayısına eşit olduğundan yükler toplamı sıfıra eşittir.
9- Atom yarı çapı 10-8 cm olan bir küre şeklindedir. Söz konusu küre içerisinde proton ve elektronlar atomda rasgele yerlerde bulunurlar. Elektronun küre içindeki dağılımı üzümün kek içindeki dağılımına benzer.
10- Elektronların kütlesi ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Bu nedenle atomun ağırlığını büyük ölçüde protonlar teşkil eder.
11- • Nötron denilen parçacıklardan bahsedilmemesi Thomson atom teorisinin
eksikliklerinden biridir.
• Proton ve elektronların atomda rasgele yerlerde bulunduğu iddiası ise teorinin hatalı yönüdür.

d) Sir Ernest Rutherford (*) :
Atomun çekirdeğini ve çekirdekle ilgili birçok özelliğin ilk defa keşfeden bir bilim adamıdır.
• Atom kütlesinin tamamına yakını merkezde toplanır, bu merkeze çekirdek denir.
• Elektronlar çekirdek etrafında dairesel yörüngelerde sürekli dolanırlar. (Yörünge daire şeklinde değil, enerji seviyesine karşılık gelen orbitallerde dolanır.)
• Elektronların bulunduğu hacim çekirdeğin hacminden çok büyüktür.
• Çekirdekteki yük miktarı bir maddenin bütün atomlarında ayın, farklı maddenin atomlarında farklıdır.
• Çekirdekteki yük sayısı, elektron sayısına eşittir.
• Çekirdekteki pozitif yüklerin kütlesi yaklaşık atom kütlesinin yarısına eşittir.

NOT :

1- Yeni Zellanda’da doğmuş ve başarılı bir öğrenci olduğundan 1894 yılında İngiltere’ye gelmiştir. İlk önceleri elektromanyetik
radyasyon hakkında çalışmalar yapmıştır. Daha sonraları ilgisini X ışınlarına ve radyoaktiviteye çevirmiştir. Farklı tipte elektromanyetik radyasyonların varlıklarını ortaya atmış bunlara ilk defa , ve  sembolleri ve isimlerini vermiştir. Devamla  ışımasının helyum çekirdeği,  ışımasının ise elektron içerdiğini bulmuş ve bu çalışmasından dolayı 1908 yılında kimya Nobel ödülü almıştır.
2- 1911 yılında atomun kütlesinin çoğunu içine alan çok küçük bir merkezinin olduğunu ortaya attı, ve buna çekirdek adını verdi.
3- Atomun yapısının açıklanması hakkında önemli katkıda bulunanlardan biride Ernest Rutherford olarak bilinir. Rutherford’dan önce Thomsan atom modeli geçerliydi bu kurala göre atom küre şeklindedir. Ve küre içerisinde proton ve elektronlar bulunur. Acaba bu proton ve elektronlar atom içerisinde belirli bir yere mi yoksa rast gele mi dağılım içerisinde mi bulunuyordu? Bu sorunun cevabı daha bulunamamıştı. Rutherford bu sorunun cevabı ve Thomson atom modelinin doğruluk derecesini anlamak için yaptığı alfa () parçacıkları deneyinde bir model geliştirdi
4- Polonyum ve radyum bir - ışını kaynağıdır. Rutherford bir radyoaktif kaynaktan çıkan - taneciklerini bir demet halinde iğne ucu büyüklüğündeki yarıktan geçirdikten sonra kalınlığı 10-4 cm kadar olan ve arkasında çinko sülfür (ZnS) sürülmüş bir ekran bulunan altın levha üzerine gönderdi. Altın levhayı geçip ekran üzerine düşen  - parçacıkları ekrana sürülen ZnS üzerine ışıldama yaparlar. Böylece metal levhayı geçen  - parçacıklarını sayma imkanı elde edilmiş olunur. Rutherford yaptığı deneyde metal levha üzerine gönderilen  - parçacıklarının 99,99 kadarının ya hiç yollarında sapmadan ya da yollarında çok az saparak metal levhadan geçtiklerini, fakat çok az bir kısmının ise metale çarptıktan sonra büyük bir açı yaparak geriye döndüklerini gördü. Rutherford daha sonra deneyi altın levha yerine kurşun, bakır ve platin levhalar üzerinde denedi. Hepsinde de aynı sonuç ortaya çıktığını gördü.
Kinetik enerjisi çok yüksek olan çok hızlı olarak bir kaynaktan çıkan  - parçacıklarının geriye dönmesi için;
1- Metal levhada pozitif kısmın olması
2- Bu pozitif yüklü kısmın kütlesinin (daha doğrusu yoğunluğunun) çok büyük olması gerekir.
Bu düşüncelerden harekele Rutherford bu deneyden şu sonucu çıkardı:
• Eğer  - tanecikleri atom içerisinde ki bir elektrona çarpsaydı kinetik enerjileri büyük olduğu için elektronu yerinden sökerek yoluna devam edebilirdi. Ayrıca a - taneciği pozitif, elektron olduğundan söz konusu almaması gerekliydi. Bu düşünceyle hareket eden Rutherford metale çarparak geriye dönen a - parçacıklarının sayısı metal levhadan geçenlere oranla çok küçük olduğundan atom içerisinde pozitif yüklü ve kütlesi büyük olan bu kısmın hacmi, toplam atom hacmine oranla çok çok küçük olması gerektiğini düşünerek, bu pozitif yüklü kısma çekirdek dedi.
• Rutherford atomun kütlesini yaklaşık olarak çekirdeğin kütlesine eşit olduğu ve elektronlarda çekirdek etrafındaki yörüngelere döndüğünü ileri sürmüştür. Buna göre Rutherford atomu güneş sistemine benzetmiş oluyor. 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 anlamak önemlidir. Bunu şu şekilde ifade edebiliriz. Eğer bir atomun çekirdeği Bir tenis topu büyüklüğünde olsaydı, bu atom büyük bir stadyum büyüklüğünde olurdu.

d) Niels David Bohr (*) :
Bohr atom teorisi hidrojenin yayınma spektrumuna dayanılarak açıklanır. Bohr’ a göre;
• Elektronlar çekirdek etrafında belirli enerjiye karşılık gelen belirli uzaklıklarda bulunur.
• Yüksek enerji düzeyinde bulunan elektron, düşük enerji düzeyine geçerse fotonlar halinde ışık yayarlar.
• Kararlı hallerin tamamında elektronlar çekirdek etrafında dairesel yörünge izlerler.

NOT :

1- Bohr, Danimarkalı bir fizikçidir. Doktorasını bu şehirde bitirdikten sonra 1911 yılında J.J. Thomson ile birlikte çalışmak için
İngiltere’ye gitti. Birkaç yıl içinde ciddi ve başarılı çalışmalarda bulunarak atomların yapısını ve spektrumların açıklanışı hakkında teorisini ortaya koymuş ve kitap halinde yayınlamıştır. Daha sonra Kopenhag’a geriye dönmüş ve orada teorik fizik enstitüde yöneticilik yapmıştır. Bu enstitüde gerek kimya ve gerek fizik dalında birçok Nobel ödülü kazanmış olan W. Heisenberg, W.Pouli ve L. Pauling gibi birçok genç bilim adamı yetiştirmiştir. Atomun ilk kuantum modelini önerdi. Kuantum mekaniğinin ilk gelişmesinde aktif olarak katıldı ve bu konuda pek çok felsefi çalışmalar yaptı. Çekirdek fiziğine, çekirdeğin sıvı damlası modelinin geliştirilmesinde büyük rol oynadı. Atomların yapısı ve onlardan yayılan ışınım üzerine yaptığı çalışmalar için 1922'de fizikte Nobel ödülünü kazandı.
Buraya kadar anlatılan atom modellerinde atomun çekirdeğinde (+) yüklü proton ve yüksüz nötronların bulunduğu, çekirdeğin etrafında dairesel yörüngelerde elektronların dolaştığı ifade edildi. Bu elektronların çekirdek etrafında nasıl bir yörüngede dolaştığı, hızı ve momentumlarının ne olduğu ile ilgili bir netice ortaya konmadı. Bohr ise atom teorisinde elektronların hareketini bu noktadan inceledi.
• Bir atomdaki elektronlar çekirdekten belli uzaklıkta ve kararlı hâllerde hareket ederler. Her kararlı halin sabit bir enerjisi vardır.
• Her hangi bir enerji seviyesinde elektron dairesel bir yörüngede (orbitalde) hareket eder. Bu yörüngelere enerji düzeyleri veya kabukları denir.
• Elektronlar kararlı hallerden birinde bulunurken atomdan ışık (radyasyon) yayılmaz. Ancak yüksek enerji düzeyinden daha düşük enerji düzeyine geçtiğinde, seviyeler arasındaki enerji farkına eşit bir ışık kuantı yayınlar. Bunlara E=h.ν bağıntısı geçerlidir.
• Elektron hareketinin mümkün olduğu kararlı seviyeler K, L, M, N, O gibi harflerle veya en düşük enerji düzeyi 1 olmak üzere her enerji düzeyi pozitif bir tam sayı ile belirlenir ve genel olarak “n” ile gösterilir. (n : 1,2,3, ...∞ )
Bugünkü atom modelimize göre : Borh kuramını elektronların dairesel yörüngelerde hareket ettiği, ifadesi yanlıştır.
2- 1913'te Danimarkalı fizikçi Niels Bohr (1885-1962), hidrojen atomunun tayf çizgilerini kuantum kuramına dayanarak açıkladı. Buna göre çekirdek çevresindeki elektron, her enerjiyi değil, ancak belirli enerjileri alabiliyordu. En düşük enerjili durumdaki atoma temel durumdaki atom, enerji verilmiş atomlara da uyarılmış atom denir. Elektron yüksek enerjili durumdan daha düşük enerjili duruma sıçrayarak düşer, bu sırada ışık yayınlanır. Bohr modeli hidrojen atomunun yanı sıra bir elektronlu helyum(+1 yüklü helyum iyonu) ve lityum iyonu (+2 yüklü lityum iyonu) tayf çizgilerine başarıyla uygulandı.Ancak bu model çok elektronlu atomların davranışlarını açıklayamadığından yaklaşık 12 yıl geçerli kaldı. Bununla birlikte,kuram çok elektronlu atom ve iyonların karmaşık tayf çizgilerini açıklamakta yetersiz kaldı Daha sonra yerini Modern atom modeli aldı.
Bohr’a göre elektronlar çekirdek belirli uzaklıklarda dairesel yörüngeler izler. Çekirdeğe en yakın yörüngede bulunan ( n = 1 ) K tabakası en düşük enerjilidir Çekirdekten uzaklaştıkça tabakanın yarı çapı ve kabukta bulunan elektronun enerjisi artar.Elektron çekirdekten sonsuz 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 oluşur. Elektron çekirdeğe yaklaştıkça atom kararlı hale gelir, 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 ) bulunan elektronun enerjisini –313,6 kkral/mol olarak bulmuştur.

f) De Broglie Atom Teorisi :

NOT :

1- Bohr’ın atom modeli elektronların yörüngeler arası geçişlerinin mümkün kılan“enerji ( kuvantum ) sıçramalarını “ açıklamakta
yetersiz kalmaktaydı . Bunun çözümü Fransız fizikçi Prens Victor De Broglie tarafından teklif edilmişti. De Broglie bilinen bazı taneciklerin uygun koşullar altında tıpkı elektromanyetik radyasyonlar gibi bazen de elektromanyetik radyasyonlara uygun şartlarda tıpkı birer tanecik gibi davrana bileceklerini düşünerek elektronlara bir sanal dalganın eşlik ettiğini öne sürerek bir model teklif etti . Bu modele göre farklı elektron yörüngeleri çekirdeğin etrafında kapalı dalga halkaları oluşturmaktaydı.

h) Born Heisenberg’ in Atom Teorisi :

NOT :

1- Almanyalı kuramsal bir fizikçi olan Born Heisenberg’in ilkesini katlamakla beraber bir takım olasılık ve istatistikî hesaplar
neticesinde bir elektronun uzaydaki yerini yaklaşık olarak Born Schrödinger’in dalga mekaniği ile kuvantum teorisi arasında bir bağıntı kurdu. Böylece elektronun uzayın bir noktasında bulunması ihtimalinin hesaplana bilineceğini göstermiş oldu.

ı) Modern Atom Teorisi :

NOT :

1- Bohr, elektronu hareket halinde yüklü tanecik olarak kabul edip, bir hidrojen atomundaki elektronun sadece bazı belirli enerjiye
sahip olacağını varsayarak teorisini ortaya attı. Bu teori hidrojen gibi tek tek elektronlu He+ , Li+2 iyonlarına da uymasına rağmen, çok elektronlu atomların ayrıntılı spektrumlarının, kimyasal özelliklerini açıklanmasına uymamaktadır. Yine de modern atom modelinin gelişiminde bir basamak teşkil etmiştir.
2- Modern atom teorisini kısaca şu şekilde özetleyebiliriz:
• Atomda belirli bir enerji düzeyi vardır. Elektron ancak bu düzeyden birinde bulunabilir .
• Elektron bir enerji düzeyindeki hareketi sırasında çevreye ışık yaymazlar.
• Atoma iki düzey arasındaki fark kadar enerji verilirse elektron daha yüksek enerji düzeyine geçer
• Atoma verilen enerji kesilirse elektron enerjili düzeyinde kalamaz daha düşük enerji düzeyinden birine geçer. Bu sırada iki düzey arasındaki fark kadar enerjiyi ışık şekline çevreye verir
3- Modern atom modeli dalga mekaniğimdeki gelişmelerin elektronun hareketine uygulanmasına dayanmaktadır. Bu modelin öncüleri Werner Heisenberg ve Erwin Schrödlinger gibi önemli bilim adamlarıdır.
Erwin Schrödlinger (1887–1961) Avusturya’nın Viyana şehrinde doğmuş ve 1939 yılından 1956 yılına kadar İrlanda da çalışmıştır. 1926 yılında henüz İsviçre de çalışırken Heisenberg tarafından ortaya atılıp formüllendirilen kuvantum teorisine alternatif olarak kendi adıyla anılan (Schrödlinger eşitliği ) dalga mekaniği teoremini ortaya atmıştır. Schrödlinger teoremi kısaca elektronların gerek atom içerisinde gerekse moleküllerdeki hareketini dalga cinsinden matematiksel bir şekilde açıkladı. Bu çalışmalarından dolayı 1933 yılında fizik Nobel ödülünü İngiliz fizikçi Paul Dirac ile paylaştı.
Werner Heisenberg (1901 – 1976) Atomların yapısını ve elektron gibi atom altı parçacıkların davranışlarını açıklayan quantum mekaniği teorisinin kurucusu olan bir Alman fizikçidir. 1927 yılında kendi adı il anılan belirsizlik ilkesini ortaya atmıştır.Bu ilkesinde Heisenberg kısaca ”elektron kadar küçük olan bir parçacığın hem pozisyonunu hem de momentumunu kesin olarak bulmak mümkün değildir” demektedir. Bu çalışmalarından dolayı 1932 yılında Nobel fizik ödülü almıştır.
1924 yılında Louis De broglie ışı ve maddenin yapısını dikkate alarak küçük tanecikler bazen dalgaya benzer özellikler gösterebilirler şeklindeki hipotezi elektron demetlerinin bir kristal tarafından X – ışınlarına benzer biçimde saptırılması ve dağılması deneyi ile ispatlandı.
1920’li yıllarda Werner Heisenberg, atomlardan küçük taneciklerin davranışlarını belirlemek 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 ve nereye gittiğini kesin olarak bilemeyiz. Benzer şekilde taneciğin nasıl hareket ettiğini biliyorsak onun yerin kesin olarak bilemeyiz”
Buna göre elektronun herhangi bir andaki yeri ve hızı aynı anda kesin olarak bilinmez. Bir taneciğin yerini ve hızını ölçebilmek için o taneciği görmek gerekir. Taneciğin görünmesi de taneciğe ışın dalgası göndermekle olur. Elektron gibi küçük tanecikleri tespit etmek için düşünülen uygun dalga boyundaki ışık, elektronun yerini ve hızını değiştirir. Bu yüzden aynı anda elektronun yeri ve hızı ölçülmez. Bu nedenle de elektronların çekirdek etrafında belirli dairesel yörüngeler izledikleri söylenemez. Yörünge yerine elektronun ( yada elektronların ) çekirdek etrafında bulunma olasılığından söz etmek gerekir.
Modern atom modeli atom yapısı ve davranışlarını diğer atom modellerine göre daha iyi açıklamaktadır. Bu model atom çekirdeği etrafındaki elektronların bulunma olasılığını kuvantum sayıları ve orbitaller ile açıklar.
Kuvantum sayıları bir atomdaki elektronların enerji düzeylerini belirten tam sayılardır. Orbitaller ise elektronun çekirdek etrafında bulunabilecekleri bölgelerdir.
Elektron tanecik olarak düşünüldüğünde; orbital, atom içerisinde elektronun bulunma olasılığı en yüksek bölgeyi simgeler. Elektron maddesel bir dalga olarak düşünüldüğünde ise; orbital elektron yük yoğunluğunun en yüksek olduğu bölgeyi simgeler. Yani, elektron tanecik olarak kabul edildiğinde elektronun belirli bir noktada bulunma olasılığından, dalga olarak kabul edildiğinde ise elektron yük yoğunluğundan söz edilir.

6. Etkinlik : Hikaye Haritası (Çalışma Kitabı – 50)
Amaç : Atom ve yapısı hakkında yorum yapılmasının sağlanması.
Yapılacaklar : • Okuma parçasına göre tablolardaki sorular cevaplandırılır.
• Bölme işleminin taneciğe ulaşıncaya kadar devam edeceği sonucuna
ulaşmaları beklenir.

7. Etkinlik : Gösterin Kendinizi (Çalışma Kitabı – 51)
Amaç : Atom hakkında bildiklerini kullanarak şiir yazmalarını sağlamak.
Yapılacaklar : • Atom kavramının ilk harflerinin kullanılarak şiir yazılması sağlanır.

4. Alternatif Etkinlik : Bitkiden Atoma (Öğretmen Kitabı – 95)
Amaç : Bitkilerin de diğer canlılar gibi karmaşık yapılardan ve bu karmaşık
yapıların da atomlardan oluştuğunun fark edilmesinin sağlanması.
Yapılacaklar : • Şekil üzerinde soru işareti olan kısımların neleri ifade ettiği belirtilir.

8. Etkinlik : Doğru mu, Yanlış mı? (Çalışma Kitabı – 51)
Amaç : Madde ve atomla ilgili bilgilerini kontrol etmek.
Yapılacaklar : • Öğrencilerin verdiği cevaplar kontrol edilir ve dönüt verilir.

9. Etkinlik : Geçmişe Yolculuk (Çalışma Kitabı – 52)
Amaç : Öğrencilerin farklı zeka türlerini ortaya çıkarmak.
Yapılacaklar : • Becquerel ile tanışan öğrencilerin bilgi edinmesi ve bu bilgileri not
etmesini sağlamak.
• Tanışma için ön hazırlık yapılması ve nelerin sorulacağının
belirlenmesi gerekir.

Kendimizi Değerlendirelim : (Ders Kitabı – 97)

1- Doğru çıkış, 5. çıkış.
2- Atomlardan oluşmuş olmaları.

MADDE VE ÖZELLİKLERİ

Uzayda yer kaplayan ve duyularla algılanabilen nesne. Maddelerin temel yapı taşı atomlardır. Bütün maddeler bazı ortak özellikler taşır. Örneğin her madde, uzayda bir yer kaplar; buna hacim denir. Yine her madde etki alanı sonsuz olan bir kütle çekimi etkisi yaratır. Bu etkiyle öteki maddeleri kendisine çeker. Bu çekim etkisinin büyüklüğü, maddenin kütlesiyle doğru orantılıdır. Büyük kütleli maddelerin kütle çekim etkisi büyük olur. Bunun yanında bütün maddeler bir “eylemsizlik” barındırır. Bir başka deyişle mevcut konumunu (durma hâlini ya da hareketini) koruma eğilimindedir. Bu eylemsizliğin büyüklüğü de yine maddenin kütlesiyle orantılıdır. Büyük kütleli maddeleri durur konumlarından harekete geçirmek ya da hareketlerini değiştirmek daha zordur.

Albert Einstein’ın geliştirdiği özel görelilik kuramına göre madde ve enerji birbirlerine dönüşebilir. Örneğin bir atom bombası patladığında ya da nükleer elektrik santrallerinde radyoaktif maddelerin tepkimeye girmesi sırasında madde enerjiye dönüşür.

Maddelerin bir başka maddeye dönüşmeksizin gözlenebilen ve ölçülebilen kimi fiziksel özellikleri vardır. Bunlar; renk, koku, tat, çözünürlük, sertlik, hacim, kütle, ısı ve elektrik iletkenliği, özkütle, genleşme, esneklik, erime noktası ve kaynama noktası gibi özelliklerdir. Bunların yanında maddelerin bir de kimyasal özellikleri bulunur. Maddelerin başka maddelerle kimyasal tepkimeye girip yeni maddeler oluşturma kapasitesi ya da yanıcılığı gibi özellikler kimyasal özelliklerdendir. Ayrıca maddelerin radyoaktif özellikleri de vardır; kimi maddeler kendiliğinden ışın yayar. Bu tür maddelere radyoaktif maddeler denir.

MADDENİN HALLERİ

Madde, katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç hâlde bulunur. Bütün bu haller birbirinden farklı özellikler taşır. Bunlardan katı maddeler (tahta, taş, demir gibi) elle tutulabilen, belirli bir biçimi, hacmi ve görünüşü olan maddelerdir. Katı maddeyi oluşturan atom ve moleküller birbirine çok yakındır. Aralarındaki boşluklar çok azdır. Atom ve moleküller arasında bir düzenlilik vardır. Sıvı maddeler (su, zeytinyağı, alkol gibi) akışkan, bulundukları kabın şeklini alan maddelerdir. Sıvı hâlde atom ya da moleküller katılardan daha düzensiz olup, tanecikler arası boşluklar katılardan daha fazladır. Gazlar belirli bir hacmi ve biçimi olmayan maddelerdir; tıpkı sıvılar gibi bulundukları kabın biçimini ve hacmini alır. Gaz hali, maddeyi oluşturan atom ya da moleküllerin arasındaki boşlukların çok olduğu hâldir. Gaz tanecikleri tümüyle düzensiz olarak hareket eder. Akciğerlere çekilen hava akciğerlerin, otomobil lâstiğinin içindeki hava da lâstiğin biçimini alır. İstenildiğinde ortam şartları elverişli hâle getirilerek maddeler bir hâlden diğerine dönüştürülebilir.

Maddeler eriyerek, donarak, buharlaşarak, yoğunlaşarak ya da süblimleşerek hâl değiştirir. Katı hâlde bulunan bir maddenin ısı alarak sıvı hâle dönüşmesine "erime" denir. Sıvı hâldeki bir maddenin ısı kaybederek katı hâle dönüşmesineyse "donma" denir. Katı maddenin eriyerek sıvılaşmaya başladığı sıcaklığa "erime noktası", sıvı maddenin ısı kaybederek katılaşmaya yani donmaya başladığı sıcaklığaysa "donma noktası" denir. Maddenin erime ve donma noktaları, maddelerin ayırt edici özelliklerinden biridir. Sıvı hâldeki bir maddenin ısı etkisiyle gaz hâline dönüşmesine "buharlaşma" denir. Gaz hâlindeki bir maddenin soğuyarak sıvı hâle dönüşmesine de "yoğunlaşma" adı verilir. Gaz hâlindeki bir maddenin sıvı hâli atlayarak, doğrudan katılaşmasına ya da bu olayın tam tersine "süblimleşme" denir. Sıvılar her sıcaklıkta buharlaşabilir. Sıcaklık artıkça buharlaşma artar. Ayrıca her sıvının buharlaşması farklıdır. Örneğin, alkol, suya göre daha çabuk buharlaşır. Sıvıların kaynama sıcaklığı sabittir. Kaynama süresince kaynayan sıvının sıcaklığı değişmez. Ancak her sıvının kaynama sıcaklığı farklıdır. Örneğin, suyun kaynama sıcaklığı deniz kenarında 100ºC, cıvanın kaynama sıcaklığıysa 357ºC'dur. Kaynama sıcaklığı da maddelerin ayırt edici özelliklerinden biridir.

KARIŞIM

Karışım, iki ya da daha çok maddenin karışmasıyla oluşan ve birbirleriyle tepkimeye girmeyen madde topluluğuna verilen ad. Tuzlu su, toprak, göl ve deniz suları, petrol gibi maddeler gerçekte birer karışımdır. Karışımı oluşturan maddelerin her birinin karışım içindeki dağılımı tekdüze değilse; yani, bir çeşit öbekler şeklindeyse, bunlara heterojen karışımlar (adî karışımlar) denir. Bu karışımlara örnek olarak; meyve suları, süt, talaşlı su verilebilir. Karışan maddelerin her birinin karışım içindeki dağılımı aynı ise bu karışımlara homojen karışımlar denir. Çözelti, bir maddenin bir başka madde içinde homojen olarak dağılmasından oluşan karışımdır. Bu nedenle homojen karışımlara çözelti adı verilir. Şekerli su, hava, alkollü su birer çözeltidir.

Çözeltilerin herhangi bir yerinden alınan örnek, o çözeltinin bütün özelliklerini gösterir. Çözeltiler, içinde çözünmüş olarak bulunan maddelerin miktarına göre, derişik ve seyreltik olarak iki gruba ayrılır. İçinde çözünen madde miktarı fazla olan çözeltilere derişik (konsantre) çözeltiler, çözünen madde miktarı az olan çözeltilere ise seyreltik çözeltiler denir.

Doğadaki maddelerden pek çoğu saf olarak bulunmaz, karışım olarak bulunur. Karışımlardan saf maddeler elde edebilmek için, çeşitli ayırma teknikleri kullanılır. Bunlar eleme, süzme, yüzdürme, dinlendirme, damıtma gibi yöntemlerdir. Eleme yöntemi, değişik büyüklükteki maddelerin oluşturduğu katı hâldeki karışımları birbirinden ayırmak için kullanılır. Çakıl, kum karışımları bu yöntemle birbirinden ayrılır. Süzme yöntemi, bir sıvı ile sıvı içinde çözünmeyen katı maddeleri birbirinden ayırmak için kullanılır. Haşlanmış makarna, suyundan süzme yöntemiyle ayrılır. Birbiriyle karışmış katı maddelerin, sıvı maddeler yardımıyla ayrılması yöntemine yüzdürme adı verilir. Altın elde edilirken diğer maddelerden yüzdürme yöntemiyle ayrılır. Yüzdürme yönteminde birbirinden ayrılacak katıların yoğunluklarının farklı olması gerekir. Sıvı-sıvı karışımlarını birbirinden ayırmak için kullanılan yönteme ise damıtma denir. Bu yöntemde karışan maddelerin kaynama noktalarının farklı olmasından yararlanılır. Damıtma yöntemi, ham petrolden benzin, mazot, fuel-oil gibi ürünlerin elde edilmesinde ve suyun ayrıştırılmasında sık kullanılan bir yöntemdir. Sıvı içine dağılmış katı maddelerin zamanla dibe çökmesi ile ayrılması yöntemine ise dinlendirme denir.

HACİM

Maddelerin uzayda kapladığı yer. Her maddenin bir hacmi vardır. Hacim ölçülerinin temel birimi metre küp (m3) tür.

Hacmi ölçülecek madde, düzgün bir geometrik şekle (küp, dikdörtgen, üçgen gibi) sahipse, geometrik şeklin hacmi hesaplanarak o maddenin hacmi bulunabilir.

Düzgün bir geometrik şekle sahip olmayan maddelerin hacmini hesaplamak için ise dereceli silindir kullanılır. Dereceli silindir içindeki sıvının (genellikle su kullanılır) madde konulduktan sonraki seviyesiyle konulmadan önceki seviyesi arasındaki fark maddenin hacmini verir. Bazen hacmi ölçülmek istenen katı madde, dereceli silindire sığmayacak kadar büyük olabilir. Bu durumda katı maddenin sığabileceği büyüklükte bir kap su ile doldurulur. Katı madde kabın içine konularak tamamen suya daldırılır. Kaptan taşan suyun hacmi katı maddenin hacmine eşit olur.

Sıvıların hacmini ölçmekte litre birim olarak kullanılır. Sıvıların hacimleri dereceli silindirle ölçülür. Ölçüm yapılırken dereceli silindirin düz bir yüzeye konulması gerekir.

Gazların da katı ve sıvılar gibi hacmi vardır. Ancak gazlar bulundukları kabın hacmini alırlar. Gazların hacmi, dış etkenlerle, ısı ve basınçla değişebilir. Örneğin, havaya uygulanan basınç arttığında, havanın hacmi küçülür, basınç azaldığındaysa hacmi büyür.

Hacim, maddeler için ayırt edici bir özellik değildir. Bütün maddelerde var olan ortak özelliktir.

ÇÖZÜNÜRLÜK

Bir maddenin çözücü içindeki çözünebilme özelliği. Çözünürlük, 100 gram çözücü (ya da 100 ml saf su) içinde çözünebilen maddenin gram olarak ağırlığı cinsinden gösterilir. Belirli bir sıcaklık ve basınçta, bir çözeltide belirli miktarda madde çözünür. Çözeltiye daha çok çözünen madde eklendiğinde, normalde çözünen maddenin fazlası çözünmeden kalır ve o sıcaklıkta çözünen maddenin derişimi en yüksektir. Böyle çözeltilere doymuş çözeltiler denir.

Bir maddenin çözünürlüğü sıcaklık, basınç, çözücü ve çözünenin cinsine bağlı olarak değişir. Katı ve sıvı maddelerin çözünürlüğü sıcaklıkla artarken gazlarınki azalır. Gazların çözünürlüğünü artıran etki basınçtır. Katı ve sıvıların çözünürlüğünde basıncın bir etkisi yoktur. Ayrıca çözeltiyi karıştırmak, çözeltinin sıcaklığını yükseltmek ve maddeleri toz hâline getirmek de çözünme hızını artıran etmenlerdir.

ERİME NOKTASI

Bir maddenin katı hâlden sıvı hâle geçtiği sıcaklık derecesi. Standart atmosfer basıncında, saf kristal yapılı katıların her biri farklı sıcaklıklarda erir. Bu nedenle, erime noktası bir maddenin ayırt edici özelliklerinden biridir ve onu tanımlamakta kullanılır. Böylesi katılara, yeterince ve sürekli ısı uygulandığında, sıcaklık sıvılaşma oluşuncaya kadar sabit bir şekilde artar. Sıcaklıktaki artış burada sonlanır ve artık maddenin tamamı sıvıya dönüşünceye kadar bir değişim gözlenmez. Sıvılaşma tamamlanmasına karşın ısı uygulanması sürdürülürse, sıcaklık yeniden yükselmeye başlar.

Maddenin En Küçük Yapıtaşı Atom mu?

Atom nedir? "Maddenin en küçük yapıtaşı! Peki, "madde" nedir? Elle tutup gözle gördüğümüz her şey! Aslında, doğru olmasına doğru bu yanıtların hepsi ama biraz eksik... Örneğin ben bir maddeyim; yani benim de en küçük yapıtaşım atomlar. Yani atom denen minik "yaratıklar"dan oluştum. Aynı şekilde yediğimiz elma, oturduğumuz sandalye, yazı yazdığımız kalem ve hatta onun mürekkebi, içtiğimiz su, soluduğumuz hava... Bunların hepsi madde ve hepsi de atomlardan oluşmuş. Peki nedir bu atom? Etrafımızda gördüğümüz tüm maddelerden sorumlu bu "minik" nesneler neye benzer? Herşeyden önemlisi, acaba onların da yapıtaşları var mı?

Aslına bakarsanız, bu sorular yüzyıllar öncesinden de sorulmuş. Hatta "atom" sözcüğünün ilk ortaya çıkışı İ.Ö. 460 yılına kadar uzanıyor. O dönemde yaşamış Demokritus adlı bir filozof, bir elmayı örnek vererek atomu ve anlamını açıklamış: Bir elma alın ve onu ikiye bölün. Sonra bu yarım elmalardan birini tekrar ikiye bölün ve böylece sürdürün... Demokritus'a göre, bu şekilde yarım parçaları bölmeye devam ederseniz, sonunda öyle bir an gelecek ki, artık bölemeyeceğiniz kadar küçük bir parça elde edeceksiniz (ama bıçağınız kesemediği için değil, bölmek mümkün olmadığı için!). İşte, bölünmesi olanaksız bu parçaya Demokritus Yunanca'da 'bölünemez" anlamına gelen "atomos" adını vermiş.
Demokritus, bu kavramı ortaya atmış atmasına ama bunu o dönemin diğer bilim adamlarına inandıramamış. Özellikle de dönemin en büyük filozofu Aristo'ya. Zaten Aristo reddedince, bir bildiği vardır diye diğerleri de inanmamış. Hatta Demokritus öldükten yüzyıllar sonra bile kimse atomdan bahsetmemiş.
Ta ki, 2000 yıl kadar sonraya, yani 1800'li yılların başına kadar. Bilim adamları maddenin doğasını anlamaya yönelik çalışmaları sırasında ister istemez bu minik parçacıklarla karşılaşmışlar. İngiliz bilim adamı Dalton, deneyleri sırasında, maddeyi oluşturan ama yapısını tanımlayamadığı bu temel ögelere ilişkin ilk kanıtları elde etmiş. Ondan sonra da keşifler ardı sıra devam etmiş.
Atomun varlığı kanıtlandıktan sonra da, yapısını anlamaya yönelik bir çok kuram ortaya atılmış. Bunlardan ilki J. J. Thomson adlı bir İngiliz fizikçi'den geliyor.
Thomson, 1897 yılında atomun bir parçası olan eksi yüklü elektronları keşfetmiş. Thomson'a göre atomun içinde eksi yüklü elektronları dengeleyecek artı yüklü parçacıklar olması gerekiyordu. Thomson, atomu bir "üzümlü kek"e benzetmişti: Üzümler eksi yüklü elektronlar, kekin diğer kısımları ise artı yüklü madde.
Bundan daha doğru bir modeli, 1911 yılında atomun içinde artı yüklü bir çekirdeğin olması gerektiğini keşfeden Ernest Rutherford geliştirmiş. Rutherford'un atom modeli, Güneş Sistemi'mizin yapısına benziyor. Ortada Güneş, yani artı yüklü çekirdek ve çevresinde dolanan gezegenler, yani eksi yüklü elektronlar. Rutherford'un bu modeline göre çekirdek atomun çok küçük bir parçası: Örneğin atomun boyutunu Dünya kadar büyütsek bile içindeki çekirdek en fazla bir futbol stadyumu kadar kalıyordu. Rutherford daha da
önemli bir adım atarak, çekirdek içinde artı yüklü parçacıkları yani protonları keşfetmiş ve protonların elektronlardan 1836 kez daha ağır
olduğunu bulmuş.
Fakat bu model de bazı kuramsal sorunlar çıkarmış. 1912 yılında Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, bu kuramsal sorunları çözecek bir model oluşturmuş. Bohr'un atom modelinde, yine ortada artı yüklü bir çekirdek, fakat sadece belli yörüngelerde dolanabilen eksi yüklü elektronlar var. Bundan sonraki gelişmeler, Bohr'un atom modelini düzeltmeye yönelik. Bu gelişmelerden biri, çekirdekte artı yüklü proton dışında, yüksüz "nötron" adı verilen parçacıkların da olduğu. Nötronları da 1932 yılında, James Chadwick, kendisinin yaptığı derme çatma bir detektörle keşfetmiş.
Atomun tam bir modelini oluşturmadaki en önemli yöntem, Kuantum Mekaniği adı verilen fizik dalının gelişmesiyle oldu. Bugünkü bilgilerimizin tamamı bu fizik dalının gelişmesiyle elde edildi. Artık bugün atom ve yapısı hakkında epeyce bilgiye sahibiz. Kuantum kuramına göre, atom, artı yüklü bir çekirdek ve etrafında dalga gibi de hareket edebilen elektronların bulutundan oluşan minik bir "nesne"...

Atomdan Öte Köy Var Mı?
Aslında, atomlar her ne kadar maddenin yapıtaşları olarak tanımlansa da, gördüğümüz gibi onların da daha küçük yapıtaşları var. Demokritus'un elma örneğinde bir bıçak değil de, günümüzün modern mikroskoplarını kullandığımızı düşünelim. Tabii ki, elmayı keserek değil, büyüterek yapabiliriz bunu. Elmanın bir parçasının görüntüsünü mikroskop altında büyütelim. Önce elmanın detaylarına, daha büyütmeye devam edersek molekül adını verdiğimiz atom gruplarına ulaşırız. Moleküller, iki ya da daha fazla atomun "kimyasal bağ" adı verilen işlemle biraraya gelmesi sonucu oluşur. İşte, madde dediğimiz nesnelerin katı (elma gibi), sıvı (su gibi) veya gaz (hava gibi) olmasını sağlayan şey, bu moleküllerin biraraya geliş biçimi. Moleküller birbirleriyle çok sıkı sıkıya bağlanmış ve yerlerinden kıpırdayamıyorlarsa madde katı halde; atomlar, kopmamak şartıyla birbirleri etrafında hareket edebiliyorlarsa sıvı halde; atomların oluşturduğu moleküller serbestçe hareket edebiliyorlarsa gaz halinde oluyor.
Demek ki, biraz daha büyütürsek atomlara ulaşacağız. Tanımımız gereği, atomlar madde değil. Çünkü madde olabilmesi için en azından katı, sıvı veya gaz halinde olabilmeli. Fakat, bu hallerden birisi için kimyasal bir bağa, yani en az iki atoma gereksinim var. Dolayısıyla tek başına bir atom ne katı, ne sıvı, ne de gaz yani ne de madde. Ancak biraraya gelirlerse madde oluşturuyorlar. Bu anlamıyla maddenin yapıtaşı! Atomu, mikroskobumuzda büyütmeye devam ettiğimizde (aslında bunu yapabilecek mikroskoplar yok, fakat bilim adamları başka işlemlerle bunu yapabiliyorlar. Biz yine de yapabildiğimizi varsayalım) başta da söylediğimiz gibi, Güneş Sistemi'ne benzer bir yapıyla karşılaşıyoruz. Ortada bir çekirdek ve etrafında dolanan elektronlar. Elektron bulutundan geçip içeri dalıyoruz ve merkezde yer alan çekirdeği görüyoruz. Büyütmeye devam ediyoruz ve çekirdeğin içine bakıyoruz. Burada nötron ve protonlarla karşılaşıyoruz.
Elektronlar eksi yüklü ve hafif, protonlar artı yüklü ve ağır, nötronlar ise yüksüz ve ağır parçacıklar. Yük ve kütle gibi kavramlar atomları birbirinden ayırdetmekte kullanılıyor. Çünkü çok sayıda atom var ve bunların hepsinin, elektron, proton ve nötron sayıları farklı. Bir atomdaki elektronların sayısı, o atomun atom numarasını (AN) veriyor, bu sayı aynı zamanda o atomun çekirdeğindeki proton sayısına da eşit. Proton ve nötron sayılarının toplamı ise atomun kütle numarasını (KN) veriyor. Örneğin en basit yapıya sahip atomlardan biri olan helyumun atom numarası 2 ve kütle numarası 4 (yani 2 proton, 2 elektron ve 2 nötronu var) ve ⁴He₂ şeklinde simgeleniyor. Havada bulunan oksijen atomunun ise atom numarası 8 ve kütle numarası 16 vb...
Daha sonuna gelmedik. Son bir gayretle proton ve nötronun da içine bakıyoruz ve orada da daha temel parçacıklar görüyoruz. Bunlara da "kuark" adı veriliyor. İşte, maddenin içine yolculuğumuzun "şimdilik" son durağı burasıymış gibi görünüyor. Buradan daha ileri gitmemiz mümkün değil.
Artık bir sonuç çıkarabiliriz: Maddenin en küçük yapıtaşı kuarklar. Kuarklar bir araya gelerek proton ve nötronları, bunlar ve elektronlar biraraya gelerek atomları, atomlar molekülleri, moleküller de maddeyi (elma örneği gibi) oluşturuyor.
Gördüğümüz kadarıyla atomdan öteye köy var, yani kuarklar! Peki kuarklardan öteye? Bunu henüz bilemiyoruz. Ancak bu, hiç bilemeyeceğimiz anlamına gelmiyor. Demokritus'tan bugüne katettiğimiz yol, bilimin, her alanda olduğu gibi, maddenin temel yapısını anlamada da bize vereceği daha pek çok şey olduğunun bir göstergesi.

İlhami Buğdaycı

Isı, ışık, ses madde midir?

Isı , maddeyi oluşturan atom veya molekül gibi parçacıkların ortalama kinetik enerjilerinde bağıl bir enerji türü olup, madde değildir. Nasıl ki hareket halindeki bir topun kinetik enerjisi, topun madde yapısından bağımsız bir unsur ise, ısı da öyle... Işık , parçacık davranışı foton adıyla etiketlenen ve durağan kütlesi sıfır olan elektromanyetik dalgalar tarafından taşınan enerji biçimi olup, keza madde değildir. Nasıl ki, elektrik ve manyetik alanlar madde parçacıklarından oluşmuyorsa, ışık da öyle... Ses , hava veya bir başka gazın moleküllerininin, ortalama kinetik enerjilerindeki ve buna paralel olarak basıncındaki değişimlerin dalgalanmalarından oluşur. Nasıl ki, birim yüzey alanı başına kuvveti temsil eden basınç, madde olmayıp, maddeyi oluşturan parçacıkların yol açtığı bir etki ise, ses de öyle...

ATOM BOMBASI VE TARİHİ GELİŞİMİ

Bir atom bombasinda ana tema fizyon reaksiyonunun çok kisa bir sürede gerçeklestirilmesidir. Atom bombasinda biri dogal digeri yapay olmak üzere iki tür malzeme kullanilir. Bunlardan dogal olani uranyum (235U), yapay olani ise plutonyumdur (239Pu). Atom bombasinin yapiminda en önemli problemlerden biri kullanilacak olan bu malzemelerin eldesidir. 235U tabiatta 238U ile birlikte çok az miktarda bulunur. Bombada kullanilacak olan 235U’in çok saf olmasi gerekir, bu yüzden 238U’dan ayrilmalidir. 239Pu ise tabiatta bulunmaz, nükleer reaktörlerde 238U’dan elde edilir.

Fizyonun baslamasini saglayacak ilk nötronlar Ra–Be gibi bir nötron kaynagindan elde edilir. Fizyon olayinda bir atomun parçalanmasindan 2 ya da 3 tane nötron açiga çikar. Eger, ortam sartlari elverisli ise parçalanma sonucu olusan nötronlarin da, baska atomlari parçalamalari ile fizyon reaksiyonu zincirleme olarak devam eder. Zincir reaksiyonunun kendiliginden ilerlemesi için gerekli sart ise açiga çikan nötronlarin kaybolmadan yeni parçalanmalari saglamasidir. Nötronlarin kaybolmasi; ya ortamda bulunan safsizliklar (238U gibi) tarafindan sogurulmasi ile ya da çesitli çarpismalar sonucunda nükleer patlayici içinden çikip gitmesi ile olur. Dolayisiyla ,atom bombasi yapiminda dikkat edilmesi gereken en önemli noktalardan bir digeri nötron kayiplarini en aza indirmektir.

Bir nötronun bir atom çekirdegine çarpmasi her zaman fizyon ile sonuçlanmaz. Bazen çekirdek nötronu yuttugu halde bölünmeyebilir. Bazen ise nötron çekirdek tarafindan yansitilabilir. Bu çarpismalar sonucunda ortamda dolasan nötron bir miktar enerjisini kaybederek yavaslar ve fizyon yapma gücü artar. Önemli olan bu nötronun nükleer patlayici içinden kaçmadan fizyon yapincaya kadar dolasmasidir. Bunun için ise kullanilan patlayici maddenin bu dolasmaya elverisli büyüklükte olmasi gerekir. Içerisinde baslatilan fizyon reaksiyonun kendi kendine sürebilecegi minimum nükleer patlayici kütlesine kritik kütle denir.

Netice itibariyle, atom bombasi merkezde uranyum veya plutonyumdan olusan bir öze sahiptir. Nükleer patlamanin olabilmesi için ise bu özün kritik kütleden büyük olmasi gerekir. Ancak, kritik kütlenin üzerindeki maddenin kendiliginden patlama ihtimali vardir. Bu yüzden patlayici madde özü, bombaya çesitli parçalar halinde yerlestirilir. Bomba ateslenecegi zaman bu parçalar bir araya gelip bir küre olusturmalidir. Bu parçalarin küre seklinde birlesmelerini saglamak için ise trinitrotoluen (TNT, dinamit) kullanilir. Önce TNT patlatilir. Bu patlama sonucunda nükleer kütle bir araya gelir ve asil patlama gerçeklesir.

Atom bombasi ile ilgili ilk çalismalar Robert J. Oppenheimer öncülügünde 1942 yilinin sonlarinda baslamistir. New Mexico eyaletinin Los Alamos adli bölgesinde bir “beyin takimi” ile baslayan çalismalar yaklasik 3 yil sonra ürününü verdi. Atom bombasinin ilk denemesi 16 Temmuz 1945 günü Meksika sinirina yakin bir çölde (Alamogordo) gerçeklestirildi. Patlamanin siddeti beklenenden çok fazla olmustu. Yaklasik 20.000 ton TNT’nin patlamasina esit bir etki görüldü. Elde edilen bu basari üzerine atom bombasinin Japonya’nin iki önemli sehrinde kullanilmasi kararlastirildi.

6 Agustos 1945 sabahi ilk atom bombasi “Enola Gay” isimli bir bombardiman uçagi ile Hirosima’ya atildi. Saniyenin onbinde biri kadar kisa bir sürede gerçeklesen patlamanin ilk etkisi gözleri kör eden bir isikti. Ardindan gelen 300.000 °C’lik isi etkisi ise yaklasik 3 km çapindaki her seyin yanmasini sagladi. Daha sonra ise patlamanin etkisiyle baslayan ve saatte 1800 km ile esen alev rüzgari çevredeki her yükseltiyi dümdüz etti. Ama asil kalici etkiyi patlamadan bir kaç dakika sonra baslayan bir yagmur gerçeklestirdi. Yagmur ile tüm radyoaktif serpinti bölgeye inmis oldu. Saniyelerle ölçülebilecek bir zaman dilimi içerisinde Hirosimayi yok eden bu korkunç bombanin bilançosu yaklasik 80.000 ölü ve 100.000 yarali olarak belirlenmistir.

9 Agustos 1945 günü ise ikinci atom bombasi Nagazakiye atildi. Bu sehirdeki insanlarin daha önceden uyarilmasi buradaki ölümlerin daha az olmasini sagladi. Ancak, her iki sehirde de radyasyondan kaynaklanan ölümler 15 Agustos 1945’ten sonra görülmeye baslandi. Gönüllü olarak kurtarma çalismalarina katilan veya akraba ve dostlarini harabeler içinde arayan bir çok insan farkinda olmadan yüksek miktarda radyasyon almislardi. Radyasyondan kaynaklanan ölümler, bombanin patladigi anda meydana gelen sok, isi ve yikim etkisiyle gerçeklesen ölümlerden kat kat fazla olmustur. Bu sonuç; atom bombasinin insanlik için ne denli tehlikeli bir silah oldugunu ortaya koymustur.

A T O M T E O R İ L E R İ

A T O M T E O R İ L E R İ

DALTON ATOM TEORİSİ

Kimyasal birleşmenin yukarıdaki iki yasasından yararlanan John Dalton 1803 - 1808 tarihleri arasında bir atom kuramı geliştirdi.Dalton Kütlenin Korunumu Yasası ve Sabit Oranlar Yasasından yola çıkarak maddeyi oluşturan ve onun bütün özelliklerini gösteren çok küçük parçacıkların olduğu yorumunu yaparak Katlı Oranlar Kanunu’nu ortaya atmıştır:

Katlı Oranlar Kanunu, iki element birden fazla bileşik oluşturuyorsa, birinin belli bir

miktarına karşılık, diğerinin değişken miktarları arasında küçük ve tam sayılarla ifade edilen bir oran vardır, şeklinde tanımlanabilir.

Katlı Oranlar Kanunu, kimyasal elementlerin atom adı verilen parçalanamaz parçacıklardan oluştuğunu ve her elementin atomlarının kütlesinin aynı olduğunu gösterir.

Dalton’a göre:

1. Bir elementin bütün atomları şekil, büyüklük ve kütle yönüyle aynıdır.

2. Atomlar içi dolu küreciklerdir.

3. Bilinen en küçük parçacık atomdur.

4. Atomlar parçalanamaz, yeniden oluşturulamaz.

5. Atomlar belirli oranlarda birleşerek molekülleri meydana getirir. Elementin bütün atomları aynı olduğu gibi bir bileşiğin de bütün atomları aynıdır.

Dalton teorisinde pek çok yanlışlık ve eksiklik olmasına rağmen çok önemlidir.Kendisinden sonra gelen bilim adamlarına bir kapı aralamış, fikir ortaya atarak tartışılmasını sağlamıştır. Böylece daha doğruya ulaşma imkanı sağlamıştır.

Dalton Atom Teorisindeki Eksiklik ve Hatalar :

1. Bir elementin bütün atomları aynı değildir. O dönemde nötron tanecikleri tespit edilemediği için izotop atomların farkına varılamadı. Bir elemente ait bütün atomların proton ve elektron sayısı aynı olmak zorundadır. Nötron sayısı farklı olsa da aynı elemente aittir, fakat farklı atomdur.

2. Atomların içi dolu değildir. Aksine boşluklu yapıya sahiptir.

3. Bilinen en küçük parçacık atom değildir. Günümüzde atom çekirdeğini oluşturan 70 çeşit parçacığın var olduğu ve bunların bilinen 50 hareketinin olduğu ifade edilmektedir.

4. Bir elementin bütün atomları aynı olmadığı gibi bir bileşiğin bütün molekülleri de aynı değildir.

THOMSON ATOM MODELİ

Havası alınmış tüplerin iki ucuna yerleştirilen elektrotlara (katot ve anot) yüksek gerilim uygulandığında katottan anoda doğru ışınların yayıldığını ve bu ışınların manyetik alanda da pozitif kutbun etkisiyle sapmaya uğradığını tespit etmiştir. Katot ışınları adı verilen bu ışınlar negatif elektrikle yüklüydü.Thomson, bu ışınların sapmalarından yararlanarak yük/kütle oranlarını hesapladı. Bu oran, iyonların ölçülen yük/kütle oranlarına göre çok büyüktü.Bu sonuca göre katot ışını birimleri

negatif yüklü, çok küçük kütleli atom içi parçacıklardı. Atomda negatif (-) yüklü parçacıklar olduğuna göre pozitif (+) yüklü parçacıklarda, yani protonlarda olmalıydı.

Bu tespitlerden sonra Thomson atomda (+) ve (-) yüklü parçacıkların var olduğunu ve bunların atomda rasgele dağıldığını ifade etmiştir.Rasgele dağılmayı da üzümlü kek örneğiyle izah etmiştir.

Thomson atom teorisine göre:

1.Atom protonlardan oluşmuş küre şeklindedir.Protonlar (+1) birim yüke,elektronlar ise (-1) birim yüke sahiptir.

2.Elektronlar atomun içinde homojen olarak dağılmıştır.

3.Nötr atomda proton sayısı kadar elektron bulunmaktadır.

4. Elektronların kütlesi protonların kütlesinden çok küçüktür. Bu nedenle ihmal edilebilir.

5. Protonlar ve elektronlar atomda rasgele dağılmıştır.

RUTHERFORD ATOM TEORİSİ

Rutherford çok ince (10-6 cm) altın levhaya alfa (α) tanecikleri (Helyum çekirdeği) göndermiştir. Bu taneciklerin çok az bir kısmı aynen yansırken bazıları belli açılarla yansımış fakat büyük bir bölümü aynen geçmiştir.

Yapılan deney sonucuna göre :

1. Atomdaki pozitif(+) yükler çekirdek denen çok küçük bir bölgededir.

2. Alfa (α) taneciklerinin sapmasına yol açan yoğun kesim çekirdekte toplanmıştır.

3. Çekirdekteki yük miktarı, bir elementin bütün atomları için aynı, farklı atomları için farklıdır.

4. Elektronlar çekirdekten oldukça uzakta yer alırlar. Elektronların bulunduğu hacim, çekirdeğin bulunduğu hacimden çok büyüktür. Atomun büyük bir kısmı boşluklu yapıya sahiptir.

BOHR ATOM MODELİ

Bohr yaptığı çalışmalarda Rutherford atom modeline göre,elektronların çekirdek etrafında dönmeleri ile enerji yaymaları sonucunda enerjilerinin azalacağını ve çekirdek üzerine düşeceklerini hesapladı, fakat böyle bir elektron düşmesi gerçekleşmediği için Rutherford atom teorisinin bazı yanlışlıklarının olması gerektiğini fark etti ve bu teoriye bazı eklemeler yaptığı yeni bir atom modeli ortaya attı.Rutherford, elektronların çekirdekten oldukça uzakta yer aldığını ifade etmişti. Bohr da elektronların ne kadar uzakta yer aldıklarını, çekirdek etrafındaki hareketlerini ve enerjilerini incelemiştir.Araştırmaları 1H, 2He ve 3Li+ gibi küçük atom ve iyonlar üzerinde olmuştur.Elde ettiği sonuçlar küçük atomlar için doğru iken büyük atomlar için hatalı olmuştur.

BOHR ATOM TEORİSİNE GÖRE:

1. Elektronlar çekirdek çevresinde rasgele dairesel bir yörüngede değil, çekirdekten oldukça uzakta sabit bir enerjiye sahip dairesel yörüngelerde hareket ederler.

2. Elektronlar çekirdek etrafında sabit enerjili dairesel yörüngelerde (orbitallerde) hareket ederler. Bu yörüngelere Enerji Seviyesi adı verilir.

3. Bohr atom kuramına göre, hidrojen atomunun 1 elektronu en düşük enerji düzeyi olan n=1 de bulunur. Buna Temel hâl denir. Elektron temel hâlden uzaklaştırılırken n=2, n=3, n=4 hâllerinden birine getirilirse uyarılmış olur. Uyarılmış hâlde elektronun enerjisi daha fazla olur.Daha az enerjili (uyarılmış) duruma göre kararsızdır. Elektrona verilen enerji kaldırıldığında düşük enerjili uyarılmamış (kararlı duruma) hâle geçer. Bu sırada iki enerji seviyesi farkı kadar ışın yayınlar. Elektronlar yüksek enerji düzeyinden düşük enerji düzeyine geçerken enerji yayarlar. Düşük enerji düzeyinden yüksek enerji düzeyine geçerken de enerji alırlar.

NOT: Bir atomun elektronları dışardan enerji alarak yüksek enerji düzeyine yükselirse bu atoma "uyarılmış atom" denir. Bu olaya uyarılma denir.Uyarılmış atom yüksek enerji düzeyinden düşük enerji düzeyine geçtiğinde iki enerji düzeyi arasındaki enerji farkına eşit bir ışık (foton) yayınlar.Bu yayınlanan ışınlar her element için karakteristik özellik gösterir.Yayınlanan ışının şiddetine göre cisimlerin bazılarını mikroskop bazılarını ise gözümüzle gözlemleyebiliriz.

Gözümüz yayınlanan bu ışınların sadece dalga boyu(λ ) 7.10−5 cm olan kırmızı ışık ile 4,5.10−5 cm olan mor ışık arasındaki kısmı görür.Daha kısa dalga boylu ışımaları duyu organlarımızla algılayamayız.

4. Çekirdekten uzaklaştıkça elektronun enerjisi de artar. Elektronlar, bulundukları enerji seviyesinin enerjisine sahiptir. Enerji seviyeleri atom çekirdeğine yakınlığına göre n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 gibi tamsayılarla veya K, L, M, N, O, P, Q gibi harflerle ifade edilirler.

Hazırlayan: YASİN OĞUZ

Anadolu Lisesi Kimya Öğrt.

ATOM VE YAPISI