Atom nedir?

Bir atom, kendisiyle var olabilen veya diğer atomlarla birleşerek bir molekül oluşturabilen bir maddenin en küçük parçacığı olarak tanımlanır.

1808 yılında, ünlü İngiliz kimyager, fizikçi ve meteorolog John Dalton, atom teorisini yayınladı. O dönemde, birçok açıklanamayan kimyasal olay hızla Dalton'ın teorisiyle çözüme kavuşturuldu. Bu nedenle, teori kimyanın teorik temeli haline geldi. Dalton'ın atom teorisinin postülatları aşağıdaki gibiydi.

• Tüm maddeler, bölünemez ve yok edilemez parçacıklardan, atomlardan oluşur.

• Aynı elementin tüm atomları aynı özelliklere sahip ancak diğer elementlerin atomlarından farklıdır.

• Farklı elementlerin atomları birleşerek bir bileşik oluşturur.

• Kimyasal bir reaksiyon, bu atomların yeniden düzenlenmesinden ibarettir.

• Atomlar hiçbir yolla oluşturulamaz veya yok edilemez.

Dalton'ın teorisi, bugün atomların yok edilebileceğini bildiğimiz gibi bazı zayıflıklara sahipti. Ayrıca, aynı elementin bazı atomları kütlesi (izotoplar) bakımından farklılık gösterir. Teori, allotropların varlığını açıklamada da başarısız olur.

Ancak modern çağda atom kavramı, Rutherford’ın atom modeli ve Bohr’un atom modelinın avantajlarının birleştirilmesine dayanır. Tüm maddeler atomlardan oluşur. Tüm atomlar şunlardan oluşur,

1. Nükleus

2. Elektronlar

Atom Nükleüsü

Nükleus, atomun merkezinde yer alır. Nükleüsün çapı, tüm atomun çapının yaklaşık 1/10000'ıdır. Atomun hemen hemen tüm kütlesi nükleüsünde toplanmıştır. Nükleüs kendisi iki tür parçacıktan oluşur,

1. Proton

2. Nötron

Proton

Protonlar pozitif yüklü parçacıklardır. Her protonun yükü 1.6 × 10-19 Coulomb'dur. Bir atom çekirdeğindeki proton sayısı, atomun atom numarasını temsil eder.

Nötron

Nötronların herhangi bir elektriksel yükleri yoktur. Yani, nötronlar elektriksel olarak tarafsız parçacıklardır. Her nötronun kütlesi, protonun kütlesine eşittir.
Çekirdek, pozitif yüklü protonların varlığı nedeniyle pozitif yüklüdür. Herhangi bir maddede, atomun ağırlığı ve radyoaktif özellikleri çekirdek ile ilişkilidir.

Elektronlar

Bir elektron, atomlarda bulunan negatif yüklü bir parçacıktır. Her elektronun yükü – 1.6 × 10– 19 Coulomb'dur. Bu elektronlar çekirdeği çevreler. Bir atoma ait elektronlar hakkında bazı bilgiler aşağıda listelenmiştir ve açıklanmıştır,

• Eğer bir atomun protonları ve elektronları aynı sayıda ise, atom elektriksel olarak tarafsızdır çünkü elektronların negatif yükü, protonların pozitif yükünü nötralize eder.

• Elektronlar çekirdeğin etrafında kabuklar (ayrıca yörüngeler diye de adlandırılır) içinde dönerler.

• Pozitif yüklü çekirdek, negatif yüklü elektronlara doğru bir çekme gücü uygular. Bu çekme gücü, elektronların çekirdek etrafında devrim yapmak için gereken merkezkaç kuvveti olarak çalışır.

• Çekirdeğe yakın olan elektronlar, çekirdek ile sıkıca bağlanmıştır ve bu elektronları atomdan çıkarmak (kaldırmak), çekirdeğe uzak olan elektronlardan daha zordur.

• Alüminyum atomlarının yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir-

• Bir elektronunu yörüngesinden kaldırmak için belirli bir miktar enerji gerekir. İlk yörüngedeki elektronu kaldırmak için gereken enerji, dış yörüngedeki elektronu kaldırmak için gereken enerjiden çok daha fazladır. Bu, çekirdeğin ilk yörüngedeki elektronlara uyguladığı çekme kuvvetinin, dış yörüngedeki elektronlara uyguladığı çekme kuvvetine kıyasla çok daha fazla olması nedeniyledir. Benzer şekilde, ikinci yörüngedeki elektronu kaldırmak için gereken enerji, ilk yörüngeden daha az olacak ve üçüncü yörüngeden daha fazla olacaktır. Bu nedenle, yörüngelerdeki elektronların belirli bir miktar enerji ile ilişkili olduğunu söyleyebiliriz. Böylece, yörüngeler veya kabuklar aynı zamanda enerji seviyeleri olarak da adlandırılır.

• Enerji seviyeleri, K, L, M, N vb. harfleriyle gösterilir. Burada, K çekirdeğe en yakın yörünge ve en düşük enerji seviyesine sahiptir. Tersine, en dıştaki yörünge en yüksek enerji seviyesine sahiptir.

• Herhangi bir enerji seviyesindeki maksimum elektron sayısı, ‘2n2’ formülü ile verilir, burada n bir tamsayıdır ve "ana kuantum sayısı"yı temsil eder. Farklı enerji seviyeleri için 'n' değerleri ve maksimum elektron sayıları aşağıdaki tabloda verilmiştir.

• Herhangi bir kabuktaki maksimum elektron sayısını belirlemek için kullanılan yukarıdaki formül (2n2), bazı sınırlamalara sahiptir. En dıştaki kabukta (en yüksek enerji seviyesi) elektron sayısı 8'i aşamaz. Örneğin kalsiyum atomunu ele alalım, bu atomun çekirdeği etrafında dönen 20 elektronu vardır. Yukarıdaki kuralın formülüne göre yani 2n2'ye göre elektron dağılımı K düzeyinde 2 elektron, L düzeyinde 8 elektron ve geriye kalan 10 elektron olacak şekilde olacaktır. Ancak en dış enerji seviyesindeki elektron sayısı 8'i geçemez. Bu nedenle M düzeyinde 8 elektron olacak ve kalan 2 elektron bir sonraki enerji seviyesine geçecektir, yani 2 elektron N düzeyine gidecektir. Kalsiyum atomunun elektron konfigürasyonu aşağıdaki şekilde gösterilmiştir -

• En dış enerji seviyesindeki elektronlara "değerlik elektronları" denir. "Değerlik elektronlarının" olası maksimum sayısı 8'dir. Eğer en dış yörüngedeki elektron sayısı 8 ise, atom kararlı hâle gelir. Atomlarında doğal olarak en dış kabuklarında 8 elektron bulunduran maddeler diğer maddelerle tepkimeye girmezler. Helyum, Neon, Argon, Kripton gibi soygazların en dış kabukları tamamen doludur ve bu yüzden diğer maddelerle tepkimeye girmezler.

• Bir atomun "değerlik elektronları", çekirdeğe zayıf bağlıdır ve ısıtarak, elektrik voltajı uygulayarak gibi farklı yöntemlerle serbest bırakılabilir / uzaklaştırılabilir.

• "Değerlik elektronları", malzemenin atomlarını bir arada tutan bağları oluşturur. Malzemelerin çoğu özelliğinin belirlenmesinde bu bağlara göre oluşur.

• Her ana kabuk (enerji seviyesi), alt kabuklara bölünmüştür. Bu alt kabuklara orbital denir. Bu alt kabuk/orbitaller s, p, d, f vb. harfleriyle gösterilir ve buna karşılık gelen kuantum sayıları, l = 0, 1, 2, 3, 4,….(n-1) vb. şeklindedir. Herhangi bir ana kabuktaki alt kabuk sayısı, ana kuantum sayısı 'n' ye eşittir. Herhangi bir ana kabuğun elektron kapasitesi, alt kabukların elektron kapasiteleri toplanarak belirlenebilir. Alt kabuklardaki maksimum elektron kapasitesi 2(2l +1 ) formülüne tabidir. Alt kabukların kapasiteleri aşağıdaki tabloda verilmiştir -

• İlk kabuk yani K kabuğu, baş kuantum sayısı 1'e sahip olacaktır ve bir s orbitali içerir ve bu nedenle s orbitali 1s olarak gösterilir.

• İkinci kabuk yani L kabuğu, baş kuantum sayısı 2'ye sahip olacaktır ve bir s ve bir p orbitali içerecek, bunlar sırasıyla 2s ve 2p olarak gösterilir.

• Üçüncü kabuk yani M kabuğu, baş kuantum sayısı 3'e sahip olacaktır ve bir s, bir p ve bir d orbitali içerecek, bunlar sırasıyla 3s, 3p ve 3d olarak gösterilir ve böyle devam eder.

• Burada hatırlanması gereken başka bir şey ise s orbitalinin bir alt orbitali olmasıdır ve her alt orbital en fazla iki elektron barındırabilir. p orbitalinin 3 alt orbitali vardır ve d orbitalinin 5 alt orbitali vardır.

• Daha düşük enerjili alt orbitaller önce doldurulur, ardından bir sonraki daha yüksek orbital doldurulur. Alt orbitalin dolması tamamlanmadan daha yüksek bir orbitalin veya alt orbitalin doldurulma şansı yoktur.

Aşağıdaki örnekleri incelediğimizde bu durum bize açık hale gelecektir.

13 Elektron İçeren Alüminyumun Atom Yapısı

29 Elektron İçeren Bakırın Atom Yapısı

Burada 3d orbitalinin 4s'ten daha yüksek enerji seviyesinde olduğu görülebilir

47 Elektron İçeren Gümüşün Atom Yapısı

Burada 3d orbitalinin 4s'ten daha yüksek enerji seviyesinde olduğu gibi, 4d orbitalinin de 5s'ten daha yüksek enerji seviyesinde olduğu görülebilir.

Modern Atom Teorisi

Modern atom teorisi, Dalton Teorisinden sadece biraz daha gelişmiştir. Modern atom teorisi aynı zamanda kuantum teorisi olarak da bilinir. Burada dalga-parçacık ikiliği kavramı ortaya çıkar. Bu, parçacıklar olarak kabul edilen elektronların bazen dalgalar gibi davranabileceğini söyler. Yani bir atom, olasılık bulutları tarafından çevrelenmiş bir çekirdeğe sahiptir. Bu bulutlar, elektronların en muhtemel konumlarıdır. Bu bulutların boyutu ve şekli, dalgaların denklemleri kullanılarak hesaplanabilir.

Açıklama: Orijinali saygıya alın, iyi makaleler paylaşılacak, ihlal varsa lütfen silme isteyiniz.