maddenin yapısı ve özellikleri

Maddenin Yapısı Hakkında
Bilgi

Maddenin
Özellkleri Nelerdir

Maddenin Yapısı ve Özellikleri
MADDENİN YAPISI VE
ÖZELİKLERİ

Atomlar çok çok küçük olduklarından kimse onları çok güçlü bir
mikroskopla bile göremez. Elektron mikrografikleri milyonlarca atomun birleşerek
meydana getirdiği büyük molekülleri gösterir. Elektron mikrografikleri Büyük Çin
Setti'nin uzaydan çekilmiş fotoğrafına benzetilebilir. Fotoğrafta Çin Setti
duvarını görebilirsiniz; fakat duvarı meydana getiren taşları göremezsiniz.
Yaklaşık 2400 yıl önce eski Yunanlı filozof Democritus bir madde sonsuza dek
küçük parçalara bölünürse en sonunda o maddenin en küçük parçacığının elde
edilebileceğini ileri sürdü. Atom adı Yunanca bölünemeyen anlamına gelen
"atomos"tan gelir.
Democritus'un görüşü metaller gibi basit maddelerin
yapılarının açıklanmasında günümüzdeki modern atom teorisi ile uyuşur. Diğer
eski Yunanlı filozoflardan Plato ve Aristo o dönemde Demecritus'un fikrini kabul
etmemişlerdi Gerçekten de eski yunanlı bilim insanlarının o dönemde atom
hakkında herhangi bir deney yapmadan fikir ileri sürmeleri günümüz bilim
insanlarına çok etkileyici gelmektedir. Daha sonraları ise bilim, atom konusunda
2000 yıl gibi uzun bir süre bilim insanlarının gündemi dışında kaldı ta ki
İngiliz bilim insanı John Dalton (1766-1844) ileri sürdüğü atom teorisini
açıklayıncaya kadar. Ünitede geçmişten günümüze kadar ortaya çıkan atom
teorilerini ve atomun yapısı hakkındaki bilgileri öğrenerek atomların elektron
alarak, vererek veya ortaklayarak meydana getirdiği yapılar hakkında bilgi
sahibi olacağız.

SON ÜÇ ASIRDA ATOM
FİKRİ

Dalton,
eski Yunanlı filozof Democritus'un fikrinden yola çıkarak yaptığı deneyler
sonucunda atomu içi boş bir küreye benzetmişti. Günümüzde kimya derslerinde
kullandığımız katlı oranlar kanununu ve sabit oranlar kanununu kullanarak
1807′de Atom Teorisini ileri sürdü. Teori, elementler ve bileşikler hakkında
aşağıdaki bilgileri içermekteydi. Tüm maddeler atomlardan oluşur. Aynı cins
elementlerin atomları birbiriyle tamamen aynıdır. Farklı cins elementlerin,
atomları da farklıdır. Kimyasal tepkimelerde atomlar bir bütün olarak davranır.
Atomlar parçalanamaz ve yeniden oluşturulamaz. Atomlar belirli oranlarda
birleşerek bileşikleri oluştururlar. Dalton'dan sonra J.J.Thomson atomla ilgili
teorisinde (1897) elektronu keşfetti ve atomun pozitif bir küreden oluştuğunu ve
elektronların bu küre içerisinde gelişigüzel dağıldığını ileri sürdü. Teorisini
açıklarken de atomu üzümlü bir keke, elektronları ise bu kek içerisinde
gelişigüzel dağılmış üzümlere benzetti. Oxford üniversitesinde J.J. Thomson'ın
asistanı olan Ernest Rutherford, Thomson'ın teorisini desteklemek için yaptığı
deneyde atomun bir çekirdeğinin olduğunu keşfetti. Çekirdeğin ve atomun çapını
kıyaslamak için de ünlü benzetmesini yaptı. Bir bezelye tanesi bir atomun
çekirdeği olarak kabul edilirse ve bir stadyum ortasına yerleştirilirse,
tribünlerde dolaşan sinekler de atomun hacmini belirleyen elektronlar olarak
kabul edilebilir. Rutherford modeli merkezinde çekirdek bulunan elektronların
gezegenler gibi dolandığı bir daire gibi de düşünülebilir. 1913 yılında
Danimarkalı fizikci Niels Bohr atom modelinde elektronların çekirdeğin etrafında
belirli enerji seviyelerinde haraket ettiğini ileri sürdü. Bohr Modeli, aynı
yörüngede birden çok gezegen bulunan güneş sistemine benzetilebilir.1932yılında
ise James Chadwick nötronların varlığını ispatladı. Günümüzde kabul edilen
Modern Atom Teorisi ise atomu elektron bulutuna benzetmektedir. Bu durum
lambanın etrafında gelişigüzel dönen sineklerin oluşturduğu bir küreye
benzetilebilir. Eski atom modelleri günümüzde geçerli olan birçok ilkeyi
içerdiğinden halen kullanılır. Örneğin kitabımızda atom modeli, Bohr Atom
Modeline göre çizilmiştir ve ünitede göreceğimiz iyon oluşumunu da kolayca
açıklayan modeldir.

1.1 A - Atomun İçi ve
Dışı

Bir
elementin diğerine göre farklı özelikler göstermesinin nedeni nedir?
proton
nötron elektronlar
Yüzyıllardır bilim insanları atomun en küçük parçacık
olduğunu düşünüyordu. Daha sonraları ise atomun temel tanecikleri olan ve
keşfedildi. Her elementin kendine özgü proton, nötron ve elektron sayıları
vardır. Böylece her element bir diğerine göre farklı özelikler
gösterir.
Elektronun kütlesi çekirdekte bulunan proton ve nötronların
kütlesine oranla yok denecek kadar azdır. Çekirdekteki parçacıklar arasında
başka yerde göremediğimiz özel çekim kuvvetleri vardır. Çekirdek ve
elektronların bulunduğu enerji seviyeleri(katmanlar) arasında çok büyük bir
boşluk vardır.
Bir atomun kütlesini hemen hemen çekirdek oluşturur
Proton
ve nötronların kütlesi hemen hemen aynıdır. Elektronlar o kadar hafiftir ki
kütlesini sıfır kabul edebiliriz. Yaklaşık 1840 tane elektronun kütlesi bir
nötron veya protonun kütlesine denk gelir.
1-Atomun temel tanecikleri
hangileridir?
2-Atomun çekirdeğinde hangi parçacıklar
bulunur?
3-Elektronlar atomun neresinde bulunur?

Atomlar yalnızca proton nötron ve elektronlardan
meydana gelmez. Bilim insanları bu parçacıkları oluşturan en az 37 parçacığın
varlığından söz ediyor. Bunlardan bazıları lepton-lar, kuarklar, fotonlar,
bozonlar, gravitonlardır.

1.1 B - Elektronların
Dizilişi

Protonların ve nötronların atomun merkezi olan çekirdekte,
elektronların ise çekirdek etrafında belli enerji seviyelerinde (katmanlarda)
dönerek hareket ettiklerini biliyoruz. Atom çekirdeğine en yakın olan
elektronların enerjisi en düşük, çekirdekten en uzak olan elektronların
enerjileri ise en yüksektir. Elektronlar, çekirdeğe en yakın katmandan
başlayarak, en uzak katmana doğru yerleşir. Başka bir ifade ile elektronlar en
düşük enerji seviyesinden en yüksek enerji seviyesine doğru yerleşir.
Birinci
enerji seviyesi K katmanı
İkinci enerji seviyesi L katmanı
Üçüncü enerji
seviyesi ise M katmanı olarak adlandırılır.
1. enerji seviyesinde en fazla 2
elektron,
2. enerji seviyesinde en fazla 8 elektron,
3. enerji seviyesinde
en fazla 18 elektron bulunabilir.
Atomlardaki elektronların yerleşiminin
gösterilmesine elektron dizilişi denir.
Oktet kuralına göre birinci katman
hariç atomların en dış enerji seviyelerinde en fazla sekiz elektron bulunur. Bu
nedenle ilk yirmi atomun elektron dizilişi birinci enerji seviyesinde 2, ikinci
enerji seviyesinde 8, üçüncü enerji seviyesinde 8 elektron olacak
biçimdedir.

1.1 C - Atomların Kimliği
Atom numarası ve kütle
numarası
Atom numarası = proton sayısı
Proton sayısı = Elektron
sayısı
Kütle numarası
Kütle numarası
Nükleon sayısı
Kütle numarası
=Atomdaki proton sayısı + atomdaki nötron sayısı
Kütle numarası - Atom
numarası = Nötron sayısı

Atom ve kütle numaralarının kısaltılması
Sodyum atomuna bakınca
11 protonu olduğunu göreceksiniz. Sadece sodyum atomlarının 11 protonu vardır.
Diğer atomların tümünün de kendine özgü proton sayısı vardır. Bir atomun
kimliğini belirten en temel öğesi protondur. Atomların kimliklerini proton
sayılarına bakarak tespit edebiliriz. Bir atomdaki proton sayısına atom numarası
denir. Böylece sodyumun atom numarası 11′dir deriz. Nötr atomların proton
sayıları elektron sayılarına eşit olduklarından dolayı yük bakımından nötrdür.
Atomdaki elektronların kütlesi yok denecek kadar küçüktür. Atomun kütlesini,
çekirdeğinde bulunan protonlar ve nötronlar belirler. Bir atomdaki proton ve
nötronların toplam kütlesine denir.
Bir sodyum atomunun 11 protonu ve 12
nötronu vardır, kütle numarası 23′tür.
Atom numarası yalnızca proton sayısı
olduğuna göre;
Sodyum atomunun nötron sayısı = (23 -11) =12
dir.

1.1 D - Aynı Elementin Atomlarındaki Farklılık
Bir
elementin tüm atomları her zaman aynı olmayabilir. Aynı olmamaları çekirdekte
bulunan nötron sayılarının farklı olmasındandır. Proton sayıları aynı nötron
sayıları farklı, bunun sonucunda kütle numaraları farklı olan atomlara izotop
atomlar denir.
Soluk aldığımız havadaki tüm oksijen atomlarının çekirdeğinde
8 proton vardır. Atomlar nötr olduklarından 8 tane de elektronları vardır.
Soluduğumuz oksijenin büyük bir bölümünde 8 nötron vardır. Oksijenin böylece
kütle numarası (8+8 =16) 16 olarak bulunur. Soluduğumuz oksijenin az bir miktarı
ise 9 nötrona sahiptir. Bu oksijen atomlarının kütle numarası ise (8+9=17)
17′dir. O ve O oksijenin izotoplarıdır deriz. Oksijenin üçüncü izotopu ise çok
az miktarda bulunan O'dir. Bu izotoplara, oksijen-16, oksijen-17 ve oksijen-18
de denilebilir.
Hemen hemen bütün elementlerin izotopu vardır. Oksijen,
karbon gibi çoğu elementin izotopları doğada bulunur. Bazı izotoplar ise özel
olarak laboratuvarlarda oluşturulur. İzotopların çoğunluğu ışınlar yayarak başka
izotoplara dönüşür. Söz konusu ışınlar canlılar için zararlıdır. Ancak ışınların
etkinliği azaltılarak tıp alanında kullanılır. Örneğin; kripton-81 izotopu
akciğerleri kontrol etmede kullanılır. Bu amaçla kripton-81 izotopunun bir
bölümü akciğerlere solunarak alınır. Akciğerlerin iyi çalışmayan bölgelerine bu
izotop ulaşmaz. O bölgeler ekranda siyah olarak görülür. Kobalt-60 izotopuysa
kanser tedavisinde kullanılır.

1.2 - Periyodik Tablo
1869
yılında Rus bilim insanı Dimitri Mendeleev o dönemde bilinen 63 elementi
sınıflandırmıştır. Mendeleev bazı elementlerin neden aynı davrandığına dair bir
sıra bulmaya çalışmıştı. Elementleri atom kütlesine göre listelemişti. Benzer
özeliklere sahip olan elementlerin periyodik özelikler gösterdiğini bulmuş,
elementler listesinde düzgün bir sıra oluşturmuştu. Mendeleev elementleri
düzenli bir şekilde listelemek için bir tablo hazırladı ve tablosuna Periyodik
Tablo adını verdi. Tablosunda o dönemde keşfedilmemiş elementler için boşluklar
bıraktı, isimlerini eka-aleminyum, eka-boron ve eka-silikon olarak koydu ve bu
elementlerin bazı özeliklerini önceden tahmin etti. Kısa bir süre sonra galyum,
skandiyum ve
germanyumun keşfedilmesi ve tahmin ettiği özelliklerin
doğrulanması Mendeleev'in Periyodik
Tablo'sunun bilim dünyası tarafından 19.
yüzyılın sonlarına doğru kabul görmesini sağladı.
Günümüzde kullandığımız
modern Periyodik Tablo, Mendeleev'in Periyodik Tablo'sundan oldukça farklıdır.
Modern Periyodik Tablo'da elementler atom numaralarına göre sıralanmıştır.
Tabloda görülen yatay sıralara periyod, atomların elektron dizinimine göre
düzenlenmiş dikey sütunlara grup denir.

İletişim