Atom Modeli Nedir?

Atom modeli nedir: Kimya ve fizik biliminde atom teorisi;

Maddenin atom denilen süreksiz ve ayrık yapılardan oluştuğunu belirtir. Maddenin doğası üzerine bir bilimsel teoridir.

Geçmişten günümüze kadar atom hakkında, birçok bilim adamları deneyler yapmıştır. Atom hakkında edindikleri bilgileri açıklamak için çeşitli bilimsel modeller ortaya koymuşlardır. Atom hakkında ortaya konan her yeni model bir önceki modelin eksikliğini tamamlamıştır.

Atomun Tarihçesi

Atom Yunancada bölünemez anlamına gelen atomostan türemiştir. Atomun tarihi; MÖ 440′ lı yıllara dayanmaktadır. MÖ 440′ da Democritos modern atom teorisini ortaya atmıştır. Kimyasal reaksiyonlarda maddenin belirlenen oranda tepkimeye girdiğini ifade etmiştir. Bu durumda maddelerin atom denen sayılabilen fakat bölünmez parçalardan meydana geldiğini söylemiştir. Ayrıca atomların kütlelerini gösteren bir de tablo hazırlamıştır.

Atom modelinin tarihsel gelişimi geçmişten günümüze atom modelinin ortaya çıkması. Thomson, De Broglie, Democritus, Rutherford bilim adamlarının görüşleri sayesindedir. Günümüzde kullanılan atom modeli Modern Atom Teorileridir. Bu günümüz modeli, yeni bir model bulunmasına kadar geçerliliğini devam ettirecektir.

Atom hakkında yapılan yeni deneyleri açıklayamayan modelin yerine de yeni bir model geliştirilmiştir. Eski atom modelleri bugün geçerli değildir. Bunun sebebi, o modelleri geliştiren bilim adamlarının iyi düşünememesinden değildir. O dönemde bilinenlerin bugün bilinenlere göre daha az olmasından kaynaklanmaktadır.

Atom teorisi İngiliz kimya bilgini Jonh Dalton’ dur. 1896 yılında, Fransız bilgini Henri Becquerel (1852 – 1908) doğal radyoaktivite keşfetti. 1898 yılında da Marie ve Pierre Curie radyumu buldular.

1900’de, Alman bilgini Max Planck (1858 – 1947) Quantum Teorisi’ni ortaya attı.

1905 yılında fizik bilgini Albert Einstein, İzafiyet (Relativite) Teorisi’ni ortaya atarak;

E = mc² formülünü bulmuştur.

Rutheford 1904 yılında Alfa zerreciklerini keşfetti; 1911’de de atom çekirdeği kuramını ortaya attı.

1912 – İzotop Teorisi, Frederick Solddy (İngiltere).
1913 – Atom Yapısı Teorisi, Niels Bohr (Danimarka).
1919 – İlk Yapay Atom Paraçalanması (Rutheford azot atomunun çekirdeğini parçaladı).
1926 – Dalga Mekaniği Teorisi, Ervin Scheodinger (Almanya).
1928 – Kuantum Mekaniği Teorisi, P. A. Dirac (İngiltere).

Democritus Atom Modeli

Democritus’ a göre;

Madde parçalara ayrıldığı zaman sonunda bölünemeyen bir tanecik elde edilir ve bu tanecik atomdur.
Bütün maddeler aynı tür atomlardan meydana gelir.
Maddelerin farklı olmasının nedeni maddeyi oluşturan atomların sayı ve dizilişi şeklinin farklı olmasıdır.
Atom görülemez.
Atom görülmediği için bölünemez.
Democritus atom teorisi

Dalton Atom Modeli

Dalton Atom teorisi; detaylı bilgi için tıklayınız.

Madde, atom denilen içleri dolu, bölünemeyen taneciklerden oluşmuştur.
Aynı elementin atomları büyüklük, ağırlık yönünden birbirinin aynısıdır. Farklı elementlerin atomları tamamen birbirinden farklıdır.
Tepkimelerde atomlar korunur.

Atomların birleşmeleri sonunda moleküller oluşur.

Dalton atom teorisi kimyasal değişme konularının da daha iyi tanımlanmasına olanak sağlar:

Kütlenin korunumu
Sabit oranlar Yasası

Thomson Atom Modeli

John Joseph Thomson’a göre;

Thomson’a göre atom; dışı tamamen pozitif yüklü bir küredir. Negatif yüklü olan elektronlar kek içerisindeki gömülü üzümler gibi bu küre içerisine gömülmüş durumdadır. Bu yönüyle madde, atom üzümlü keke benzetilebilir. Kek pozitif yükü, üzümler ise elektronlardır.

Rutherford Atom Modeli

Rutherford atom teorisi;

Merkezde kütlesi çok büyük bir çekirdek ve etrafında belirli yörüngelerde dolanan elektronlardan oluşmuştur. Bu görüşün yetersizliği ise elektronun neden çekirdeğe düşmediği veya atomdan fırlayıp gitmediği sorusunun cevapsız kalmasıdır.

Lityum atomunun Rutherford Atom Modeliyle gösterilişi

Bohr Atom Modeli

Bohr atom teorisi; detaylı bilgi için tıklayınız.

Elektronların çekirdekten uzak tek bir yörüngede değil, belirli yörüngelerde olduğunu belirtir. Bir elektronun bulunduğu yer elektronun sahip olduğu enerjiye bağlıdır. Bu enerji düzeyleri çekirdeğe yakın olandan uzağa doğru 1,2,3 gibi numaralar verilerek gösterilir.

Enerji düzeylerinin enerjisi çekirdeğe yaklaştıkça azalır, uzaklaştıkça artar. Elektron bir üst enerji seviyesine enerji verilerek uyarılır. Enerji kesilirse elektron eski yerine gelir. Bu arada aldığı enerjiyi, ışık şeklinde yayar.

Atom çekirdek (proton ve nötrondan oluşmuştur) ve yörüngelerden oluşan bir sistemdir. Yörüngelerde çok hızlı dönen elektronlar vardır. Şekilde görüldüğü gibi atomun temel parçacıkları proton, nötron ve elektronlardır.

Proton ve nötronlar atomun kütlesini oluşturup çekirdekte bulunur. Kütlesi yok denilecek kadar az olan elektronlar, çekirdeğin etrafındaki belirli yörüngelerde çok hızlı bir şekilde döner.

Elektron’ un Keşfi

Maddenin yapısına ilk olarak modern yaklaşım Thomson’un katot ışınlarını inceleyerek elektronun keşfi ile başlamıştır. Thomson, elektriksel gerilim uygulanan katot ışınları tüpünde;

Katot ışınların negatif kutup tarafından itildiğini pozitif kutba doğru çekildiğini belirledi.

Aynı cins elektrik yükleri bir birini iter. Farklı yük elektrik yükleri birbirini çeker. Bu sebeple Thomson katot ışınlarının negatif elektrik yüklerinden olduğu sonucuna vardı.
Thomson deneyinde katot için farklı madde kullandı. Deney tüpünü farklı gazla doldurulduğunda katot ışınlarının aynı davranışta olduğunu gördü. Bu durumda elektronun maddenin cinsinin karakteristik bir özelliği olmadığını gördü. Bütün atom cinsleri için elektronun her birinin aynı olduğunu sonucunu ortaya koydu.
Elektron negatif yüklü olduğu için elektriksel alanda pozitif kutba doğru sapar. 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.

Proton’ un Keşfi

Katot tüpleriyle elektron elde edilir. Elektrik deşarj boşalma (deşarj) tüpleriyle de pozitif iyonlar elde edilir. Bu tüplerde uygulanan yüksek gerilim sonucu atomdan elektronlar koparılır ve pozitif iyonlar oluşur. Bu pozitif iyonlar bir elektriksel alanda elektronun ters yönünde hareket eder. Negatif elektrota (katota) doğru ilerler.

Bu iyonların büyük bir bölümü hareketleri sırasında ortamdaki elektronlara çarparak nötral atomlar oluşturur. Az bir bölümü ise yollarına devam ederek katota ulaşırlar. Eğer ortası delikli bir katot kullanılırsa, pozitif parçacıklar delikten geçer. bu ışınlara kanal ışınlar veya pozitif iyonları denir.

Pozitif iyonlar için e/m nin belirlenmesinde katot ışınlarının incelenmesinde kullanılan yöntemin aynısı kullanıldı. Katot ışınlarında katot maddesi ne olursa olsun elde edilen ışınların e/m oranı hep aynı idi. Oysa pozitif ışınlarda elde edilen e/m oranı tüpteki gazın oranına göre farklı olduğu bulundu.
Elektronlar ve protonlar yüklü parçacıklardır. Bunlar yük bakımından eşit, işaretçe zıttılar. Protonlar +1 birim yüke, elektron ise –1 birim yüke eşittir.
Nötr bir atomda proton sayısı elektron sayısına eşit olduğundan yükler toplamı sıfıra eşittir.
Atom çapı 10-8 cm olan bir küre biçimindedir. Küre içerisinde proton ve elektronlar atomda rastgele yerlerde bulunurlar. Elektronun küre içindeki dağılımı üzümün kek içindeki dağılımına benzer.
Elektronların kütlesi küçüktür. Bu nedenle atomun ağırlığını büyük ölçüde protonlar oluşturur.

Thomson atom teorisinin eksiklikleri;

Nötron denilen parçacıklardan söz edilmemesi
Proton ve elektronların atomda rastgele yerlerde bulunduğu ise teorinin hatalı tarafıdır.

Modern Atom Modeli (Kuantum Atom Modeli)

Günümüzde kullanılan atom modeli, modern atom teorisi sonucu ortaya konmuştur. Bu teoriye göre elektronlar çok hızlı hareket ettikleri için belirli bir yerleri yoktur. Yani elektronların bulunduğu kabuk kavramı yanlış bir kavramdır. Elektronların sadece bulunma ihtimalinin olduğu bölgeler bilinebilir. Elektronların bulunma ihtimalinin olduğu bölgelere elektron bulutu denir.

De Broglie Atom Modeli

Dalga tanecik ikiliği. Bohr’ın atom modeli elektronların yörüngeler arası geçişlerinin mümkün kılan enerji ( kuantum ) sıçramalarını açıklayamamıştı. Bunun çözümü Fransız fizikçi Prens Victor De Broglie tarafından teklif edilmişti.

De Broglie (1892-1987):

1924 yılında Louis de Broglie, hareket eden küçük taneciklerin de dalga özelliği gösterebileceğini ileri sürdü.