Atom Teorisi Nedir?

Atomun Yapısı ve Özellikleri

Niels Bohr’un modeli ise modern atom teorisine en yakın modellerinden biridir.Bohr’a göre elektronlar çekirdeğin çevresin de rastgele yerlerde değil,çekirdekten belirli uzaklıklarda bulunan katmanlarda döner.Bohr da tasarladığı bu modelle Nobel ödülüne de layık görülmüştür.

Atomun yapısını açıklayan ve bugün için kabul edilen son teori Kuantum Atom Teorisi’dir.Kuantum Atom Teorisi’ne göre atom modeli Bohr atom modelinden farklıdır.Bohr Atom Modeli’ne göre atomun merkezindeki çekirdeğin etrafında elektronlar çember şeklindeki yörüngelerde dolanmaktadırlar. Herbir çember yörünge belli enerji seviyesine sahiptir. Yörüngeler arası elektronik geçişler atomun renkli görünmesine neden olur. Ancak belli bir zaman sonra Bohr atom modelinin birçok spektrumu açıklayamadığından yetersizliği ortaya çıkmıştır.

Kuantum Atom Modeli’ne göre ise atomun merkezinde bulunan çekirdeğin etrafındaki elektronlar belli bölgelerde yani orbitallerde bulunurlar. Belli enerji seviyelerine sahip orbitaller atomu oluşturan küresel katmanlarda bulunur. Portakal kabuğu şeklinde iç içe geçmiş küresel katmanlardaki orbitallerin belli şekilleri ve açıları(yönelmeleri) mevcuttur. Orbitallerin bulunduğu katmanların enerji seviyelerinin başkuantum sayısı belirler. n = 1,2,3,. . .gibi tam sayılarla ifade edilir. Orbitallerin şeklini ise l yan kuantum sayıları belirler. l = 0(s), 1(p), 2(d),. .(n-1) e kadar değerler alır. Orbitallerin doğrultularını(açılarını) veren ml yan kuantum sayısı ml=-l. . .0. .+l değerlerini alır. Elektronların spini gösteren ms kuantum sayısı da +1/2 veya -1/2 değerlerini alabilir.

Bir atomun çapı, elektron bulutu da dahil olmak üzere yaklaşık 10 − 8 cm mertebesindedir. Atom çekirdeğinin çapı ise 10 − 13 cm kadardır. Atomlar, boyutlarının görünür ışığın dalga boyundan çok küçük olması sebebiyle optik mikroskoplarla görüntülenemezler. Atomların pozisyonlarını belirleyebilmek için elektron mikroskobu, x ışını mikroskobu, nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi gibi araç ve yöntemler kullanılır.

Yalnız elektronlar çekirdek çevresinde ancak belirli enerji seviyelerine sahip yörüngelerde dönerler, konumları ancak bir olasılık fonksiyonu ile ifade edilebilir. Elektronlar çekirdeğin etrafında bulutsu bir şekildedir.

ATOM TEORİLERİ

Atom eski Yunanca da bölünemeyen en küçük parçacık anlamına gelir.
Atomla ilgili pek çok bilim adamı ve düşünür yorum yapmıştır. Bunlardan en ilginci hiçbir pozitif ilimle uğraşmadığı halde Mevlana Celalettin-i Rumi nin yorumudur. Mevlana hazretleri “Güneşi bölerseniz zerreyi, zerreyi bölerseniz güneşi elde edersiniz.” demiştir. Bu konu hakkında yorumu Radyoaktiflik konusuna bırakarak tekrar konumuza dönelim.
Bunca yorum ve izah arasında bilimsel deney sonuçlarına dayanarak yapılan ilk atom teorisi Dalton�a ait olduğu için ilk atom teorisi Dalton Atom Teorisi olarak kabul edilir.

DALTON ATOM TEORİSİ

Dalton kütlenin korunumu yasası ve sabit oranlar yasasından yola çıkarak maddeyi oluşturan ve onun bütün özelliklerini gösteren çok küçük parçacıkların olduğu yorumunu yaparak aşağıdaki ilkeleri belirtmiştir.
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 elektrodlara (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. Protonlar (+1) birim yüke, elektronlar ise (-1) birim yüke sahiptir.
2. Nötr atomda proton sayısı kadar elektron bulunmaktadır.
3. Elektronların kütlesi protonların kütlesinden çok küçüktür. Bu nedenle ihmal edilebilir.
4. Protonlar ve elektronlar atomda rasgele dağılmıştır.

RUTHERFORD ATOM TEORİSİ

R
necikleri (Helyum çekirdeği) göndermiştir. Bu taneciklerin çok az bir kısmı aynen yansırken bazbelli açılarla yansımız fakat büyük bir bölümü aynen geçmiştir.

Y
Katot ışınları deneyi

1. Alfa (.) taneciklerinin sapmasına yol açan yoğun kesim çekirdekte toplanmıştır.
2. Elektronların bulunduğu hacim, çekirdeğin bulunduğu hacimden çok büyüktür. Atomun büyük bir kısmı boşluklu yapıya sahiptir.
3. Çekirdekteki yük miktarı bir elementin bütün atomları için aynı, farklı atomları için farklıdır.
4. Elektronlar çekirdekten oldukça uzakta yer alırlar.

BOHR ATOM MODELİ

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 çekirdekten oldukça uzakta belli enerji düzeyinde bulunurlar. Enerjileri kuantlıdır. Çekirdekten uzaklaştıkça elektronun enerjisi de artar.
Yörünge sayısı (n) olmak üzere yörüngenin sahip olduğu enerji (E):
bağıntısı ile bulunur.

2. Elektronlar yüksek enerji düzeyinden düşük enerji düzeyine geçerken enerji yayarlar. Düşük enerji düzeyinden yüksek enerji düzeyine geçerken enerji alırlar. Bu olaya uyarılma denir.

3. Elektronlar çekirdek etrafında dairesel hareket yaparlar.

HEİSENBERG BELİRSİZLİK PRENSİBİ

Bir atom veya iyonda çekirdek etrafında hareket eden elektronun yeri ve hızı aynı anda tespit edilemez.Hızı tespit edilirken yeri, yeri tespit edilirken hızı tespit edilemez.

MODERN ATOM TEORİSİ

Günümüzdeki atom bilgisini ifade eden teoridir.
Elektronların kütlesinin çok küçük olduğunu ve çok hızlı hareket ettiğini ifade ederek Heisenberg belirsizlik ilkesini kabul eder.

Elektronlar, çekirdek etrafında bir daire etrafında hareket etmezler. Üç boyutlu eksen üzerinde dalgasal hareket yaparlar.

Elektronların bulunduğu yerden değil, bulunma ihtimalinin yüksek olduğu yerden bahsedilebilir. Elektronların bulunma ihtimalinin yüksek olduğu yerlere orbital denir.

Atomlar temel enerji düzeyinde iken ışık yaymazlar. Uyarılmış atomun temel enerji düzeyine dönüşümü sırasında enerji yayar.

Modern atom teorisinde yer alan orbitalleri ve elektronların dizilişini daha sonra inceleyeceğiz.

Modern Atom Teorisi ve Örnekleri

1924 yılında Fransız Louis de BROGLİE, maddenin ışık gibi hem dalga hem de parçacık özelliği gösterdiğini ileri sürdü..

1925 yılında Alman fizikçi Werner HEİSENBERG, belirsizlik prensibini ortaya atmıştır. Bu prensibe göre,”Bir elektronun bulunduğu yeri ve o yerdeki hızını aynı anda ölçmek mümkün değildir.”

Bu teori Bohr modelindeki atomun yerinin bilinmesi teorisini çürütmüştür.

1926 yılında Avusturyalı fizikçi SCHRÖDİNGER,teorileri birleştirerek, atomun dalga mekaniği modelini yani modern atom teorisini geliştirmiştir.

Modern Atom Teorisine Göre:

Atomlarda, temel enerji düzeyleri bulunmaktadır.

Her enerji düzeyinde n kadar alt enerji seviyesi bulunur.Alt enerji seviyeleri s,p,d,f alt tabakalarıdır.

Elektronların bulunma olasılığı en fazla olan alt enerji düzeylerine orbital denir.Orbitallerin bulunduğu alt enerji tabakasının adını alır.

s alt tabakasında 1 tane s orbitali

p alt tabakasında 3 tane p orbitali

d alt tabakasında 5 tane d orbitali

f alt tabakasında 7 tane f orbitali bulunur.

Orbitaller ve biçimleri:

s orbitali:Her seviyede bulunur, küreseldir. Bir tanedir.Zıt spinli iki tane elektron bulundurur.

p orbitalleri:n=2 seviyesinden itibaren her seviyede bulunur.X,Y ve Z eksenleri boyunca uzamış PX , PY ve PZ olmak üzere üç çeşittir.Toplam 6 elektron bulundurur.

d orbitalleri:n=3 seviyesinden itibaren bulunur.5 çeşittir. Toplam 10 elektron bulundurur.

F orbitaller : n=4 seviyesinden başlar. 7 çeşittir.Toplam 14 elektronu bulunur. f orbitallerini resimlemek güç ve karışıktır.

Orbitallerin Elektronlarca Doldurulması

Elektronlar, orbitallere dolarken en düşük enerji orbitali seçer.Temel enerji durumunda, çok elektronlu atomların elektronları enerji seviyesi diyagramı kullanılarak çizilir.

Bir orbitalde en fazla zıt spinli iki elektron bulunur.

Aynı enerji düzeyinde bulunan aynı cins orbitallere elektronlar önce tek tek dolar.

Temel haldeki çok elektronlu atomların elektron dizilişi;

1s, 2s2p,3s3p, 4s3d4p, 5s4d5p, 6s4f5d6p, 7s5f6d7p sırasına göre yazılır.

Orbitallere göre elementlerin elektron dilişini bazı örnekler üzerinde inceleyebiliriz.

Elektron Dizilişi

Orbitallerin dizilişinin 1s, 2s2p,3s3p, 4s3d4p, 5s4d5p, 6s4f5d6p, 7s5f6d7p şeklinde devam ettiği her enerji seviyesine s orbitali ile başlanıp p orbitali ile bittiği görülmektedir.

Son enerji seviyesindeki orbitallerin elektronlarca tam dolu olması, atoma kararlı yapı kazandırır.Son enerji seviyesindeki orbitalleri elektronlarca tam dolu olan atomlar soy gaz atomlarıdır.

ÖRNEK:

2He = 1s2

10Ne = 1s2 2s2 2p6

ÖRNEK:

Kararlı haldeki 16X elementinin elektron dizilişinde en dıştaki orbitalin baş kuantum sayısı, türü, toplam elektron sayısı nedir?

ÇÖZÜM:

16X elementinin elektron düzeni; 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 şeklindedir. Bu elektron düzeninden ; en son orbitalin enerji düzeyi 3, orbital türü p ve toplam elektron sayısı ise 4(3p4 olduğundan) tür.

Küresel Simetri

24Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 4s1 3d5 , 29Cu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 elektron dizilişlerinde düzensizliğin nedeni, atomun küresel simetrik yük dağılımına ulaşmak için 4s orbitalinden bir elektronu 3d orbitaline göndermesidir.Aynı cins orbitallerde eşit sayıda elektron bulunması, atoma simetrik yük dağılımı sağlayıp, daha kararlı olmasını sağlar.

Bir atomun değerlik orbitalleri s ,p , d ,f biçiminde yarı dolu yada s ,p ,d ,f biçiminde dolu orbitallerle bitiyorsa o atom küresel simetrik yük dağılımına sahiptir.

Küresel simetriye sahip olan atomlardan elektron koparmak daha güçtür. Bu nedenle bu atomların,iyonlaşma enerjileri daha büyüktür.

Çok elektronlu atomlarda, elektron dizilişi yazılırken en yakın soy gaz atom numarasından devam edilir.

ÖRNEK:

19K=(18Ar) 4s1 38Sr=(36Kr) 5s2 gibi

İyonlarda Elektron Dizilişi

Atomlar, kimyasal olaylarda, değerlik orbitalinde (en yüksek enerjili orbitalleri) bulunan elektronları (değerlik elektronları vererek (+) yüklü iyon yada yarı dolu veya boş değerlik orbitallerine elektron alarak (-) yüklü iyonları oluştururlar. Elektron dizilişleri iyonda bulunan toplam elektron sayısına göredir.

ÖRNEK:

15P-3 iyonunda 18 e olduğundan, dizilişi 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 şeklinde olmalıdır.

Uyarılmış Atom:Enerji kazanan bir atomun değerlik elektronu, kararlı dizilişten ayrılıp daha yüksek enerjili bir orbitale çıkarsa, bu atoma uyarılmış atom denir.Uyarılmış atomlar iyon değildirler.

ÖRNEK:

5B 1s2 2s2 2p1 uyarılmış durum: 1s2 2s2 4s1

11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 uyarılmış durum: 1s2 2s2 2p6 5s1

15P 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p3 uyarılmış durum: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2 4s1

ÖRNEK:

Elementlerin atomlarının temel haldeki elektron dizilişi,periyodik özellikleri ile ilgili bilgi verir.

Bu elektron dizilişinden çıkarılan,

1) Toplam elektron sayısı = Atom numarası

2) Son orbitaldeki elektron sayısı = Periyot numarası

3) En yüksek enerji düzeyi(baş kuantum sayısı) = Grup numarası

eşitliklerinden hangileri tüm elementler için doğrudur.

ÇÖZÜM:

1) Bilgi › Doğru

2) Son orbitaldeki toplam elektron sayısı grup numarasının verir.

3) Baş kuantum sayısı periyot numarasını verir.

ÖRNEK:

+4 değerlikli iyonun elektron dağılımı 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 olan X elementi için:

1) Periyodik cetvelin 4. periyot geçiş elementlerindendir.

2) Kendi atomları arasında iyonik bağ oluşturur.

3) Değerlilik elektronları 4s ve 4p orbitallerindendir.

yargılarından hangileri doğrudur.

ÇÖZÜM:

X iyonunun elektron dağılımı 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 ise nötr elementinin elektron dağılımı 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 şeklindedir.

Buna göre; X elementi ³.periyot 4B grubunda olup geçiş elementidir. (1)

X elementi metal olup, kendi atomları arasında metalik bağ oluşturur. (2)

Değerlilik elektronları 4s ve 3d orbitallerindendir. (3)

Yani ;1) ve 2) yargı doğru, 3) yargı yanlıştır.

Benzer Yazılar:


by wermidon tarafından 30 Haziran 2010 - 17:13:01 · tarihinde yayınlanmıştır.



Blog > Ansiklopedi > Ne-Nedir > Atom Teorisi Nedir? Nedir, Atom Teorisi Nedir? Hakkında, Atom Teorisi Nedir? nasıldır, Atom Teorisi Nedir? ne işe yarar, ne demek, ne demektir

Leave a Comment

Previous post:

Next post: