webmaster
 
Cevapla
16-11-2011 23:29:45
kavazaki
 

Atomdaki temel tanecikler

ATOMDAKİ TEMEL TANECİKLER
En basit madde türü olan element, "atom" denilen temel birimlerden oluşmuştur. Atom, bir elementin, kendine ait kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük parçasıdır. Atom, çekirdek ve elektronlardan oluşmuştur. Çekirdek, atomun kütlesini meydana getiren bölüm olup proton ve nötron adı veri+len tanecikleri içermektedir. Atomdaki temel taneciklerin yük ve kütle özellikleri, aşağıdaki tabloda gösterilmektedir:

Tanecik
Sembol
Yük (*)
Kütle (**)
Proton

p

+1
1,0073=1
Elektron

e
-1
1/836 = 0
Nötron

n
0
1,0087 = 1

- Yük birimi olarak "elektron yükü" veya "elemanter yük" şek+linde verilen 1,6 x 10T19 kulon birimi kullanılmaktadır. Ancak buradaki uygulamalarda yükün birimi ile ilgilenilmeyecektir.
- Kütle birimi olarak "atomik kütle birimi" kullanılmıştır. 1 ato+mik kütle birimi (akb), bir 12C atomunun kütlesinin 1/12'sidir. Bu konu, ayrıntılı olarak ileride ele alınacaktır.
Tabloda görüldüğü üzere bir elektronun kütlesi, bir protonun küt+lesinin 1/1836'sı kadardır. Bu, çok küçük bir sayı olduğundan, elektronların, atomun toplam kütlesine katkısı ihmal edilebilir. Çekirdekte bulunan taneciklere (yani proton ve nötronlara) nükleonlar denir.
ATOM NUMARASI (A.N)
Bir elementin atom numarası, çekirdeğindeki proton sayısıdır. Elementi tanımlayan en önemli özelliktir. Her elementin kendine özgü bir atom numarası vardır. Aynı atom numarasına sahip iki element olamaz.
KÜTLE NUMARASI (K.N)
Bir atomun çekirdeğindeki proton ve nötron sayılarının toplamı+dır. (Başka bir ifadeyle, kütle numarası nükleon sayısına eşittir) Sembolü X olan bir element;
K.N
X şeklinde ifade edilir.
A.N.
ÇEKİRDEK YÜKÜ (Ç.Y)
Çekirdekte sadece protonlar yük taşımaktadır. O halde çekirdek yükü, proton sayısına eşittir.
ATOMDA PROTON SAYISI - ELEKTRON SAYISI İLİŞKİSİ
Proton sayısı p, elektron sayısı e ile gösterildiğine göre,
- p = e ise atom yüksüzdür (nötr atom)
- p > e ise atom elektron kaybetmiştir.
Bu durumda (+1 yüklü iyon (katyon) oluşmuştur.
- p < e ise atom elektron kazanmıştır.
Bu durumda (-) yüklü iyon (anyon) oluşmuştur.
UYARI:
Atomun nötr halden (+) veya (-) yüklü hale geçmesi sırasında değişim sadece elektron sayısında olur. Örneğin; “Yüksüz bir atom, 2 proton alarak +2 yüklü iyon oluşturur” ifadesi yanlıştır. Kimyasal değişimlerden elektronlar sorumludur.
İZOTOP ATOMLAR

Proton sayıları eşit, nötron sayıları farklı olan atomlardır. Proton+larının eşit sayıda olması nedeniyle aynı atom numarasına, nöt+ronlarının farklı sayıda olması nedeniyle de farklı kütle numara+sına sahiptirler.



[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg[/IMG]
Her elementin kendine özgü bir atom numarası olduğuna göre, izotoplar aynı elemente aittirler. Örneğin neon (Ne) elementinin üç izotopu vardır. Bunlar:
Bu izotoplar, neon -20, neon -21, neon -22 şeklinde okunur. (Diğer elementlerin izotoplarının okunuşu da aynı tarzdadır. Ya+ni önce element adı, sonra kütle numarası söylenir, sadece hid+rojenin izotoplarının özel adları vardır.
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image004.gif[/IMG] “normal hidrojen",
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image006.gif[/IMG] "döteryum (D)" ve
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image008.gif[/IMG]H "trityum (T)" şeklinde okunmaktadır.
UYARI
İzotop atomlar, aynı elemente ait olduklarından, o elementin tüm kimyasal özelliklerine sahiptir. Ancak kimyasal özelliklerinin aynı olmasına karşın, kütleleri farklı olluğundan fiziksel özellikleri farklıdır.
Bir element, doğada izotoplarının bir karışımı olarak bulunur. her bir izotopun kütlesi ve hangi oranda bulunduğu, kütle spektrometresi denilen cihazlarla deneysel olarak saptanmaktadır. İzotopların, hangi oranlarda bulunduğunu gösteren sayılara bulunma yüzdeleri denir.



[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image010.jpg[/IMG]
Örneğin, neon elementinin üç izotopunun bulunma yüzdeleri, yaklaşık olarak: şeklinde saptanmıştır. Buna göre, doğadaki her 10.000 tane neon atomundan 9092 tanesi neon –20, 26 tanesi neon –21 ve 882 tanesi ise neon –22 izotopuna aittir. Bazı elementler tek tip atomdan oluşmuştur. Yani izotopu yoktur (Alüminyum – 27 gibi).
İZOBAR ATOMLAR



[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg[/IMG]
Kütle numaraları eşit, atom numaraları farklı olan atomlara izobar atomlar denir. Örneğin: İZOTON ATOMLAR



[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image014.jpg[/IMG]
Atom numaraları ve kütle numaraları farklı, ancak nötron sayıları eşit olan atomlara izoton atomlar denir.
ALLOTROPİ
Bir elementin, atomlarının farklı dizilişi nedeniyle farklı yapılar göstermesine allotropi, bu yapılara da allotroplar denir. Örnekler:
Karbon (C) : Elmas, grafit
Fosfor (P) : Beyaz fosfor, kırmızı fosfor, siyah fosfor.
Kükürt (S) : Rombik kükürt, monoklinik kükürt.
Oksijen (O) : Oksijen (O2), Ozon (O3)
Bir elementin allotropları farklı yapılara sahip olduklarından farklı fiziksel özellikler gösterirler.
MODERN ATOM TEORİSİ
1920 ve sonrasındaki yıllarda yapılan çalışmalar sonucunda, adım adım bugün kullanılmakta olan “modern atom teorisi”ne ulaşıldı. 1927 yılında, Erwin Schrödinger tarafından, elektronlara eşlik eden bir dalga hareketi olduğu düşüncesiyle modern atom teorisi geliştirildi. Bu teorinin getirdiği temel kavramlar sırasıyla tanıtılacaktır.
TEMEL ENERJİ DÜZEYLERİ
Bir atomda, elektronların bulunduğu bölgelerdir. Bunlara kabuklar da denir. Çekirdekten itibaren, n = 1, 2, 3, .... şeklinde tamsayılarla numaralandırılır.
Bir temel enerji düzeyinde bulunabilecek en fazla elektron sayısı 2n2 ‘dir. Buna göre, maksimum elektron sayıları;
1. Temel enerji düzeyinde : 2(1)2 = 2
2. Temel enerji düzeyinde : 2(2)2 = 8
3. Temel enerji düzeyinde : 2(3)2 = 18
4. Temel enerji düzeyinde : 2(4)2 = 32’dir.
ENERJİ ALT DÜZEYLERİ
Çok elektronlu bir atomda, bir temel enerji düzeyinde bulunan tüm elektronlar aynı enerjiye sahip değildir. buna göre, farklı enerji alt düzeylerini (alt kabuklarını) tanımlamak için s, p, d ve f sembolleri kullanılır.her temel enerji düzeyi, bu alt düzeylerin tümünü içermez. Aşağıda, ilk dört temel enerji düzeyindeki alt düzeyler verilmektedir.
n = 1 1 s
n = 2 2 s 2p
n = 3 3 s 3p 3 d
n = 4 4 s 4p 4d 4f
Bir alt düzeyde bulunabilecek maksimum (en fazla) elektron sayısı da tanımlanmıştır. Buna göre;
Tablo 1.1. Maksimum Elektron Sayısı
Enerji Alt
Düzeyi
Maksimum Elektron Sayısı
s
2
p
6
d
10
f
14

Alt düzeylerin enerjilerinin artış sırası:
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s.



[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image016.jpg[/IMG]
Bu sıranın şematik gösterimi: Şemada okların yönü izlenerek, alt düzeylerin artan enerji sırası elde edilir.

ORBİTALLER
Modern atom teorisindeki en önemli noktalardan biri, elektronların Bohr atom modelinde öngörüldüğü gibi dairesel bir yörüngede değil, adeta bir bulut gibi, belirli bir bölgeye dağılmış olarak bulunmasıdır. Elektronun bulunma olasılığının en fazla olduğu hacimsel bölgelere orbital denir. Orbital şekilleri, elektronun ait olduğu enerji alt düzeyine göre belirlenir. Buna göre s, p, d ve f alt düzeylerindeki orbitallere ait şekiller birbirinden farklıdır. Bir orbitalde en fazla 2 elektron bulunabilir. Bir temel enerji düzeyinde n2 tane orbital bulunur (n= Temel enerji düzeyinin numarası).
[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image018.jpg[/IMG]s Ortitalleri
(s) alt düzeyinin elketron kapasitesi 2’dir. Bir orbitalde de en fazla 2 elektron bulunabileceğinden, bir (s) alt düzeyinde 1 tane orbital vardır. (s) orbitalinin şekli, x – y – z koordinat sisteminde küreseldir.

p Orbitalleri



[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image020.jpg[/IMG]
(p) alt düzeyinin elektron kapasitesi 6 ve bir orbitalin elektron kapasitesi 2 olduğundan, bir (p) alt düzeyinde 3 tane orbital vardır. bunlar, sırasıyla x, y ve z eksenlerine göre simetrik birer çift şişkinlik şeklindedir. Bunların şekilleri aşağıda verilmektedir.





Atom Yapısı ve Elektron Düzeni
Bütün maddeler kimyasal elementlerden oluşur. Elementler ise atomlardan meydana gelir. Bir elementin kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük parçasına o elementin atomu denir. Bu nedenle her elementin karakteristik özelliği, onu oluşturan atomların yapısına bağlıdır. Bir atom üç basit parçacıktan oluşur. Bunlar; negatif elektrikle yüklü elektronlar, pozitif elektrikle yüklü protonlar ve yüksüz veya nötr olan nötronlardır. Atomun hemen hemen bütün kütlesi çekirdekte toplanmıştır. Çekirdek, proton ve nötronlardan oluşmaktadır. Protonun kütlesi yaklaşık olarak l, 673x1 0 -24 g ve nötronun kütlesi de yaklaşık 1,675x10-24 g'dır. Elektronun kütlesi ise 9,11x10-28 g olup, bu değer protonun kütlesinin yaklaşık olarak 1/1800'üne eşittir.
Çekirdeğin yarıçapı 10-12 cm mertebesinde olup, bu değer 1°A (10-8) mertebesindeki atom yarıçapından çok daha küçüktür. Proton ve nötronları içeren pozitif yüklü çekirdek, negatif yüklü elektronlar ile sarılmıştır. Atom elektrik yükü bakımından nötrdür, yani atomun toplam elektrik yükü sıfırdır. Elektronlar ile protonların elektrik yükleri eşit, ancak zıt işaretli olduklarından nötr bir atomun elektron sayısı proton sayısına eşittir. Bir element atomunun proton sayısı Z, nötron sayısı N ise o elementin atom numarası Z olur ve kütle numarası veya atom ağırlığı (A)=Z+N bağıntısı ile belirlenir.
Bir elementin atom numarası aynı, kütle numarası farklı olan türlerine o elementin izotopları denir. Doğada bulunan elementler, genellikle farklı izotoplardan oluşur. Bu nedenle bir elementin atom ağırlığı izotopların ortalama ağırlığı olup, bu değer tam sayı olmayabilir. Bir elementin atom ağırlığı, oksijenin atom ağırlığına göre belirlenir. Oksijenin atom ağırlığı 16,000'dır. Buna göre, hidrojenin atom ağırlığı 1,008'dir. Elementlerin atom numaraları ile atom ağırlıkları veya kütle numaralan periyodik tabloda verilmiştir. Periyodik tablonun tipik bir şekli Tablo 1.1'de görülmektedir. Elektron sayısı proton sayısından farklı olan atoma iyon adı verilir. Atom dışarıdan elektron alırsa negatif yüklü iyon veya anyon, elektron kaybederse pozitif yüklü iyon veya katyon durumuna geçer.
Bohr teorisine göre, elektronlar çekirdek etrafında yarıçapı rn olan belirli dairesel yörüngelerde dönerler. Bohr atom modeli Şekil l.l.a. 'da görülmektedir. Her yörüngedeki elektron E ile gösterilen belirli bir enerjiye sahiptir. Söz konusu enerji çekirdekten uzaklaştıkça artar ve n=°° olduğu zaman, yani serbest elektron için enerji sıfır kabul edilir.
Buna göre; bir atomun elektronlarının enerji değerleri negatif (-) işaret taşır ve bu enerji değeri; E= -13.6xZ2 / n2 [eV] formülü ile belirlenir. Burada; Z atom numarası veya proton sayısı, n ise yörünge sayısıdır.
Ancak, Bohr teorisine göre tanımlanan atom modelinde bazı hata ve eksikliklerin olduğu, sonraki araştırmacılar tarafından görülmüştür. Elektronların hem parçacık (partikül), hem de dalga karakterinde olduğu gerçeği üzerinde birleşilmiştir. Modern atom kavramı matematiksel bağıntılarla tanımlanmaktadır. Heisenberg ve Schroedinger'in 1920'li yıllardaki çalışmaları ve dalga mekaniğindeki gelişmeler sonucunda, modern atom kavramı bir takım matematiksel bağıntılarla ifade edilmiştir.



[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image022.jpg[/IMG]




Şekil 1.1 (a) Bohr teorisine göre atom modeli ve
(b) Bohr teorisine göre çizilen atom modelindeki enerji seviyeleri

Bir elektronun yörüngesini tam olarak belirlemek mümkün değildir. Elektronun konumu ancak belirli bir olasılıkla belirlenebilir. Yani, elektronun ait olduğu atomun verilen bir bölgesinde bulunup bulunmayacağı belirlenebilir. Söz konusu olasılık, matematiksel olarak belirli bir dalga denklemi ile gösterilebilir. Bu dalga denkleminin çözümü ile n, l, m1 ve ms olarak belirlenen dört kuantum sayısı elde edilir. Bu sayılar elektronun konumunu, enerji seviyesini ve dönme (spin) yönünü belirler. Kuantum sayılarının sembol ve anlamları aşağıda verilmektedir.

Ana veya Birinci Kuantum Sayısı (n)
Elektronun bulunduğu enerji kabuğunu gösterir. Numaralama iç kabuktan dışa doğru yapılır ve n =1, 2, 3, 4... gibi tam sayılarla gösterilir. Bir ana kabukta bulunabilecek maksimum elektron sayısı 2n2 ile sınırlıdır. Ana kuantum sayısının gösterdiği enerji kabuğu ile her kabukta bulunan elektron sayısı Tablo 1.2'de verilmiştir. Bu durum Şekil 1.2'de örnek olarak verilen sodyum atomunda görülmektedir.
Tablo 1.2 Ana kuantum sayısının gösterdiği enerji kabukları ve elektron sayıları
Ana kuantum sayısı
Kabuk
Kabukta bulunan maksimum elektron sayısı (2n2)
1
K
2
2
L
8
3
M
18
4
N
32









[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image024.jpg[/IMG]
Şekil 1.2. Sodyum Atomunun Yapısı

İkinci Kuantum Sayısı (l): Elektronun açısal momentinin bir ölçüsü olup, sıfır (0) ile (n-1) arasında yer alan pozitif sayılarla gösterilir. Örneğin; sodyum atomunun (Z = 11) ikinci kabuğu (n = 2) için, ikinci kuantum sayısı (l) l veya O olabilir.
Üçüncü Kuantum Sayısı (ml): Elektronun açısal momentinin belirli bir doğrultudaki bileşenini gösterir ve sıfır da dahil olmak üzere +1 ile -1 arasındaki değerleri alabilir. Buna göre, sodyum atomunun ikinci kabuğunda n = 2 olup, m1 +1,0 veya -1 olabilir.
Dördüncü Kuantum Sayısı (ms): Elektronun kendi ekseni üzerindeki dönme yönünü gösterir. ms. +1/2 veya -1/2 değerlerini alabilir (ms= ±1/2). Elektronların dönme hareketi ile malzemelerin manyetik özellikleri arasında önemli ilişki vardır.
Bir elektronun konumu yukarıda verilen dört kuantum sayısı ile tam olarak belirlenebilir. Pauli prensibine göre, bir atomun birden fazla elektronu aynı kuantum sayılarına sahip olamaz ve bir enerji düzeyinde en fazla iki elektron bulunur.
Bir atomun elektron dağılımı, ana kuantum sayısı (n), alt kabuk sayısı (l), alt kabuktaki elektron sayısı (s, p, d, f,..) ile gösterilir. Ana kabuklar, n = l, 2, 3, 4... gibi' ana kuantum sayılan ile alt kabuklar ise s, p, d, f gibi yardımcı kuantum sayılarıyla belirlenir.








[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image025.gif[/IMG]

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image027.gif[/IMG]










[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/Kim/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image028.gif[/IMG]


Bir önceki yazı Atom modellerinin tarihi gelişimi hakkında bilgi vermektedir.

Cevapla

"Atomdaki temel tanecikler" konusu hakkında etiketler
adi adlari ait allotrop anlamda arasindaki atom atoma atomda atomdaki atomdan atomlarinda atomu atomun ayni belirlemede belirler belirtilen bir bulunan bulunma carpi cekirdeginde cekirdegindeki cizilir cozumlu degisir deki dizilisinin dogada doteryum duzeyinin elektron elementin elementlerin enerji formulle getiren gore gosterilmesi gosterimi hangi hareketleri ile ilgili iliski isimleri izotopu kabuklarinin kactir kapasitesi kim kimlik kimyasal konu konuda konusu kucuk kullanilan kullanilir kulon kutle kutleleri kutlesi meydana midir modeli mudur nedir nelerdir neye notron olan ornekler ozeti ozgini ozkleri ozklerini parcasini proton sayisi sayisinin sekli sembolleri sembolu sembolunde tanecik tanecikl tanecikler tanecikleri taneciklerin taneciklerinin temel terim terimi toplam toplami trityum yukleri yuku yuzdeleri

Atom modellerinin tarihi gelişimi Önceki | Sonraki Dengeye etki eden etmenler




Saat: 11:30 - Webmaster Forumu - Rss - Arşiv
İletişim Bilgileri, Contact Us, Kullanım Sözleşmesi, Gizlilik