Atomun Içyapısı

Atomun içyapısı



1897'den günümüze kadar birçok bilim adamı, atomun yapısını daha iyi tanıyabilmek için sayısız deneyler yaptılar Çalışmalarını İngiltere'de sürdüren Yeni Zelanda'lı Ernest Rutherford ve Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, değişik elementlerin atomlarının kütlece farklı olmalarına karşın aynı yapıda olduklarını öne sürdüler

Bu iki fizikçinin açıklamalarına göre atomun merkezinde bir çekirdek bulunuyor, elektronlar da bu çekirdeğin çevresinde dolanıyordu Ayrıca her çekirdek artı elektrik yükü taşıyordu; böylece çekirdeğin artı yükü elektronların eksi yüküyle dengelendiği için atomun bütünü elektriksel olarak yüksüz (nötr) durumda kalabiliyordu Çekirdek, atomun bütün yapısı içinde çok küçük bir yer tutar Eğer bir atom bir stadyum kadar büyültülecek olsa, çekirdek bu stadyumun ortasındaki küçük bir bezelye yığını gibi kalırdı

Atomun hemen hemen bütün kütlesi bu minicik çekirdeğin içinde yoğunlaşmıştır Çekirdek başlıca iki temel parçacıktan oluşur: Artı elektrik yüklü proton ve elektrik yükü taşımayannötron Nötronun kütlesi protonunkinden biraz daha büyüktür

Hidrojen atomlarından elektronların kopanlmasıyla elde edilen protonlara çok yüksek bir hız kazandırılabilir Bu hızlandırılmış protonlar hafif bir elementten yapılan bir hedefin üzerine bir tabanca mermisi gibi gönderildiğinde, bu hedef elementin çekirdeklerindeki protonların oluşturduğu engeli aşar ve çekirdeğin kurulu dengesini bozarak nötronların serbest kalmasına yol açar Nötron üretmenin bir başka yöntemi de doğal radyoaktif maddelerden yayılan ışınları "mermi" gibi kullanmaktır Yüksüz oldukları için itilmeyen ve başka atomların çekirdeklerine kolayca girebilen bu nötronlar da sonradan aynı biçimde elementleri bombardımana tutarak başka elementlere dönüştürmek üzere kullanılabilir (Ayrıca bak NÖTRON; PROTON)

Hidrojen atomu, en basit biçimiyle, ortadaki bir proton ile bunun çevresinde dolanan bir elektrondan oluşur Ama hidrojen atomunun izotop denen daha değişik biçimleri de vardır Çekirdeğinde bir protondan başka ayrıca bir ya da iki nötron bulunan bu hidrojen izotoplarına özel adlar verilmiştir: Bir proton ile bir nötronu olan hidrojen atomuna döteryum, bir proton ile iki nötronu olana trityum denir Oysa öbür elementlerin izotoplarını belirtmek için elementin adına çekirdek parçacıklarının, yani proton ve nötronların toplam sayısı eklenir Sözgelimi karbon14 ya da C14, çekirdeğinde toplam 14 parçacık bulunan bir karbon izotopudur Çekirdek parçacıklarının ya da nükleon'larm sayısına o elementin kütle numarası denir


Bir atomun elektronları, çekirdeğin çevresini saran bir dizi "kabuk" üzerine yerleşmiştir En küçük kütleli atomlarda tek bir kabuk bulunurken, atomun kütlesi büyüdükçe kabuk sayısı yediye kadar çıkar Çekirdeğe en yakın olan ilk kabukta en çok bir elektron çifti bulunabilir İçten dışarıya doğru üst üste yer alan öbür kabuklar ise sırasıyla 8, 18, 32, 50, 72 ve 98 elektronları olduğunda dolmuş demektir Helyum, neon, argon, kripton, ksenon ve radon elementlerini içeren "soy gazlar" ailesinde olduğu gibi, en dıştaki kabuğu dolu olan atomlar çok kararlıdır ve başka atomlarla birleşme eğilimi göstermez İkiden


fazla kabuğu olan atomlarda, en dıştaki kabukta sözgelimi 18 ya da 32 yerine 8 elektron bulunması da atomun kolay tepkimeye girmeyecek kadar kararlı olması için yeterlidir Oysa dış kabuğu dolu olmayan bir atom, bu kabuktaki eksik elektronları tamamlayarak ya da fazla elektronlarını vererek dış kabuğunu dengelemek üzere başka atomlarla birleşip bir molekül oluşturmaya çalışır Örneğin 11 elektronu olan sodyum atomunun ilk kabuğunda 2, ikinci kabuğunda 8, dış kabuğunda da tek bir elektron vardır Bu yüzden sofra tuzunu (NaCl) oluşturmak üzere bir klor atomuyla kolayca birleşir Çünkü 17 elektronu olan klor atomu da, dış kabuğundaki yedi elektronu sekize tamamlayabilmek için sodyum atomunun vereceği bu fazla elektronu almaya hazırdır Buna karşılık dış kabuğunda iki elektronu olan bir magnezyum atomu iki klor atomuyla birleşir (MgCl2) Dış kabuktaki bu eksik ya da fazla elektronların sayısı bir elementin birleşme değeri'ni belirler Değerlik ya da valans gibi değişik terimlerle de adlandırılan bu birleşme değeri, bir elementin tek bir atomunun birleşebileceği atom sayısını gösteren en önemli kimyasal özelliklerden biridir


İç kabuklardan birindeki bir elektron uyarıldığında, örneğin başka bir atomla çarpıştığında, eğer yer varsa dıştaki bir kabuğa atlayabilir Yeniden eski kabuğuna döndüğünde de bir ışık yayar Bu ışığın dalga boyu (rengi), iki kabuktaki elektronların enerji farkına bağlıdır Bu yüzden bilim adamları, uyarılan atomlann yaydığı ışığın rengine bakarak yıldızlardaki elementleri bile tanımlayabiliyorlar