Atomun Tarihçesi-Antik Çağ Ve Ortaçağda Madde Anlamı Ve Atom Teorisi Atom Hakkında...

Atomun Tarihçesi-Antik Çağ ve Ortaçağda Madde Anlamı ve Atom teorisi Atom Hakkında
Atomun Tarihçesi-Antik Çağ ve Ortaçağda Madde Anlamı ve Atom teorisi Atom Hakkında

ATOMUN TARİHÇESİ

Antik Çağ ve Ortaçağda Madde Anlamı ve Atom teorisi

İnsanoğlu en eski çağlardan itibaren maddenin menşeini ve mahiyetini izah etmeğe çalışmıştır Eskilerde kâinattaki her şeyin bir tek ana maddeden (prensipten) geldiği fikri vardı Bu sebeple eskilerin ve bu arada bilhassa eski Yunan filozoflarının başlıca çalışmalarını kâinatın sonsuz karışıklığını az sayıda ana maddeyle açıklamak teşkil eder Eski Yunan ve Avrupa felsefesinin babası olup Yunan Ege Okulunun kurucusu olan Milet'li THALES (MÖ 640-546), her şeyin sudan geldiğini farz ediyordu Şüphesiz Thales'e göre mevcut olan şey, hava, su ve toprak şekillerini alabilmelidir Thales ana madde olarak suyu almakla, akıcılık özelliğinde kâinatın esas vasfını düşünmüş ve bu vasfın mütemadi şekilde değişmesiyle de maddenin gaz, sıvı (likid) ve katı (solid) gibi üç ayrı fiziksel halinin meydana gelebileceğini ifade etmek istemiştir Milet Okulundan ve Thales'in talebesi ANAXIMANDROS'a göre her şeyin menşei olan ana madde müşahhas bir şey olarak düşünülmemelidir; onun bir tek özelliği vardır ki o da sonsuz ve sınırsız oluşudur Anaximandros'un bu düşüncesi asrımıza kadar fizikte yer almış bulunan uydurma «esîr» mefhumunun ilk tezahürüdür Anaximandros'un memleketlisi ve talebesi ANAXIMENES (MÖ 585-525 tahminen) için bu ana madde hava, Ege Okulundan Efesli HERACLITUS (MÖ 490-430) için ise ateştir Sonradan bir tek ana madde ile bir çok şeyin imkansızlığı karşısında bu tek prensip yerine dualist sistem ikame edilmiştir Bu sisteme göre, her şey iyilikle kötülük, sevgi ile nefret gibi birbirine zıt iki prensibin karşılıklı birleşmesiyle meydana gelir Şüphesiz bu da yeter olmayınca Sicilyalı EMPEDOCLES (MÖ 490-430) Ege Okulunun tek ana maddesi yerine dört madde düşünür: toprak, su, hava, ateş ve bunların yanında iki semavî kuvvet olan sevgi ve nefret her şeyin temelini teşkil eder Sevgi unsurları birleştirir; nefret ise bunları birbirinden ayırır İleride görüleceği gibi, Empedocles'in bu fikirleri ARİSTO tarafından da benimsenmiş ve gerçekten uzak olmakla beraber Ortaçağda önemli rol oynamıştır

Menşei bu şekilde tasavvur edilen maddenin tanecikli bir yapıda olduğu fikri ise en eski bilgilerimizdendir Filhakika Milâttan önce 1100 yılında Sayda filozoflarının, maddenin bölünemez gayet küçük parçacıklardan kurulmuş olduklarını düşündükleri hakkında işaretler vardır Yine Milâttan 500 yıl önce Hintli filozof KANADA, maddenin her yönde daimî surette harekette bulunan pek küçük taneciklerden kurulduğunu ve bunların basit olduğunu, zira maddenin sonsuz bir şekilde bölünemeyeceğini ortaya atmıştır

Yunan atom teorisi Miletli LEUCIPPUS (MÖ 430 tahminen) ve bilhassa talebesi DEMOCRITUS (MÖ 470-400 tahminen) tarafından kurulmuş, Sisamlı EPICURUS (MÖ 306) ve antikitenin en dikkate değer materyalist sistemiyle De Natura Rerum'un (eşyanın mahiyeti hakkında) müellifi Lâtin şair ve fizikçisi LUCRETIUS (MÖ 90-95) tarafından devam ettirilmiştir Bunlara göre madde ancak bir merhaleye kadar bölünebilir Artık bölünmesi mümkün olmayan son bölünme kısmına da Epikurus, Yunancada bölünemez anlamına gelen Atomos'dan Atom adını vermiştir Atomlar sert ve doludurlar Bir cisim bunların birleşmesi ile vücut bulur, ayrılmasa ile de mahvolur Atomlar hareketlidirler ve çarpışmaları neticesinde ısı meydana gelir Atomların birbirleriyle birleşme tarzından cisimlerin gaz, sıvı ve katı halleri meydana gelir

ARISTO (MÖ 384-321), tabiat hakkındaki sezgisel bilgisi pek derin bir dâhi olmakla beraber maddenin hakikî mahiyetini kavrayamamıştır Onun fikrince hakikatte madde yoktur Eşyayı ancak özellikleriyle tanıyabildiğimize ve bunlarla farklılandırabildiğimize göre, ancak bu özellikler prensip yahut element olarak düşünülebilir Yani elementler ayrı ayrı özelliklerden ibarettir Aristo her şeye uygun gelen özellikler araştırmış ve bunların sıcak ve soğuk, kuru ve yaşta bulunduğunu sanmıştır Bunlar ikişer ikişer birleştirildiklerinde altı çift elde edilir Fakat bunlardan soğukla sıcak ve kuruyla yaş birbirinin zıttı olduğu için yok edilir ve neticede dört tane kalır Soğuk ve yaş suyu (sıvı olan şey), soğuk ve kuru toprağı (katı olan şey), yaş ve sıcak havayı (gaz olan şey), kuru ve sıcak ateşi (yanan şey) teşkil eder İşte ortaçağda pek büyük bir rol oynamış olan Aristo'nun dört element teorisinin menşei budur Şüphesiz bunlar bugünkü manâda birer element değildirler Zira bugünkü manâda bir element, başka cisimlerin birleşiminde bulunan cisimlerdir Aristo'nun elementleri ise, muayyen ve temel özellikleri gösteriyordu Böyle bir felsefe yardımıyla herhangi bir olayın sayı ile ve ölçü ile ifadesi mümkün değildi

Ortaçağda (476-1453) Şark simyacıları Aristo'nun dört elementine cıva, kükürt ve tuz gibi üç element daha ilâve ederler Yalnız bunlarla bugün aynı adı taşıyan cisimler arasında hiçbir münasebet yoktur Bunlar cisimlerde az çok bulunurlar Kükürt, cisme ateşte bozulabilme ile rengini ; cıva, metalik manzara ile eriyebilmeyi ; tuz da, lezzeti ve çözünebilmeyi verir

Ortaçağ, ortaya atılan bu saçma teorilerden dolayı ilim tarihinde karanlık bir devre olarak yer almıştır

İlmi bütün bunlardan ilk defa kurtaran ve kimyasal elementin modern mânasını ilme sokan ROBERT BOYLE (1626-1691) olmuştur Boyle denel temelden yoksun bir hipotezi kabul etmeyi kesin olarak reddetmiştir Boyle, madde kavramıyla düşünen bir bilgindir Ona göre elementleri özellik olarak değil madde olarak almak lâzımdır Element demek, sadece daha basit maddelere ayrılamayan madde demektir Öteki cisimler bunların bileşikleridir Bu bakımdan Boyle'a ilk kimyacı gözüyle bakılabilir Boyle bir atomistikçidir Fakat henüz kantitatif kimya çağına girilmemiş olduğundan bir çok düşünceleri felsefî mahiyette kalmıştır Bununla beraber, Boyle'un araştırmaları tesadüfün mahsulü şeyler değildir The Sceptical Chemist adlı eserinden de anlaşıldığı gibi, bunlar düşünülmüş ve muhakeme edilmiş işlerdir

Boyle sayesinde neticeye epeyce yaklaşılmış iken XVIII Yüzyıl kimyacıları, mevcut olayları hiç düşünmeden ve üstelik bunlarla çelişme halinde olmasına rağmen eski Yunandan kalma bir zihniyet mirasıyla genel fikirlere başvurmuşlardır XVIII Yüzyıl STHAL'ın flogiston devridir Bu teoriye göre, her yanıcı cisim, biri yanıcı olmayan sabit bir madde ile (kül, toprak) öteki yanıcı bir prensip yani flogiston yahut flogistikten ibarettir Flogiston maddî birleşim bakımından çok yanlıştır ; bizi element ve bileşik cisim hakkında yanlış düşüncelere götürür Meselâ metaller bileşik, oksitler ise basit cisimlerdir Üç çeyrek yüzyıl zarfında kimyaya hâkim olan bu teori, element mefhumunun gelişmesine hiç de uygun değildi ; zira maddenin temel özelliği olan kütleyi hiç göz önüne almıyordu

Yeni kimyanın kurucusu büyük âlim LAVOISIER ile kantitatif kimya çağı doğmuş ve flogiston teorisi ortadan kalkmıştır Lavoisier ile madde gerçek manâsını almış ve elementin kantitatif tarifi verilmiştir Lavoisier için element, eldeki araçlarla ayrıştırılamayan cisimdir

Ancak maddenin gerçek anlamı anlaşıldıktan ve elementin gözlem ve denemeye uygun doğru bir tarifi verildikten sonradır ki modern atomistik'in doğuşu beklenebilirdi ve gerçekten de öyle olmuştur

Yeni Atom Teorisi

Eskilerin atomistik kavrayışıyla bugünkü arasında büyük fark vardır Eskisi tamamiyle felsefîydi ve hiçbir deneye dayanmıyordu Halbuki bir teorinin deneye ve gözleme dayanması lâzımdır Bir teori mevcut olayları tarif ve aralarındaki bağları tayin ettiği ve yeni vakâları önceden tahmin edebildiği takdirdedir ki ilmî bir hüvviyet alır

Eskiler göze çarpan olaylara bakmaksızın, içinde mantık çelişmeleri bulunmamak şartı ile genel prensipler kurmaya çalışmışlardır Eskiler uzun yıllar maddenin gerçek anlamını anlamaya bir türlü yanaşmamışlardır Hatta bazı müellifler, eski Yunan filozoflarının kâinatı bir ilim adamı gibi değil, bir şair gibi temaşa ettiklerini söyler ve bunun sebebini o zamanlar el işlerinin âdi işlerden sayıldığı için âlim ve filozofların bu işlere tenezzül etmemesinde bulurlar (*) O halde hiçbir denel temele dayanmayan ve tamamiyle felsefî olan düşünceleri ve bu arada atom kavramları bilgilerimiz üzerinde hiçbir rol oynamamıştı denilebilir Üstelik Democritus'un atomları sert, tarif olarak bölünemez (atomos = bölünemez) ve esas itibariyle de doludurlar Halbuki bugün biz atom için, içinde karışık bir teşkilât, karışık kuvvet alanları, daha küçük tanecikler ve bunların arasında büyük boşluklar bulunan bir yapı tasavvur ediyoruz

(*) Adnan Adıvar, İlim ve din

Atom ve molekül kavramlarının bugünkü mânasıyla ilimde yer alabilmesi için aşağı yukarı iki bin sene geçmiştir BERNOULLI (1738) de, gazların birbirinin aynı, daimî surette harekette bulunan fakat uzak mesafelerde birbirine tesir etmiyen küçük taneciklerden yapılmış olduklarını bunların bulundukları kabın kenarlarına çarpmalarından basıncın oluştuğunu izah etmiş ve bu suretle de gazların kinetik teorisinin temelini atmıştır

Atomistik'in ilmî hüvviyetiyle ilimde yer alabilmesi, tereddütsüzce söylenebilir ki, kimyacılar sayesinde mümkün olmuştur Bizim için modern atom teorisinin baş kurucusu, kimyanın ilerlemesinde büyük rolü olan JOHN DALTON (1808)'dur

Lavoisier tarafından modern kimyanın temelleri atıdıktan sonra Dalton, zamanında bilinen kimya kanunlarını (Dalton'un katlı oranlar, GAY-LUSSAC'ın gazlar ve PROUST'un sabit oranlar kanunlarıdır) izah edebilmek için atom bilgisine kesin bir anlam vermiştir «New System of Chemical Philosophy» adlı değerli eserinde atom teorisinin esaslarını izah etmiştir Bu teorinin esası şöyledir: Bütün kimyasal elementler gayet ufak taneciklerden yani atomlardan kurulmuştur Atomlar kimyasal reaksiyonlarda bölünmeksizin kalırlar Bir elementin aynıdır ve hususiyle aynı kütleye sahiptir Halbuki çeşitli elementlerin atomları farklıdır Kimyasal bileşikler, kendilerini kuran elementlerin atomlarından meydana gelmişlerdir Bunların belli sayıda birleşmesinden moleküller meydana gelir Bu şekilde ifade edilen atom hipotezi sabit oranlar kanununu pek iyi izah ediyordu

Dalton'un eseri daha sonra bir çok bilginler tarafından geliştirilerek devam ettirilmiştir Yaklaşık bütün gazlara uygulanabilen Boyle-Mariotte ve Gay-Lussac kanunlarını izah edebilmek için AVOGADRO ( 1811) da, kendi adını taşıyan hipotezini ifade etmiştir Bu hipoteze göre: «Aynı sıcaklık ve basınç şartlarında çeşitli gazların eşit hacimlerde daima eşit sayıda molekül bulunur » Bu hipotezin, daha doğrusu bu kanunun önemine AMPÈRE tarafından da işaret edilmiştir

0°C da ve 760 mm civa basıncında gaz halinde 22,4 litrede mevcut molekül sayısına Avogadro Sayısı adı verilmiş ve "N" harfiyle gösterilmiştir O halde bütün saf cisimlerin birer molekül gramlarında daima Avogadro sayısı kadar molekül bulunduğu gibi basit cisimlerin birer atom gramlarında da Avogadro sayısı kadar atom vardır

Avogadro ve Ampère'in fikirleri atom teorisine ilmî bir mahiyet vermiş ve çok önemli olan Avogadro sayısı sabitinin bir yüzyıl sonra ölçülmesiyle de atomistik'in parlak bir gerçekleşmesi sağlanmıştır

Maddenin atom hipotezine dayanan ve bu teorinin lehine kaydedilen bu önemli neticeler, atomların mevcudiyetlerinin doğrudan doğruya denel bir gerçekleşmesini verememekteydi Bu husustaki denemeler ise gayet yavaş olmuştur Bunlardan ilki JEAN PERKIN (1909) tarafından yapılmış olup Avogadro sayısı için 610²³ e yakın bir değer bulunmuştur Bulunan bu değerle, gazların kinetik teorisinden elde edilen değer arasındaki uyarlık, yalnız kinetik teorinin temel hipotezlerinin doğruluğunu değil, moleküllerin varlığının da parlak bir delilini vermiştir Bilhassa şu son yarım yüzyıl içinde maddenin yapısına dair olan başka denemelerle teorik düşünceler atom ve moleküllerin gerçek birer varlık olduklarını hiçbir şüpheye yer bırakmayacak bir şekilde ispat etmiştir Daha 1910 dan itibaren cisimlerin birer molekül gramlarında aynı sayıda molekülün bulunduğu birbirinden tamamıyla farklı çeşitli metodlarla meydana konulmuş ve bunlar hep aynı mertebeden değerler vermişlerdir

Bugün Avogadro sayısı için

N = (6,02308 ± 0,00036) x 1023 (g mol)-1

değeri kabul edilmektedir Genel olarak 6,02 X 1023 değeri hesaplamalarda kullanılır

ATOMUN FİZİKSEL YAPISI

Atomun yapısı hakkında ilk denel bilgi ERNEST RUTHERFORD tarafından, 1911 de, alfa partiküllerinin katı cisimlerden geçişleri sırasında uğradıkları sapmaların keşif ve izahı sayesinde mümkün olmuştur Bu suretle bir atomun, merkezde atomun bütün kütlesini, gayet küçük ve pozitif elektrik yüklü bir çekirdekle bunun etrafında ve çekirdeğin yükünü nötralleştirecek sayıda elektronun dönmekte oldukları modeli verilmiştir Eğer bir atomun çekirdeği dışındaki elektronların sayısı Z ise, bir elektronun yükü e olduğuna göre çekirdeğin pozitif yükü Z' e dir Bir atomun karakteristiği olan Z ye o atomun ait olduğu elementin atom numarası denmiştir Daha 1869 da MENDELEYEFF, elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki benzerlikleri göz önüne alarak elementlerin atom tartılarına göre sıralandıklarında, özelliklerinin periyodik bir tarzda tekrarlandığını görmüş ve bu gün de kendi adını taşıyan, elementlerin periyodik sistemini kurmuştur Uzun zaman bu devriliğin mahiyeti anlaşılamamıştır Fakat X ışınları spektrumu MOSELEY kanunu sayesinde (1913) elementlerin sıralanmalarının atom ağırlıklarına göre değil, atom ağırlıklarıyla beraber giden fakat onu her yerde takip etmeyen atom numarasına dayandığı denel olarak meydana konulmuştur Bir elementin Z si aynı zamanda onun periyodik sistemdeki yer numarasıdır

Rutherford'un atom modeli bazı itirazlara uğramıştır Gerçekten de bu atom modeli klâsik elektromangetik teorilere göre kararsızdır Çünkü elektronların çekirdek etrafında dönmeleri lâzımdır, aksi taktirde pozitif olan çekirdek üzerine düşmeleri icap eder Diğer taraftan, elektronlar döndükleri taktirde enerji kaybederler, bunun neticesi ise yörüngeleri gittikçe küçüleceğinden nihayet çekirdeğin üzerine düşmeleri lâzım gelecektir Rutherford teorisini bu çıkmazdan NEILS BOHR kurtarmıştır (1913) Bohr, MAX PLANCK'ın 1900 de enrejinin süreksiz bir tarzda quantum şeklinde alınıp verildiğini ifade eden quantum teorisine dayanmak suretiyle Rutherford atom modelini bazı postulat'larla tamamlamıştır Böylece Rutherford-Bohr atom modeli oluşmuştur

Bu atom modeliyle başta hidrojenin olmak üzere bazı elementlerin spekturumlarıyla Rydberg sabitinin menşei izah edilmekle beraber bir çok denel neticeler izah edilemediği gibi Bohr postulat'larının biraz sunî olduğu da meydana çıkmıştır Bu model daha sonra SOMMERFELD atom modeli ile tamamlanmak istenmiştir Bohr atom modelindeki elektronların dairesel yörüngeleri yanında eliptik yörüngelerin de bulunduğu düşünülmüştür Gerek bu model ve gerekse elektronların hareketlerine izafiyet düzeltilmesini de ilâve etmekle beraber spekturumların tam izahı mümkün olamamıştır

GOUDSMIT ve UHLENBECK, 1924 de, elektronun çekirdek etrafındaki hareketinden başka kendi etrafında da döndüğü (spin) hipotezini ortaya atmışlardır Bu hipotez çok verimli neticeler sağlamış ve tayfların tam olarak izahı da mümkün olmuştur

PAULI, 1925 de, kendi adını taşıyan exclusion prensibi sayesinde bir atomun çekirdek dışı elektronlarının dağılımının aritmetiğini ve elementlerin periyodik sisteminin anahtarını vermiştir

Bu gün bir atomun çekirdek dışı hakkındaki bilgilerimiz bilhassa dalga ve quanta mekanikleri sayesinde tamdır Atomun kabuğunu ilgilendiren bütün özelliklerin izahı mümkündür Dalga mekaniği, ışığın mahiyeti hakkında uzun zamandır mevcut olan dalga ve korpüsküler paradoksal hale son vermek için 1923 de LOUIS DE BROGLIE tarafından kurulmuş ve bilhassa SCHRÖDINGER tarafından geliştirilmiştir Quanta mekaniği ise HISENBERG tarafından kurulmuş ve BORN, JORDAN, DIRAC tarafından geliştirilmiştir

Dalga mekaniğinde, harekette bulunan bir taneciğe bir faz dalgasının refakat ettiği kabul edilir Bu netice hızlandırılmış elektronları muhtelif billûrlar üzerine göndermek suretiyle önce DAWISSON ve GERMER ; sonra GP THOMSON ve daha sonra da PONTE tarafından denel olarak ispat edilmiştir

Atomun yapısı hakkındaki bilgilerimizin gelişmesi üzerine KOSSEL (1910), LEWIS-LANGMUIR ve başkalarının çalışmaları sayesinde «valans (değerlik)» kavramı izah şeklini bulmuş ve bu sayede bilhassa organik kimyanın büyük gelişmesi sağlanmıştır

Atom için olduğu gibi çekirdek için de bir yapı araştırılmıştır İnsanoğlu daima kâinatın sonsuz karışıklığını az sayıda prensible izah etmeye çalışmıştır Eskiden beri bütün cisimlerin müşterek bir tipten teşekkül oldukları hakkında hipotezler ileriye sürülmüştür Daha 1815 de İngiliz doktoru PROUT, çeşitli elementlerin, en basit element olan hidrojen atomlarının yoğunlaşmasından teşekkül etmiş oldukları hipotezini ileriye sürmüştür Bu hipoteze göre esasta madde birliği vardır ve temel madde de hidrojendir Bu hipotez doğru ise, cisimlerin atom ağırlıklarının hidrojenin-kinin tam katı olması lâzımdır Prout'un bu tam sayılar hipotezi bazı elementlere uyuyor, bir çoklarına ise hiçbir suretle uymuyordu Meselâ atom ağırlığı 35,46 olan klor bunun tipik bir misâliydi Bu sebepten Prout hipotezi ifade edildiği devirde kabul edilmemiştir

JJ THOMSON ve ASTON (1919), kütle spektrografı metoduyla yaptıkları denemeler neticesinde, o zamana kadar basit olarak düşünülen bir çok cisimlerin gerçekte atom ağırlıkları farklı cisimlerin karışımı olduklarını meydana koymuşlardır Bu suretle daha önce radioelementler hakkında SODDY'nin bulmuş olduğu izotopluk kavramı âdi elementler halinde de meydana konulmuştur Bu izotoplar çekirdeklerinde aynı sayıda proton içerirler Yani Z leri aynıdır Mendeleyeff cetvelinde aynı yeri işgal ederler, kimyasal özellikleri aynıdır, ancak fiziksel özellikleriyle fark edilirler O halde izotop atomlarının çekirdeklerinde aynı sayıda protona karşılık farklı sayıda nötron vardır Böylece klorun 35,46 atom tartısı bir ortalama atom tartısıdır ve atom tartıları 36 ve 37 olan iki izotopun 3/1 oranında karışımından ibarettir İzotopları atom tartılarının tam sayılara eşit olmasının ispatıyla, Prout'un tam sayılar hipotezi yüzyıl sonra denel olarak gerçekleşmiştir Klor halinde Z = 17 dir O halde atom tartısı 35 olan klor çekirdeğinde 17 proton ve 35 - 17 = 18 nötron ; 37 izotopunda ise 17 proton ve 37 - 17 = 20 nötron olacaktır Atomlar nötr olduklarından, bunların çekirdek dışlarında da 17 şer elektronları bulunur Çekirdeklerin kütleleri proton ve nötronunkinin tam katlarından ibaret olmalıdır Halbuki çekirdeklerin kütleleri, kendilerini teşkil eden proton ne nötronların kütleleri toplamından, pek az da olsa, daima daha küçük bulunmuştur Bu kütle noksanlığının, tanecikler birleşirken Einstein'ın E = mc2 ilişkisine göre bir miktar enerji kaybetmelerinden ileri geldiği tespit edilmiştir Bir çekirdeğin sağlamlığının bu kütle noksanlığının fazlalığıyla arttığı görülmüş ve çekirdekler buna göre bir sınıflandırmaya tabi tutulmuştur Ağır ve çok hafif çekirdeklerin kararsız, orta ağırlıktakilerin ise en sağlam oldukları görülmüştür Nitekim çok ağır atomlu olan çekirdekler tabiî radioaktiftir ve kendiliklerinden parçalanırlar

PERİYODİK DİZGE

19 yüzyıl başlarında kimyasal çözümleme yöntemlerinde hızlı gelişmeler elementlerin ve bileşiklerin fiziksel ve kimyasal özelliklerine ilişkin çok geniş bir bilgi birikimine neden oldu Bunun sonucunda bilim adamları elementler için çeşitli sınıflandırma sistemleri bulmaya çalıştılar Rus kimyacı Dimitriy İvanoviç Mendeleyev 1860'larda elementlerin özellikleri arasındaki ilişkileri ayrıntılı olarak araştırmaya başladı ; 1869'da, elementlerin artan atom ağırlıklarına göre dizildiklerinde özelliklerinin de periyodik olarak değiştiğini ifade eden periyodik yasayı geliştirdi ve gözlemlediği bağlantıları sergilemek için bir periyodik tablo hazırladı Alman kimyacı Lothar Meyer de, Mendeleyev'den bağımsız olarak hemen hemen aynı zamanda benzer bir sınıflandırma yöntemi geliştirdi

Mendeleyev'in periyodik tablosu o güne değin tek başına incelenmiş kimyasal bağlantıların pek çoğunun birlikte gözlemlenmesini de olanaklı kıldı Ama bu sistem önceleri pek kabul görmedi Mendeleyev tablosunda bazı boşluklar bıraktı ve bu yerlerin henüz bulunmamış elementlerle doldurulacağını ön gördü Gerçekten de bunu izleyen 20 yıl içinde skandiyum, galyum ve germanyum elementleri bulunarak boşluklar doldurulmaya başlandı

Mendeleyev'in hazırladığı ilk periyodik tablo 17 grup (sütun) ile 7 periyottan oluşuyordu ; periyotlardan, potasyumdan broma ve rubidyumdan iyoda kadar olan elementlerin sıralandığı ikisi tümüyle doluydu ; bunun üstünde, her birinde 7 element bulunan (lityumdan fluora ve sodyumdan klora) iki kısmen dolu periyot ile altında üç boş periyot bulunuyordu Mendeleyev 1871 de tablosunu yeniden düzenledi ve 17 elementin yerini (doğru biçimde) değiştirdi Daha sonra Lothar Meyer ile birlikte, uzun periyotların her birinin 7 elementlik iki periyoda ayrıldığı ve 8 gruba demir, kobalt, nikel gibi üç merkezi elementin yerleştirildiği 8 sütunluk yeni bir tablo hazırladı

Lord Rayleigh (Jonh William Strutt) ve Sir William Ramsay'in 1894 den başlayarak soygazlar olarak anılan helyum, neon, argon, kripton, radon ve ksenonu bulmalarından sonra, Mendeleyev ve öbür kimyacılar periyodik tabloya yeni bir "sıfır" grubunun eklenmesini önerdiler ve sıfırdan sekize kadar olan grupların yer aldığı kısa periyotlu tabloyu geliştirdiler Bu tablo 1930'lara değin kullanıldı

Daha sonraları elementlerin atom ağırlıkları yeniden belirlenip periyodik tabloda düzeltmeler yapıldıysa da, Mendeleyev ile Meyer'in 1871 deki tablolarında özelliklerine bakılarak yerleştirilmiş olan bazı elementlerin bu yerleri, atom ağarlıklarına göre dizilme düzenine uymuyordu Örneğin argon - potasyum, kobalt - nikel ve tellür - iyot çiftlerinde, birinci elementlerin atom ağırlıkları daha büyük olmakla birlikte periyodik sistemdeki konumları ikinci elementlerden önce geliyordu Bu tutarsızlık atom yapısının iyice anlaşılmasından sonra çözümlendi

Yaklaşık 1910'da Sir Ernest Rutherford'un ağır atom çekirdeklerin- den alfa parçacıkları saçılımı üzerine yaptığı deneyler sonucunda çekirdek elektrik yükü kavramı geliştirildi Çekirdek elektrik yükünü elektron yüküne oranı kabaca atom ağırlığının yarısı kadardı A van den Broek 1911'de, atom numarası olarak tanımlanan bu niceliğin elementin periyodik sistemindeki sıra numarası olarak kabul edilebileceği görüşünü ortaya attı Bu öneri HGJ Moseley'in pek çok elementin özgün X ışını tayf çizgi- lerinin dalga boylarını ölçmesiyle doğrulandı Bundan sonra elementler periyodik tabloda artan atom numaralarına göre sıralanmaya başladı Periyodik sistem, Bohr'un 1913'te başlattığı atomların elektron yapıları ve tayfın kuvantum kuramı üzerindeki çalışmalarla açıklığa kavuştu

Periyotlar: Periyodik sistemin bugün kullanılan uzun Periyotlu biçiminde, doğal olarak bulunmuş ya da yapay yolla elde edilmiş olan 107 element artan atom numaralarına göre yedi yatay periyotta sıralanır ; lantandan (atom numarası 57) lütesyuma (71) kadar uzanan lantanitler dizisi ile aktinyumdan (89) lavrensiyuma (103) aktinitler dizisi bu periyotların altında ayrıca sıralanır Periyotların uzunlukları farklıdır İlk periyot hidrojen periyodudur Ve burada hidrojen (1) ile helyum (2) yer alır Bunun ardından her birinde 8 element bulunan iki kısa periyot uzanır Birinci kısa periyotta lityumdan (3) neona (10) kadar olan elementler, ikinci kısa periyotta ise sodyumdan (11) argona (18) kadar olan elementler yer alır Bunları, her birinde 18 elementin bulunduğu iki uzun periyot izler Birinci uzun periyotta potasyumdan (19) kriptona (36), ikinci uzun periyotta rubidyumdan (37) ksenona (54) kadar olan elementler bulunur Sezyumdan (55) radona (86) kadar uzanan 32 elementlik çok uzun altıncı periyot, lantanitlerin ayrı tutulmasıyla 18 sütunda toplanmıştır ve özellikleri birinci ve ikinci uzun periyottaki elementlerinkine çok benzeyen elementler bu elementlerin altında yer alır 32 elementlik en son uzun periyot tamamlanmamıştır Bu periyot ikinci en uzun periyottur ve atom numarası 118 olan elementlerle tamamlanacaktır

Gruplar: Helyum, neon, argon, kripton, ksenon ve radondan oluşan altı soy gaz, tümüyle dolu altı periyodun sonunda yer alır ve bunlar periyodik sistemin 0 ya da VIIIA grubunu oluştururlar Lityumdan flüora ve sodyumdan klora kadar uzanan ikinci ve üçüncü periyottaki yedişer element ise sırasıyla I, II, III, IV, V, VI, VII grupları oluştururlar Dördüncü periyotta yer alan, potasyumdan broma kadar sıralanan 17 elementin özellikleri farklıdır Bunların periyodik sistemde 17 alt grup oluşturdukları düşünülebilir, ama bu elementler geleneksel olarak 15 alt grupta toplanırlar ve demir, kobalt, nikel ve bundan sonraki periyotta benzer özellikte olan elementler tek bir grupta, VIII Grupta yer alırlar Potasyumdan (19) manganeze (25) kadar olan elementler sırasıyla IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA alt gruplarında, bakırdan (29) broma (35) kadar olan elementler de IB, IIB, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, alt gruplarında toplanırlar

I grup alkali metaller grubudur ; lityum ve sodyumun yanı sıra potasyumdan fransiyuma kadar inen metalleri kapsayan bu grup, farklı özelliklere sahip IB grubu metallerini içermez Aynı biçimde, berilyumdan radyuma kadar inen elementleri kapsayan IIA grup toprak alkali metallerdir ve IIB grubundaki elementleri kapsamaz III grubu oluşturan bor grubu elementlerinin özellikleri, IIIA grubunun mu yoksa IIIB grubunun mu, bu grupta yer alacağı sorusuna kesin bir yanıt getirmez, ama çoğunlukla IIIA grubu elementleri bor grubu olarak düşünülür IVA grubu karbon grubu elementleri oluşturur ; bu grup silisyum, kalay, kurşun, gibi elementleri kapsar Azot grubu elementleri V grupta toplanmışlardır VIA grup oksijen grubu elementlerinden, VIIA grup ise halojenlerden oluşur

Hidrojen elementi bazı tablolarda IA grubunda gösterilmekle birlikte kimyasal özellikleri alkali metallere ya da halojenlere çok benzemez ve elementler arasında benzersiz özelliklere sahip tek elementtir Bu nedenle hiç bir grubun kapsamında değildir

Uzun periyotların (4, 5 Ve 6 periyotlar) orta bölümünde yer alan IIIB, IVB, VB, VIIB, IB gruplarındaki ve VIIIB gruptaki 56 elemente geçiş elementleri denir

• Bir Periyotta Soldan Sağa Doğru Gidildikçe ;

[*] Atom no, kütle no, proton sayısı, atom kütlesi, nötron sayısı, elektron sayısı, değerlik elektron sayısı artar[*] Atom çapı ve hacmi küçülür[*] İyonlaşma enerjisi artar [*] Elektron ilgisi ve elektronegatifliği artar (8A hariç)[*] Elementlerin metal özelliği azalır, ametal özelliği artar (8A hariç)[*] Elementlerin oksitlerinin ve hidroksitlerinin baz özelliği azalır, asitlik özellik artar (8A hariç)[*] Elementlerin indirgen özelliği azalır, yükseltgen özelliği artar (8A hariç)

• Bir Grupta Yukarıdan Aşağıya Doğru İnildikçe ;

[*] Proton sayısı, nötron sayısı, elektron sayısı, çekirdek yükü, Atom no, Kütle no artar[*] Atom çapı ve hacmi büyür[*] Değerlik elektron sayısı değişmez[*] İyonlaşma enerjisi, elektron ilgisi ve elektronegatiflik azalır[*] Elementlerin metal özelliği artar, ametal özelliği azalır[*] Elementlerin, oksitlerin ve hidroksitlerin baz özelliği artar, asit özelliği azalır[*] Elementlerin indirgen özelliği artar, yükseltgen özelliği azalır Hava,su,dağlar,hayvanlar,bitkiler,vücudumuz koltuk,kısacası en ağırından en hafifine kadar gördüğümüz ,dokunduğumuz ,hissettiğimiz her şey atomdan meydana gelmiştir Elinizde tutuğunuz kitabın her bir sayfası milyarlarca atomdan oluşur Atomlar öyle küçük parçalardır ki,en güçlü mikroskopla dahi bir tanesini görmek mümkün değildir Bir atomun çapı ancak milimetrenin milyonda biri kadardır

Bu küçüklüğü bir insanın gözünde canlandırması pek mümkün değildir O yüzden bunu bir örnekle açıklamaya çalışalım:

Elinizde bir anahtar olduğunu düşünün Kuşkusuz bu anahtarın içindeki atomları görebilmemiz mümkün değildir Atomları mutlaka görmek istiyorum diyorsanız,elinizdeki anahtarı dünyanın boyutlarına getirmemiz gerekecektir Elinizdeki anahtar dünya boyutunda büyürse,işte o zaman anahtarın içindeki her bir atom bir kiraz büyüklüğüne ulaşır ve sizde onları görebilirsiniz

Yine bu küçüklüğü kavraya bilmek ve her seyin nasıl atomlarla dolu olabildiğini görebilmek için bir örnek daha verelim:

Bir tuz tanesinin tüm atomlarını saymak istediğimizi düşünelimSaniyede bir milyar (1000000000) tane sayacak kadar eli çabuk olduğunuzu da varsayalım Bu dikkate değer beceriye karsın bu ufacık tuz tanesi içindeki atom sayısını tam olarak tespit edebilmek için beşyüz yıldan fazla zamana ihtiyacımz olacaktır

Peki bu kadar küçük bir yapının içinde ne vardır?

Bu derece küçük olmasına rağmen atomun içinde evrende gördüğümüz sistemle kıyaslayabileceğimiz derecede kusursuz bir sistem bulunmaktadır

Her atom, bir çekirdek ve çekirdeğin çok uzağındaki yörüngelerde dönüp-dolaşan elektronlardan oluşmuşturÇekirdeğin içinde ise proton ve nötron ismi verilen başka parçacıklar vardır

ÇEKİRDEK

Çekirdek,atomun tam merkezinde bulunmaktadır ve atomun niteliğine göre belirli sayılarda proton ve nötrondan oluşmuştur Çekirdeğin yarı çapı,atomun yarıçapının on binde biri kadardır Rakam olarak verilirse; atomun yarıçapı 10-8cm, çekirdeğin yarıçapı ise 10-12cm kadardır Dolayısıyla çekirdeğin hacmi atomun hacminin 10 milyarda biri eder

Bunun sebebi şudur:Atomun kütlesini oluşturan yoğunluk tüm atoma eşit olarak dağılmamıştır, yani atomun bütün kütlesi atomun çekirdeğine birikmiştir Diyelim ki ,sizin 10 milyon m2 bir evimiz var ve bu evin tüm eşyasını 1 m2 'lik bir odada toplamanız gerekiyor Bunu yapabilir misiniz? Tabii ki hayır Ancak atom çekirdeği dünyada eşi-benzeri ,olmayan çok büyük bir güçle bunu yapabilmektedir

1932 yılına dek ,çekirdeğin proton ve elektronlardan oluştuğu sanılıyordu Ancak yapılan araştırmalarla elektronların değil nötronların atom çekirdeğini oluşturduğu anlaşıldı Atom çekirdeğine sığabilen bir protonun büyüklüğü ise 10-15 metredir

ELEKTRONLAR

Elektronlar, çekirdeğin etrafında belirli yörüngelerde durmaksızın dönen parçacıklardır ve çekirdeği elektrik yükünden oluşan bir zırh gibi kuşatırlar Elektronları daha yakından inceleme ve onlara bakabilme imkanımız olsaydı, onların tıpkı dünyamız gibi hareket ettiklerini görürdük Evet; elektronlar tıpkı dünyanın güneş çevresinde dönerken aynı zamanda kendi çevresinde dönmesi gibi dönerler

Ancak kuşkusuz, elektronların büyüklüğü dünyanın büyüklüğünden çok farklıdır Eğer bir kıyas yapmak gerekirse; bir atomu dünya kadar büyütsek, bir elektron sadece bir elma boyutuna gelecektir

En güçlü mikroskopların bile göremeyeceği kadar küçük bir alanda dönüp-duran onlarca elektron, atomun içinde çok karışık bir trafik yaratır Ancak, elektronlar atomun içinde en ufak bir kazaya yol açmazlar Üstelik atomun içinde yaşanacak en ufak bir kaza atom için felaket olabilir ama atom, kendi sonunu getirecek bu felaketi hiçbir zaman yaşamaz ve varlığını sürdürür

Elektronlar, nötron ve protonların neredeyse ikibinde biri kadar ufaklıkta parçacıklardır Bir atomda, protonlarla eşit sayıda elektron bulunur ve her elektron her bir protonun taşıdığı artı (+) yüke eşit değerde eksi (-) yük taşır Çekirdekteki toplam artı (+) yük ile elektronların toplam eksi (-) yükü birbirini dengeler ve atom nötr olur Elektronların taşıdıkları elektrik yükü itibariyle bazı fizik kurallarına uymaları gerekir Bu fizik kuralları �aynı elektrik yüklerinin birbirini itmesi ve zıt yüklerin birbirlerini çekmesi�dir İlk olarak; normal koşullarda hepsi eksi yüklü olan elektronların bu kurala uyup birbirlerini itmeleri ve çekirdeğin etrafından dağılıp-gitmeleri gerekir Ancak durum böyle olmaz Eğer, elektronlar çekirdeğin etrafından dağılsalardı, tüm evren boşlukta dolaşan, proton, nötron ve elektronlardan ibaret olurdu

Bu durum da tabii olarak evrenin sonunun gelmesine sebep olurdu İkinci olarak; artı yüke sahip olduğu için çekirdeğin, eksi yüklü elektronları kendine çekmesi ve elektronların da çekirdeğe yapışmaları gerekir Böyle bir durumda da çekirdek bütün elektronları kendine çeker ve atom içine çöker Ancak bu olumsuzlukların hiçbiri olmaz! Elektronların az önce belirttiğimiz (1000 km/s) olağanüstü kaçış hızları, bunların birbirlerine uyguladıkları itici kuvvet ve çekirdeğin elektronlara uyguladığı çekim kuvveti o kadar hassas değerler üzerine kurulmuştur ki bu üç zıt etken birbirlerini mükemmel bir şekilde dengelerler Sonuçta atomdaki bu muazzam sistem dağılıp parçalanmadan sürüp gider Atoma etki eden bu kuvvetlerden birinin olmaması, gerekenden çok az daha fazla veya az olması atom diye bir kavramın hiç var olmamasına neden olurdu