Atomik Yapı

Atomik Yapı

Tüm maddeler atomlardan oluşur Atomlar ise; elektronlar, protonlar ve nötronlardan meydana gelir Elektrik enerjisinin oluşturulmasını ve kontrol edilmesini maddenin atomik yapısı belirler Atomik yapıya bağlı olarak tüm elementler; iletken, yalıtkan veya yarıiletken olarak sınıflandırılırlar Elektronik endüstrisinde temel devre elemanlarının üretiminde yarıiletken materyaller kullanılır Günümüzde elektronik devre elemanı üretiminde kullanılan iki temel materyal vardır Bu materyaller; silisyum ve germanyumdurİletken, yalıtkan ve yarıiletken maddelerin işlevlerini ve özelliklerini incelemek için temel atomik yapının bilinmesi gerekir

Yeryüzünde bilinen 109 element vardır Bir elementin özelliklerini belirleyen en küçük yapıtaşı ise atomlardır Bilinen bütün elementlerin atomik yapıları birbirinden farklıdır Atomların birleşmesi elementleri meydana getirir

Klasik bohr modeline göre atom, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi 3 temel parçacıktan oluşur Bunlar; elektron, proton ve nötron'dur Atomik yapıda; nötron ve protonlar merkezdeki çekirdeği oluşturur Çekirdek artı yüklüdür Elektronlar ise çekirdek etrafında sabit bir yörüngede dolaşırlar ve negatif yüklüdürler



Elektronlar, negatif yükün temel nesneleridirler Bilinen bütün elementleri bir birinden ayıran temel özellik, atomlarında bulunan proton ve nötron sayılarıdır Her bir atomun, proton ve nötron sayıları faklıdır Örneğin, en basit yapıya sahip atom, hidrojen atomudur Hidrojen atomu bir proton ve bir elektrona sahiptir Aşağıdaki şekilde gösterilen helyum atomunun yörüngesinde iki elektron, çekirdeğinde ise; iki proton ve iki nötron bulunmaktadır



Atom Numarası ve Ağırlığı

Bütün elementler atom numaralarına uygun olarak periyodik tabloda belirli bir düzen içinde dizilmişlerdir Proton sayıları ile elektron sayıları eşit olan atomlar, elektriksel açıdan kararlı (nötral) atomlardırElementler, atom ağırlığına göre de belirli bir düzen içindedirler Atom ağırlığı yaklaşık olarak çekirdekteki proton sayıları ile nötron sayılarının toplamı kadardır Örneğin hidrojenin atom numarası 1'dir ve atom ağırlığı da 1'dir Helyumun atom numarası 2'dir ve atom ağırlığı ise 4' tür Normal veya tarafsız durumda verilen her hangi bir elementin bütün atomlarındaki; elektron ve proton sayıları eşittir

Elektron Kabukları ve Yörüngeler

Bir atomun, elektron içeren yörüngeleri çekirdekten belirli uzaklıktadır Çekirdeğe yakın olan yörüngedeki elektronlar, çekirdeğe uzak olan yörüngedeki elektronlardan daha az enerjiye sahiptir Çekirdeğe farklı uzaklıklarda bulunan yörüngelerdeki elektronlar belirli enerji seviyelerine uyar Atomda, enerji bantları şeklinde gruplaşmış yörüngeler ?kabuk (shell)? olarak bilinirler Verilen her bir atom, sabit kabuk sayısına sahiptir Kabuklarda barınan elektronlar ise belirli bir sistem dahilinde dizilirler

Her bir kabuk, izin verilen sayıda maksimum elektron barındırır Bu elektronların enerji seviyeleri değişmez Kabuk içindeki elektronların enerji seviyeleri bir birinden azda olsa küçük farklılıklar gösterir Fakat; kabuklar arasındaki enerji seviyelerinin farkı çok daha büyüktür

Çekirdek etrafında belirli bir yörüngeyi oluşturan kabuklar, K-L-M-N olarak gösterilirler Çekirdeğe en yakın olan kabuk K Â?dır K ve L kabukları aşağıdaki şekilde gösterilmiştir



Valans Elektronları

Elektronlar çekirdekten uzaktadır ve çekirdekten ayrılma eğilimindedir Çekirdek elektronun bu ayrılma eğilimini dengeleyecek güçtedir Çünkü elektron negatif yüklü, çekirdek pozitif yüklüdür Çekirdekten uzakta olan elektronun negatif yükü daha fazladırBu durum merkezden kaçma kuvvetini dengelemektedir Bir atomun en dıştaki kabuğu, en yüksek enerji seviyeli elektronlara sahiptir Bu durum onu atomdan ayrılmaya daha eğilimli hale getirir Valans (atomun değerini ayarlayan elektronlar) elektronları kimyasal reaksiyona ve malzemenin yapısına katkı sağlar

Bir atomun en dış kabuğundaki elektronlar, çekirdek etrafında simetrik olarak hareket ederler ve kendi aralarında bir bağ oluştururlar Bu bağa ?kovelant bağ? denir Atomun en dış kabuğundaki elektronlara ise ?valans elektron? adı verilir Komşu atomların en dış kabuklarındaki elektronlar (valans elektronlar) kendi aralarında valans çiftleri oluştururlar

İyonizasyon

Bir atom, ısı kaynağından veya ışıktan enerjilendiği zaman elektronlarının enerji seviyeleri yükselir Elektronlar enerji kazandığında çekirdekten daha uzak bir yörüngeye yerleşir

Böylece Valans elektronları daha fazla enerji kazanır ve atomdan uzaklaşma eğilimleri artar Bir valans elektronu yeterli miktarda bir enerji kazandığında ancak bir üst kabuğa çıkabilir ve atomun etkisinden kurtulabilir

Bir atom, pozitif şarjın aşırı artması (protonların elektronlardan daha fazla olması) durumunda nötr değere ulaşmaya çalışır Bu amaçla atom, valans elektronlarını harekete geçirir Valans elektronunu kaybetme işlemi ?İYONİZASYON? olarak bilinir ve atom pozitif şarj ile yüklenmiş olur ve pozitif iyon olarak adlandırılır Örneğin; hidrojenin kimyasal sembolü H'dır Hidrojenin valans elektronları kaybedildiğinde pozitif iyon adını alır ve H+ olarak gösterilir Atomdan kaçan valans elektronları ?serbest elektron? olarak adlandırılır Serbest elektronlar, nötr hidrojen atomunun en dış kabuğuna doğru akar Atom negatif yük ile yüklendiğinde(elektronların prontonlardan fazla olması) negatif iyon diye adlandırılırlar ve H- olarak gösterilirler