KİMYA -ATOM MODELLERİ-

ATOM MODELLERİNİN TARİHÇESİ Bir çok bilim adamı tarih boyunca atomun yapısı ile ilgili pek çok fikir ortaya atmış ve atomun yapısını tanımlamaya çalışmış-tır. Zaman içerisinde teknoloji ilerledikçe bu fikirlerin doğru olanları ile yanlış olanları belirlenerek yeni fikirler ortaya atılmıştır.

Atomun küçük ve bölünemez parçacıklardan oluştuğu düşüncesini ilk olarak Yunanlı filozof Demokritos M.Ö 400'lü yıllarda ortaya atarak, bu parçacıklara Yunanca "bölünemez" anlamına gelen atom adını verdi. Demokritos her maddenin hep aynı özdeş atomlardan oluştuğunu, maddelerin farklı görünmesinin atomların düzeninden ve hareketlerinden kaynaklandığını savundu. Ortaya atılan bu fikirler günümüzün bilimsel düşüncesinin gelişmesine katkıda bulunmuş, atomun varlığı ve yapısı ile ilgili farklı teoriler ortaya koymuştur. Bu teorileri sırasıyla tarihsel gelişimi içerisinde inceleyelim..

1.DALTON ATOM MODELİ Atom hakkında ilk bilimsel çalışmayı 19.yüzyılın başlarında Dalton'un modeli (1870) J. Dalton yapmıştır. Dalton'a göre; Atomlar içi dolu, bölünemez kürelerdir. Bütün maddeler atomlardan oluşmuştur. Atom parçalanamaz. Bir elementin bütün atomları aynıdır. Farklı elementlerin atomlarının kütleleri farklıdır. Farklı elementlerin belirli oranda birleşmesinden bileşikler oluşur. Günümüzde atomun içi dolu küre olmadığı, elementin bütün atomlarının özdeş olmadığı (izotopları olabildiği) ve atomun parçalandığı bilinmektedir. Ayrıca bu modelde proton, nötron ve elektronun varlığı belirtilmemiştir.

2.THOMSON ATOM MODELİ Thomson, 1903 yılında atomun daha küçük parçalardan oluştuğunu öne sürmüş, atomun yapısını üzümlü keke benzeterek modelini açıklamıştır. Bu modele göre kek; pozitif yüklere, üzümler ise negatif yüklere benzetilmiştir. Atomun yapısında pozitif ve negatif yüklü tanecikler vardır. Bu (+) yükler ile (–) yükler atomda homojen olarak dağılmıştır.

THOMSON’A GÖRE; Atomlar yarıçapı yaklaşık 10-8 cm olan pozitif yüklü kürelerdir. Negatif yüklü elektronlar bu küre içerisine dağılmışlardır. Atomda (+) ve (–) yükler eşittir. Bu nedenle atom yüksüzdür. Elektronların kütlesi çok küçüktür. Bu yüzden atom kütlesini pozitif yüklü tanecikler oluşturur. Thomson atom modelinde (+) yüklerin ve (–) yüklerin atomda homojen olarak dağıldığı iddiası yanlıştır. Ayrıca nötronlardan bahsedilmemiş olması da bu teorinin bir eksikliğidir.

RUTHERFORD ATOM MODELİ 1911 yılında Rutherford, arkasına film yerleştirilmiş bir altın tabakaya "2+" yüklü alfa (a) taneciklerini (He2+) gön-dererek ışınların levhaya çarptıktan sonra izledikleri yolları çizmiştir. Bu ışınların çok büyük bir kısmının sapmadan geçtiğini, çok az bölümünün saptığını ya da tam geri döndüğünü gözlemlemiştir.

RUTHERFORD’A GÖRE; Bir atomun kütlesinin çok büyük kısmı ve pozitif yükün E. Rutherford tümü çekirdek adı verilen çok küçük bölgede toplanmış-tır. Atom içi dolu kürecik değildir. Atomun içinde çok küçük hacimde çekirdek olup, büyük hacim boşluktur. Pozitif yük atom kütlesinin yaklaşık yarısına eşit olup, atomdan atoma değişir. Çekirdeğin çevresinde belirli uzaklıklarda ( + ) yükü dengeleyecek sayıda elektronlar bulunur. Elektronlar atom çekirdeğinin dışında büyük bir boşluğa dağılmışlardır. Elektronlarla çekirdek arasında bir çekim kuvvetinin olduğunu ve elektronların çekirdeğe düşmemeleri için, çekirdek çevresinde dönmeleri gerektiğini öne sürmüştür. Rutherford modeli atomdaki elektronların hareketlerini açıklayamadığı gibi elektronların niçin çekirdek üzerine düşmediklerini, çekirdek çevresinde ne şekilde yer aldığını ve atomların yaydığı spektrumları açıklayamamıştır.

BOHR ATOM MODELİ 1919 yılında Danimarkalı fizikçi Niels Bohr (Nils Bor), Rutherford modelinin açıklayamadığı noktalara (elektronların çekirdek üzerine neden düşmediği gibi) ışık tutuyordu. Bohr, hidrojen atomunun sahip olduğu çizgi spektrumlarını açıklayabilmek için hidrojen atomunun yapısını tanımlayan bir model önerdi. Bohr atom modelinin yetersizlikleri; Hidrojen gibi tek elektronlu atomların spektrumlarını açıklarken çok elektronlu atomlarınkini açıklayamamıştır. Elektronların belirli bir dairesel yörüngede döndüğünü belirtmiştir. Ancak günümüzde yörünge yerine elektronun bulunabilme olasılığının olduğu bölgelerden söz edilebilir.

BOHR’A GÖRE; Atomdaki her bir elektronun belirli bir potansiyel enerjisi vardır. Bu elektronlar çekirdek çevresinde dairesel bir yörüngede hareket eder. Elektronun, çekirdeğin etrafında ancak belirli uzaklıklardaki dairesel yörüngelerde (enerji düzeylerinde) sürekli hareket halindedir. Bu yörüngelere “enerji seviyesi (katman)” adı verilir. Bir elektron bir yörüngede ne kadar kalırsa kalsın enerji yayınlamaz ve böylece enerjisi sabit kalır. Enerji seviyeleri atom çekirdeğine yakınlığına göre n = 1, 2, 3, 4 gibi tamsayılarla veya K, L, M, N gibi harflerle ifade edilir.

Elektron en düşük enerji gerektiren düzeyde bulunmak ister Elektron en düşük enerji gerektiren düzeyde bulunmak ister. Bu durumdaki elektron kararlı haldedir. Bu duruma temel hâl denir. Elektron kararlı haldeyken atom ışın yayınlamaz. Dışarıdan enerji alan elektronlar daha yüksek enerji düzeyine geçiş yapar ve kararsız hale gelir. Bu duruma uyarılmış hâl denir. Uyarılmış (yüksek enerjili) elektronlar kararsızdır ve temel hale geçmek ister. Elektronlar temel hale geçerken enerji kaybederler. Elektron, yüksek enerjili bir düzeyden daha düşük enerjili bir düzeye inerse aradaki enerji farkına eşit enerjiye sahip ışın yayılır (Emisyon).

MODERN ATOM TEORİSİ Günümüzde atomu açıklamak için kullanılan teoriye Modern Atom Teorisi adı verilir. Yapılan son araştırmalara göre, elektronlar atom çekirdeğinin çevresinde çok büyük bir hızla döner. Bu nedenle gerçekte elektronun bulunduğu yerin belirlenebilmesi mümkün değildir. Bu modele göre, elektronların bulunduğu bir yerden değil de, bulunabileceği bölgeler-den bahsedilmektedir. Yani bir elektronun gerçekte belirli bir yörüngesi ya da katmanı yoktur. Elektronlar farklı ve kısa zaman aralıklarında farklı bölgelerde bulunabilirler. Elektronun bulunabileceği ve hareket ettiği alan, sineğin asılı lambanın çevresinde dön-düğü alana benzetilebilir. Atomun yoğunluğuna bağlı olarak bir atomda çekirdekteki proton sayısınca bulunan elektronların, birbirlerine çarpmadan çeşitli yörüngelerde dönerek atom çekirdeğinin etrafında elektron bulutu oluşturur.