Atom nedir? Atomun yapısı ve özellikleri nelerdir?

Atom nedir?: Atom, maddenin en küçük temel yapı taşıdır. Çıplak gözle görülemeyecek kadar küçüktür. Atom sözcüğü yunanca “atomons” sözcüğünden gelir. Yani parçalanamaz demektir.

Atomun Yapısı

Maddeleri oluşturan taneciklerin tümü hareketli taneciklerdir. Yemek tuzunu su içerisine attığımızda çözünerek suyun her tarafına yayılması, odaya sıkılan bir parfümün odanın her yerine yayılması gibi özellikler bu durumu göstermektedir. Ancak elektrik akımını iletmeyen katı hâldeki yemek tuzunun, suda çözündüğünde oluşan karışımın elektrik akımını iletir hâle gelmesi, plâstik bir tarağın yün kazağa sürtülmesi sonucunda küçük kağıt parçalarını çekebilmesi maddeyi oluşturan temel parçacıklar olan atomların aslında daha da küçük taneciklerden oluştuğu ve bir kısım olaylar sonucunda da bu tanecikler arası etkileşimlerin ve değişimlerin olduğu sonucunu ortaya çıkarmaktadır.

İşte bir atomu oluşturan daha küçük birimlere alt parçacıklar denir. Bu parçacıklar proton, nötron ve elektrondur. Atomları oluşturan alt parçacıklar atom içerisinde farklı konumlarda yer alırlar. Bir atomun temel yapısı iki ana bölgeden oluşur.

a. Atom Çekirdeği: Proton ve nötronların bulunduğu yoğun ve küçük hacimli bölgedir.

b. Enerji Katmanları: Elektronların dağıldığı, çekirdek hacmine göre oldukça büyük hacimli ve boşlukların çok olduğu bölgedir. Buna göre atomun yapısını tekrar sınıflandırırsak, atom temel olarak iki ana bölgeden meydana gelir. Bunlar da atom çekirdeği ve enerji katmanları (enerji seviyeleri) dir. Daha sonra atom çekirdeğinde ise proton ve nötronlar bulunur. Enerji katmanlarında ise sadece elektronlar yer alır diyebiliriz. Atomu oluşturan alt parçacıkların yükleri birbirinden farklıdır. Protonlar pozitif (+) yüklü, elektronlar negatif (–) yüklü ve nötronlar ise yüksüz parçacıklardır.

Atom çekirdeğinde proton ve nötronlar, çekirdeğin dışındaki katmanlarda ise elektronlar bulunur.

• İzotop Atomlar: Proton sayıları, aynı nötron sayıları farklı olan atomlardır. Bu atomların nötron sayıları farklı olduğundan kütle numaralarıda farklı olur.
• İzotop atom: Bir elementin izotop nötr atomlarının kimyasal özellikleri aynıdır. Fiziksel özellikleri ise farklıdır.
  İzotop olan fakat elektron sayıları farklı olan taneciklerin ise fiziksel ve kimyasal özellikleri farklıdır.
• İzoton Atomlar: Proton sayıları farklı, nötron sayıları aynı olan elementlerdir. Bu atomların hem kimyasal, hem de fiziksel özellikleri farklıdır.
• İzobar Atomlar: Proton sayıları farklı, kütle numaraları (nükleon sayıları) aynı olan elementlerdir. Bu atomların hem kimyasal hem de fiziksel özellikleri farklıdır.
• Allotrop Atomlar: Bir elementin özdeş atomlarının farklı sayı ve dizilişteki şekilleridir. Bu atomlar aynı elemente ait olduğu için kimyasal özellikleri aynıdır. Atomlar farklı sayı ve dizilişte olduğundan fiziksel özellikleri farklı olur.

Atomun Kısımları

Çekirdekte pozitif (+) yükü protonlar ile enerji katmanlarındaki negatif (–) elektronlar arasında bir çekim kuvveti vardır. Bu çekim kuvvetinden dolayı elektronların, çekirdek üzerine yapışması gerekirdi. Yani pozitif (+) yüklü protonun, negatif (–) yüklü elektronu yani kendisinden zıt yüklü elektronu çekmesi gerekirdi. Ancak atomda böyle bir durum söz konusu değildir. Elektronlar belirli enerji katmanlarında çekirdekten belirli uzaklıklarda bulunurlar. Bunun nedeni elektronların çekirdek çevresinde sabit bir konumda değil de sürekli hareket halinde ve çekirdeğin çevresini sürekli kateder bir durumda yani çekirdeğin çevresinde sürekli dolanması durumunda bulunmasıdır. Bu durumda çekirdeğin çekim kuvveti ile elektronların büyük bir hızla dönemsinden kaynaklanan merkezkaç kuvveti birbirini dengeler. Böylece elektronlar belirli bir konumda çekirdek çevresinde sürekli dönerler.

Atomu oluşturan alt parçacıklardan çekirdekte bulunan her bir proton ve nötronun kütlesi hemen hemen birbirine eşittir. Ancak çekirdek dışındaki elektronların her birinin kütlesi proton ve nötrona göre çok küçüktür. Bir proton ya da bir nötronun kütlesi, bir elektronun kütlesinin yaklaşık 2000 katıdır. Bu durum atomun kütlesinin neredeyse tamamının çekirdeğinde olduğu sonucunu ortaya çıkarır. Aynı dutumu hacim olarak da karşılaştırmak mümkündür. Atom çekirdeği, atomun hacmine göre çok küçük bir hacim kaplar. Buna göre atomun yapısındaki elektronlar arasında çok büyük boşlukların olduğunu söyleyebiliriz. Atom çekirdeği büyük bir futbol sahasının tam ortasındaki bir tenis topu kadar yer kaplar diye düşünebiliriz.

Atomu oluşturan tanecikler
Atomlar çekirdek ve yörüngelerden oluşmuşlardır. Çekirdekte proton ve nötronlar; yörüngelerde de, elektronlar bulunur.

PROTON: Atomun çekirdeğinde bulunan, + yüklü taneciklere denir.

Protonun Özellikleri:

1.  Atomun çekirdeğinde bulunurlar.
2.  + yüklü taneciklerdir. (Atomun çekirdek yükünü belirler. ) ( Ps=Çy )
3.  Atomun cinsini belirler. (Ps=An)
4.  Nötr atomlarda, elektron sayısına eşittir. (Ps=An=Çy=Es)
5.  Atomun kütlesine etki ederler.

NÖTRON: Atomun çekirdeğinde bulunan yüksüz taneciklere denir.

Nötronun Özellikleri:

1. Atomun çekirdeğinde bulunurlar.
2. Yüksüz taneciklerdir. (Atomun çekirdek yüküne etki etmezler.)
3. Atomun kimyasal özelliklerine, etki etmezler.
4. Atomun kütlesine etki ederler.

ELEKTRON: Atomun çekirdeğinin etrafında hareket eden yüklü taneciklere denir.

Özellikleri:

1. Atomun çekirdeğinin etrafında hareket ederler.
2. Yüklü taneciklerdir. (Atomun yüküne etki ederler.)
3. Bilhassa değerlik elektronları, atomun kimyasal özelliklerine etki eder.
4. Nötr atomlarda Ps = Es dır.
5. Atomun kütlesine etkileri ihmal edilir.

Atomun Tarihi ve Tarihçesi
Bugün kullandığımız anlamda atom kavramını ilk kez ortaya atan düşünürler Leukippos ve Demokritos’dur. Bu düşünürler doğada mevcut her maddenin, fiziksel olarak bölünmeyen atomlardan oluştuğunu ifade etmişler, ayrıca atomlar arasında boş uzay bulunduğunu ve devinim halinde olduklarını belirtmişlerdir. Aristoteles’in (M.Ö. 384-322) maddeye bakışı, kendinden önce yaşamış olan filozoflara olan tepkisini ifade eder. O, Empedocles’in düşüncesine katılmış ve her şeyin dört ana maddeden yapıldığını savunmuştur.

Bu dönemi izleyen çağlarda bu düşüncelere bir ilave yapılmadı, ilk kez 19. yüzyılda John Dalton modern atom kavramını ortaya attı. Dalton, kimyasal reaksiyonlarda maddenin tam sayılarla belirlenen oranlarda tepkimeye girdiğini gösterdi ve maddelerin atom denen sayılabilir ama bölünemez parçalardan yapıldığını ifade etti. Buna ek olarak, atomların ağırlıklarını ortaya koyan bir çizelge hazırladı.

J.J. Thomson 1897 yılında elektronu keşfetti. 1900’lü yılların başlarında Ernest Rutherford günümüz atom modelinin temelini teşkil eden yapıyı ortaya koydu: atomun, kütlesinin büyük bir kısmını oluşturan bir çekirdek ve bu çekirdek etrafında dönen elektronlardan oluşmaktadır. Rutherford çekirdeği oluşturan pozitif yüklü parçacığa proton adını verdi. 1932 yılında Chadwick nötronu buldu. Daha sonra kuantum teorisi doğrultusunda Niels Bohr, Bohr atom modelini ortaya attı ve elektronların belli yörüngelerde bulunabildiğini ve bunun Planck sabiti ile ilgili olduğunu ifade etti.NİELS BOHR’un modeli ise modern atom teorisine en yakın modeldir. Bohr’a göre elektronlar çekirdeğin çevresinde rastgele yerlerde değil,çekirdekten belirli uzaklıklarda bulunan katmanlarda döner. Bohr da tasarladığı bu modelle Nobel ödülüne layık görüldü.