Atom ile uğraşan bilim adamlarının atomla ilgili farklı fikirleri nelerdir?
Atom hakkında ilk görüş M.Ö. 400’lü yıllarda Democritus tarafından ortaya konmuştur.. Democritus’ a göre;
• Madde parçalara ayrıldığında en sonunda bölünemeyen bir tanecik elde edilir ve bu tanecik atomdur.
• Bütün maddeler aynı tür atomlardan oluşur.
• Maddelerin farklı olmasının nedeni maddeyi oluşturan atomların sayı ve dizilişi biçiminin farklı olmasıdır.
• Atom görülemez.
• Atom görülemediği için bölünemez
Ondokuzuncu yüzyıla gelinceye dek bu düşüncede belli bir ilerleme gözlenmez. İlk kez John Dalton modern atom teorisine yol açan bir atılım içine girer. Atom, molekül, element ve bileşiklere ilişkin kimya alanında günümüze değin süren başlıca gelişmelerin bu atılımdan kaynaklandığı söylenebilir.
Dalton bir bakıma kimyayı ve kimyasal çözümlemeyi tanımlayan ilk kişidir. Ona göre, kimyanın başlıca işlevi maddesel parçacıkları biribirinden ayırmak ya da biribiriyle birleştirmektir. Onun sözünü ettiği bu parçacıklar maddenin, o zaman bölünmez, parçalanmaz sayılan en ufak öğeleri, yani atomlardı.
Bilindiği üzere, kimya sanayiinde bir bileşiğin istenen miktarda üretimi için her bileşen maddeden ne kadar gerekli olduğunu belirlemek önemlidir. Dalton’a gelinceye dek bu belirleme “el yordamı” dediğimiz sınama-yanılma yöntemine dayanıyordu.
Dalton bu işlemin daha güvenilir bir yöntemle yapılmasını sağlamak için bir atomik ağırlıklar tablosu hazırlar. Deneylerinde, bileşen maddelerin ağırlıkları arasında küçük tam sayılarla belirlenebilen basit ilişkilerin olduğunu görmüştü. Gerçi belli bir bileşim için aynı bileşenlerin daima aynı oranda işleme girdiği, öteden beri biliniyordu.
Dalton bir adım daha ileri giderek, aynı iki madde birden fazla şekilde birleştirildiğinde, ortaya çıkan değişik sonuçların da biribirleriyle basit sayılarla ifade edilebilen ilişkiler içinde olduğunu gösterir. Örneğin, bataklık gazında bulunan hidrojen, etilen gazında bulunan hidrojenden iki kat daha fazladır. Başka bir örnek: Dört kurşun oksit’te bulunan oksijen miktarı l, 2, 3, 4 gibi basit orantılar içindedir.
Bu basit tam sayılar, Dalton’u maddesel nesnelerin “atom” denen sayılabilir ama bölünmez birimlerden oluştuğu düşüncesine götürmüştü. Her elementin değişik bir atomu olduğu, kimyasal bileşimlerin değişik atomların katılımıyla gerçekleştiği, bu katılımda atomların herhangi bir değişikliğe uğramadığı gibi noktaları içeren Dalton’un atom teorisi modern kimyanın temel taşı sayılsa yeridir.
Dalton bu kadarla kalmaz, kimi değişik atomların göreceli ağırlıklarım da belirler. En hafif madde olarak bilinen hidrojenin atomik ağırlığını “l” diye belirler. Ardından, suyun ayrıştırılmasıyla ortaya çıkan her parça hidrojene karşılık sekiz parça oksijen olacağını söyleyerek, oksijen atomlarının hidrojen atomlarından sekiz kat daha ağır olduğunu ileri sürer. Bu yanlıştı kuşkusuz.
Dalton suyun H2O değil, HO olduğunu sanıyordu (Biz şimdi oksijenin atomik ağırlığının hidrojeninkinin sekiz değil 16 katı olduğunu biliyoruz.) Ama bu yanlışlık onun düşünce düzeyindeki büyük atılımın önemini azaltmaz elbette. Unutulmamalıdır ki, atomların nasıl bir araya gelip şimdi “molekül” dediğimiz bileşik atomlar oluşturduğunu gösteren kimyasal simgeler dizgesinde de ilk adımı ona borçluyuz.
Thomson’m modeline pek inanmayan Rutherford ünlü alfa saçılması deneyi ile kimya tarihine nükleer atom kavramım sokarak yeni çığır açmıştır. İnce altın levhayı radyoaktif atomların yayınladıkları alfa ışınlarıyla bombardımana tabii tutan Lord Ernest Rutherford gözlemlerine ve deneylerinin sonuçlarına dayanarak, atomun Thomson tarafından hayâl edilmiş “fon statik topluluk olamayacağına hükmetti. Ve atomun yapısını, topta gezegenlerin Güneş’in etrafında gravitasyon kuvvetinin etkisiyle dolandıkları gibi gibi elektronlum da pozitif yüklü bir çekirdeğin etrafında elektriksel çekim kuvvetinin etkisi alanda dolanmakta olduğu dinamik bir model olarak açıkladı.
Buraya kadar anlatılan atom modellerinde, atomun çekirdeğinde, (+) yüklü proton ve yüksüz nötronların bulunduğu, çekirdeğin etrafında dairesel yörüngelerde elektronların dolaştığı ifade edildi. Bu elektronların çekirdek etrafında nasıl bir yörüngede dolaştığı, hız ve momentumlarının ne olduğu ile ilgili bir netice ortaya konmadı. Bohr ise atom teorisinde elektronların hareketini bu noktadan inceledi.
1913 yılında Neils Bohr, hidrojen atomunun spektrum çizgilerini ve Planck’ın kuvantum kuramını kullanarak Bohr kuramını ileri sürdü. Bu bilgiler ışığında Bohr postulatları şöyle özetlenebilir.
1. Bir atomdaki elektronlar çekirdekten belli uzaklıkta ve kararlı hâllerde hareket ederler. Her kararlı hâlin sabit bir enerjisi vardır.
2. Her hangi bir kararlı enerji seviyesinde elektron dairesel bir yörünge*de (orbitalde) hareket eder. Bu yörüngelere enerji düzeyleri veya ka*bukları denir.
3. Elektron kararlı hâllerden birinde bulunurken atom ışık (radyasyon) yayınlamaz. Ancak, yüksek enerji düzeyinden daha düşük enerji dü*zeyine geçtiğinde, seviyeler arasındaki enerji farkına eşit bir ışık kuantı yayınlar. Burada E = h-i) bağıntısı geçerlidir.
4. Elektron hareketinin mümkün olduğu kararlı seviyeler, K, L, M, N, O gibi harflerle veya en düşük enerji düzeyi l olmak üzere, her enerji düzeyi pozitif bir tam sayı ile belirlenir ve genel olarak “n” İle gösterilir, (n: 1,2,3 …..¥)
Bugünkü bilgilerimize göre; Bohr kuramının, elektronların dairesel yörüngelerde hareket ettikleri, ifadesi yanlıştır.
Bohr atom modeli, hidrojen atomunun davranışını çok iyi açıkladığından ve basit olduğundan önce büyük ilgi gördü. Ancak, bu model çok elektronlu atomların davranışlarını (atomların spektrumlarını, atom çekirdeğinin bir elektronunu yakalayarak başka atom çekirdeğine dönüşünü) açıklayamadığından yaklaşık 12 yıl kadar geçerli kaldı. Daha sonra yerini modern atom teorisine bıraktı.
Bohr’a göre, elektronlar çekirdekten belirli uzaklıklarda dairesel yörüngeler izlerler. Çekirdeğe en yakın yörüngede bulunan (n = 1) K tabakası en düşük enerjilidir. Çekirdekten uzaklaştıkça tabakanın yarıçapı ve o kabukta bulunan elektronun enerjisi artar. Elektron çekirdekten sonsuz uzaklıkta iken (n @¥) elektronla çekirdek arasında, çekim kuvveti bulunmaz. Bu durumda elektronun potansiyel enerjisi sıfırdır. Elektron atomdan uzaklaşmış olur. Bu olaya iyonlaşma denir.
Elektron çekirdeğe yaklaştıkça çekme kuvveti oluşacağından, elektro*nun bir potansiyel enerjisi olur. Elektron çekirdeğe yaklaştıkça atom kararlı hâle doğru gelir, potansiyel enerjisi azalır. Buna göre, elektronun her enerji düzeyindeki potansiyel enerjisi sıfırdan küçük olur.
Yani negatif olur. Bohr hidrojen atomunda çekirdeğe en yakın enerji düzeyinde (K yörüngesi) bulunan elektronun enerjisini -313,6 kkal
