Bir atom, basit bir madde olarak var olan ve kimyasal bir kombinasyona müdahale edebilen en küçük parçacık birimidir. Yüzyıllar boyunca atom hakkında sahip olunan sınırlı bilgi, yalnızca varsayım ve varsayımların konusuydu, bu nedenle somut veriler yıllar sonrasına kadar elde edilemedi. 18. ve 19. yüzyıllarda İngiliz bilim adamı John Dalton, atomların son derece küçük bir birim olarak var olduğunu, tüm maddelerin oluşacağını öne sürdü ve onlara kütle atadı ve onları katı ve bölünmez küreler olarak temsil etti.
Atom nedir
İçindekiler
Bu bir maddenin en az birimi katı, sıvı ve gaz oluşur, bunlardan. Moleküller oluşturmak için atomlar aynı veya farklı tipte olabilmeleri için birlikte gruplanırlar ve bu da mevcut cisimlerin oluştuğu maddeyi oluşturur. Bununla birlikte, bilim adamları evrendeki maddenin yalnızca% 5'inin atomlardan oluştuğunu belirlediler, çünkü karanlık madde (evrenin% 20'sinden fazlasını kaplar) bilinmeyen parçacıklardan ve karanlık enerjiden (% 70 kaplar).
Adı, "bölünmez" anlamına gelen Latin atomus'tan gelmektedir ve bu terminolojiyi verenler Yunan filozofları Demokritos (MÖ 460-370) ve Epikuros'tur (MÖ 341-270).
Neyden oluştuğumuz ve gerçekliğin açıklaması sorusuna bir cevap arayışında deney yapmadan bu filozoflar, maddeyi sonsuza kadar bölmenin imkansız olduğu, bir "tepe" olması gerektiği sonucuna vardılar. her şeyin oluştuğu asgari sınıra ulaşmış olacaktı. Buna "tepedeki" atom adını verdiler, çünkü bu minimum parçacık artık bölünemezdi ve evren bundan oluşacaktı… Bir atomun ne olduğu hakkında konuşurken bu kavramın bugün hala korunduğu da eklenmelidir.
En az bir proton ve aynı sayıda nötronun (birleşmesi "nükleon" olarak adlandırılır) bulunduğu bir çekirdekten oluşur ve kütlesinin en az% 99.94'ü söz konusu çekirdekte bulunur. Kalan% 0,06, çekirdeğin yörüngesinde dönen elektronlardan oluşur. Elektronların ve protonların sayısı aynıysa, atom elektriksel olarak nötrdür; protonlardan daha fazla elektrona sahipse, yükü negatif olur ve anyon olarak belirlenir; ve proton sayısı elektronları aşarsa, yükleri pozitif olur ve bir katyon olarak adlandırılır.
Bu boyutu çok küçük (a yaklaşık olarak on milyarda bir metre bir amacı kez önemli sayıda bölünmüş edilmesi halinde, orada artık oluşmuştur malzemenin herhangi biri olabilir, ama elementlerin atomları kalacağını). kombinasyon halinde onu oluşturdular ve bunlar pratikte görünmez. Bununla birlikte, birkaç faktöre bağlı olacağından, tüm atom türleri aynı şekil ve boyuta sahip değildir.
Bir atomun elementleri
Atomların atom altı parçacıklar adı verilen ve özel ve kontrollü koşullar altında bağımsız olarak var olamayacak başka bileşenleri vardır. Bu parçacıklar şunlardır: negatif yüklü elektronlar; pozitif yüklü protonlar; ve yükü eşit olan ve onları elektriksel olarak nötr yapan nötronlar. Protonlar ve nötronlar atomun çekirdeğinde (merkezde) bulunur ve nükleon olarak bilinen şeyi oluşturur ve elektronlar çekirdeğin yörüngesinde dolanır.
Protonlar
Bu parçacık atomun çekirdeğinde bulunur ve nükleonların bir parçasını oluşturur ve yükü pozitiftir. Atomun kütlesinin yaklaşık% 50'sine katkıda bulunurlar ve kütleleri bir elektronunkinin 1836 katına eşittir. Bununla birlikte, nötronlardan biraz daha az kütleye sahiptirler. Proton, üç kuarktan (bir tür fermiyon, mevcut iki temel parçacıktan biri) oluştuğu için temel bir parçacık değildir.
Bir atomdaki proton sayısı, elementin türünü tanımlamada belirleyicidir. Örneğin, karbon atomunun altı protonu varken, bir hidrojen atomunun yalnızca bir protonu vardır.
Elektronlar
Bunlar negatif parçacıklar atomu çekirdeğini yörüngede. Kütlesi o kadar küçük ki tek kullanımlık kabul edilir. Normalde, bir atomdaki elektron sayısı protonlarla aynıdır, bu nedenle her iki yük birbirini iptal eder.
Farklı atomların elektronları, Coulomb kuvveti (elektrostatik) ile bağlanır ve paylaşıldığında ve bir atomdan diğerine değiştirildiğinde kimyasal bağlara neden olur. Herhangi bir atoma bağlanmadan özgür olabilen elektronlar vardır; ve birine bağlı olanlar, farklı boyutlarda yörüngelere sahip olabilir (yörünge yarıçapı ne kadar büyükse, içerdiği enerji o kadar büyük olur).
Elektron, bir tür fermiyon (lepton) olduğu ve başka herhangi bir elementten oluşmadığı için temel bir parçacıktır.
Nötronlar
Atomun atom altı nötr parçacığıdır, yani aynı miktarda pozitif ve negatif yüke sahiptir. Kütlesi, atomun çekirdeğini oluşturduğu protonlardan biraz daha yüksektir.
Protonlar gibi, nötronlar da üç kuarktan oluşur: ikisi -1/3 yüküyle alçalan veya aşağı ve biri yükselen veya yukarı +2/3 yüküyle sonuçlanan toplam sıfır yük ile sonuçlanır, bu da ona tarafsızlık verir. Çekirdek dışındaki ortalama ömrü yaklaşık 15 dakika olduğundan, bir nötron çekirdeğin dışında tek başına var olamaz.
Bir atomdaki nötron miktarı, bir izotop olmadığı sürece onun doğasını belirlemez.
İzotoplar
Nükleer bileşimi eşit olmayan bir atom türüdür; yani aynı sayıda protona ancak farklı sayıda nötron içerir. Bu durumda aynı elementi oluşturan atomlar farklı olacak, içerdikleri nötron sayısına göre farklılaşacaktır.
İki tür izotop vardır:
- Doğal, doğada bulunan, üç tane (protium, döteryum ve trityum) olan hidrojen atomu gibi; veya üç tane de bulunan karbon atomu (karbon-12, karbon-13 ve karbon-14; her biri farklı faydalara sahip).
- Atom altı parçacıkların bombardımana tutulduğu kontrollü ortamlarda üretilen yapay, kararsız ve radyoaktiftir.
Kararlı izotoplar vardır, ancak bu kararlılık görecelidir, çünkü aynı şekilde radyoaktif olsalar da parçalanma süreleri gezegenin varlığına kıyasla uzundur.
Bir atomun elementleri nasıl tanımlanır
Bir atom, birkaç faktör tarafından farklılaştırılacak veya tanımlanacaktır:
- Proton miktarı: Bu sayıdaki değişim, hangi kimyasal elemente ait olduğunu belirlediği için farklı bir elementle sonuçlanabilir.
- Nötron miktarı: elementin izotopunu belirtir.
Protonların elektronları çektiği kuvvet elektromanyetiktir; Protonları ve nötronları çeken, yoğunluğu birincisinden daha büyük olan ve pozitif yüklü protonları birbirinden uzaklaştıran nükleer olandır.
Bir atomdaki proton sayısı yüksekse, onları iten elektromanyetik kuvvet nükleer olandan daha güçlü hale gelir, nükleonların çekirdekten atılması, nükleer parçalanma veya radyoaktivite olarak da bilinen şey olması ihtimali vardır.; daha sonra bir elementin diğerine (simya) dönüşümü olan nükleer dönüşümle sonuçlanır.
Atom modeli nedir
Bir atomun ne olduğunu, bileşimini, dağılımını ve sunduğu özellikleri tanımlamaya yardımcı olan bir şemadır. Terimin doğuşundan bu yana, maddenin yapısını daha iyi anlamamızı sağlayan farklı atom modelleri geliştirildi.
En temsili atom modelleri şunlardır:
Bohr atom modeli
Danimarkalı fizikçi Niels Bohr (1885-1962), profesörü, kimyager ve aynı zamanda fizikçi Ernest Rutherford ile yaptığı çalışmalardan sonra, hidrojen atomunu bir rehber olarak alarak kendi modelini ortaya çıkarmak için ikincisinin modelinden ilham aldı.
Bohr'un atom modeli, çekirdeğin merkezde olduğu ve elektronların onun etrafında gezegenler gibi sabit ve dairesel yörüngelerde hareket ettiği, büyük olanın daha fazla enerji depoladığı bir tür gezegen sisteminden oluşur. Gazların absorpsiyonunu ve emisyonunu, Max Planck'ın kuantizasyon teorisini ve fotoelektrik etkisini içerir.
Albert Einstein
Elektronlar bir yörüngeden diğerine atlayabilir: eğer düşük enerjili birinden daha yüksek enerjili diğerine giderse, ulaştığı her yörünge için bir kuantum enerji artacaktır; Bunun tersi, enerjinin yukarıdan aşağıya doğru gittiğinde, sadece azalmakla kalmayıp aynı zamanda ışık (foton) gibi radyasyon formunda kaybettiği yerde olur.
Bununla birlikte, Bohr'un atom modeli, diğer atom türleri için geçerli olmadığından kusurlara sahipti.
Dalton atom modeli
Matematikçi ve kimyager John Dalton (1766-1844), atomların bilardo toplarına benzediğini, yani küresel olduğunu belirttiği bilimsel temelli bir atom modelinin yayınlanmasına öncülük etmiştir.
Dalton'un atom modeli , yaklaşımında ("atom teorisi" adını verdiği) atomların bölünemeyeceğini ortaya koymaktadır. Aynı elementin atomlarının ağırlıkları ve kütleleri dahil özdeş niteliklere sahip olduğunu da belirler; birleştirilebilmelerine rağmen, basit ilişkilerle bölünmez kaldıklarını; ve çeşitli bileşikler (iki veya daha fazla atom tipinin birleşimi) oluşturmak için diğer atom tipleri ile farklı oranlarda birleştirilebilecekleri.
Dalton'un bu atom modeli tutarsızdı, çünkü atom altı parçacıkların varlığını açıklamıyordu, çünkü elektron ve protonun varlığı bilinmiyordu. Radyoaktivite fenomenini veya elektronların akımını (katot ışınları) da açıklayamaz; ayrıca, izotopları (aynı elementin farklı kütleli atomları) hesaba katmaz.
Rutherford atom modeli
Fizikçi ve kimyager Ernest Rutherford (1871-1937) tarafından geliştirilen bu model, güneş sistemine bir benzetmedir. Rutherford'un atom modeli, atomun kütlesinin en yüksek yüzdesinin ve pozitif kısmının çekirdeğinde (merkezde) bulunduğunu; ve negatif kısım veya elektronlar, aralarında bir vakumla, eliptik veya dairesel yörüngelerde etrafında dönerler. Böylece atomu çekirdek ve kabuğa ayıran ilk model oldu.
Fizikçi, altın bir folyoya çarptıklarında parçacıkların saçılma açısını hesapladığı deneyler yaptı ve bazılarının uyumsuz açılarda zıpladığını fark etti ve çekirdeğinin küçük ama yoğun olması gerektiği sonucuna vardı. JJ Thomson'ın öğrencisi olan Rutherford sayesinde, nötronların varlığıyla ilgili ilk fikir de vardı. Diğer bir başarı, çekirdekteki pozitif yüklerin bu kadar küçük bir hacimde nasıl bir arada kalabileceğine dair soruların gündeme getirilmesiydi ve bu, daha sonra temel etkileşimlerden birinin keşfine yol açtı: güçlü nükleer kuvvet.
Rutherford'un atom modeli, Maxwell'in elektromanyetizma yasalarıyla çeliştiği için tutarsızdı; ne de bir elektronun yüksek enerjiden düşük enerji durumuna geçişindeki enerji radyasyonu fenomenini açıklamadı.
Thomson'ın atom modeli
Bilim adamı ve 1906 Nobel Fizik Ödülü sahibi Joseph John Thomson (1856-1940) tarafından ifşa edildi. Thomson'ın atom modeli , atomu, kuru üzümlü puding gibi, içine elektronlar yerleştirilmiş pozitif yüklü küresel bir kütle olarak tanımlar. Bu modeldeki elektron sayısı, pozitif yükü nötralize etmek için yeterliydi ve pozitif kütle ve elektronların dağılımı rastgele idi.
Katot ışınlarını denedi: Bir vakum tüpünde akım ışınlarını iki plaka ile geçirdi ve onları saptıran bir elektrik alanı oluşturdu. Böylece elektriğin başka bir parçacıktan oluştuğunu belirledi; elektronların varlığını keşfetmek.
Bununla birlikte, Thomson'ın atom modeli kısaydı ve hiçbir zaman akademik kabul görmedi. Atomun iç yapısıyla ilgili açıklaması yanlıştı, yüklerin dağılımı yanı sıra, nötronların varlığını hesaba katmadı ve protonlar hakkında bilinmiyordu. Elementlerin Periyodik Tablosunun düzenliliğini de açıklamaz.
Buna rağmen, çalışmaları daha sonraki keşiflerin temelini oluşturdu, çünkü bu modelden atom altı parçacıkların varlığı biliniyordu.
Atom kütlesi
A harfi ile temsil edildiğinde, bir atomda bulunan protonların ve nötronların toplam kütlesine, elektronlar dikkate alınmadan atom kütlesi denir, çünkü kütleleri atılabilecek kadar küçüktür.
İzotoplar, aynı elementin aynı sayıda protona sahip, ancak farklı sayıda nötron içeren atomlarının varyasyonlarıdır, dolayısıyla atom kütleleri çok benzer olsalar bile farklı olacaktır.
Atomik numara
Z harfi ile temsil edilir ve bir atomda bulunan ve içinde aynı sayıda elektron bulunan proton sayısını ifade eder. Mendeleev'in 1869 Elementlerin Periyodik Tablosu, atom numarasına göre en küçükten büyüğe doğru sıralanmıştır.
