Atom Kavramının Gelişimi

 DERS KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ! 

Atom Kavramının Gelişimi

ATOM KAVRAMININ GELİŞİMİ

Dalton Atom Modeli Modern Kimya, modern atom kuramı esas alınarak geliştirilmiştir. Atomlar tek tek tartılamaz, ölçülemez ve doğrudan incelenemezler. Bir atom kuramı önerilmesine en önemli katkı John Dalton tarafından yapılmıştır. Dalton atom kuramı, kimyasal reaksiyonlardaki kütle bağıntılarını açıklar ancak nedenleri hakkında bilgi vermez. Dalton atom teorisi; Lavoisier’in önerdiği kütlenin korunumu kanununu, Proust’un sabit oranlar kanununu ve Dalton’un kendi adı ile anılan katlı oranlar kanununu açıklar.

– Elementler atom denilen küçük parçacıklardan oluşurlar.

– Atomlar bölünemeyen ve parçalanamayan içi dolu kürelerden oluşmuşlardır.

– Belli bir elementin bütün atomları (kütle ve diğer özellikler açısından) birbirinin aynıdır ancak bir elementin atomları diğer elementin atomlarından farklıdır.

– Bileşikler birden fazla element atomlarından oluşurlar. Bir bileşikte bulunan element atomlarının katsayı oranı sabit bir tam sayıdır.

-Bir kimyasal reaksiyon, atomların yalnızca ayrılma, birleşme veya yeniden düzenlenmesi ile gerçekleşir

Dalton, atom kavramını açıklarken tahta küreleri model olarak kullanmıştır.

KİMYANIN TEMEL KANUNLARI 

1.Kütlenin Korunumu Kanunu: 

Dalton Atom Teorisi’nin son varsayımı “Kütlenin Korunumu Kanunu” olarak bilinen ve “madde yoktan var edilemez ve var olan madde yok edilemez” şeklinde özetlenen ancak, aslında Lavoisier tarafından 1789 yılında ortaya atılan kuramın devamı niteliğindedir. 1774 yılında Antoine Lavoisier, deneylerinden birinde bir miktar kalay örneğini alarak içinde hava olan cam balona koymuş ve cam balonun ağzını kapatarak tartmıştır.

Daha sonra cam balonu tekrar tartmış ve kütlenin,başlangıçtaki tartımla aynı olduğunu görmüştür.

Başlangıç kütlesi = Son kütle

Not: Doğanın tüm işleyişlerinde hiç birşey yoktan var olmaz.Tüm dönüşümlerde maddenin miktarı değişmez.

Dalton Atom Teorisi’ne göre, kimyasal değişimlerde atomların sayıları ve türleri değişmez ancak atomlar yeniden düzenlenerek farklı maddeleri oluştururlar. O hâlde atomların sayıları ve türleri değişmiyorsa kütlenin de değişmemesi gerekir. Demek ki Dalton Atom Teorisi, kütlenin nasıl korunduğunu açıklar.

Azot (N2) ve hidrojen (H2)’den amonyak (NH3) oluşurken atom sayıları ve kütle korunur.

2. Sabit Oranlar Kanunu: 

Dalton Atom Teorisi’nin varsayımında bir bileşik oluşturabilmek için belli elementlerin belirli sayıdaki atomlarına gereksinim duyulacağı belirtilmiştir. Aslında bu fikir Fransız kimyacı Joseph Proust tarafından yayınlanan bir yasanın uzantısıdır. 1799 yılında Proust, elementler birbirleri ile bileşik oluştururken belli oranda birleştiklerini göstermiştir. Bugün “Sabit Oranlar kanunu” olarak bilinen bu kanuna göre, “bir bileşiğin farklı örneklerinde bileşiği oluşturan elementler kütlece daima aynı oranda bulunurlar.”

Sabit oran, molekül miktarına bağlı olarak değişmez.

3. Katlı Oranlar Kanunu:

Dalton, element çiftlerinin farklı bileşikleri üzerinde de incelemeler yaparak, “Eğer bir element bir başka element ile birden fazla bileşik oluşturabiliyorsa, elementlerden birinin sabit miktarı ile diğer elementin değişen miktarları arasında basit ve tam sayılarla ifade edilen bir oran vardır.” sonucuna ulaşmıştır ve bunu Katlı Oranlar Kanunu olarak belirlemiştir.

4. Birleşen Hacim Oranları Kanunu:

Dalton iki elementin birbirleriyle yalnızca bir bileşik verecek şekilde birleşmesiyle bu bileşiğin bir molekülünde her bir elementten birer atom bulunduğunu düşünüyordu. O yıllarda hidrojen ve oksijenden oluşan bileşik olarak yalnızca su biliniyordu. Bu yüzden suyun formülünün HO olduğunu sanıp, oksijenin atom kütlesinin 8 olduğunu ifade ediyordu. Dalton suyun oluşum formülünün;

H + O -> HO şeklinde olduğunu düşünüyordu.

Josehp Gay Lussac, su içinden elektrik akımı geçirerek yaptığı çalışmayı genişleterek 1811 de suyun iki kısım hidrojen ve bir kısım oksijenden meydana geldiğini deneysel olarak gösterecek kadar delil toplamıştı. Başka maddeleri de inceleyerek bütün gazların hacimce basit oranlarda birleştiklerini açıkça ortaya koydu. Gay Lussac’ın ortaya koyduğu şey doğruysa, aynı sıcaklık ve basınçta eşit hacimdeki gazların eşit sayıda atom içermesi gerekiyordu. Dalton bu iddiayı, suyun oluşum tepkimesi

(H + O ->HO) ve atomlar bölünemez ilkesinden dolayı reddetti. Dalton’a göre, oluşum tepkimesinde hacimce birleşme oranı;

2H2(g) + 1O2(g) ->2H2O(g)

2 : 1 : 2 şeklinde değil;

H(g) + O(g) -> HO(g)

1 : 1 : 1 şeklinde idi.

Gay Lussac başka deneyinde bir hacim NO’nun oluşması için 1 hacim oksijene karşılık bir hacim azotun birleşmesi gerektiğini öne sürdü.

azot + oksijen $-> 2 azot monoksit

1 hacim 1 hacim ->2

hacim n atom n atom -> 2n molekül

Dalton bu tepkimenin de yanlış olduğunu, çünkü n tane bölünmez atomların tepkimesinden atomlar parçalanamadığından asla n’den fazla tanecik meydana gelmeyeceği düşüncesini belirtmiştir.

Eşit hacimde – eşit sayılar varsayımının doğru olduğu Kont Amadeo Avogadro tarafından ortaya çıkarıldı. Avogadro, gazların karıştıkları zaman atom grupları vererek birleşeceğini öne sürdü. Bugün atom gruplarını tanımlayan “molekül” sözcüğü (Latince küçük kütle anlamına gelen molecula’dan) Avogadro tarafından kondu. Bu varsayımı gaz hâlindeki bazı elementlerin tek tek atomlar değil, çok atomlu moleküller şeklinde olması gerektiğini düşünerek açıkladı.

azot + oksijen -> 2 azot monoksit

N2 + O 2 -> 2NO

n molekül +n molekül->2n molekül

Burada hem Dalton’un atomlar bölünemez ilkesine ters düşmeyen bir gösterim hem de molekül kavramının yer aldığı dikkat çekicidir. Böylece iki atom arasında kimyasal bağ ile molekül oluşabileceği de sunulmuş oldu.

Sonuç olarak:

Sabit sıcaklık ve basınçta, tepkimeye giren gaz maddelerin hacimleri arasında basit ve tam sayılarla ifade edilebilen bir oran vardır. Bu orana “Sabit Hacimler Kanunu” denir.

Örneğin,

N2(g) + 3H2(g) -> 2NH3(g)

tepkimesinde 1 hacim azot (N2), 3 hacim hidrojen (H2) ile tepkimeye girerek 2 hacim amonyak (NH3) oluşturmuştur. Hacimler arasındaki oran, gazların tepkime denklemindeki kat sayıları arasındaki oran ile aynıdır.

Atomun yapısı: Atom proton (+), elektron (-) ve nötron (yüksüz) parçacıklardan oluşur.

Proton ve nötron atomun çekirdeğinde bulunur, elektron ise çekirdeğin çevresinde hareket eder. Protonlar pozitif (+) yük, elektronlar negatif (-) yük olarak belirtilir. elektriklenme olayı elektronların hareketinden kaynaklanır.  Nötr cisim: Maddede pozitif (+) yük, negatif (-) yüke eşit ise nötr (yüksüz) denir.

Negatif yüklü cisim: Negatif (-) yük, pozitif (+) yükten fazla ise cisim negatif yüklüdür. Negatif yüklü olmak için (-) yük almalıdır.

Pozitif yüklü cisim: Pozitif (+) yük, negatif (-) yükten fazla ise cisim pozitif yüklüdür. Pozitif yüklü olmak için cisim (-) yük vermelidir. (+) yükler hareket etmez.

Elektriklenen cisimler arasındaki itme ve çekme

a- Aynı yükler birbirini iter, farklı yükler birbirini çeker.

b- Nötr cisimler birbirini etkilemezler.

c- Yüklü cisimler nötr cisimleri çeker.

Elektriklenme çeşitleri

1. Sürtünme ile elektriklenme: Plastik balonu yün kumaşa sürten bir öğrenci, elektriklenmiş balonla masa üzerindeki kağıt parçalarını çekebilir. Bu tarz elektriklenmeye sürtünme ile elektriklenme denir. Cam ve cam gibi davranan cisimler pozitif yüklü, ebonit çubuk ve ebonit çubuk gibi davranan cisimlerde negatif yüklü cisimlerdir.

2. Etki ile elektriklenme: Yüklü bir cisim nötr veya yüklü bir başka iletken cisme dokundurulduğunda aralarında yük alışverişi olur. Bu tür elektriklenmeye dokunma ile elektriklenme denir.

3. Dokunma ile elektriklenme: Yüklü bir cisme bir başka iletken cisim yaklaştırıldığında aynı yükler birbirini iter zıt yükler birbirini çeker. Bu tür elektriklenmeye etki ile elektriklenme denir.

Elektroliz:

Belirli bir elektrik miktarı, herhangi bir element için belirli sayıda ya da bu sayının basit tam katları kadar atomların ayrılmasına neden olur.

– Bir atom, ancak belirli bir miktarda ya da bu miktarının basit tam katları kadar yük taşır. O hâlde elektrik yükleri parçacıklar hâlinde taşınmaktadır. Bu yük parçacığı ise bütün atomlar için aynıdır. Bir atom bir, iki ya da üç, … parçacık taşıyabilir.

– Elektrik yükünün parçacıklar hâlinde taşınması demek, elektriğin de taneciklerden yapılmış olması demektir.

– Atomlar, elektrik yükleri taşıdığından bu taneciklerin de atomlarda bulunması gerekir. O hâlde atom bölünmez değildir.

Not: Elektrik yükü birimi Coulomb (C), elektrolizde açığa çıkan H2 gazının hacmi ya da Ag metalinin kütlesi esas alınarak tanımlanabilir.

-Sudan, 0°C ve normal hava basıncı altında 0,113 mL H2 gazı açığa çıkaran elektrik yükü miktarı 1 Coulomb’dur.

-AgNO3 çözeltisinden, 1,118 mg gümüş (Ag) açığa çıkaran elektrik yükü miktarı 1 Coulomb’dur.

Thomson Atom Modeli:

Thomson, katot ve kanal ışınları ile yaptığı deneylerle atomdaki elektron ve protonların varlığını ispatlamış ve bunun sonucunda bir atom modeli öne sürmüştür.

-Atom, yarıçapı 10–8 cm olan küre şeklindedir.

– Pozitif yüklü protonlar atomun içinde homojen olarak dağılmıştır.

– Negatif yüklü elektronlar ise bu pozitif yük içinde üzümlü kekin üzümleri gibi rastgele dağılmış bir şekilde bulunmaktadır. (Üzümlü kek modeli)

– Elektronların kütlesi çok küçük olduğundan, atomun kütlesini protonlar oluşturur.

– Atomda, pozitif (+) yükleri dengeleyecek kadar negatif (–) yükler bulunur.

Yani proton sayısı, elektron sayısına eşittir, dolayısıyla atomlar nötrdür.

Atom hakkında yeni bilgiler ortaya çıktıkça zamanla Thomson Atom Modeli geçerliliğini yitirmiştir.

Thamson atom modeli üzümlü keke benzetilmiştir.

Rutherford Atom Modeli :

Atomun kütlesinin çok büyük bir bölümü ve atomdaki pozitif yükün tamamı atomun merkezinde çok küçük bir hacimde yoğunlaşmıştır. Bu bölgeye “çekirdek” denir.

– Pozitif yük atomdan atoma değişir, atom kütlesinin yaklaşık yarısına eşittir.

– Model güneş sistemine benzer. Merkezde pozitif yüklü çekirdek ve etrafında atom hacmi içinde büyük hızlarla hareket eden pozitif yüke (protonlara) eşit sayıda negatif yük (elektronlar) bulunur.

– Atom yarıçapı 10–8 cm, çekirdek yarıçapı 10–12 cm civarında olup atom hacminin büyük bir bölümü boşluktur.

İzotop Atomlar:

Proton sayıları aynı, nötron sayıları farklı (dolayısı ile kütle numaraları farklı) olan atomlara izotop atomlar denir.

Örneğin, 2016-06-09_05h47_17 izotop atomlardır.

nötron = 18 nötron = 20

• Hidrojenin izotoplarının özel isimleri vardır:

İzotop atomların kimyasal özellikleri aynıdır ancak elektron sayıları farklı ise kimyasal özellikleri farklıdır. İzotop atomların fiziksel özellikleri farklıdır.

İzoton Atomlar: 

Nötron sayıları aynı, proton sayıları farklı (dolayısı ile kütle numaraları farklı) olan atomlara izoton atomlar denir.

örneğin: İzobar Atomlar:

Kütle numaraları aynı, proton ve nötron sayıları farklı olan atomlara izobar atomlar denir.

Örneğin; İzoelektronik Tanecikler: 

Elektron sayıları aynı, proton sayıları farklı olan taneciklere izoelektronik tanecikler denir.

 DERS VE ÇALIŞMA KİTABI CEVAPLARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ