İnsanoğlu en az 2500 yıldır maddenin yapısı hakkında araştırmalar yapmakta, fikirler geliştirmektedir. Bugün bilim adamlarının çözmeye çalıştığı bu tür sorunlarla eski çağlarda filozoflar uğraşırdı. İ.Ö 5. yy.da, Yunan düşünürü Democritos bütün maddelerin daha fazla bölünmesi imkansız küçük parçalara ayrılıncaya kadar parçalanabileceğini ileri sürmüştü. Başka bir deyişle, bir madde parçalandığı bunun belirli bir sınırı vardı. En sonunda o kadar küçük bir parça elde ediliyordu ki daha küçük parçalara bölünmesi imkansızdı. Democritos, bu en küçük parçaya atom adını verdi. Yunancası bölünmez anlamına gelen “atomus”tur. Democritos’a göre bir maddenin yapısındaki atomlar sayısızdır ve gözle görülemez. Ayrıca, atomların asıl yapısı aynı olmakla birlikte değişik maddelerin atomları sadece ağırlık, biçim ve büyüklük bakımından farklıdırlar. Bir başka Yunan düşünürü Epikür de Democritos’un fikirlerini desteklemiştir. Fakat M.Ö V. yüzyılda yaşamış olan Empodekles, maddenin yapısını çok daha değişik bir görüşle açıklamıştır. Empodekles’e göre doğadaki her şey dört asıl elemandan meydana gelmiştir. Bu dört eleman toprak, hava, ateş ve sudur. Yunan düşünürlerinin en büyüğü sayılan Aristo, Empodekles’in dört asıl eleman teorisini sonuna kadar destekleyince, Aristo’nun etkisi yüzünden Democritos’un ve diğer düşünürlerin teorileri hemen hemen iki bin yıl ilgi görmemiştir. Bu iki bin yılın sonunda Galile, Bacon, Descartes, Boyle ve Newton gibi bilim adamlarının çalışma ve araştırmaları ile atom teorisi yeniden değer kazanıp gündeme gelmiştir.
XVI. ve XVII. yy.da Galile ve Newton, atomla ilgili kuramsal çalışmalar yaptılar. 1661 yılında Robert Boyle, bilimsel bir yazısında dört asıl eleman teorisine kesinlikle karşı olduğunu açıkladı. Boyle’ye göre maddenin en küçük parçası olan atomlar, basit fakat birbirlerine mükemmel bir düzenle birleşmişlerdi. Ancak, atomun yapısıyla ilgili asıl buluşlar, XIX.yüzyılın ilk yarısında gerçekleşecektir.
İngiliz fizik ve kimyacısı John Dalton klasik atom teorisinin öncüsüdür. 1807(1810) yılında atomik yapıyla ilgili teorisini geliştirmiştir. Bu teoride atom sert yapılı, ufak bir bilardo topuna benzetilmiştir. Teori şöyle özetlenebilir:
Dalton atom modeli;
Her şey atom denen son derece küçük bileşenlerden oluşur; bu atomlar ne yoktan var edilebilir, ne bölünebilir, ne de yok edilebilir.
Atom bir elementin en küçük parçasıdır. Kimyasal özellikleri elementin kimyasal özelliklerine eştir. Başka bir deyişle, kimyasal reaksiyonlar, atomun yapısını değiştirmeyip sadece birleşmelerindeki düzeni değiştirirler.
Bir elementin bütün atomları her açıdan özdeştir; buna karşılık iki ayrı elementin atomları biçim, boyut,ağırlık (kütle) ve genel davranışlarıyla birbirinden ayrılır.
İki ayrı elementin atomları basit tamsayılarla belirtilen belli bir oranda birleşerek bileşikleri oluşturur. Örneğin iki hidrojen atomunun bir oksijen atomuyla birleşmesiyle suyun en küçük birimi olan bir atom grubu oluşur.
Dalton değişik atomların ağırlıklarını ölçmek istemiş ancak tek bir atomun ağırlığının doğrudan bulunmasının imkansızlığını görmüştür. Ancak en hafif atom olan hidrojen atomu esas alınmak yoluyla hidrojen atomunun ağırlığına oranla diğer atomların ağırlıklarının belirlenebileceğini ileri sürmüştür. Kıyaslama atomu olarak oksijen atomu kullanılmıştır. (O = 16,0000 alınmıştır) Bugün kıyaslama atomu olarak C-12 (C=12,0000) izotopu alınmaktadır.
XIX. yüzyılın sonlarına doğru yeni yeni elementler bulundu. Bilim adamları bu elementlerin atomlarının nasıl bir düzenle birleştiğini, molekül halinde nasıl bir araya gelip bütünlendiklerini incelemeye başladılar. İngiliz fizikçi J.J. Thompson’un yaptığı bir dizi katot tüpü deneyi, insanların atom hakkındaki düşüncelerini büyük ölçüde değiştirdi. Thompson, elektrik ve manyetik kuvvetler uygulayarak negatif elektrik yüklü bazı parçaları atomlardan ayırabildiğini belirtti. Thompson’un katot tüpü, havası boşaltılmış ve iki ucunda elektrot görevi yapan metal parçalar bulunan bir cam tüpü. Bu iki elektrot arasında elektrik akımını geçirmek mümkün oluyordu. Çinko sülfürle kaplı küçük bir cam parçası türün içine yerleştirildiğinde, hafif bir ışık saçarak parlamaya başlıyordu. Thompson, bu elektrik akımının, katottan anota doğru saçılan ufak madde parçaları tarafından taşındığını gösterdi. Thompson bu parçalara elektron adını verdi. Elektronlar negatif yüklüydü. Bu yüzden pozitif elektrota doğru hareket ediyorlardı. Thompson ayrıca elektronların bir ağırlığı bulunduğunu da ispatlamıştır. Daha sonra da yük/kütle oranını hesaplayacaktır. Böylece atomların yapısında daha küçük parçaların bulunduğu iddiaları da gerçekleşmiş oldu.
Atomun çeşitli parçaları arasındaki ilişkiler, Yeni Zelanda doğumlu ünlü fizikçi Ernest Rutherford tarafından açıklanmıştır. Rutherford ve yardımcıları yaptıkları deneyde, artı iki yüklü helyum atomları olan alfa parçacıkları ile ince bir altın yaprağı bombardıman ettiler. Alfa parçacıkları, radyumun radyoaktif parçalanmasından elde edilmiş ve kurşun bir bloğun dar kanalından ince demet halinde bir yöne gönderilmişti. Bu parçacıklar yaklaşık olarak on bin atom kalınlığında çok ince bir metal levhaya yöneltilmişti. Üzerine sülfür kaplı bir flüoresan levhaya çarptıkları zaman ışık çıkarmaları gözleniyordu. Bu flüoresan levha merkezinde alfa parçalarının çarptığı ince metal bulunan bir daire çevresinde hareket edecek şekilde düzenlemişti. Bu levhaya çarparak alfa parçacıklarının meydan getirecekleri en zayıf ışıkları bile gözleyebilmek için levhanın orta kısmına bir dürbün yerleştirilmişti. Alfa parçalarının gaz moleküllerine çarparak yansımalarını önlemek için bu alet vakumda çalıştırılıyordu. Metal levhanın etrafında, çeşitli açılarda gözlem yapan Rutherford ve Danimarkalı fizikçi Niels Bohr oldukça önemli sayıda saçılmış alfa parçacığı tespit etti. Hatta 180dereceye yakın açılarla bile sapmış alfa parçacıkları gördüler. Böyle sapmalar ancak yerinden oynatılması imkansız hedeflere çarpılmasıyla gerçekleşebilirdi.Bu iki fizikçi yeni bir atom modeli tasarladılar. Bu fizikçilere göre ;
Rutherford atom modeli
Atomun merkezinde bir çekirdek bulunuyor, elektronlar da bu çekirdeğin çevresinde dolanıyordu.
Her çekirdek artı elektrik yükü taşıyordu; böylece çekirdeğin artı yükü elektronların eksi yüküyle dengelendiği için atomun bütünü elektriksel olarak yüksüz (nötr) durumda kalabiliyordu.
Çekirdek, atomun bütün yapısı içinde çok küçük bir yer tutuyor. Eğer bir atom stadyum kadar büyütülecek olsa, çekirdek bu stadyumun ortasındaki küçük bir bezelye yığını gibi olacaktır.
Atomun hemen hemen bütün kütlesi bu minicik çekirdeğin içinde yoğunlaşmıştır. Çekirdek başlıca iki temel parçacıktan oluşur: Artı elektrik yüklü proton ve elektrik yükü taşımayan nötron. Nötronun kütlesi protonunkinden biraz daha büyüktür.
0 Yorumlar