ATOMLAR MOLEKLLER ve YONLAR DEMOKRITOS HMOKPITO M 5

ATOMLAR MOLEKÜLLER ve İYONLAR

DEMOKRITOS (ΔHMOKPITOΣ) M. Ö 5. yy “ATOMOS” Milattan önce 5. yy da yaşamış olan Democritus (460 -370 BC) maddenin defalarca bölünmesi sonucu artık daha fazla bölünemeyen nihai bir parçacığın varlığını ileri sürmüştür ve bu parçacığı tanımlamak için Yunanca “parçalanamayan - görünmeyen” anlamına gelen “atomos” sözcüğünü kullamıştır.

ARISTOTELES (Aristoteles) Platon (Πλάτων) Democritus’un Atomik teorisi çağdaşları olan Plato ve Aristo (384 -322 BC) tarafından kabul görmemiştir. Aristo dünya üzerindeki tüm maddelerin atomlardan değil “dört element” ten: toprak, hava, su, ateş ten oluştuğunu iddia etmiştir.

Varoluş ile ilgili çok kesin bir görüş ortaya koymuştur. Evren'deki oluşuma, kesin bir zorunluluk egemendir. Bütün olup bitenleri bir raslantı ile izâha çalışmak saçmalıktır. "Yaratılmamış, yok olmayan, değişmeyen varlık, özdeksel atomdur. Öz, maddeyi temsil eder ve onunla her nesne yapılabilir. " şeklinde özetlenebilecek bir görüşle, materyalist doğa biliminin ilk temellerini atmıştır.

The School of Athens (Scuola di Atene) Artist: Raphael , 1509 -15010 Rönesans ressamı Raphael ‘e ait freskte ortadaki iki filozof Plato ve genç öğrencisi Aristo olarak resmedilmiştir.

MODERN KİMYANIN TEMELLERİ Dalton’un Atom Teorisi (1803) Elementler atom denilen çok küçük partiküllerden oluşur. Verilen elementin bütün atomları özdeş, aynı büyüklüğe kütleye ve kimyasal özelliklere sahiptir, diğer bütün elementlerinkinden farklıdır. ● (1776 -1844)

● Bileşikler birden fazla element atomundan oluşur. Herhangi bir bileşikte bulunan herhangi iki elementin atom sayılarının oranı tam sayı veya basit kesirdir. ● Bir kimyasal reaksiyon atomların sadece ayrılma, birleşme veya yeniden düzenlenmesiyle gerçekleşir; kimyasal reaksiyonlar atomların yeniden yaratılması veya yokedilmesi sonucu ortaya çıkmaz. BELİRLİ ORANLAR KANUNU (1799) Aynı bileşiğin farklı örneklerinin içerdiği elementler daima kütlece aynı orandadır. Joseph Proust (1754 -1826)

KATLI ORANLAR KANUNU “Eğer bir element bir başka element ile birden fazla bileşik oluşturabiliyorsa elementlerden birinin sabit miktarı ile diğer elementtin değişen miktarları arasında basit ve tam sayılarla ifade edilebilen bir oran vardır. “ Örneğin 44 g karbondioksitte 12 g C ve 32 g O vardır. Karbonmonoksidin 28 gramında ise 12 g C ve 16 g O vardır. Her iki bileşikteki karbon miktarı 12 gramı için birinde 32 diğerinde 16 gram oksijen vardır. Birinci bileşikteki oksijen kütlesinin ikinci bileşiktekine oranı 32/16=2 dir. Bu Dalton'a kendi adıyla anılan Dalton Atom Teorisi fikrini verdi. "http: //tr. wikipedia. org/wiki/Katl%C 4%B 1_oranlar_yasas%C 4 %B 1

KÜTLENİN KORUNUMU LAVOSIER (1743 -1794) Yaşamında iki devrim görmüş bir kişidir. Devrimlerden biri, yüzyıllar boyunca "simya" adı altında sürdürülen çalışmaların, bugünkü anlamda, kimya bilimine dönüşmesidir. Lavoisier bu devrimin kahramanıdır. İkinci devrim, "1789 Fransız ihtilali" diye bilinir. Lavoisier bu devrimin getirdiği terörün kurbanıdır. 1794 yılında 51 yaşında iken giyotinle idam edilir. Bilimin Öncüleri (Cemal Yıldırım), TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları

KÜTLENİN KORUNUMU YASASI Kütlenin durumu yeniden düzenlenebilir fakat kütle yaratılamaz veya yok edilemez. Böylece, kapalı bir sistem dahilindeki her türlü kimyasal tepkime ve proseste tepkenlerin (yani reaktantların) kütlesi, ürünlerin kütlesine eşit olmalıdır. Kütlenin korunumu kanunun ilk kez net bir şekilde tanımlanması 1789 tarihinde Lavoisier tarfından başarılabilmiştir. Nitekim bu sebepten ötürü bazen kendisinin modern kimyanın babası olduğu da söylenir.

ATOMUN YAPISI Atom nedir? Dalton Teorisine dayanarak, atom kimyasal birleşmelere girebilen elementin temel birimidir. Atom nasıldır? ATOM ALTI PARÇACIKLARI Atomdan küçük, atomu da oluşturan maddeler. En çok bilinenleri ● Elektron ● Proton ● Nötron

Proton, nötron ve elektronlar aslında alt parçacıklardan (kuarklardan) oluşmuştur. Yapısı tamamen keşfedilmemiş olanlara örnek foton (ışık), bozon, mezon, fermiyon, baryon, graviton. ● Lepton ● Kuark ● Nötrino ● Baryon ● Mezon ● Nötrino ● Fermiyon ● Bozon

TEMEL ATOM ALTI PARÇACIKLARININ KEŞFİ ELEKTRONLAR Thomson’a göre atom, maddenin temel yapıtaşı değildi; atomun kendisi de küçük temel öğelerden oluşuyordu. Thomson, katot ışınlarının, atomların bu çok küçük parçacıklarının akışı gibi düşünülebileceğini iddia ediyordu. Joseph John Thompson’ın “Katod ışını tüpü” denemesi ve elektronun keşfi. Katod ışını tüpü

Televizyon tüpünün de atası olan katod ışını tüpü havası boşaltılmış bir cam tüptür. İki metal plaka yüksek voltaj kaynağına bağlandığında katod denilen (-) yüklenmiş plaka görünmez bir ışın yayar. Katod ışını anod denilen (+) yüklü plakaya doğru çekilip ortasındaki delikten geçerek tüpün diğer ucunda sürekli olarak hareket eder. Işın özel olarak kaplanmış yüzeye çarptığında kuvvetli floresans veya parlaklık oluşturur.

Bu ışınlar ne olabilir ? 1890 radyasyon çalışmalarının sonucuna göre enerjinin boşlukta emisyonu (yayımı) ve transmisyonu (geçişi) boşlukta dalga şeklindedir. Bu ışınlar ışık dalgalarıyla benzerdir dolayısıyla dalga olabilir Diğer olasılık ise bunlar ışık gibi dalga değil, parçacıktır.

Rutherford shot alpha ( ) particles at gold foil. Zinc sulfide screen Thin gold foil Lead block Radioactive path of invisible substance -particles Most particles passed through. So, atoms are mostly empty. Some positive -particles deflected or bounced back! Thus, a “nucleus” is positive & holds most of an atom’s mass. Ernest Rutherford

Joseph John Thompson’ın “Katod ışını tüpü” denemesi Katot ışınları ile ilgili tüm çalışmaları dikkatle izleyen Thomson bazı eski deneyleri daha dikkatli olarak tekrar yaptı Katot tüpünün dışına elektrikle yüklü iki plaka ve mıknatıs eklendiğinde; (i) yalnızca magnetik alan açık ise katod ışını A noktasına çarpar. (ii) Yalnızca elektrik alan açık ise ışın C noktasına çarpar. (iii) Magnetik alan ve elektrik alanın her ikisi de kapalı veya birbirinin etkisini yok edecek şekilde kapalı ise ışın B noktasına çarpar

Elektromagnetik teoriye göre hareket eden yüklü bir cisim mıknatıs gibi davranır ve geçtiği yerde elektrik ve magnetik alanla etkileşimde bulunabilir. Katod ışını (+) yüklü tabaka tarafından çekildiğine göre (-) yüklüdür. Thompsona göre katot ışınları yalnızca sıradan parçacıklar değil, aslında o zamana dek bölünemez olduğu düşünülen atomun yapı taşlarıydı. Bugün bu negatif yüklü parçacıkların elektron olduğunu biliyoruz.

Thompson daha sonra katod ışını tüpü ve elektromagnetik teori bilgilerini kullanarak tek bir elektronun YÜK/KÜTLE oranını hesaplamıştır. Bu sayı = -1. 76 x 108 Coulomb / g dır. R. A. Millikan’ın elektronun yükünün 1, 60 x 10 -19 C olarak hesaplanmasının ardından elektronun kütlesi de 9, 09 x 10 -28 g olarak bulunmuştur. Joseph John Thomson

RADYOAKTİVİTE ● 1895 Wilhelm Röntgen katod ışınları ile cam ve metallerden sıra dışı ışınların yayıldığını farketti. ● Bu ışın maddeye etki etmektedir ve yüksek enerjilidir. ● Fotoğraf plağını karartır, çeşitli cisimlerde floresansa neden olur. ● Mıknatıs tarafından saptırılmaz o halde yüklü parçacıklar içermez. ● Yapıları aydınlatılamadığından X ışınları olarak adlandırılmışlardır.

● Antoine Becquerel Fluoresans özelliği ile ilgili çalışırken rastlantısal olarak bir uranyum bileşiğinin kendiliğinden yüksek enerjili, mıknatıs tarafından saptırılamayan ışınlar yaydığını belirledi. ● Becquerel!in öğrencilerinden biri olan Marie Curie “partiküllerin kendiliğinden emisyonunu ve/veya radyasyonuna” radyoaktivite adını vermeyi önerdi. Bu özelliği taşıyan elementlere ise radyoaktif adı verilir. ● Radyoaktif elementlerin bozunma ve yarılanmasıyla üç tür ışın ortaya çıkar. (i) Αlfa (α) ışınları/partikülleri (+) yüklü (ii) Beta (β) ışınları/partikülleri (-) yüklü, elektronlar (iii) Gama (γ) ışınları/partikülleri, yüksüz

● β ışınları (-) yüklü olup (+) plaka tarafından çekilirler ● α ışınları (+) yüklü olup (-) plaka tarafından çekilirler ● γ ışınları yüksüz olup dış elektriksel alandan etkilenmez. PROTON ve ÇEKİRDEK 1900 yılı başlarında atomların (-) yüklü elektronlar içerdiği ve kendilerinin yüksüz olduğu biliniyordu. Bu durumu açıklamak için Thompson bu durumu açıklamak için “Üzümlü kek” olarak bilinen atom modelini ileri sürdü.

Ernst Rutherford 1910 yılında Rutherford atomun yapısını aydınlatmak için α taneciklerini kullanmaya karar verdi. Altın folyo ve diğer metal yaprakları üzerine radyoaktif bir kaynaktan elde edilen α partiküllerini gönderdi: Plakaya nufuz eden partiküllerin büyük kısmı hiç sapmadı yada kısmen sapma gösterdi. Partiküllerin bir kısmı geniş açıda saçıldı. Bazı durumada α partikülleri geldiği yönde geri döndü.

Gold Foil Experiment

Rutherford α Saçılma Deneyi Sonuçları ● Rutherford, atomun pozitif yüklerinin atomun merkezinde yoğunlaşan çekirdekte toplandığını ileri sürmüştür. ● Çekirdekte (+) yüklenmiş partiküllere proton denir. ● Protonlar elektronlar ile aynı miktarda yük taşır ve kütleleri 1, 67252 x 10 -24 g yani elektronun kütlesinin yaklaşık 1840 katıdır.

Rutheford’a göre atom çekirdeği atomun kütlesinin büyük bir kısmını oluşturur hacmi ise atom hacminin 1/1013 ü kadardır. Atom çekirdeğinin çapı 5 x 10 -3 pm dir. (1 pm = 10 -12 m) NÖTRON H (1 p) , He (2 p) dir. m He / m H = 2 olması beklenirken 4 tür. Bu çelişki başka bir atom altı parçacığı olaması gerektiğini düşündürür. Bu parçacık nötron dur.

James Chadwick ince berilyum levhayı α partikülleri ile bombardıman ettiğinde metal tarafından γışınlarına benzeryüksek enerjili radyasyon yayınlanmıştır. Sonraki deneyler bunların nötron denilen 3. temel atom altı parçacığı olduğunu göstermiştir. James Chadwick Nötronların kütlesi protonlardan biraz daha büyüktür ve yüksüz taneciklerdir.

Atom altı partiküllerinin kütle ve yükleri YÜK Partikül Kütle Coulomb Yük Birimi Elektron 9, 1095 x 10 -28 -1, 6022 x 10 -19 -1 Proton 1, 67252 x 10 -24 +1, 6022 x 10 -19 +1 Nötron 1, 67295 x 10 -24 0 0

ATOM NUMARASI, KÜTLE NUMARASI ve İZOTOPLAR ATOM NUMARASI (Z): Bir elementin atom çekirdeğindeki proton sayısıdır. KÜTLE NUMARASI (A): Bir elementin atom çekirdeğindeki proton ve nötronların toplam sayısıdır. Kütle numarası= proton sayısı + nötron sayısı = atom sayısı + nötron sayısı İZOTOP: Atom numaraları aynı, kütle nymaraları farklı atomlardır. Örnek: H (Z=1, A=1); Döteryum (Z=1, A=2); Trityum (Tritoryum) = (Z=1 , A=3)

U (Z=92, A=235) (uranyum-235; nükleer santrallerde ve atom bombasında kullanılır) U (Z=92 ; A=238) (uranyum-238, uranyum-235’in özelliklerini taşımaz)

PERİYODİK TABLO Dimitri Mendeleev Periyodik Tablo: Benzer fiziksel ve kimyasal özellik gösteren elementlerin birarada gösterildiği çizelgedir. Yatay sıralar: PERİYOT Düşey kolonlara: GRUP adı verilir.

Moleküller: Kimyasal bağlar olarak da adlandırılan kuvvetlerle birarada tutulan en az iki atomun biraraya gelmesiyle oluşur. İyon: Anyon, katyon Kimyasal Formüller: Bir maddenin en küçük biriminde bulunan her elementin atomlarının tam sayısını gösterir. Allotrop: Bir elementin iki veya daha fazla farklı şeklidir. Örnek, elmas ve grafit karbonun allotropudur. Deneysel (ampirik) formül: Bir bileşikte hangi atomların bulunduğunu ve aralarındaki en basit oranı gösterir. Örnek: C 6 H 12 O 6 (glikoz) için deneysel formül CH 2 O dur.

ASİTLER ve BAZLAR Oksi asitler: Hidrojen ve oksijen içeren asitlerdir. Per. . İk asit Per. . . at; HCl. O 4 perklorik asit; perklorat +O . . . ik asit . . . . it; HCl. O 3 Klorik asit, klorat -O. . . . oz asit . . . it; HCl. O 2 Kloroz asit; klorit -O Hipo. . oz asit hipo. . it; HCl. O hipokloroz asit, hipoklorit