Loading

Atom fiziğine giriş

Atom fiziği, periyodik cetvel, periyodik cetvelde değişen özellikler ve ışınımlar hakkında genel bilgiler

Atom fiziğine giriş

Sevgili Bilgeyik okurları, kısa bir aradan sonra merhabalar. Fizik yazıları serimize kaldığımız yerden devam ediyoruz. Bu yazıda ilk başta atom kavramına bakış atacağız. Sonrasında atomların bazı özelliklerini periyodik cetvel üzerinden inceleyeceğiz. Ardından da radyoaktiflikten bahsedip yazıyı sonlandıracağız. Umarım verimli bir yazı çıkarıp, okurken hem öğrenip hem de sohbet ediyormuş gibi hissetmenizi sağlayabilirim. 

Atom, atom, atom...

M.Ö 450'li yıllarda yaşamış filozof, adını tarihe kazımış bir isim; Demokritos. Atom kavramını ortaya atan ilk isimdir. Felsefe sorulardan oluşur; gördüğümüz şeyler ne? İçinde ne barındırıyor? Madde nedir? Madde neden oluşur? Gerçeklik/Gerçek nedir? Ruh var mıdır? Soru işaretleri uzar gider. Eski çağlardan beri filozoflar bu ve benzeri sorulara cevaplar aramışlardır. Tabi ki her filozofun kendi düşünce sistemine göre sorulara bir cevabı vardır. Materyalist Demokritos'un maddenin içinde ne var sorusuna cevabı "Atom" olmuştur. Yani maddenin bölünemeyeceği düşünülen en küçük yapı taşı. 

Malesef modern atom teorisi hakkında hepimizin bilgisi olduğunu iddia edemesem de, Bohr atom modeline vakıfızdır diye düşünüyorum. Bohr atom modeline göre atomun merkezinde pozitif proton ve nötr nötronlar, etrafında belirli yörüngelerde dolaşan negatif yüklü elektronlar vardır. Modern atom teorisine göre ise yine merkezde pozitif protonlar ve nötr nötronlar, etrafında ise "elektron bulutu" adı verilen yerlerde dolaşan elektronlar vardır. Elektron bulutu kavramı, bir elektronun belirli bir anda bulunma ihtimalinin en fazla olduğu yeri işaret eder. Yani Bohr atom modelinde denildiği gibi elektronlar belirli yörüngelerde sabit şekilde dolaşmazlar. Peki o zaman neden okullarda hala daha Bohr atom modeli öğretilmeye devam ediliyor, bilim için Bohr atom modelinin önemi ne? Bu sorunun cevabı için büyük bir yazı yazılabilir ama bu yazı içinde bir parantezle halledebileceğimizi düşünüyorum.

Bohr atom modeli kullanışlıdır. Teorinin söylediklerinde yanlışlık olabilir; ama bir atom çapı hesaplamasında, elektron ilgisi kıyaslamasında yanlış sonuç vermez. Böyle olduğu gibi ayrıca belirli bir yaş grubunun anlaması için daha elverişlidir.  

Periyodik cetvel

Periyodik cetvel

Periyodik cetvel bir anda ortaya çıkıp bilim camiasına girmemiştir. Belirli evrelerden geçmiştir. Johann Wolfgang Döbereiner atomları ilk sınıflandırma girişiminde bulunan kimyacıdır. Triadlar adını verdiği bir kurala göre sınıflandırma yapmıştır. Atomları üçerli gruplar halinde, kütle numaralarına göre 3'erli sınıflandırmıştır. Mesela üçerli sınıflandırılan bir grubu örnek verebiliriz; Li (Lityum), Na (Sodyum), K (Potasyum). Lityum'un kütlesi ile Potasyum'un kütlelerinin ortalaması Sodyum'un kütlesini verir.

John Alexander Reina Newlands adlı kimyacı elementleri 11'li gruplar halinde sınıflandırmıştır. Oktavlar kuralına göre sınıflandırma yapmıştır. 8. elementin birinci elemente, 9. elementin ise 2. elemente benzediğini tespit etmiştir.

Lother Meyer ve Dimitri Mendeleyev, birbirinden habersiz şekilde aynı çalışmayı yapan ve aynı sonuca ulaşan iki bilim insanı. Modern anlamda ilk periyodik cetvel tasarımını ortaya çıkarmışlardır. Periyodik cetveli artan atom kütlelerine ve özelliklerine göre yapmışlardır.

Henry Moseley kendisinden önce herkesin düştüğü hataya düşmemiş bir kimyacıdır. X ışınları deneyi sonuçlarını da baz alarak elementlerin kimyasal ve fiziksel özelliklerinin kütleleri ile değil atom numaraları ile ilişkili olduğunu tespit etmiştir. Güzel bir bilgi, Henry Moseley, 1915 yılında Çanakkale'de savaşırken ölmüştür. 

Periyodik cetvele gelişim manasında son şeklini veren ise Glenn Seaborg olmuştur. Periyodik cetvelin tarihsel gelişiminden bahsettiğimize göre artık periyodik cetvel üzerinden atomların bazı özelliklerine değinebiliriz.

Atom yarıçapı

Ben ezberlemeyi hiç sevmeyen biriyim, bu yüzden şu anda ve az sonra inceleyeceğimiz bütün özelliklerde imkanlar el verdiğince mantık kullanarak iş yapmaya çalıştım. Atom yarıçapında kullandığım mantalite şuydu, eğer proton sayısı fazla ise elektronların daha çok çekim gücüne maruz kalıp atom çekirdeğinin küçük olacağıydı. bu mantık iyidir, hoştur. Ama bu mantığa göre bir proton ve elektron eklendiğinde ne olacak? Bu soruya sabit bir cevap veremem, hangi atomu incelediğimize bağlı ama genel olarak protonlar elektronlardan daha ağır oldukları için atom çapının küçülebileceğini söyleyebilirim. Atom yarıçapının hatasız mantığı "Modern atom teorisinde" var. Umarım gelecekte o konuyu da burada anlatma şansımız olur. :)

Periyodik cetvelde sağa doğru gidildikçe atom yarıçapı genellikle kısalır, aşağıya doğru inildikçe atom yarıçapı artar.

Elektron ilgisi

Fikirler Yarışıyor

Elektron ilgisi kabaca bir atom elektron aldığında ortaya çıkan enerjidir. Daha derin manada ise 5, 6 ve 7 numaralı gruptaki ametal atomlarının birbiri ile kovalent bağ yaptıklarında ortaya çıkan enerjidir. 

Elektron ilgisi sağa doğru gidildikçe artar, aşağıya doğru gidildikçe azalır. 

Metalik ve Ametalik karakterler

metalik karakter sağa doğru gidildikçe azalırken ametalik karakter artar. Metalik karakter aşağıya doğru artarken ametalik karakter aşağıya doğru azalır.

Radyoaktivite

Kararsız, yani üzerinde potansiyelinden fazla enerji taşıyan atomlar vardır, atomların ışıma yaparak kararlı hale dönmeye çalışmalarına radyoaktivite denir. Bu doğal radyoaktiviteye örnekken, yapay radyoaktivite de dışarıdan uyarılma yolu ile yapılabilir. Kararsız elementlerin çekirdeğinde 83'ten fazla proton vardır. bu atomlar kendiliğinden parçalanırlar ve parçalanırken çevreye ışınım yayarlar.

Bu ışınımlar temel olarak 3 türdür. 

Alfa ışınımı

Doğada bulunan radyum, uranyum gibi elementler gerçekleştirir. Atomun bir helyum çekirdeği, yani 2 proton ve 2 nötron salmasıdır. Büyük ve ağır olduklarından dolayı nüfuz güçleri azdır. Kağıt tarafından bile durdurulabilir. 

Beta ışınımı

Beta ışınımının alfa ışınımından farkı vardır, beta ışınımı 2 türdür. Eğer çekirdeğin nötron sayısı fazla ise bir nötron, bir proton ve bir elektrona ayrışır. Elektron çekirdekten fırlatılırken proton çekirdekte kalır ve atomun proton sayısı artmış olur. Eğer ki proton değil de nötron sayısı fazla ise bir nötron, bir proton ve pozitrona dönüşür. Proton çekirdekte kalırken pozitron fırlatılır. Nüfuz alanları Alfa ışınımına göre fazladır, insan vücuduna ortalama 1.5 cm civarında girebilirler, alüminyum plaka ile durdulabilirler.

Pozitron kelimesini ilk defa duymuş olabilirsiniz, pozitron adlı parçacıklara umarım ileride yazacağımız bir standart kuram yazımızda değineceğiz. Şimdilik pozitron için elektronun pozitif hali diyebiliriz.

Gama ışınımı

Gama ışınımı genelde kararsız çekirdeklerin kararlı hale geçmeye çalıştıklarında en sonda görülür. Sona kalan fazla enerji gama ışınımı yoluyla atılır. Gama ışınları kütlesizdir, elektromanyetik dalgalardır, enerji paketçikleridir. Işık hızında hareket ederler ve dalga boyları çok büyüktür. Nüfuz alanları çok geniştir, insan vücuduna çok rahatlıkla nüfuz edebilirler. Gama ışınımında atomun kimliği değişmez, atom sadece üzerindeki fazla enerjiyi atar. 

Fikirler Yarışıyor

Konula hakkında ileri derece bilgi isteyen okurlara tavsiye edilen kitaplar:

Steven Weinberg, İlk üç dakika

Necati Demiroğlu, Kuantum mekaniği ve yeni metotlar

Yusuf Şahin ve Yakup Kurucu, Atom fiziği

Not: İlk kitap ortalama bir seviye, hatta sadece hikayeye odaklanırsanız hiç matematik bilgisi istemezken, diğer iki kitap ileri seviye matematik bilgisi istemektedir.

Emircan Tepe
Redaktör

Dokuz Eylül Bilgisayar Mühendisliği öğrencisi; Fizik ve Biyolojiye meraklı bilimsever. Matematiği zevkli olduğu için; Tarihi geçmişi bilmek, günceli yorumlamak ve hatalardan ders çıkarmak için; Felsefeyi yaşayını belirlemek, hayatını temellendirmek için öğrenmeye çalışan aranızdan biri.


Yorum Yap

E-Posta adresiniz yayınlanmayacaktır.

ya da üye olmadan yorum yap ve onaylanmasını bekle.
ÜST