Ernest rutheford

Transkript

Ernest rutheford

GENEL KİMYA
Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM
ATOMLAR ve ATOM
KURAMI
• Kütlenin Korunumu Yasası
Antoine Laurent de Lavoisier(1743-1794)
1774 yılında Antoine Lavoisier bir deney gerçekleştirmiştir. Lavoisier, bir
kalay örneği ve bir miktar hava içeren bir balonun ağzını kapatmış ve
tartmıştır. Tartım; kalay örneği + hava + balon kütlesidir.
Sonra bu kapalı balonu ısıtmış ve kalayın tebeşir tozuna benzer bir toz
verdiğini görmüştür. Kabı yeniden tartmış (balon + beyaz toz + kalan
hava) ve kütlenin değişmediğini bulmuştur. Yaptığı daha başka deneylerle
de görmüş ki, beyaz tozun (şimdi buna kalay oksit diyoruz.) kütlesi, kalay
örneğinin kütlesi ile kullandığı havanın bir miktarının kütlesi toplamına
eşittir.
Tepkimeden çıkan ürünlerin kütleleri
toplamı tepkimeye giren maddelerin
kütleleri toplamına eşittir.
Madde bir kimyasal tepkimede yoktan
var olamaz, var olan bir madde de yok
olamaz.
*
• Sabit Oranlar Yasası
Joseph Louis Proust (1754-1826)
Joseph Proust 1799 da yaptığı bir yayında, hep aynı miktar bakırı, sülfürik
asit yada nitrik asitte çözüp, sonra soda yada potas ile karbonat şeklinde
çöktürdüğünde, daima aynı kütlede ürün elde ettiğini belirtmiştir.
Belli bir bileşiği meydana getiren elementler, bileşiğin
kaynağının veya yapılış şeklinin ne olduğuna
bakmaksızın, hep aynı ağırlık oranında birleşirler. Bir
bileşiğin bütün örnekleri aynı bileşime sahiptir. Yani,
bileşenler sabit bir oranda birleşirler.
Kimyasal Formül; Su, H2O şeklinde simgelenir. Bu simgeye kimyasal
formül denir.
*
• Katlı Oranlar Yasası
Eğer iki element birden fazla bileşik oluşturursa, bu
elementlerden herhangi birinin sabit miktarıyla
birleşen diğer elementin kütleleri arasında küçük
tamsayılarla ifade edilen bir oran vardır.
Element atomlarının karakteristik bağıl kütlelerine atom ağırlığı denilmiştir.
• Elektronlar
Michael Faraday (1791-1867)
J. J. Thomson 1897 de katot ışınlarının kütlesinin (m) yüküne (e)
oranını bulmuştur. Bu değer; -5,6857 x 10-9 g/C dur.
J. J. Thomson (1856-1940)
Katot ışınlarına elektronlar (fundamental unit quantity of
electricity) adını George Stoney vermiştir.
George Stoney (1826-1911)
Millikan yağ damlası deneyi ile elektron yükünü 1,6022 x 10-19 C
dur. Bu değer m/e ‘de yerine konulursa; kütle (m) 9,1094 x 10-28 g
bulunur.
• X-ışınları ve Radyoaktiflik
Wilhelm Roentgen katot ışını tüpü dışında bulunan bazı
maddelerin bir ışıma yaptığını (floresans) ve bunun katot ışını
tüpünün yaydığı ışından ileri geldiğini gösterdi. Bu ışığın niteliği
bilinmediğinden X- ışını denildi.
Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923)
Wilhelm Conrad Röntgen'in Nobel ödülü diploması
Becquerel, floresans maddelerin X-ışını yayma konusunu
merak edip fotoğraf plakasını siyah kağıda sardı ve uranyum
tuzu ile kaplanan parayı bu kağıt üzerine koydu. Güneş ışığına
bıraktı. Plakayı banyo ettiğinde plaka üzerinde paranın
gölgesini gördü. Böylece floresans maddenin ışın yaydığına ve
bunun kağıttan geçtiğine karar verdi. Deneyi tekrarlamak
istedi. Ancak yağmurlu havadan dolayı birkaç gün uranyum
tuzlarını güneş ışığına maruz bırakamadı. Siyah kağıda sarılı
Antoine Henri Becquerel
film ve üstüne konmuş uranyum bileşiği birkaç gün
(1852-1908)
çekmecesinde güneşin doğmasını bekledi. Belli bir sebebi
olmaksızın, çekmecedeki filmi banyo etti, ve uranyum
kristalinin güneş ışığına maruz kalmadığı halde filme iz
bıraktığını gördü. Becquerel bunun x ışınlarına benzer
görünmez bir ışın olarak tanımladı ve Becquerel ışınları olarak
adlandırıldı. 1898 de Marie Curie adını daha genel bir isim
olan, radyoaktivite ile değiştirdi.
Becquerel'in uranyum tuzlarından çıkan
radyoaktiviteyi gözlemlediği film tabakası
Wilhelm Conrad Röntgen 'in X Işını 'nı bulduğunu
açıklamasının ardından, J.J. Thomson ve Rutherford
bu konuda çalışmaya başladılar ve X Işını'nın gazlar
içinden geçerken çok sayıda artı ve eksi elektrik yüklü
parçacık ortaya çıkmasına, yani iyonlaşmaya yol açtığını,
bu parçacıkları yeniden birleştirerek nötr atomlar
oluşturduğunu buldular. Rutherford ayrıca bu iyonların
hızını ve birbirleriyle birleşerek yeniden gaz molekülleri
oluşturma süresini belirlemeye yönelik bir yöntem
geliştirdi.
Ernest Rutherford (1871-1937)
İyonlaşma gücü yüksek olan ama kolaylıkla soğurulabilen
ışın türünü alfa ışınları, daha az iyonlaşmaya yol açan,
ama girim gücü daha yüksek olan ışınları da beta ışınları
olarak adlandırdı.
Villard, alfa ışınlarını durdurmak için
kullanılan ince kurşun tabakası vasıtası ile
fotoğraf
plakasının
üzerindeki
zırhlı
konteynırın içindeki dar açıklığından kaçan
radyum
tuzlarından
kaynaklanan
radyasyonu
araştırdı.
Geriye
kalan
radyasyonun ikinci ve üçüncü tip ışınları
içerdiğini gösterebildi. Bir tanesi manyetik
alanla sapan ve Rutherford’un tanımladığı
beta ışınları olabilirdi. Diğeri ise daha önce
hiç tanımlanmamış ve radyasyonun çok
delici bir tipiydi.
Gama ismini Rutherford vermiştir.
Paul Ulrich Villard (1860-1934)
Marie ve Pierre Curie tarafından başka radyoaktif elementler de
keşfedilidi.
Rutherford, Radyoaktifliğin bir elementin atomlarının başka bir
elementin atomlarına kendiliğinden dönüşme süreci olduğu sonucuna
vardı.
Rutherford ve Frederick Soddy, radyoaktif bozunmaya uğrayan
radyoaktif bir elementin kimyasal özelliğinin değiştiğini söylediler.
• ATOM KURAMLARI
 Democritus Atom Modeli (Democritus–M.Ö. 400) :
Atom hakkında ilk görüş M.Ö. 400’lü yıllarda Yunanlı filozof Democritus
tarafından ortaya konmuştur. Democritus, maddenin taneciklerden
oluştuğunu savunmuş ve bu taneciklere atom adını vermiştir. Democritus,
atom hakkındaki görüşlerini deneylere göre değil varsayımlara göre
söylemiştir. Democritus’ a göre;
 Madde parçalara ayrıldığında en sonunda bölünemeyen bir tanecik elde
edilir ve bu tanecik atomdur.
 Bütün maddeler aynı tür atomlardan oluşur.
 Maddelerin farklı olmasının nedeni maddeyi oluşturan atomların sayı ve
dizilişi biçiminin farklı olmasıdır.
 Atom görülemez.
 Atom görülemediği için bölünemez.
 Dalton Atom Kuramı
 Bir elementin bütün atomları şekil, büyüklük ve kütle yönüyle aynıdır.
 Atomlar içi dolu küreciklerdir.
 Bilinen en küçük parçacık atomdur.
 Atomlar parçalanamaz, yeniden oluşturulamaz.
 Atomlar belirli oranlarda birleşerek molekülleri meydana getirir. Elementin
bütün atomları aynı olduğu gibi bir bileşiğin de bütün atomları aynıdır.
 Kanal Işınları ve Protonun Keşfi
1900 lerin başında atomların elektron içerdiği ve elektriksel olarak yüksüz oldukları
bulunmuştur.
Katot ışınları = elektron →anota hareket eder.
Katot tüpünde gaz atomlarından koparılan tanecikler elektron ise elektronun koptuğu
tanecik (+) yüklü iyonlardır. Anottan katota doğru ışıma yapar. (Goldstein’ın araştırması)
(+) ışınlar (kanal ışınları) → katota hareket eder.
Tüpün ortasından kanallar açılarak görülebildiğinden dolayı buı şınlara“kanal ışınları” ya
da “pozitif ışınlar”denilmiştir. 1898 de Alman fizikçi W.Wien, kanal ışınlarının pozitif
elektrik yüklü olduğunu gördü.
Kanal ışınlarının“yük/kütle”oranını kabaca hesapladı.Bu oran tüpteki gazın cinsine göre
değişiyordu.Bunun sebebi; tüpte bulunan gazın cinsine göre farklı iyonların oluşmasıydı.
J.J. Thomson kanal ışınlarının elektrik ve manyetik alanlardaki sapmaları araştırdı.
Yük/kütle= 9,5791X107 C/kg hesaplamıştır. En küçük iyon olan H+ ya proton denilmiştir.
Hesaplamalar sonucu;
protonun yükü = elektronun yükü (ancak zıt işaretli) = 1,6022X10-19 C bulunmuştur.
Buna göre, protonun kütlesinin bir elektronun kütlesinin yaklaşık 1840 katı olduğu
görülmüş oldu.
 Thomson Atom Modeli
 Atom protonlardan oluşmuş küre şeklindedir. Protonlar (+1) birim
yüke, elektronlar ise (-1) birim yüke sahiptir.
 Elektronlar atomun içinde homojen olarak dağılmıştır.
 Nötr atomda proton sayısı kadar elektron bulunmaktadır.
 Elektronların kütlesi protonların kütlesinden çok küçüktür. Bu nedenle
ihmal edilebilir.
 Protonlar ve elektronlar atomda rasgele dağılmıştır.
 Rutherford Atom Modeli
 Bir atomun kütlesinin çok büyük bir kısmı ve pozitif yükün tamamı ,
çekirdek denen çok küçük bir bölgede yoğunlaşır. Atomun büyük bir
kısmı boş bir uzay parçasıdır.
 (+) yükün büyüklüğü atomdan atoma değişir ve elementin atom
ağırlığının yaklaşık yarısıdır.
 Çekirdeğin dışında, çekirdek yüküne eşit sayıda elektron bulunur.
Atomun kendisi elektrik yükü bakımından nötrdür.
1932’de Chadwick nötr parçacıklardan meydana gelmiş yeni bir delici
ışın keşfetti. Nötron denilen bu parçacıklar atom çekirdeğinden
gelmekteydi.
 Bohr Atom Modeli
1. Elektronlar çekirdek çevresinde rasgele dairesel bir yörüngede değil, çekirdekten oldukça
uzakta sabit bir enerjiye sahip dairesel yörüngelerde hareket ederler.
2.Elektronlar çekirdek etrafında sabit enerjili dairesel yörüngelerde (orbitallerde) hareket
ederler. Bu yörüngelere Enerji Seviyesi adı verilir.
3. Bohr atom kuramına göre, hidrojen atomunun 1 elektronu en düşük enerji düzeyi olan n=1 de
bulunur. Buna Temel hâl denir. Elektron temel hâlden uzaklaştırılırken n=2, n=3, n=4 hâllerinden
birine getirilirse uyarılmış olur. Uyarılmış hâlde elektronun enerjisi daha fazla olur. Daha az
enerjili (uyarılmış) duruma göre kararsızdır. Elektrona verilen enerji kaldırıldığında düşük enerjili
uyarılmamış (kararlı duruma) hâle geçer. Bu sırada iki enerji seviyesi farkı kadar ışın yayınlar.
Elektronlar yüksek enerji düzeyinden düşük enerji düzeyine geçerken enerji yayarlar. Düşük
enerji düzeyinden yüksek enerji düzeyine geçerken de enerji alırlar.
Bir atomun elektronları dışardan enerji alarak yüksek enerji düzeyine yükselirse bu atoma
"uyarılmış atom" denir. Bu olaya uyarılma denir. Uyarılmış atom yüksek enerji düzeyinden düşük
enerji düzeyine geçtiğinde iki enerji düzeyi arasındaki enerji farkına eşit bir ışık (foton) yayınlar.
Bu yayınlanan ışınlar her element için karakteristik özellik gösterir. Yayınlanan ışının şiddetine
göre cisimlerin bazılarını mikroskop bazılarını ise gözümüzle gözlemleyebiliriz.
Gözümüz yayınlanan bu ışınların sadece dalga boyu 7.10-5 cm olan kırmızıışık ile 4,5.10-5 cm
olan mor ışık arasındaki kısmı görür. Daha kısa dalga boylu ışımaları duyu organlarımızla
algılayamayız.
4. Çekirdekten uzaklaştıkça elektronun enerjisi de artar. Elektronlar,
bulunduklar ıenerji seviyesinin enerjisine sahiptir. Enerji seviyeleri atom
çekirdeğine yakınlığına göre n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 gibi tamsayılarla veya K, L,
M, N, O, P, Q gibi harflerle ifade edilirler.
 Modern Atom Teorisi
Werner Heisenberg Atom Modeli;
Atom çekirdeğinde protonlar ile nötronlar bulunur. Normalde protonlar
artı (+) yüklü olduğundan bir arada bulunamazlar. Öyleyse bu durum
nasıl mümkün olmaktadır?
Mezon Alan Teorisi işte bu olayı açıklayabilmek için ortaya atılmıştır.
Teoriye göre, çekirdekteki bir protona, yanındaki nötrondan eksi (-) yüklü
bir eleman (mezon) sıçrar. Eksi yük kazanan proton nötron olur. Eksi
yük kaybeden nötron da protona dönüşür. Bu olay saniyenin çok küçük
bir kesrinde vuku bulur. Öyle ki, protonlar birbirlerini itmeye zaman
kalmadan nötron olurlar. Bu hal böyle devam eder. Atom çekirdeğindeki
mezon alış verişi bir an için dursa, fizik alemi anında yok olur.
De Broglie Atom Modeli;
Parçacıkların dalgaya benzer bir özelliğe sahip olduklarını ileri sürdü.
Parçacıkların dalga benzer yapısı Erwin Schrodinger formüle ettiği
konseptle aynıdır.
Born Heisenberg Atom Modeli;
Belirsizlik ilkesini katlamakla beraber bir takım olasılık ve istatistiki
hesaplar neticesinde bir elektronun uzaydaki yerini yaklaşık olarak
hesap etmenin mümkün olabileceğini öne sürdü. Born Schrödinger'in
dalga denklemini olasılık açısından yorumlayarak dalga mekaniği ile
kuantum teorisi arasında bir bağıntı kurdu. Böylece elektronun uzayın
bir noktasında bulunması ihtimalinin hesaplanabileceğini göstermiş
oldu.
•Erwin Schrödinger Atom Modeli;
•Schrödinger‘in dalga eşitliği Heisenberg’in belirsizlik ilkesine
dayanmaktadır. Belirsizlik ilkesinde bir elektronun pozisyonunun ve hızının
kesin olarak tayin edilemeyeceğidir.(birinin kesinliği diğerinin kesinliğini
harcayacaktır.) Schrödinger‘in dalga eşitliği dalga fonksiyonunu verir ve
fonksiyondaki kare ifadesi elektronların muhtemel bulutluluğunu verir. Bu
yüzden, Schrödinger‘in katkısı atomun elektron bulutu modeli ile
sonuçlanmıştır. Ona göre elektronlar çekirdeğin etrafında orbitallerde veya
kabuklarda hareket ederler.
Schrödinger’in açıklamalarına göre, hidrojen atomunun elektronu çekirdekten
itibaren sonsuza kadar bulunabilir.
Elektronun bulunma olasılığının fazla olduğu yerlere elektron bulutu adı
verilir.
Elektron
un
bulunma
ihtimali
0,5
4
(Å)
1
Yarıçap
Modern Atom teorisinde elektronun atom içindeki davranışını belirlemek
için sayı ve semboller kullanıldı.
Elektronun durumunu açıklayan bu sayılara kuantum sayıları denildi.
Kuantum sayıları ;
1.
2.
3.
4.
Baş kuantum sayısı (n),
Orbital (yörüngesel) kuantum sayısı (l),
Manyetik kuantum sayısı (ml),
Spin manyetik kuantum sayısı (ms)
şeklindedir.
Bohr atom Modelinde öngörülen n sayısı ile aynı olup, elektronların çekirdekten
olan uzaklığını gösteren R kalınlığındaki bir ana kabuğu tanımlar n=1,2,3,4..
(veya K,L,M,N,O,P. . ) değerleri alabilirler.
Baş kuantum sayısı (n)
1
Kabukları gösteren harfler
K
K
2
3
4
5
6
…
L
M
N
O
P
…
M
L
4 (Å) - 5,2 (Å)
(Å)
Orbital, elektronun atom çekirdeği etrafında en fazla bulunduğu yerlerdir.
Orbital kuantum sayısı (l), elektronun açısal momentumunun büyüklüğünü
belirler.
l = 0, 1, 2, 3, ... (n-1)
Orbital kuantum sayısı ( l )
Alt Kabuk
Elektronun açısal momentumu ;
0
1
2
3
4
…
s
p
d
f
g
…
L  l (l  1) .
h
İfadesiyle bulunur.
2
Atom Numarası (Proton Numarası); bir atomda bulunan proton sayısıdır. Z ile
gösterilir.
Kütle Numarası; çekirdekte bulunan proton ve nötron sayılarının toplamıdır. A
ile gösterilir.
Atomdaki nötronların sayısına nötron sayısı denir. A-Z kadardır.
Atom kütle birimi; karbon-12 kütlesinin tam 1/12 si kadardır. akb ile gösterilir.
Kimyasal Elementler
İzotoplar; aynı atom numarasına fakat farklı kütle numarasına sahip atomlara
denir.
İyonlar; kimyasal tepkimeler sonucunda elektron veren ya da alan atomlar iyon
adını alır ve net bir yük taşırlar.
İzotop kütlesi; Uluslararası anlaşmaya ile karbon-12 izotopu standart atom
olarak kabul edilir. Kütlesi tam 12 akb’dir. Diğer element atomlarının kütleleri bu
standarda göre kütle spektrometresi ile tayin edilir.
*
Atom Kütlesi
Bir elementin atom kütlesi izotopların doğada bulunma oranlarına göre
ağırlıklı atom kütlelerinin ortalamasıdır.
Elementin atom kütlesi= (izotop1’in bolluk kesri X izotop1’in kütlesi) +
(izotop2’nin bolluk kesri X izotop2’nin kütlesi) + ……..
*
Peryodik Çizelge
Kimyasal elementlerin sınıflandırılması için geliştirilmiş tablodur. Bu tablo
bilinen bütün elementlerin artan atom numaralarına göre bir sıralanışıdır. Bu
tabloda benzer özellik gösteren elementler aynı grupta bulunmaktadır.
Peryodik Çizelgenin Özellikleri
Mol Kavramı ve Avagadro Sayısı
Sayılamayacak çokluktaki tek çeşit bir maddenin miktarı SI birim sisteminde
mol birimi ile ifade edilir. 1 mol, tam 12 g karbon-12 de bulunan karbon-12
atomlarının sayısı kadar tanecik içeren madde miktarıdır.
Atom ve molekül gibi taneciklerin 1 mollerinin içerdiği tanecik sayısına
Avagadro sayısı, NA denir.
NA = 6,02214179 X 1023 mol-1
1 mol atomun kütlesine mol kütlesi, M denir ve birimi g/mol’ dür.
*

Ernest rutheford

Transkript

Benzer belgeler

Güvenlik Akademisi Programı

Lewis Kuramı

atomun yapısı ve perıyodık cetvel

Niels Bohr (Nils Bor) Modern Atom Modeli Ernest Rutherford (Örnıst

YGS Kimya Notları

İndir - İHH İnsani Yardım Vakfı