Atom

Kimya veya fizikte atom, bir kimyasal elementin özelliklerini koruyan en küçük parçacığıdır.

Sözcük Yunanca ατομος veya atomostan gelir, 'bölünemez' demektir. Eski Yunanistan'da bazı düşünürlere göre atom maddenin bölünemez en küçük parçasıydı. Modern kullanımdaki atomlar ise atomaltı parçacıklardan oluşur:

• elektronlar, eksi yüklüdürler ve bu üçünün arasında en hafifidir.
• protonlar artı yüklüdür, kütleleri elektronunkinin yaklaşık 1839 katıdır.
• nötronlar yüksüzdür, onların da kütlesi elektronunkinin yaklaşık 1839 katıdır.

Proton ve nötronlar beraberce atom çekirdeğini oluştururlar; bu parçacıklara nükleon da denir. Elektronlar çekirdeğin etrafında, ondan çok daha büyük olan elektron bulutunu oluştururlar.

Atomlar, içerdikleri atomaltı parçacıkların sayıları ile birbirlerinden farklılık gösterirler. Aynı elementin atomları aynı sayıda protona sahiptirler, bu sayıya atom numarası denir. Buna karşın, aynı elementin atomları farklı nötron sayılarına sahip olabilir, bu sayılar o elementin izotoplarını belirler. Proton ve nötronlara kıyasla elektronlar atoma daha zayıf güçlerle bağlı olduklarından elektron sayısı kolaylıkla değişebilir. Çekirdekteki proton ve nötron sayısı da nükleer fisyon, nükleer füzyon ve radyoaktif bozunma yoluyla değişebilir, bu durumda atom başka bir elemente dönüşebilir.

Atom kavramı maddenin fiziksel özelliklerini anlatmaya yarayan çeşitli teoriler tarafından kullanılır. Atomlar kimyanın temel yapı taşlarıdır ve kimyasal reaksiyonlarda Maddenin Korunumu Kanunu gereği korunurlar.

Tarihçe

Bugün kullandığımız anlamda atom kavramını ilk kez ortaya atan düşünürler Leukippos ve Demokritos'dur. Bu düşünürler doğada mevcut her maddenin, fiziksel olarak bölünmeyen atomlardan oluştuğunu ifade etmişler, ayrıca atomlar arasında boş uzay bulunduğunu ve devinim halinde olduklarını belirtmişlerdir.

Aristoteles'in (M.Ö. 384-322) maddeye bakışı, kendinden önce yaşamış olan filozoflara olan tepkisini ifade eder. O, Empedocles'in düşüncesine katılmış ve her şeyin dört ana maddeden yapıldığını savunmuştur.

Bu dönemi izleyen çağlarda bu düşüncelere bir ilave yapılmadı, ilk kez 19. yüzyılda John Dalton modern atom kavramını ortaya attı. Dalton, kimyasal reaksiyonlarda maddenin tam sayılarla belirlenen oranlarda tepkimeye girdiğini gösterdi ve maddelerin atom denen sayılabilir ama bölünemez parçalardan yapıldığını ifade etti. Buna ek olarak, atomların ağırlıklarını ortaya koyan bir çizelge hazırladı.

J.J. Thomson 1897 yılında elektronu keşfetti. 1900'lü yılların başlarında Ernest Rutherford günümüz atom modelinin temelini teşkil eden yapıyı ortaya koydu: atomun, kütlesinin büyük bir kısmını oluşturan bir çekirdek ve bu çekirdek etrafında dönen elektronlardan oluşmaktadır. Rutherford çekirdeği oluşturan pozitif yüklü parçacığa proton adını verdi.

1932 yılında Chadwick nötronu buldu. Daha sonra kuantum teorisi doğrultusunda Niels Bohr, Bohr atom modelini ortaya attı ve elektronların belli yörüngelerde bulunabildiğini ve bunun Planck sabiti ile ilgili olduğunu ifade etti.NİELS BOHR'un modeli ise modern atom teorisine en yakın modeldir.Bohr'a göre elektronlar çekirdeğin çevresinde rastgele yerlerde değil,çekirdekten belirli uzaklıklarda bulunan katmanlarda döner.Bohr da tasarladığı bu modelle Nobel ödülüne layık görüldü.

Yapısı

Atomun yapısını açıklayan ve bugün için kabul edilen son teori Kuantum Atom Teorisidir.Kuantum atom teorisine göre atom modeli Bohr atom modelinden farklıdır. Bohr Atom Modeli'ne göre atomun merkezindeki çekirdeğin etrafında elektronlar çember şeklindeki yörüngelerde dolanmaktadırlar. Herbir çember yörünge belli enerji seviyesine sahiptir. Yörüngelerarası elektronik geçişler atomun renkli görünmesine neden olur. Ancak belli bir zaman sonra Bohr atom modelinin birçok spektrumu açıklayamadığından yetersizliği ortaya çıkmıştır.

Kuantum Atom Modeline göre ise atomun merkezinde bulunan çekirdeğin etrafındaki elektronlar belli bölgelerde yani orbitallerde bulunurlar. Belli enerji seviyelerine sahip orbitaller atomu oluşturan küresel katmanlarda bulunur. Portakal kabuğu şeklinde iç içe geçmiş küresel katmanlardaki orbitallerin belli şekilleri ve açıları(yönelmeleri) mevcuttur. Orbitallerin bulunduğu katmanların enerji seviyelerini n başkuantum sayısı belirler. n = 1,2,3,. . .gibi tam sayılarla ifade edilir. Orbitallerin şeklini ise l yan kuantum sayıları belirler. l = 0(s), 1(p), 2(d),. .(n-1) e kadar değerler alır. Orbitallerin doğrultularını(açılarını) veren ml yan kuantum sayısı ml=-l. . .0. .+l değerlerini alır. Elektronların spini gösteren ms kuantum sayısı da +1/2 veya -1/2 değerlerini alabilir. Orbitaller şekilleri aşağıdaki linkte gorulmektedir

Bir atomun çapı, elektron bulutu da dahil olmak üzere yaklaşık 10^{− 8 cm mertebesindedir. Atom çekirdeğinin çapı ise 10 − 13 cm kadardır. Atomlar, boyutlarının görünür ışığın dalga boyundan çok küçük olması sebebiyle optik} mikroskoplarla görüntülenemezler. Atomların pozisyonlarını belirleyebilmek için elektron mikroskobu, x ışını mikroskobu, nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi gibi araç ve yöntemler kullanılır..

Yalnız elektronlar çekirdek çevresinde ancak belirli enerji seviyelerine sahip yörüngelerde dönerler, konumları ancak bir olasılık fonksiyonu ile ifade edilebilir. Elektronlar çekirdeğin etrafında bulutsu bir şekildedir.