Modern Atom Teorisine Gelirken..

           

            Madde bugün sadece günümüzün değil, geçmişin hatta çokta geçmişin merak uyandıran konularından biriydi. Empedocles, Aristoteles gibi düşünürler varlığın ateş, hava, su, toprak olmak üzerine değişmez dört ana maddeden oluştuğunu söylerken, Harekleitos “ana varlık ateştir” demiştir. Democritos ise maddelerin gözle görülemeyecek kadar küçük olan bölünemeyen atomlardan oluştuğunu ileri sürmüştü.

            Aradan geçen yüzyıllar içerisinde bilimde deneye dayalı araştırmalar atomun varlığını destekler nitelikteydi. Onunla ilgili John Dalton, J.J. Thomson, E.Rutherford, N. Bohr gibi bilim insanları isimlerini tarihe yazdıran çalışmalar yaptı. Elbetteki bu çalışmalarda eksik ve düzetilmesi gereken yerler çoktu, fakat onlar hem kendi zamanlarındaki hem de kendilerinden sonraki bilim insanlarına ışık tutmuşlardı. Bilim zaten böyle bir niteliktedir. Bilgiler elde edildiği gibi ebediyen kalmaz. Yeni veriler elde edildikçe, yanlış bilgiler ayıklanır, eksikler düzeltilir ve bu bilimin ilerlemesini sağlar.

            Bohr, günümüzdeki modern atom teorisine yakın bir model öne sürmüştü. Fakat onun enerji seviyeleri ile ilgili açıklamaları çok elektronlu atomları açıklamada yetersiz kalıyordu.

            Ancak ardından Louis de-Broglie, Heisenberg ve Schrödinger gibi bilim adamlarının yaptığı çalışmalar modern atom teorisinin gelişmesine büyük katkıda bulundu. Broglie, maddenin küçük taneciklerinin bazen tanecik bazen dalga özelliği gösterebildiği tezini ortaya koydu (Ancak ikisi de aynı anda değil) (1924).

            Heisenberg 1920’li yıllarda atomdan küçük taneciklerin davranışını inceleyerek, belirsizlik ilkesini ortaya attı : “Bir taneciğin nerede olduğu kesin olarak biliniyorsa aynı anda taneciğin nereden geldiği veya nereye gittiğini kesin olarak bilemeyiz. Benzer şekilde taneciğin nasıl hareket ettiğini biliyorsak onun yerini kesin olarak bilemeyiz”. Yani bir elektronun yerini ve hızını aynı anda belirleyemeyiz. Bunu yapabilmek için taneciği görmek gereklidir. Taneciğin görülmesi için gönderilen ışık dalgası da elektronun yerini ve hızını değiştirir. Bu nedenle de atomda elektronların çekirdek etrafında belirli dairesel yörüngeler de döndüğü söylenemez.

            Son desteği de Heisenberg’in çalışmalarını destekler nitelikte Avustralyalı fizikçi Erwin Schrödinger yapacaktı. Onun açıklamalarına göre: “Atom içindeki elektronların doğru konumundan söz etmek mümkün değildir. Ancak elektronların bulunma ihtimallerinin yüksek olduğu yerler tespit edilebilir.”

            Nobel ödüllü İngiliz fizikçi Sör James Chadwick’in 1932'de nötronun yapısını keşfetmesi ile de artık modern atom teorisi oluşturulmaya hazırdı.

            Modern atom teorine geldiğimizde artık günümüzde atomun bölünebileceğini, atomun maddenin en küçük yapı taşı değil de, kimyasal bir elementin bütün özelliklerini taşıyan en küçük yapı taşı olduğunu biliyoruz. Atom taneciklerinden pozitif yüklü proton ve yüksüz nötron birlikte atomun merkezinde yani çekirdekte bulunmaktadır. Bulundukları bu yer atomun o kadar küçük bir yerini işgal eder ki, bir futbol sahasının ortasında duran küçük bir bilye gibidir.

            Elektronlar ise atomdaki çok hızlı taneciklerdir. Proton ve nötronun kütleleri birbirine yakınken, elektronun kütlesi o kadar küçüktür ki atomun kütlesini hesaplamada bile ihmal edilir. Ancak atomun çekirdek dışında kalan bütün hacmi elektronların faaliyet sahasıdır. Bunun için diyebiliriz ki elektronlar atomun hacmini oluşturan taneciklerdir.

                                                                                    

            Peki nerede bulunur bu elektronlar ? Kesin yerlerini tespit etmek mümkün değildir. Ancak dediğimiz gibi bulunma olasılığı olan yer tespit edilebilir. O da şöyledir ki Shörödinger’e göre hidrojen atomunun elektronu çekirdekten sonsuz uzaklıkta bulunabilirler. Elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu yerler ise elektron bulutu adını alır.

            Modern atom teorisine göre atom içinde elektronların davranışını belirlemek için sayı ve semboller kullanılır. Elektronun durumunu açıklayan bu sayılara kuantum sayıları denilir.

            Kuantum sayıları ;

1. Baş kuantum sayısı (n),
2. Orbital (yörüngesel) kuantum sayısı (l),
3. Manyetik kuantum sayısı (m_l),
4. Spin manyetik kuantum sayısı (m_s)

            Bu basamaklar sırayla takip edildiğinde ise bir atomun elektronun bulunma olasılığının en fazla olduğu yer yani orbitaller tespit edilebilir.