www.1bilgi.com

IAElementlerin Periyodik TablosuVIIIA1HIIAElementlerin Özellillerini Görmek İçin Üzerine TıklayınIIIAIVAVAVIAVIIAHe2LiBeBCNOFNe3NaMgIIIBIVBVBVIBVIIBVIIIBIBIIBAlSiPSClAr4KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr5RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe6CsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn7FrRaAcUnqUnpUnh LantanitlerCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAktinitlerThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr

Simge RengiKatıSıvıGazSentetik Arkaplan RengiA:-):-):-):-)llerYarı:-):-):-):-)llerAlkali :-):-):-):-)llerHalojenlerToprak Alkali :-):-):-):-)llerSoygazlarGeçiş :-):-):-):-)lleriToprak :-):-):-):-)llerDiğer :-):-):-):-)ller

Uzun zaman kullanımlı medikal implant malzeme kullanımında sadece sınırlı sayıdaki elastomerler biyo-kararlılık ve biyo-uygunluk göstermektedir. 30 yıldan uzun bir süre boyunca implant malzemede iki biyomalzeme yaygın olarak kullanılmıştır. Bunlar, çapraz baÄŸlı silikon kauçuk ve termoplastik poliüretandır (TPU). Uzun süreli implant kullanımlarda fiziksel dayanıklılık ihtiyacını karşılayan ürünlerde TPU’ lar ve benzer özellikte çözücü tip kısımlı poliüretanlar (SPUs) tercih edilmiÅŸtir. Günümüzde, elastomer biyomalzemelere ait kararlılık, sertlik ve biyo-uygunluk gibi özelliklerle ilgili sürekli bir geliÅŸim vardır. Bu da uzun implant kullanımlarının olduÄŸu hassas malzemelerdeki geliÅŸimleri iÅŸaret etmektedir. Bu polimerler vasküler sistem, kardiyo-destekleyici malzemeler, kalp kapakçıkları, eklemlerdeki bozuklukları gideren / tamir eden malzemeler, ürolojik implant malzemeler, elektriksel sinyal ileticiler ve katheder gibi birçok yerde kullanılmaktadır. Medikal malzeme çeÅŸidi olarak bir de kısa zaman kullanımlı implant malzemeler vardır. Günümüzde, iyi hafıza ve düşük modülüs gibi iyi özellikleri yanında protein bazlı alerjik reaksiyonlar gibi istenmeyen etkilere sahip olan doÄŸal kauçuk lateksinin yerini alacak yeni polimerler araÅŸtırılmaktadır.

Åžimdi; silikon, kauçuk ve TPU’ nun özelliklerini içeren hem uzun zaman kullanımlı implant malzemelerde hem de lateks görevi gören kısa zaman kullanımlı malzemelerde kullanılan yeni bir malzeme sınıfı olan termoplastik silikon poliüretan kopolimerleri inceleyeceÄŸiz.

Silikonlar

Silikonların, implant malzemelerde biyo-kararlı ve biyo-uygun olduğu; ayrıca düşük sertlik ve düşük modülüs değerleri içerdikleri için çeşitli malzeme uygulamalarında kolaylık sağladığı uzun zamandır bilinmektedir. Konvensiyonel silikon elastomerler, oldukça yüksek uzama değerlerine sahiptir. Ancak, bu sadece düşük ya da normal gerilme kuvveti değerleri için geçerlidir. Gerilme-uzama eğrisinin altındaki alan hesaplandığında çoğu biyomedikal silikon elastomerlerin sertliğinin yüksek olmadığı görülmektedir. Silikonların biyomalzeme olarak kullanılmasında, kesme büyümesi olması ve dolduruculara takviye gerekmesi gibi özellikler ufak tefek dezavantajlar olarak gösterilebilir.

Şekil 1. Elastomere ait gerilme-uzama eğrisi. Eğrinin altındaki alan

sertliği göstermektedir.

Konvensiyonel silikon elastomerlerden malzeme üretiminde istenen özelliklere sahp ürün elde edebilmek için kovalent çapraz bağlamaya gerek duyulur. Lineer ya da dallanmış silikon (polidimetilsiloksan (PSX) ) homopolimerler oda sıcaklığında viskoz sıvı ya da esnek katı kıvamındadır. Malzeme içeriklerinin üretimi, komşu polimer zincirdeki kimyasal bağların oluşumu için çapraz bağlanma içermelidir. Bu sonsuz bağlantı polimere kauçuk elastikiyetini ve fiziksel-kimyasal özelliğini verir.

Ekstrüde edilebilir ve kalıplanabilir silikon stoklarında çapraz bağlama, polimer yapısındaki vinil gruplarına peroksit içerikli serbest radikal eklenmesi ya da LIM sistemi diye adlandırılan, uçtaki vinil gruplarına platin katalizörlü Silan (- Si - H)eklenmesi şeklinde olur. Belirli düşük dirençli (RTV) silikon yapıştırıcılar oda sıcaklığında kondenzasyon reaksiyonlarıyla vulkanize edilir. Buradaki işlem - Si - OH ya da silanoller oluşturma amacıyla bir asit ya da alkolün çıkarılması ve daha sonra da su çıkışıyla silanollerin yoğunlaşarak - Si - O - Si (siloksan) yapıya dönüşmesi ve üç boyutlu bir bağ oluşturmasıdır.

Çapraz bağlama ya da vulkanizasyon işlemleri her nasıl etkilerse etkilesin işlem sonunda elde edilen termoset silikon daha sonra tekrar çözündürülemez ve eritilemez. Bu da termoplastik biyomalzemeye oranla, uygulanabilecek post fabrikasyon işlemlerinin sayısının azalması anlamına gelmektedir. Bu nedenle de; termal şekillendirme, bükme, inceltme, radyo frekanslı kaynak kullanma, ısı yalıtımı yapma, çözücü kullanma gibi yararlı post fabrikasyon metodlarının kullanımı konvensiyonel silikon elastomerlerden malzeme üretiminde uygun değildir.

Termoplastik Poliüretanlar

Çapraz baÄŸlı silikon kauçuklara karşın birçok poliüretan elastomer doÄŸada termoplastik yapıdadır. Bu yüzden de, polimerin eritilerek ya da çözündürülerek tekrar ÅŸekillendirilmesini saÄŸlayan iÅŸlemler poliüretan elastomerlere rahatlıkla uyglanabilmektedir. Tipik bir biyomedikal TPU’ nun yapısı zor eriyen sert üretan kısımlar ve sıvımsı yumuÅŸak kısımlardan oluÅŸmaktadır. Sert kısım, çoÄŸu zaman bir aromatik ya da alifatik diizosiyanat ve düşük molekül ağırlıklı geniÅŸ zincirli bir dialkol ya da diolün reaksiyonu sonucu oluÅŸan üründür. Biyomalzeme olarak kullanılan TPU’ larda yumuÅŸak kısımlar genellikle hidroksil (OH) içeren (polieter ya da polikarbonat) poliollerden oluÅŸmaktadır.

Ä°zosiyanatlar ile kalan üretan gruplarının reaksiyonu, TPU’ nun yapısındaki az seviyedeki kovalent çapraz baÄŸlanmaları saÄŸlayan allofanat gruplarını oluÅŸtururken; izosiyanat (-NCO) ile hidroksilin reaksiyonu sonucunda bir üretan gup oluÅŸur. TPU ısıtıldığında, polimeri kullanım sıcaklığında bir arada tutan hidrojen baÄŸlı sert kısım ile herhangi çapraz baÄŸlı allofanat disosiye olarak polimerin sıvılaÅŸmasını ve akmasını saÄŸlar. Bir kere bu çapraz baÄŸlar parçalandıktan sonra da polimere farklı ÅŸekillendirme iÅŸlemleri rahatlıkla uygulanabilir. SoÄŸutma ya da çözücünün buharlaÅŸtırılması sonucunda sert kısım, hidojen baÄŸlarıyla tekrar yumuÅŸak kısımla birleÅŸir. Böylece poliüretan elastomeri orijinal özelliklerini geri kazanmış olur.

Konvensiyonel polieter ve polikarbonat TPU’ ları; yüksek uzama ve sert, yüksek modülüslü elastomer oluÅŸturmak için yüksek gerilme direnci gibi mükemmel fiziksel özelliklere sahiptir. DoÄŸal kauçuk lateksi inch2 başına birkaç yüz pound’ luk bir modülüse sahipken, 80A aromatik polieterüretan 2000 psi’ den büyük bir modülüs deÄŸerine sahip olabilir. DiÄŸer yandan, aromatik polieter TPU’ lar mükemmel bir bükülme zamanına, 5000 psi (34 Mpa)’ dan fazla bir gerilme direnci ve % 700′ den fazla bir son uzama deÄŸerine sahip olabilir.Aromatik polieter TPU’ lar sürekli bükülmenin olduÄŸu; ventriküler destek malzemeleri, intraaortik balonlar ve yapay kalp elemanları gibi kronik implant malzemelerde kullanılır.

Biyomedikal TPU’ larda kullanılan iki çok önemli diizosiyanat, aromatik difenil:-):-):-):-)n diizosiyanat (MDI) ve onun hidrojenli hali (HMDI ya da H12MDI)’ dir. Özellikle vücut sıcaklığında sıvı bir çevre olan kan ya da dokulardaki özellikleri karşılaÅŸtırıldığında MDI’ dan oluÅŸan sert kısımlı TPU’ ların HMDI’ dan oluÅŸanlara göre daha üstün fiziksel özellikler ve kimyasal dayanıklılık gösterdiÄŸi gözlenmiÅŸtir. DeÄŸiÅŸik oranlardaki sert kısım içerikli TPU’ ların sentezi sırasında farklı sertlik, modülüs, gerilme direnci ve uzama deÄŸerlerinde büyük bir polimer ailesi üretilebilir. Malzeme uygulamalarında da aynı aileye ait ama farklı özelliklere sahip TPU’ ların kullanımı tasarım ve üretimde çok yönlülüğü, çok çeÅŸitliliÄŸi getirmektedir.

Plastik Malzemelerin TarihiSuni reçinelerin keÅŸfinden önce, plastik maddeler yalnız tabii maddelerden hazırlanıyor ve orta kalitede ürünler elde edilebiliyordu. 1840′ta kauçuÄŸun kükürtle iÅŸlenmesi, plastik maddelerin daha üstün nitelikler kazanmasını saÄŸladı. 0 zaman, tabii maddelerin plastik madde haline getirilmesi için araÅŸtırmalar yapıldı. Bunun sonucu, 1869′da nitrik asidin selüloza tepkimesiyle elde edilen ve temel maddesi nitroselüloz olan selüloit ve 1879′da da kazeinden çıkarılan galalit sınai olarak üretildi. Reçinelerin ve zamkların molekül ağırlıklarının çok fazla olduÄŸu anlaşılınca, kimyacılar bu tür molekülleri suni olarak meydana getirmeÄŸe çalıştı. 1909′da Baekeland, temel maddesi fenol-formaldehit olan ilk organik plastiÄŸi, bakalit’ i buldu. 1915′te, selüloitten daha zor tutuÅŸabilen selüloz asetat üretimi baÅŸarıldı. Daha sonra art arda, üre-formaldehit (1921), polimetil:-):-):-):-)krilat (1928), polistiren (1930), vinil asetat ve vÄ°nil poliklorür (1932), bütadien kauçuÄŸu, Melamin-formaldehit, poliamitler, poliüretanlar (1938), yoÄŸunluÄŸu az olan polietilen (1940), viniliden poliklorür (1941). nitrik akrilik ve flüorlu etilen bileÅŸikleri (1943), Silikonlar (1945), yoÄŸunluÄŸu fazla olan polietilen (1954), polipropilen ve polikarbonatlar (1956) ortaya çıktı. BaÅŸlangıçta sadece, tabii maddelerin benzerleri olan suni maddeler elde etmeÄŸe çalışılıyordu. Elde edilen bu reçinelerin tabii maddelerden daha üstün nitelikler taşıdığı ve sentetik dokuma elyaflarının üretimiyle boya ve vernik yapımı gibi daha önce düşünülen uygulamalara yol açtığı fark edildi.

Plastik sanayiinde kullanılan hammaddeler, inorganik maddelerden, bitkilerden ve az miktarda da hayvanlardan çıkarılır.

En önemli temel inorganik maddeler kireçtaşı, tuz, maden kömürü, ham petrol ve yanabilen tabii gazlardır. Kireçtaşı, kireç üretimine yarar, bu da elektrik fırınında kokla iÅŸlenerek plastiklerin en önemli hammaddelerinden biri olan asetilenin elde edildiÄŸi kalsiyum karbürü meydana, getirir. Elektroliz iÅŸleminden geçirilen tuz, bazı vinilli reçinelerin önemli bir bileÅŸeni olan kloru meydana, getirir. Maden kömürünün havagazı veya kok üretimi için kuru kuruya damıtılmasıyla, polietilenin hammaddesi olan etilen ile katran elde edilir; katranın damıtılmasından da benzol (polistiren’ in hammaddesi), fenol (bakalitin hammaddesi), tamamlayıcı maddelerin elde edilmesinde yararlanılan birçok ara madde elde’ edilir. Ham petrolün ve yanabilir tabii gazların damıtılması veya cracking’ iyle özellikle etilen veya asetilen elde edilir. Bitkilerden, tamamlayıcı maddelerin elde edilmesine yarayan ve selülozlu reçineler ile yaÄŸ asitlerinin temel maddesi olan selüloz çıkarılır. Hayvanlardan ise, sadece galalit in temel maddesi olan kazein saÄŸlanır

Yeryüzünde bulunan en bol elementlerden biri olan oksijenin atom numarası 8 olup, bileÅŸiklerinde –2 deÄŸerlik alır. Oksijenin diÄŸer elementlerle oksit oluÅŸum reaksiyonlarının çoÄŸu ekzotermiktir ve dışarıya ısı verir. Oksijen, flordan sonra elektronegativite deÄŸeri en yüksek olan elementtir.. Oksijenin 16O, 17O ve 18O olmak üzere üç tane doÄŸal izotopu vardır. Tabiatta oksijen diatomik yapılı olarak O2 molekülleri ÅŸeklinde bulunur. Oksijen gazı molekülündeki bağı koparmak için yüksek enerji gerekir (494 kJ/mol). Bu sebeple oksijenin reaksiyonları yavaÅŸ ve yüksek sıcaklıkta gerçekleÅŸir. Oksijen NÅžA renksiz kokusuz bir gazdır. SoÄŸutulduÄŸunda mavi renkli bir sıvı hâline gelir. Oksijenin kaynama noktası –182,9 °C ve donma noktası –218,4 °C ‘dir. Normal ÅŸartlarda (0°C ve 1 atm) bir litre oksijenin kütlesi 1,43 gramdır. Aynı ÅŸartlarda 1 litre hava ise 1,29 gramdır.Normal koÅŸullarda oksijen gazı suda çözünür. 0°C ve 1 atm basınçta 1 litre suda 31 mL oksijen gazı çözünür. Bu miktar da sudaki canlıların yaÅŸaması için yeterli bir miktadır. Suyun soÄŸukluÄŸu arttıkça suda çözünen oksijen miktarı da artar. Sıvı oksijen çok zayıf olarak mıknatıs tarafından çekilir. Bunun sebebi oksijen molekülünde çiftleÅŸmemiÅŸ elektronların bulunmasıdır. Oksijen, solunum yapan canlıların hayatının devamı için gerekli olan bir elementtir. Solunum yoluyla akciÄŸerlere alınan oksijen kandaki hemoglobinlerle birleÅŸerek oksihemoglobin bileÅŸiÄŸini oluÅŸturur. Bunlarda kanla birlikte vücuttaki en küçük hücrelere kadar nüfuz ederek vücuttaki proteinleri ve yaÄŸları yakar. Canlılar için gerekli enerji böylece saÄŸlanır. Oksijen, anaerobik ortamda (oksijensiz) yaÅŸayan bazı bakteriler hariç canlı hayatının devamını saÄŸlar. Oksijen gazı, güneÅŸ ışığı ile birlikte suda bulunan zararlı bakterileri yok eder. Kullanma ve içme suları zaman zaman havalandırılır. Böylece havanın oksijeninden istifade edilir. Elementel oksijen, asetilen kaynakçılığında yüksek sıcaklık elde etmek için, hastanelerde nefes zorluÄŸu çeken hastaların solunumuna yardımcı olmak için oksijen çadırlarında; oksitleyici gaz olarak, füze yakıtlarında kullanılır.

BOHR ATOM MODELÄ°

Niels Hendrik Bohr, Rutherford atom modeli ile Planck’ın kuantum teorisini

kullanarak 1913 yılında yeni bir atom modeli öne sürdü. Bu yeni model Rutherford

modelinin açıklayamadığı noktalara ışık tutuyordu. Bohr’un atom teorisi 3 temel

varsayıma dayanır.

Bir atomda bulunan her elektron çekirdekten ancak belirli uzaklıklardaki

yörüngelerde bulunabilir. Her yörünge belirli bir enerjiye karşı gelir ve

elektron yörüngelerden birinde hareket ederken enerji kaybederek çekirdeğe

doÄŸru yaklaÅŸmaz.

Yüksek enerji düzeyinde bir elektron düşük enerji düzeyine inerse enerji

düzeyleri arasındaki enerji farkına eşit enerji yayınlanır.

Elektronlar çekirdek çevresinde dairesel yörüngeler izlerler ve

elektronların açısal momentumları ancak belirli değerler alabilirler. Bu

değerler planck sabitine bağımlıdır.

Bu yaklaşımlarla Bohr spektrumlardaki çizgileri ve Rutherford atom teorisinin

açıklayamadığı diğer noktaları açıklamayı başardı

Her atomun bir çekirdeği ve elektronları olduğu anlaşılmıştı. Thomson, atomik

hacmin pozitif elektrik yüküyle dolu olduğunu elektronların da bu pozitif yüklü

ortamda gömülü, hareket edemez durumda bulunduğunu tasarlamıştı.

Rutherford’un modelindeki elektronlar ise durgun olamaz. Bu elektronlar,

kütlenin ve pozitif yükün yoğunlaştığı çekirdek tarafından çekilir. Buna göre

elektronlanrı çeken elektrostatik kuvvete karşı onları yerinde tutacak hiçbir

kuvvet yoktur. Klasik fizik ( o zamana dek bilinen fizik yasalarına) göre

eletronlar ivmelendirilmiş elektrikle yüklü parçacıklar olarak ışıma yaparak

saniyenin yüz milyonda biri kadar bir sürede (yol bu kadar) spiral bir hareketle

çekirdek üzerine düşmelidir.

Doğrudan denendiği başka olgularda başarılı olan elektromanyetik kuram, bu

öngörüde başarılı olamadı. Çünkü çekirdekli atımunu yaşadığı bir gerçekti. Bu

çelişki şu anlama geliyor: Makroskopik dünyada geçerli olan fizik yasaları,

atomal boyutta, yani mikroskopik dünyada geçerli olmamaktadır.

İncelenen olayın ölçeği küçüldükçe klasik fiziğin geçerliliği de azalıyor ve

atom anlaşılmak istenirse, kesinlikle dalgaların parçacık gibi, parçacıkların da

dalgalar gibi davrandığını dikkate almalıyız. Günlük yaşantımızdan edinilenn

kavramlarla Kuantum Kuramı’nın kavramları arasında hiçbir baÄŸlantı yok ne yazık

ki.

Niels Bohr, zamanındaki çağdaş bulguları birleştiren bir kuram üretti. Onun

önünde biriken denel sonuçlar ve kendi buluşları şöylece özetlenebilir:

1. Rutherford’un 1911′de varlığını kanıtladığı çok yoÄŸun, çok küçük hacimde

istiflenmiş, pozitif yüklü atom çekirdeği; bu çekirdek çevresinde dolanan

elektronlar.

2.Gaz halindeki atomların verdiği çizgisel tayf (spektrum) ve tayf çizgileriyle

ilgili yasalar

3. Her elementin, insanlardaki parmak izi gibi, kendine özgü x-ışınları tayfı

vermesi

4. Bütün bunları birbirine baÄŸlamayı olanaklı kılan, Planck’ın 1900′de

açıkladığı Kuantum Kuramı.

Bohr, yaklaşık 40 yıl yeni fiziÄŸin, yani Kuantum Kuramı’nın, 1920′lerdeki

aÅŸamasının, Einstein’e karşı bilimsel itirazların en büyük adıdır.

1-Dalton Atom Teorisi

Dalton’un atom teorisi şöyledir:

*Elementler çok küçük,bölünemez,yok edilemez taneciklerden oluşmuştur.

*Fiziksel ve kimyasal değişmelerde atomlar,varlıklarını korur.Parçalanamaz veyayeniden oluşturulamaz .

*Aynı elementin atomları büyüklük,biçim,kütle ve daha başka özellikleri bakımından birbirinden ayırt edilemez.

*Kimyasal olaylar atomların birleşmesi veya ayrılmasının sonucudur.Atomlar birleşerek moleküllerioluşturur.Bir bileşiğin molekülleri,birbirinin aynıdır.

2-Thomson Atom Modeli

Atomun yapısı hakkındaki ilk model 1898 yılında Thomson tarafından önerilmiştir.Thomson atom modeli,bir karpuzu ya da üzümlü keki anımsatır.

Thomson’a göre:

*Atomlar çapları yaklaşık 10 üssü eksi sekiz cm olan kürelerdir.

*Elektronların kütlesi pozitif yüklerin kütlesinden çok küçük olduğundan,atomları,başlıca pozitif yükler oluşturmuştur.

*Elektriksel dengeyi sağlamak üzere,pozitif yük sayısına eşit sayıda elektron,küre içine dağılmıştır.

3-Rutherford Atom Modeli

*Atom kütlesinin yüzde yüzüne yakın bi kısmı,atomun merkezinde çok küçük bir hacimde toplanmıştır.

*Çekirdek etrafında dairesel yörüngelerde dolanmakta olan elektronlar vardır.

*Elektronların bulunduğu hacim,çekirdeğin hacminden çok büyüktür.

*Çekirdekteki yük miktarı,bir elementin tüm atomlarında aynı,farklı elementin atomlarında farklıdır.

*Bir atomda çekirdekteki yük sayısı,elektron sayısına eşittir.Çekirdekteki pozitif yüklerin kütlesi,yaklaşık olarak atom kütlesinin yarısına eşittir.

Atomun boyutları ve ağırlığı son derece küçüktür.Bir atomun çapı milimetrenin milyonda biri kadardır.Herhangi bir iÅŸlemde bu sayıları kullanmak çok anlamsız olacağından atomlar için özel bir kütle ölçeÄŸi saptanmıştır.Bunun için karbon atomunun kütlesi standart olarak seçilmiÅŸ ve "bağıl atom kütlesi" 12 olarak kabul edilmiÅŸtir.Bu ölçeÄŸe göre,en hafif atom olan hidrojenin bağıl atom kütlesi yaklaşık 1, oksijeninki de yaklaşık 16′dır.DoÄŸada bulunan en ağır atom ise, bağıl atom kütlesi yaklaşık 238 olan uranyum atomudur.

Dalton ile aynı dönemde araştırmalar yapan İtalyan kimyacı Amedeo Avogadro, gaz halindeki elementlerin atomlarının genellikle tek başına bulunmadıklarını, bir iki ayrıksı örnek dışında ikişer ikişer bağlanmış atom çiftleri oluşturdukları saptadı.

Değişik elementlerin atomları yeni bir bileşik molekülü oluşturmak üzere birbirleriyle birleştiklerinde, bu bileşik genellikle ilk elementlerden çok değişik özellikler taşır.Örneğin suyla tepkimeye girdğinde patlayan sodyum :-):-):-):-)linin bir atomu ile sehirli olan klor gazının bir atomu birleştiğinde bu özelliklerin hiçbirini taşımayan,bildiğimiz bir sofra tuzu molekülü oluşur.

Atomun İç Yapısı 1897′den günümüze kadar birçok bilim adamı, atomun yapısını daha iyi tanıyabilmek için sayısız deneyler yaptılar.Çalışmalarını Ä°ngiltere’de sürdüren Yeni Zelanda’lı Ernest Rutherford ve Danimarkalı fizikçi Niels Bohr deÄŸiÅŸik elementlerin atomlarının kütlece farklı olmalarına karşın aynı yapıda olduklarını öne sürdüler.Bu iki fizikçinin açıklamalarına göre atomun merkezinde bir çekirdek bulunuyor,elektronlarda bu çekirdeÄŸin çevresinde dolanıyordu.Ayrıca her çekirdek aytı elektirk yükü taşıyordu;böylece çekirdeÄŸin artı yükü elektronların eksi yüküyle dengelendiÄŸi için atomun bütünü elektrikseÅŸ olarak nötr durumda kalabiliyordu.Çekirdek atomun bütün yapısı içinde çok küçük bir yer tutar. EÄŸer bir atom bir stadyum kadar büyütülecek olsa,çekirdek bu stadyumun ortasındaki küçük bir bezelye gibi kalırdı.

Atomun hemen hemen btün kütlesi bu minicik çekirdeğin içinde yoğunlaşmıştır.Çekirdek başlıca iki temek parçacıktan oluşur:Artı elektrik yüklü proton ve elektrik yükü taşımayan nötron.Nötronun kütlesi protonunkinden daha büyüktür.

Bir atomun elektronları, çekirdeğin çevresini saran bir dizi "kabuk" üzerinde yerleştirilmiştir.En küçük kütleli atomlarda tek bir kabuk bulunurken,atom kütlesi büyüdükçe bu sayı yedi katına çıkar.Çekirdeğe en yakın olan ilk kabukta en çok bir elektron çifti bulunabilir.

Bir demir parçasının önce ikiye,sonra dörde,sonra sekize ve giderek daha küçük parçalara bölündüğünü düşünün.Bu bölünme sonsuza kadar gider mi yoksa iyice küçülen parçacıkların daha fazla bölünemeyeceÄŸi bir an gelir mi?Bu soruyu yanıtlamak ilk düşünürlerin en çok uÄŸraÅŸtığı konulardan biriydi.İÖ yaklaşık 400′de Eski Yunan düşünür Demokritos,bütün maddelerin bölünemyen küçük parçacıklardan oluÅŸtuÄŸunu öne sürdü ve bu parçaları Yunanca atomos sözcüğüyle adlandırıldı."Bölünmez" anlamındaki bu sözcük bugünkü atom terimininde kaynağıdır.Demokritos’a göre evrendeki her madde atomlardan ya da daha küçük parçalarına ayrılamayan temel öğelerden oluÅŸmuÅŸtu.

Daha o çağda bile atomların çok küçük boyutlu olduğunu anlayan Yunanlı bilginler bir elementin tek bir atomunu ayırmayı başaramadılar.Böylece atom konusundaki bilgilerde önemli bir gelişme olmaksızın 2000 yılı aşkın bir süre geçti.

Atoma Ä°liÅŸkin Ä°lk Bilgiler 1807′de Ä°ngiliz kimya ve fizik bilgini John Dalton,Eski Yunanlılar’ın atom konusundaki düşüncelerine kendi görüşlerini de ekleyerek ünlü atom kuramını oluÅŸturdu.Dalton’un atom kuramı üç temel ilkeye dayanıyordu:

1)Herşey atom denen son derece küçük bileşenlerden oluşur;bu atomlar ne yoktan varedilebilir ne de yok edilebilir.

2)Aynı elementin bütün atomları her açıdan özdeştir;buna karşılık iki ayrı elementin atomları biçim,boyut,ağırlık(kütle) ve genel davranışlarıyla birbirinden ayrılır.

3)İki ayrı elementin atomları basit tamsayılarla belirtilen belli bir oranda birleşilerek bileşikleri oluşturur.

Dalton’un atom kuramı sonradan yeni buluÅŸların ışığı altında deÄŸiÅŸikliÄŸe uÄŸradı.ÖrneÄŸin bugün atomların yapısında da temel parçacıklar denen, belli bir düzene göre yerleÅŸmiÅŸ daha küçük parçacıkların bulunduÄŸu ve bütün kimyasal tepkimelerde atomun dış bölümündeki temel parçacıkların yerleÅŸme düzeninin deÄŸiÅŸtiÄŸi biliniyor.Ãœstelik artık atomun en iç bölümü de deÄŸiÅŸtiliyır ve bir atom baÅŸka bir atoma dönüştürülebiliyor.

ATOMUN DÄ°ÄžER UCU : ELEKTRONLAR

Elektronlar tıpkı dünyanın güneş çevresinde dönerken, aynı zamanda kendi çevresinde dönmesi gibi, atom çekirdeğinin çevresinde dönen parçacıklardır. Aynı, gezegenlerde olduğu gibi bu dönüş, bizim yörünge adını verdiğimiz yollarda, çok büyük bir düzen içinde ve hiç durmaksızın gerçekleşir. Fakat dünyayla güneşin büyüklükleri arasındaki oran ile atomun içindeki oran çok farklıdır. Eğer elektronların büyüklüğü ile dünyanın büyüklüğü arasında bir kıyas yapmak gerekirse, bir atomu dünya kadar büyütsek, elektron sadece bir elma boyutuna gelecektir.

En güçlü mikroskopların bile göremeyeceÄŸi kadar küçük bir alanda dönüp-duran onlarca elektron, atomun içinde çok karışık bir trafik yaratır. Burada dikkat çeken en önemli nokta, çekirdeÄŸi elektrik yükünden oluÅŸan bir zırh gibi kuÅŸatan bu elektronların atomun içinde en ufak bir kazaya yol açmamalarıdır. Ãœstelik atomun içinde yaÅŸanacak en ufak bir kaza atom için felaket olabilir. Ama böyle bir kaza asla gerçekleÅŸmez; tüm iÅŸleyiÅŸ mükemmel bir düzen ve kusursuz bir sistem içinde devam eder. ÇekirdeÄŸin çevresinde saniyede 1.000 km. gibi akıl almaz bir hızla hiç durmadan dönen elektronlar, birbirleriyle bir kez bile çarpışmazlar. Birbirlerinden herhangi bir farkları bulunmayan bu elektronların farklı farklı yörüngelerde bulunmaları, son derece ÅŸaşırtıcıdır ve "bilinçli bir tasarım"ın ürünü olduÄŸu apaçıktır. Kütleleri ve hızları birbirlerinden farklı olsaydı çekirdeÄŸin etrafında farklı yörüngelere dizilmeleri doÄŸal karşılanabilirdi. Nitekim GüneÅŸ Sistemimiz’deki gezegenlerin diziliÅŸi bu mantıktadır.

Yukarıdaki resimde elektronların dalga hareketine göre çizdikleri dört farklı yörünge tipi gösterilmektedir. Elektronlar parçacık özelliÄŸine göre de gezegenlerin GüneÅŸ’in çevresinde dönmeleri gibi yörüngeler çizirler. Fakat elektronların sahip oldukları bu farklı hareketler, onların tam olarak tanımlanmasını engellemektedir.

Yani birbirinden kütle ve hız olarak tamamen farklı olan gezegenler, doÄŸal olarak GüneÅŸ’in etrafında farklı yörüngelere yerleÅŸmiÅŸlerdir. Ama atomdaki elektronların durumu bu gezegenlerden tamamen farklıdır.

Elektronlar, nötron ve protonların neredeyse ikibinde biri kadar ufak parçacıklardır. Bir atomda, protonlarla eşit sayıda elektron bulunur ve her elektron her bir protonun taşıdığı artı (+) yüke eşit değerde eksi (-) yük taşır. Çekirdekteki toplam artı (+) yük ile elektronların toplam eksi (-) yükü birbirini dengeler ve atom nötr olur.

Elektronların, taşıdıkları elektrik yükü itibariyle bazı fizik kurallarına uymaları gerekir. Bu fizik kuralları "aynı elektrik yüklerinin birbirini itmesi ve zıt yüklerin birbirlerini çekmesi"dir.

İlk olarak, normal koşullarda hepsi eksi yüklü olan elektronların bu kurala uyup birbirlerini itmeleri ve çekirdeğin etrafından dağılıp-gitmeleri gerekir. Ancak durum böyle olmaz. Eğer, elektronlar çekirdeğin etrafından dağılsaydı, tüm evren boşlukta dolaşan, proton, nötron ve elektronlardan ibaret olurdu. İkinci olarak; artı yüke sahip olduğu için çekirdeğin, eksi yüklü elektronları kendine çekmesi ve elektronların da çekirdeğe yapışmaları gerekirdi. Böyle bir durumda da çekirdek bütün elektronları çeker ve atom kendi içine çökerdi.

Ancak bu olumsuzlukların hiçbiri olmaz. Elektronların az önce belirttiğimiz (1.000 km/s) olağanüstü kaçış hızları, bunların birbirlerine uyguladıkları itici kuvvet ve çekirdeğin elektronlara uyguladığı çekim kuvveti o kadar hassas değerler üzerine kurulmuştur ki, bu üç zıt etken birbirini mükemmel bir şekilde dengeler. Sonuçta atomdaki bu muazzam sistem dağılıp parçalanmadan sürüp gider. Atoma etki eden bu kuvvetlerden tek bir tanesinin, olması gerekenden biraz daha fazla veya biraz daha az olması atomun hiçbir zaman var olmamasına neden olurdu.

Bu etkenlerin yanı sıra, çekirdekteki protonları ve nötronları birbirine bağlayan nükleer kuvvetler olmasaydı, eşit yüke sahip olan protonlar değil kenetlenmek, birbirlerine yaklaşamayacaklardı bile. Aynı şekilde nötronlar da çekirdeğe hiçbir şekilde bağlanamayacaklardı. Bunun sonucunda çekirdek, dolayısıyla atom diye bir şey olmayacaktı.

Elektronların Yörüngesi

En güçlü mikroskopların bile göremeyeceği kadar küçük bir alanda dönüp duran onlarca elektron, daha önce de belirtildiği gibi atomun içinde son derece karışık bir trafik yaratırlar. Ancak bu trafik, en sistemli şehir trafiğiyle bile kıyas edilemeyecek kadar düzenlidir ve elektronlar hiçbir şekilde birbirleriyle çarpışmazlar. Çünkü elektronların her birinin ayrı bir yörüngesi vardır ve bu yörüngeler hiçbir zaman birbiriyle çakışmaz.

Atom çekirdeğinin çevresinde 7 tane yörünge vardır. Asla değişmeyen bu 7 yörüngedeki elektron sayısı da bir matematiksel formülle belirlenmiştir: 2n2. Atomların tüm yörüngelerinde bulunabilecek en fazla elektron sayısı işte bu formülle sabitlenmiştir (formüldeki "n" harfi, yörünge numarasını belirtir).

Evreni oluşturan sınırsız sayıdaki atomun elektron yörüngelerinin asla şaşmadan 2n 2 formülüne uyarak belirli bir sayıda kalmaları bir düzenin göstergesidir. Elektronlar inanılmaz hızlarda hareket etmelerine rağmen, atomun içinde herhangi bir kargaşanın çıkmaması da yine bu eşsiz düzenin bir devamıdır.

Elektronlar atomun içinde son derece karmaşık bir yörünge izlerler. Bu küçük alanda şehir trafiğinden çok daha kalabalık bir ortam oluşmasına rağmen, en ufak bir düzensizlik yaşanmaz.

Sembol: Ac

Atom numarası: 89

Atom ağırlığı: 227g/mol

Grup Adı: Aktinidler<B><SPAN style="COLOR: #333399">