Alaşım

06 Kasım 2007

ALAŞIM

İki ya da daha çok metalin , bazen de bir metal ile karbon gibi bir Ametalin birleştirilmesi ile elde edilen metal niteliğindeki maddelere

Alaşım denir. Örneğin pirinç bakır ile çinkonun eritilerek birbirine karıştırılmasıyla , çelik ise demire karbon katılmasıyla elde edilen bir alaşımdır. İnsanlar önce bakır ve kalay gibi basit metalleri buldular. Sonraları belki de bir yangın sırasında bu iki metal eriyip birbirine karıştığında değişik bir maddenin ortaya çıktığını gördüler. Tunç ya da bronz denen bu yeni maddenin hem bakırdan hem kalaydan daha üstün özellikleri olduğunu anlamaları alaşımların üretiminde başlangıç noktası oldu. Gerçekten de bir alaşım kendisini oluşturan bütün metallerden daha değişik özellikler taşır.

Doğadaki maddelerin çoğunda atomlar birbirine sıkıca bağlanarak molekül denen birimler halinde gruplaşmıştır. Oysa bütün kimyasal elementlerde olduğu gibi metallerde de atomlar moleküller halinde gruplaşmaz, tek başına bulunur. İki yada daha çok elementin bir alaşım oluşturabilmesi için bu tek tek atomların bir ölçüde gruplaşması gerekir. Bazı alaşımlarda bütün atomlar,bazılarında yalnızca bir bölümü bu gruplaşmağa katılır. Örneğin pirinçte bütün bakır ve çinko atomları bir araya gelerek moleküller halinde gruplaşmıştır. Çelikte ise karbon atomlarının bir bölümü demir atomları ile birleşerek demir karbür molekülleri oluştururken ,bir bölümü bu gruplaşmağa katılmaz. Çeliğin sert ya da yumuşak olması da karbon ve demir atomları arasındaki bu gruplaşmanın biçimine bağlıdır. Bir alaşım elde etmenin en kolay yolu elementleri eriterek sıvı halde iken birbirine karıştırmaktır. Ama elementleri eritmeden birlikte ısıtarak da alaşımlar hazırlanabilir. Eskiden çelik üretiminde uygulanan temel yöntem demir ve odun kömürü halindeki karbonu birlikte ısıtmaktı. Katı elementleri bir arada ısıtarak alaşım elde etme yöntemi bugünde yaygın olarak uygulanır. Bu üretim süresince önce metaller toz haline getirilerek karıştırılır, ardından sıkıştırılarak biçimlendirilir ve en sonunda ısıtılır. Metallerin toz haline getirilmesi içeren bütün üretim yöntemlerine toz metalurjisi denir.

Özel amaçlı uygulamalarda alaşımlar katışıksız metallerden daha çok kullanılır. İki metalden oluşan bir alaşımın erime noktası bu iki bileşenin erime noktalarından daha düşük, daha yüksek ya da tam ara değerde olabilir. Bu nedenle metal yüzeyleri ya da parçaları birleştirmek , erime noktası katışıksız metallerden daha düşük olan kurşun ve kalay ya da bakır ve çinko alaşımları lehim olarak kullanılır. Alaşımların bir başka özelliği de genellikle bileşenlerinden daha sert ve dayanıklı olmasıdır.

Demire karbonun yanı sıra başka elementler katılarak özel alaşımlı çelikler elde edilebilir.

Sözgelimi krom çeliğe paslanmazlık özelliği kazandırır. tungsten, yüksek sıcaklıklarda bile sertliğini koruyan , sürtünmeye ve aşınmaya dayanıklı takım yada hız çeliklerinin en önemli katkı maddesidir. Bilinen 100 ü aşkın kimyasal elementten 70 i metal olarak sınıflandırılır. Bunların 30 kadarı da sanayide kullanılan çeşitli alaşımların bileşimine girer. bu alaşımların sayısı burada anılamayacak kadar kabarıktır ; ama en önemlileri aşağıdaki gruplar içinde sınıflandırılabilir.

DEMİR ALAŞIMLARI: En önemli demir alaşımı demir ve karbondan oluşan çeliktir. Başta takım ve aletler , demiryolu rayları , inşaat gereçleri olmak üzere pek çok alanda kullanılan çeliğin yıllık üretimi milyonlarca tonu bulur. Çeliğin belki de en önemli özelliği ısıtılıp suya daldırılarak sertleştirilebilmesidir. Demire karbondan başka elementlerin de katılmasıyla elde edilen çeliklere alaşım çelikleri denir. Paslanmaz çelik , hız çelikleri ve demirden daha güçlü mıknatıslanma özelliği gösteren mıknatıs çelikleri bu gruptandır.

ALÜMİNYUM ALAŞIMLARI : Bu alaşımlar çok hafif olduğundan hava, kara ve demir yolu taşıtlarının yapımında kullanılır. Alüminyum un yanı sıra az miktarda bakır , magnezyum ve manganezle birleştirilmiş silisyum içeren bu alaşımın dayanıklılığı yumuşak çeliğinkine yakın , ama ağırlığı onun ancak üçte biri kadardır. Tıpkı çelik gibi işlemden geçirilerek , düraliminin sertlik ve dayanıklılık derecesi artırılabilir. Alüminyumdan daha dayanıklı , ama çok daha hafif olan alüminyum –lityum alaşımı da uzay araçlarının yapımında kullanılır.

BAKIR ALAŞIMLARI : Bakır alaşımları bütün sanayi alaşımlarının en eski ve en önemli gruplarından biridir. Örneğin pirinç yüzde ile 40 arasında çinko katılmış bir bakır alaşımıdır. Aynı metaller değişik oranlarda karıştırıldığında madde de para basımında kullanılan altın renginde alaşım elde edilir.

NİKEL ALAŞIMLARI: Nikel gerek çeliğe gerekse bakır alaşımlarına katıldığında önemli özellikler kazandıran bir alaşım metalidir. Ayrıca bazı alaşımların temel bileşeni olarak metallurjide büyük önem taşır. Örneğin en elverişsiz çevre koşullarında parlaklığını yitirmeyen Monel ,yüzde 28 oranında bakır ve yüzde 5 oranında başka metaller katılmış önemli bir nikel alaşımıdır.

ÇİNKO ALAŞIMLARI : Çinkoya az miktarda başka metaller karıştırıldığında erime noktası düşük olan alaşımlar elde edilir.

Genellikle bakır içeren bu çinko alaşımları basınç altında çelik kalıplara dökülerek çok çeşitli parçaların yapımında kullanılır.

DEĞERLİ METAL ALAŞIMLARI eğerli metallerin bilinene örnekleri altın , gümüş ve platindir. Doğada az bulundukları için bu adla anılan değerli metaller katışıksız haldeyken çok yumuşaktır. Ama alaşımları sert ve dayanıklıdır. Bu yüzden kuyumculukta altın ve gümüşün bakırlı alaşımları kullanılır.

KURŞUN ALAŞIMLARI : Kurşun ve kalay belirli planlarda karıştırıldığında yumuşak lehim alaşımı , daha değişik oranlarda karıştırıldığında yumuşak lehim alaşımı , daha değişik alanlarda karıştırıldığında sert kalay yada beyaz metal denen çeşitli alaşımlar elde edilir.

CIVA ALAŞIMLARI : Oda sıcaklığında sıvı halde bulunan cıvanın başka metallerle yaptığı alaşımlara analgam denir. Bunlardan en bilineni çürük dişlere

Dolgu yapmak için kullanılan gümüş amalgamdır.

ÖBÜR ALAŞIMLAR : Bugün Babbitt metalleri yarı beyaz metaller adıyla anılan alaşımların ilkini 1839 da ABD li sanayici Isaac Babbitt yapmıştı. Metalurji uzmanları alışılmış metallerin dışında yeni yeni elementler kullanarak hergün yeni bir alaşım üretirler. Kullanılan metallerin bütün özellikleri bilinsede bu metallerden oluşan herhangi bir alaşımın ne gibi özellikler taşıyacağı uzun deneyler yapılmadıkça bilinemez. Alaşımı katılan metaller karışım oranları ve yapım yöntemi değişmediği sürece elde edilecek alaşım her zaman aynı olur. Ama karışım oranlarındaki en küçük bir değişiklik bambaşka özelliklerde bir alaşımla sonuçlanabilir.

Asitler Ve Bazlar

06 Kasım 2007

ASİTLER VE BAZLAR

ASİTLER

Asitler, çözeltiye hidrojen iyonu bırakan bileşiklerdir. Bütün asitler hidrojen (H+) içerir. Genelde;

1- Ekşi bir tada sahiptirler.

2- İndikatörlerin rengini değiştirirler. (Asitler litmus kağıdını kırmızıya çevirirler).

3- Bazlarla reaksiyona girdiklerinde tuz ve su oluştururlar. Bundan başka çok çeşitlilik gösteren başka özellikleri de bulunur. Bu spesifik özellikler, anyon muhtevası ve ayrılmamış molekülerden dolayı olur. Çeşitli asitlerin molekülleri, çözeltiye farklı miktarda serbest Hidrojen bırakma eğilimindedirler.

Hidroklorik asit (güçlü asit)

HCI H + CI –

Asetik asit (zayıf asit)

C2 H4 O2 (CH3COOH)

Asetik asit; (sirke) zayıf iyonize olur ve serbest oksijenden az miktarda çözeltiye bırakır. Güçlü asit ve bazlar iyonlarına ayrılır ve ayrılmış halde bulunur. Bu asit olarak tek yönlü ok ile ifade edilir. Zayıf asit ve bazlar sürekli olarak iyonizasyon prosesi altındadırlar. Serbest iyonlar sürekli olarak tekrar kombine olurlar. Bu durum çift yönlü ok ile belirtilir.

Asidik olan bir su asit nötralizerleri ile arıtılır. Su asidik ise geçtiği yerlerde zamanla mavi-yeşil lekeler ortaya çıkar. pH testleri ile suyun asidik olup olmadığı anlaşılabilir.

Asit nötralizer olarak kalsit kullanıldığı zaman suya karışan çözünmüş kireç taşları su sertliğinin artmasına neden olur.

Soda veya sodyumhidroksit ile de pHyükseltilebilir.

BAZLAR

Bazlar, hidroksit iyonu bırakan maddelerdir. Örnek olarak Sodyum hidroksit (NaOH) ve amonyum hidroksit (NH4OH) verilebilir.

Sodyum hidroksit,

Na OH Na + + OH –

Amonyum hidroksit,

NH4OH NH4+ + OH –

Genelde;

1- Acı tada sahiptirler.

2- Kaygan hissiyatı verirler.

3- İndikatörlerin rengini değiştirirler. (Litmus kağıdını mavi yaparlar).

Amonyum hidroksit, zayıf bir bazdır ve çökeltiye az miktarda hidroksit iyonu bırakırlar. Güçlü baz ve zayıf baz durumu da asitlerde olduğu gibidir.

pH

pH suyun asitlik veya bazlık durumunun bir ölçüsüdür ve logaritmik bir ölçüdür. Saf su H ve OH iyonları açısından dengelidir ve PH değeri 7’dir.

PH<7 ise asidik , PH>7 ise baziktir.

PH H+ iyonlarının elektrik potansiyellerine bağlı olarak veya renk indikatörleri ile ölçülebilir.Düşük PH’lı sular çoğunlukla, hız kısıtlayıcı reaksiyon olan katot reaksiyonunu kolaylaştırıp, korozyonu artırır. Bu parametre içme suyunun güvenliği hakkında direk bilgi vermez. Düşük pH ve aynı zamanda düşük TDS ‘li sular korozif olduğu için borulardaki birtakım zehirli metalleri çözebilir. Yüksek pH ‘a sahip sularda da pH’ı yükselten kimyasalların zararlı olup olmadığı belirlenmelidir.

pH: hidrojen iyon konsantrasyonu veya sudaki hidrojen potansiyeli.

pH’ın asitlik ve alkalilikle ilişkisi

Asidite,alkalinite ve pH derecesi ayrı ayrı şeylerdir. Mesela hidroklorik asidin, sülfirik asidin ve hidroklorik asidin 0.1 normal eriyiklerinin (1 litre suda 1 litre eşdeğer gram ağırlıkta asit bulunan eriyik normal eriyiktir.) asiditesi birbirinin aynıdır. Halbuki bu eriyiklerin pH değerleri farklı ve sırasıyla 1.08, 1.20,2.889’dur. Asitlik bir yetenek faktörü olup bazları nötürleştirmek kapasitesi olarak belirlenir; aynı şekilde alkalilikte bir yetenek faktörüdür ve asitleri nötrleştirme kapasitesidir. Halboki pH değeri aksine bir şiddet, yoğunluk faktörü olup hidrojen iyonlarının konsantrasyonunu gösterir. PH değeri asitlik ve alkalilik aktivitesinin (faaliyet derecesinin) bir ölçüsüdür.

Alkalilik bir sudaki HCO3, CO3 ve OH köklerinin toplamının me/lt veya mg/lt cinsinden eşdeğeri kalsiyum karbonat olarak verilmektedir. Asitlik de aynı şekilde sudaki SO4,CI,NO3 ve diğer asit köklerinin toplamına karşı gelen eşdeğer CaCO3 miktarını me/lt veya mg/lt cinsinden göstermektedir.

Yani alkalilik ve asitlik terimleri eriyikte mevcut HCO3 ve SO4 gibi birçok köklerin ağırlığını göstermekte fakat bunların hiçbiri eriyiğin kimyasal aktivitesi hakkında fikir vermemektedir. Halbuki pH , eriyiğin kimyasal aktivitesinin bir ifadesidir; zira eriyik ne kadar aktif ise o kadar çok iyonize olacak ve içindeki H+ iyonu miktarıda ona göre artacaktır.

Önemli asit ve bazların özellikleri ve kullanıldığı alanları aşağıda bulabilirsiniz.

FORMİK ASİT(HCOOH):

Bakterilere küf ve mayalara etki eder…

Mikrobik bozunmayı önlemek için gıdalarda koruyucu olarak kulanılır… ( Karınca salgısında bol miktarda bulunur)

ASETİK ASİT(CH3COOH):

Sirke asidi olarak bilinir. Asetik asitin %5-8 likçözeltisİ sirke olarak kullanılır. Asetik asit birçok ilaç endüstri maddesinin kullanılmasında kullanılır.Tahriş edici bir kokouya sahip bir sıvıdır. Alüminyum asetat tuzu,taze kesilmiş yaralarda kan dindirici olarak kullanılır.

SORBİK ASİT(HC6H7O2):

Küf ve mayaların gelişmesine engel olur.Bu özelliğinden dolayı yiyeceklerde antimikrobik koruyucu olarak kullanılır. Kokusu lezzeti yoktur.

SÜLFÜRİK ASİT(H2SO4):

Endüstüride kullanılan en önemli asit ve dünyada en çok üretilen kimyasallardan biridir. SO2 gazı kullanılarak Kontakt metodu denilen bir metotla üretilir. Endüstride birçok alanda kullanılan bu asit,özellikle gübre üretiminde,amonyum sülfat üretiminde,patlayıcı yapımında,boya sanayinde,petrokimya sanayinde kullanılmaktadır.

BENZOİK ASİT(C6H5COOOH):

Beyaz renkli iğne ve yaprakçık görünümünde bir maddedir.Gıdalarda mikrobik bozunmayı önlemek için kullanılır. En çok kullanıldığı alanlar,meyva suyu,marmelat,reçel,gazlı ,içecekler,turşular ,ketçap ve benzeri ürünlerdir. Benzoik asit, bir çok bitkinin yaprak ,kabuk ve meyvelerinde bulunur.Benzoik asit genellikle sodyum tuzu olarak (Sodyum benzoat) kullanılır. İlave edildiği bitkinin tadını etkiler.

FOLİK ASİT :

Folik asit dokularında az da olsa bulunur.Folik asit en çok koyu yeşil yapraklı sebzeler ve gıda olarak kullanılan hayvanların böbrek ve karaciğerlerinde bulunur. Biftek, huhubat, sebzeler,domates,peynir ve sütte az miktarda bulunur.Folik asit eksikliğinde vücutta anemi (kansızlık )ortaya çıkar.

HİDROJEN SÜLFÜR(H2S):

Renksiz bir gazdır. Kokmuş yumurtayı andıran bir kokusu vardır. Çok zehirlidir. Uzun zaman solunduğunda insanı öldürebilir. Havada seyreltik olarak bulunduğunda yorgunluk ve baş ağrısı yapar.

NİTRİK ASIT(HNO3):

Nitrik asit,dinamit yapımında kullanılır. Nitrik asitin gliserin ile reaksiyonundan nitrogliserin meydana gelir. Ayrıca nitrik asit NH4NO3 içeren gübrelerin üretiminde kullanılır.

FOSFORİK ASİT(H3PO4):

Saf fosforik asit,renksiz kristaller halinde bir katıdır. Fosforik asit,en çok fosfatlı gübrelerin yapımında ve ilaç endüstrisinde kullanılır.

HİDROFLORİK ASİT(HF):

Hidroflorik asit yüksek oktanlı benzin yapımında ,sentetik kriyolit (Na3AlF6) imalatında kullanılır. Ayrıca hidroflorik asit camların üzerine şekiller yapmak için kullanılır. Bu iş için,önce cam eşya yüzeyi bir parafin tabakası ile kaplanır.

Sonra parafinin üzerine bir çelik kalem ile istenen şekil çizilir. Bu çizgilere hidrojen florür gazı veya çözeltisi tatbik edilir. Camdaki parafin temizlendikten sonra camda yalnız sabit şekiller kalır.

SODYUM HİDROKSİT(NaOH):

Beyaz renkte nem çekici bir maddedir. Suda kolaylıkla çözünür ve yumuşak kaygan ve sabun hissi veren bir çözelti oluşturur. Sodyum hidroksit,laboratuvarlarda CO2 gibi asidik gazları yakalamak için kullanılır. Endüstride bir çok kimyasal maddenin yapımında ,yapay ipek,sabun,kağıt,tekstil,boya,deterjan endüstrisinde ve petrol rafinerilerinde kullanılır.

POTASYUM HİDROKSİT(KOH):

Endüstride arap sabunu üretiminde,pillerde elektrolit olarak ve gübre yapımında kullanılır.

KALSİYUM HİDROKSİT(Ca(OH)2):

Beyaz bir toz olup,suda hamurumsu bir görünüş alır. Sönmemiş kirece su ilave edilmesi ile elde edilir. Kalsiyum hidroksit asidik gazların uzaklaştırılması (Hava gazından hidrojen sülfürün uzaklaştırılması gibi),kireç ve çimento yapımı alanlarında kullanılır.

AMONYAK(NH3):

Renksiz,kendine özgü keskin kokusu olan bir gazdır. Sıvı amonyak özellikleri bakımından suya benzer, polar yapıdadır,hidrojen bağı yapar ve su gibi iyonlarına ayrışır. Amonyak endüstride en çok azotlu gübrelerin ve nitrik asitin üretiminde başlangıç maddesi olarak kullanılır. Zayıf baz olarak ve birçok Laboratuvarlarda ise amonyak ,zayıf baz olarak ve birçok kimyasal maddenin elde edilmesinde kullanılır. Amonyak bilhassa nitrik asit ve amonyum tuzları imalatında,üre,boya,ilaç ve plastik gibi organik madde imalatında kullanılır. Amonyak gazı normal sıcaklıkta basınç uygulandığında kolaylıkla sıvılaşır oluşan bu sıvının buharlaşma ısısı yüksektir (327 kcal/g ) bundan dolayı amonyak endüstride soğutucu olarak kullanılır.

HİDROSİYANİK ASİT(HCN):

Tabiatta bulunan zehirlerin en kuvvetlisidir. HCN’nin kokusu şeftali çekirdeği içi kokusuna benzer. Metreküpte 34 miligram HCN varlığında kokusu hissedilir. Öldürücü dozu konsantrasyonuna bağlıdır. Mesala,200 mg/m3 konsantrasyonda öldürücü doz 2000 mg dk/m3’tür.

www.sanalhoca.com

Atom Ve Yapısı

06 Kasım 2007

ATOM VE YAPISI

******Hava,su,dağlar,hayvanlar,bitkiler,vücudumuur duğumuz koltuk,kısacası en ağırından en hafifine kadar gördüğümüz ,dokunduğumuz ,hissettiğimiz herşey atomdan meydana gelmiştir.Elinizde tutuğunuz kitabın herbir sayfası milyarlarca atomdan oluşur.Atomlar öyle küçük parçalardır ki,en güçlü mikroskopla dahi bir tanesini görmek mümkün değildir.Bir atomun çapı ancak milimetrenin milyonda biri kadardır.

******Bu küçüklüğü bir insanın gözünde canlandırması pek mümkün değildir.O yüzden bunu bir örnekle açıklamaya çalışalım:

******Elinizde bir anahtar olduğunu düşünün. Kuşkusuz bu anahtarın içindeki atomları görebilmemiz mümkün degildir.Atomları mutlaka görmek istiyorum diyorsanız,elinizdeki anahtarı dünyanın boyutlarına getirmemiz gerekecektir.Elinizdeki anahtar dünya boyutunda büyürse,işte o zaman anahtarın içindeki her bir atom bir kiraz büyüklüğüne ulaşır ve sizde onları görebilirsiniz.

******Yine bu küçüklügü kavraya bilmek ve herseyin nasıl atomlarla dolu olabildigini görebilmek içinbir örnek daha verelim:

******Bir tuz tanesinin tüm atomlarını saymak istedigimizi düsünelim.Saniyede bir milyar (1.000.000.000) tane sayacak kadar eliçabuk olduguuzuda varsayalım.Bu dikkate deger beceriye karsın bu ufacık tuz tanesi içindeki atom sayısını tam olarak tesbit edebilmek için besyüz yıldan fazla zamana ihtiyacımz olacaktır.

******Peki bu kadar küçük bir yapının içinde ne vardır?

******Bu derece küçük olmasına rağmen atomun içinde evrende gördüğümüz sistemle kıyaslayabileceğimiz derecede kusursuz bir sistem bulunmaktadır.

******Her atom, bir çekirdek ve çekirdeğin çok uzağındaki yörüngelerde dönüp-dolaşan elektronlardan oluşmuştur.Çekirdeğin içinde ise proton ve nötron ismi verilen başka parçacıklar vardır.

ÇEKIRDEK

******Çekirdek,atomun tam merkezinde bulunmaktadır ve atomun niteliğine göre belirli sayıda proton ve nötrondan oluşmuştur.Çekirdeğin yarı çapı,atomun yarıçapının onbinde biri kadardır.Rakam olarak erilirse;atomun yarıçapı 10-8cm, çekirdeğin yarıçapı ise 10-12cm kadardır. Dolayısıyla çekirdeğin hacmi atomun hacminin 10 milyarda biri eder.

******

Bu küçüklüğü yine gözümüzde canlandıramayacağımıza göre, kiraz örneğimizden devam edebiliriz. Biraz önceki sayfada bahsettiğimiz gibi elinizdeki anahtarı dünya boyutuna getirdiğimizde ortaya çıkan kiraz büyüklüğündeki atomların içinde çekirdeği arayalım.Ama bu arayış boşunadır,çünkü böyle bir ölçekte de çok daha küçük olan çekirdeği gözlemleme olanağımız kesinlikle bulunamaz.Gerçekten bir şey görebilmek için yine ölçü değiştirmek gerekecektir.Atomumuzu temsil eden kiraz yeniden büyüyüp ikiyüz metre yüksekliğinde kocaman bir top olacaktır. Bu akıl almaz boyuta karşın atomumuzun çekirdeği yine de çok küçük bir toz tanesinden daha iri duruma gelmeyecektir.

******Öyle ki, çekirdeğin 10-13cm olan ile atomun 10-5cm olan çapını kıyasladığımızda şöyle bir sonuç ortaya çıkar:Atomu bir küre şeklinde kabul ederek bu küreyi tamamen çekirdekle doldurmak istediğimiz taktirde bu iş için 1015 atom çekirdeği gerekecektir.

******ancak bundan daha şaşırtıcı bir durum vardır;Boyutları 10 milyarda biri olmasına rağmen, çekirdeğin kütlesi atomun kütlesinin %99.95′ni oluşturmaktadır.Peki birşey nasıl olurda bir yandan kütlesinin yaklaşık tamaını oluştururken,diğer yandan da hemen hemen hiç yer kaplamasın?

******Bunun sebebi şudur:Atomun kütlesini oluşturan yoğunluk tüm atoma eşit olarak dağılmamıştır, yani atomun bütün kütlesi atomunçekirdeğine birikmiştir. Diyelim ki ,sizin 10 milyon m2 bir evimiz var ve bu evin tüm eşyasını 1 m2 ‘lik bir odada toplamanız gerekiyor .Bunu yapabilir misiniz? Tabii ki hayır. Ancak atom çekirdeği dünyada eşi-benzeri ,olmayan çok büyük bir güçle bunu yapabilmektedir.

******1932 yılına dek ,çekirdeğin proton ve elektronlardan oluştuğu sanılıyordu. Ancak yapılan araştırmalarla elektronların değil nötronların atom çekirdeğini oluşturduğu anlaşıldı.Atom çekirdeine sığabilen bir protonun büyüklüğü ise 10-15 metredir.

ELEKTRONLAR

****** Elektronlar, çekirdeğin etrafında belirli yörüngelerde durmaksızın dönen parçacıklardır ve çekirdeği elektrik yükünden oluşan bir zırh gibi kuşatırlar. Elektronları daha yakından inceleme ve onlara bakabilme imkanımız olsaydı, onların tıpkı dünyamız gibi hareket ettiklerini görürdük. Evet; elektronlar tıpkı dünyanın güneş çevresinde dönerken aynı zamanda kendi çevresinde dönmesi gibi dönerler.

****** Ancak kuşkusuz, elektronların büyüklüğü dünyanın büyüklüğünden çok farklıdır. Eğer bir kıyas yapmak gerekirse; bir atomu dünya kadar büyütsek, bir elektron sadece bir elma boyutuna gelecektir.

****** En güçlü mikroskopların bile göremeyeceği kadar küçük bir alanda dönüp-duran onlarca elektron, atomun içinde çok karışık bir trafik yaratır. Ancak, elektronlar atomun içinde en ufak bir kazaya yol açmazlar. Üstelik atomun içinde yaşanacak en ufak bir kaza atom için felaket olabilir ama atom, kendi sonunu getirecek bu felaketi hiçbir zaman yaşamaz ve varlığını sürdürür.

Elektronlar, nötron ve protonların neredeyse ikibinde biri kadar ufaklıkta 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 dağılsalardı, tüm evren boşlukta dolaşan, proton, nötron ve elektronlardan ibaret olurdu.

Bu durum da tabii olarak evrenin sonunun gelmesine sebep olurdu. kinci olarak; artı yüke sahip olduğu için çekirdeğin, eksi yüklü elektronları kendine çekmesi ve elektronların da çekirdeğe yapışmaları gerekir. Böyle bir durumda da çekirdek bütün elektronları kendine çeker ve atom içine çöker. 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 birbirlerini mükemmel bir şekilde dengelerler. Sonuçta atomdaki bu muazzam sistem dağılıp parçalanmadan sürüp gider. Atoma etki eden bu kuvvetlerden birinin olması gerekenden çok az daha fazla veya az olması atom diye bir kavramın hiç varolmamasına neden olurdu.

Atomun Yapısı

06 Kasım 2007

ATOMUN YAPISI

Maddenin temelinde atom adı verilen çok küçük parçacıklardan oluştuğu kavramı eski yunanlılara kadar uzanır.Milattan önce 5. yüzyılda Leucippus ve Democritus maddenin sonsuz küçük parçacıklara ayrılamayacağını öne sürdüler.Onlar,bir madde daha küçük parçalara bölünmeye devam edilirse en sonunda atomun bölünmeyeceğini iddia ediyorlardı.Atom sözcüğü Yunanca’da bölünmez anlamına gelen atomos sözcüğünden türetilmiştir.

Eski yunan atom kuralları planlı deneylere dayanmıyordu.Bunun için yaklaşık 2000 yıllık bir zaman süresince atom kuramı sadece tartışılmaktan öteye gidilmedi.Atomların varlığı Robert Boyle tarafından THE SCEPTİCAL CHYMİST (1661),Isaac Newton tarafındanda Principia (1687) ve Opticks(1704) kitaplarında kabul edilmişti . Fakat John Dalton’un 1803-1808 yılları arasında geliştirip önerdiği atom kuarmı kimya tarihinde en önemli aşamalardan biri olmuştur.

Elektron:

Gerek Dalton’un gerekse yunanlıların kuramlarında atom,maddenin en küçük taneciği olarak kabul edilmişti.19.yüzyılın sonlarına doğru atomun kendisinin de daha küçük taneciklerden oluştuğu düşünülmeye başlandı.Atom hakkındaki düşüncelerde meydana gelen bu değişikliğe elektrikle yapılan deneyler neden oldu.

1807-1808 yıllarında ünlü İngiliz kimyacısı Humphry Davy bileşikleri ayrıştırmak için elektrik kullanarak beş element (potasyum,sodyum,kalsiyum,stronsiyum ve baryum) buldu.Bu çalışmalarına dayanarak Davy , bilesiklerde elementlerin elektriksel nitelikli çekim kuvvetleriyle bir arada tutulduklarını önerdi.

Vakumdan elektrik akımının geçirildiği deneyler 1859 da Julius Plücker katod ışınlarını bulmasına yol açtı.Katot ışnları elde etmek için havası iyice boşaltılmış bir cam tüpün uçlarına iki elektrod yerleştrilir.Bu elektrodlara yüksek gerilim uygulandığında katot adı verilen negatif elektroddan ışınlar çıkar.Bu ışınlar negatif yüklüdür doğrusal yol izler ve katodun karşısındaki tüp çeperlerinin ışık saçmasına sebep olur. 19.yüzyılın son yıllarında katot ışınları ayrıntılı olarak incelendi.Birçok bilim adamının deneyleri sonucunda katot ışınlarının hızla hareket eden eksi yüklü parçacıklar olduğu ortaya çıktı ve bu parçacıklar daha sonra Stoney’in önerdiği gibi elektron adı verildi.

Katottan çıkan elektronlar katot için hangi metal kullanılırsa kullanılsın aynı özelliktedir.Zıt yükler birbirini çektiğinden katot ışınlarını oluşturan elektron hüzmeleri yolları üzerinde üstte ve altta bulunan zıt yüklü iki levha arasından geçerken pozitif yüklüsüne doğru çekilirler.Demek ki bir elektrik alanı içinde katot ışınları normal doğrusal yollarından saparlar.Bu sapmanın açısı :

Tanecik yükü ile doğru orantılıdır.Yükü büyük olan tanecik az yük taşıyan tanecikten daha çok sapar.

Tanecik kütlesi ile ters orantılıdır.Kütlesi büyük olan tanecik küçük olandan daha az sapar.

Bundan dolayı yükün kütleye oranı bir elektrik alanı içinde elektronların doğrusal yoldan ne kadar sapacağını belirler.elektronlar magnetik bir alan içinde de sapma gösterirler.Fakat bu durumda sapma uygulanan magnetik alana dik yöndedir.

Katot ışınlarının elektrik ve magnetik alanlar içindeki sapmalarını inceleyen Joseph T. Thomson , 1897’de elektron için değerini saptadı bu değer:

E/M=-1,7588.10 üzeri sekiz coul /g dır.

Coul uluslar arası sistemde elektrik yükü birimidir.Bir kulon bir amperlik akım tarafından iletkenin belirli bir noktasından bir saniyede taşınan yük miktarıdır.

Elektron yükünün duyar olarak ölçümü ilk defa Robert A. Milikan tarafından 1909 da yapıldı.Milikan’ın deneyinde x-ışınları etkisi ile havayı oluşturan moleküllerden elektronlar koparılır.Çok küçük yağ damlacıkları da bu elektronları alıp elektrik yükleri ile yüklenirler.Bu yağ damlacıkları iki yatay levha arasından geçirilirler.Yağ damlacıklarının düşüş hızları ölçülerek kütleleri hesaplanır.

Yatay levhalara elektrik akımı uygulandığında negatif yüklü damlacık pozitif yüklü levhaya doğru çekileceğinden damlacığın düşüş hızı değişir.bu koşullar altında düşüş hızı ölçülerek damlacığın yükü hesaplanabilir.Belli bir damlacık bir veya daha çok sayıda elektron alabileceğinden bu yöntemle hesaplanan yükler daima birbirinin aynı değildir.Fakat bu yükler hep belli bir yük değerinin katları olduğundan bu yük değeri bir elektronun yükü kabul edilir.

Proton:

Nötral bir atom veya molekülden bir veya daha çok elektron koparıldığında geriye kalan tanecik koparılan elektronların tolam eski yüküne eşit miktarda artı yük kazanır.Bir neon atomundan bir elektron koparıldığında geriye kalan tanecik koparılan elektronların toplam eksi yüküne eşit miktarda artı yük kazanır.Bir neon atomundan bir elektron koparıldığında bir Ne(+) iyonu oluşur.Bir elektriksel deşarj tüpünde katot ışınları tüpün içinde bulunan gaz atomlarından ve moleküllerinden elektronların çıkmasına sebep oldukları zaman , bu tür artı yüklü tanecikler oluşur.Bu artı yüklü iyonlar eksi yüklü elektroda doğru hareket ederler.Eğer katot delikli bir levhadan yapılmışsa artı yüklü iyonlar bu deliklerden geçerler.katot ışınlarının elektronları ise ters yönde hareket ederler.

Pozitif ışınlar adı verilen bu artı yüklü iyon demetleri ilk defa 1886 da Eugen Goldstein tarafından bulundu.Pozitif ışınların elektrik ve magnetik alanların etkisinde sapmaları ise 1898 de Wilhelm Wien ve 1906 da J.J. Thomson tarafından incelendi.Artı yüklü iyonlar için e/m değerlerinin saptanmasına , katot ışınlarının incelenmesinde kullanılan yöntemin hemen hemen aynısı kullanıldı.Deşarj tüpünde değişik gazlar kullanıldığı zaman değişik tür artı yüklü iyonlar oluşur.

Proton adı verilen bu tanecikler bütün atomların bir bileşenidir.Protonun yüklü elektronun yüküne eşit fakat ters işaretlidir.

Bu yüke yük birimi denir.Proton artı bir elektrik yük birimine , elektron ise eksi bir elektrik yük birimine sahiptir.(Protonun kütlesi elektronun kütlesinin 1836 katıdır).

Nötron:

Atomlar elektrik yükü bakımından nötral olduklarından bir atomun içerdiği proton sayısı elektron sayısına eşit olmalıdır.Atomun toplam kütlesini açıklayabilmek için 1920 de Ernest Rutherford atomda yüksüz bir taneciğin var olduğunu savundu.Bu tanecik yüksüz olduğundan onu incelemek ve tanımlamak zordu.Fakat 1932 de James Chadwick nötronun varlığını kanıtlayan çalışmalarını sonuçlarını yayınladı.Chadwick , nötronların oluştuğu bazı nükleer tepkimelerin verilerinden nötronun kütlesini hesaplayabildi.Bu tepkimelerde kullanılan ve oluşan bütün taneciklerin kütlelerini ve enerjilerini göz önüne alarak Chadwick nötronun kütlesini hesapladı.Bu kütle protonun kütlesinden biraz daha büyüktü.

Günümüzde daha birçok atom altı tanecik bulunmuştur.Fakat bu taneciklerin atom yapısı ile olan ilişkisi çok iyi bilinmemektedir.Kimyasal çalışmalar için atomun yapısı elektron , proton ve nötronun varlığına dayanarak yeterince açıklığa kavuşturulmuştur.

İZOTOPLAR

Belli bir elementin bütün elementlerinin atom numarası aynıdır.Fakat bazı elementler kütle numarası bakımından farklılık gösteren çeşitli tipte atomlardan oluşmuştur.Aynı atom numarasına fakat farklı kütle numarasına fakat farklı kütle numarasına sahip atomlara İZOTOP atomlar adı verilir.

Görüldüğü gibi izotoplar çekirdeklerindeki nötron sayısı bakımından farklıdırlar;bu da doğal olarak atom kütlelerinin farklı olduğu anlamına gelir.Bir atomun kimyasal özellikleri ilke olarak atom numarası ile belirtilen proton ve elektron sayısına bağlıdır.Bundan dolayı bir elementin izotopları birbiri ile hemen hemen aynı olan kimyasal özelliklere sahiptir.Bazı elementler doğada tek bir izotop halinde bulunurlar.Fakat çoğu elementlerin birden çok izotopu vardır.Örnek olarak kalayın 10 doğal izotopu vardır.

Kütle spektrometresi bir elementte kaç izotop bulunduğunu , her izotopun tam olarak kütlesini ve bağıl miktarını saptamak için kullanılır.Buharlaştırılmış madde , elektronlarla bombardıman edilerek artı yüklü iyonlar oluşturulur.Bu iyonlar eksi yüklü bir levhaya doğru çekilerek bu levha üzerinde bulunan dar bir aralıktan hızla geçirilirler.

İyot demeti bundan sonra magnetik bir alan içinden geçirilir.yüklü tanecikler magnetik bir alan içinde dairesel bir yörünge izlerler.Taneciğin yükü arttıkça doğrusal yörüngesinden sapma da artar.Bu nedenle , magnetik bir alanda artı yüklü bir iyonun izlediği dairesel yörüngenin yarıçapı o iyonun e/m değerine bağlıdır.

Değişik e/m değerine sahip iyonların bu son aralıktan geçmesi ise magnetik alan şiddeti veya iyonları hızlandırmak için kullanılan voltaj ayarlanarak sağlanır.Böylece aygıttaki farklı iyon türlerinden her biri bu aralıktan ayrı ayrı geçirilirler.Detektör her farklı iyon demetinin şiddetini ölçer ; bu iyon şiddeti örnekte bulunan izotopların bağıl miktarına bağlıdır.

Atom Numarası ve Periyotlar yasası

19.yüzyılın başlarında kimyacılar elementler arasında bulunan fiziksel ve kimyasal benzerliklerle ilgilendiler.1817 ve 1829 da Johann W. Döbereiner “triad” lar adını verdiği element serileri (Ca,Sr,Ba;Li,Na,K;Cl,Br,I;S,Se,Te) hakkındaki incelemelerini yayınladı burada her seriyi oluşturan elementler birbirine benzeyen özeliklere sahip olup serideki ikinci elementin atom ağırlığı yaklaşık diğer iki elementin atom ağırlıklarının ortalamasına eşittir.

Bunu izleyen yıllarda birçok kimyacı elementleri benzeyen özellikleri açısından sınıflandırmayı denedi.1863-66 yıllarında John A. R. Newlands “oktavlar yasası” nı önerip geliştirdi.Newlands a göre elementler atom ağırlıklarının artış sırasına göre dizildiklerinde sekizinci element birinciye , dokuzuncu element ikinciye benziyor ve bu durum böylece devam ediyordu.Newlands bu ilişkiyi müzik notalarındaki oktavlara benzetti.Fakat gerçek ilişki Newlands’ın varsaydığı kadar basit değildi.Newlands ın çalışmaları dayanaksız bulunmuş ve diğer kimyacılar tarafından ciddiye alınmamıştır.

Elementlerin modern periyodik sınıflandırılması Julius Lothar Meyer ve özellikle Dimitri Mendeleev ‘in çalışmalarına dayanır.Mendeleev periyodik bir yasa önerdi ; bu yasaya göre elementler atom ağırlığı artışına göre incelendiğinde , özelliklerindeki benzerlikler periyodik olarak tekrarlanır.Mendeleev in çizelgesinde benzer elementler grup adı verilen dikey sütunlarda toplanır.

Ayrıca Mendeleev in çizelgesinde henüz bulunmamış elementler için boş yerler bıraktı ve çizelgede olmayan elementlerden üç tanesinin özelliklerini önceden belirtti.Hemen sonra Mendeleev in öngördüğü özelliklerin çoğuna sahip oldukları belirlenen Skandiyum,galyum ve germanyum elementlerinin bulunması periyodik sistemin doğru olduğunu gösterdi.Asal gazların varlığı Mendeleev tarafından öngörülmediği halde bu elementler 1892-98 yılları arasında bulunduktan sonra periyodik çizelgedeki yerlerine oldukça iyi bir şekilde uydular.

Periyodik çizelgedeki plana göre K,Ni ve I elementlerinin atom ağırlığının artışına göre belirlenmiş dizilişinin dışında yer almamaları gerekliydi.Örneği iyot atom ağırlığına göre 52 numaralı element olmalıydı.Fakat kimyasal açıdan benzediği F,Cl ve Br elementleri ile aynı gurupta olabilmesi için iyot keyfi olarak 53 numaralı element oldu.Periyodik sınıflandırmanın daha ayrıntılı olarak incelenmesi ile bir çok araştırıcı periyodik özelliğin,atom ağırlığından çok , başka bir temel bağlı olduğuna inandı.Bu temel özelliğinde o zamanlar periyodik sistemden çıkarılan ve sadece bir seri numarası olan atom numarası ile ilişkisi olduğunu öğrendi.

1913-14 yıllarında Henry G. J. Moseley in çalışmaları bu problemleri çözdü.Yüksek enerjili katot ışınları bir hedefe odaklandığında X-ışınları oluşur.Bu X-ışınları çeşitli dalga boylarındaki bileşenlere ayrılabilir ve bu şekilde elde edilen çizgi spektrumları da fotografik olarak kaydedilebilir.Hedef olarak değişik elementler kullanıldığında değişik X-ışınları spektrumları elde edilir ve her spektrum sadece birkaç karakteristik spektral çizgi içeren X-ışınları spektrumu vardır.

Moseley atom numaraları 13 ile 79 arasında olan 38 elementin X-ışınları spektrumunu inceledi.Her elemen için o elemente karşılık gelen karakteristik spektrum çizgisini kullanan Moseley , elementin atom numarası ile çizgi frekansının kare kökü arasında doğrusal bir ilişki olduğunu buldu.Başka bir değişle elementler atom numarası artışına göre dizildiğinde spektrum çizgisi frekansının karekökü bir elementten diğerine gittikçe sabit bir miktarda artar.

Bundan dolayı Moseley X-ışınları spektrumuna dayanarak elementlerin doğru atom numaralarını tahmin edebildi.Böylece atom ağırlıkları komşu atomlarınkine uygun düşmeyen K,Ni ve I un sınıflandırılması problemi de çözümlenmiş oldu.Diğer taraftan Moseley Ce den Lu e kadar olan seride 14 element bulunması ve bu elementlerin ve bu elementlerin periyodik çizelgede Lantan’dan sonra gelmeleri gerektiğini bildirdi.Moseley’in diagramları ayrıca 79 numaralı elementten önce henüz o zamana kadar bulunmamış 4 elementin var olması gerektiğini de gösterdi.Nihayet Moseley’in çalışmalarına dayanarak periyodik yasa “Elementlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri atom numarasının periyodik fonksiyonudur” şeklinde tekrar tanımlandı.

Moseley in atom numaraları ile Rutherford un tanecikleri saçılma deneyinden hesapladığı çekirdek yükleri oldukça iyi bir uyum içindeydi.buna dayanarak Moseley atom numarasının atom çekirdeğinde bulunan artı birimlerin sayısı olduğunu önerdi.

Moseley ayrıca, atomda bir elementten diğerine gidildikçe artan temel bir nicelik bulunduğunu ifade ederek bu niceliğin ancak merkezdeki artı yüklü çekirdeğin yüklü olabileceğini belirtti.

X-ışınları , görünür ışıktan çok daha kısa dalga boylarına ve dolayısıyla daha yüksek frekans ve enerjilere sahip elektro magnetik ışınlardır.Bir elementin x-ışınları spektrumunun olmasına hedef element atomlarında meydana gelen elektron geçişlerinin sebep olduğuna inanılmaktadır.X-ışınlar tüpüne katot ışınları , hedefteki atomların iç kabuklarından elektronlar koparırlar.Dış kabuktaki elektronlar iç kabuklarda oluşan bu boşlukları doldurdukları zaman x-ışınları yayınlanır.Bir atomda elektronun , yüksek bir enerji düzeyinden K düzeyine geçmesi sonucu oldukça bir büyük bir miktarda enerji açığa çıktığından , elde edilen radyasyonun frekansı yüksektir.Buna karşı gelen dalga boyu da x-ışınlarına özgü olup kısadır.

Bir elektron geçişi sırasında açığa çıkan radyasyonun frekansı ayrıca atom çekirdeğindeki yüke bağlıdır.Açığa çıkan bu enerjinin miktarı çekirdek yükünün karesi ile doğru orantılıdır.Çekirdeğin yükü arttıkça açığa çıkan enerji artar ve yayınlanan radyasyonun dalga boyu kısalır.Moseley in gözlemleri de bu ilişkiyi yansıtmaktadır.

Aşırı İnce Yapı Ve İzotop Kaymaları

06 Kasım 2007

aŞIRI iNCE yAPI VE iZOTOP kAYMALARI

Atom çekirdeklerinin yarıçapları 10-4 A0 mertebesindedir ve elektronun çekirdekten olan tipik uzaklığı ( ~1 A0 ) a göre çok küçüktür. Ve elektronlardan (yaklaşık 104 defa) daha ağırdır. Bu yüzden çekirdeği sonsuz kütleli pozitif bir nokta yük gibi olduğunu düşünebiliriz. Bununla birlikte atom fiziğinde gerçekleştirilebilen yüksek duyarlıklı deneyler, çekirdeğin sonsuz kütleli nokta yük olduğu düşünüldüğünde elektronik enerji düzeyleri üzerinde açıklanamayan ufak etkilerin varlığını ortaya koymaktadır. İlk kez A. Michelson tarafından 1891 de, sonra C.Fabry ve A.Perot tarafından 1897 de gözlenen bu etkilere aşırı ince yapı etkileri denir, çünkü bunlar elektronik enerji düzeylerinde, Kes.5.1 de incelenen ince yapıya karşılık gelenlerden genellikle çok daha küçük kaymalar verirler.

Aşırı ince yapı etkilerini, elektronik enerji düzeylerini yarmadan hafifçe kaymalarına neden olanlar olmak üzere sınıflamak uygundur. Bunlardan öncekine aşırı yapı etkileri denir ve sonrakiler ise izotop kaymaları (veya izotop etkileri) olarak bilinir, çünkü bunlar,çoğu kez yalnız iki veya daha çok izotoplar arasındaki değişimleri inceleyerek algılanabilirler. İzotop kayması örneklerine, Bölüm l ve 3 te çekirdek kütlesinin sonlu olması (indirgenmiş kütle etkisi) nedeniyle hidrojen tipi atomların enerji düzeylerinin düzeltmelerini incelediğimizde rastlamıştık. Özellikle, indirgenmiş kütlenin kullanılmasının bayağı hidrojen atomu (proton+elektron) ile onun ağır izotopu döteryumun (döteron+elektron) spektrum çizgileri arasındaki frekans farkının çok iyi bir tahminini verdiğini gördük. Başka bir izotop kayması,çekirdek yükünün sonlu bir hacim içinde dağılmasından ötürü ortaya çıkan hacim etkisidir ve bu nedenle elektron tarafından hissedilen potansiyel kısa mesafelerde değişir. Bu etkiyi bu bölümün sonunda kısaca gözden geçireceğiz.

Şimdi dikkatimizi atomların enerji düzeylerinin (10 ten l cm e uzanan geniş bir bölgede)yarılmalarından sorumlu olan aşırı ince yapı etkilerine çevirelim. Bu etkiler,elektronların çekirdekte oluşturdukları elektromanyetik alanla çekirdeğin elektromanyetik çok kutup momentlerinin (elektrik tek kutuptan daha yüksek mertebeli)etkileşmesi gerçeğinden doğar. Parite ve zamanın ters dönmesi değişmezliğini kullanarak mümkün çok kutup (2 kutup) çekirdek momentleri sayısının ciddi biçimde sınırlandığı gösterilebilir. Gerçekten,sıfır olmayan çekirdek çoklu momentleri sadece tek değerli k lar için manyetik momentleri ve çift değerli k lar için elektrik momentleri yani,manyetik dipol (k=l),elektrik kuadropol (n=2),manyetik oktopol (k=3) ve benzeridir. Bunların en önemlisi (çekirdek spinine eşlik eden)manyetik dipol momenti ve (çekirdekteki küresel yük dağılımından ayrılma sonucu ortaya çıkan)elektrik kuadrupol momenttir. Önce manyetik dipol etkileşmesinden ileri gelen aşırı ince yapıyı inceleyeceğiz ve sonra kısaca elektrik etkileşmesini tartışacağız.

Manyetik dipol aşırı ince yapı 1924 te W. Pauli çekirdeğin (‘çekirdek spini’ denen) bir I toplam yörüngesel açısal momentumuna sahip olduğunu ve aşırı ince yapı etkilerinin,bu çekirdek spinin yönelmesine bağlı olarak çekirdek spini ile atomun hareket halindeki elektronları arasında manyetik etkileşmesinden ötürü olabileceğini ileri sürdü. I işlemcisinin özdeğerleri,I çekirdek spini kuantum sayısı (genellikle çekirdeğin spini de denir) veya başka bie deyişle belli bir doğrultuda ( cinsinden ölçülen) I nın maksimum mümkün bileşeni olmak üzere I ( ) olarak yazılabilir. Çekirdek içinde l/2 öz spinine sahip ve yörünge hareketine katılabilen nükleon-lardan (proton ve nötronlardan) oluşmuş bileşik bir yapıdır. Öyleyse,çekirdek spini nükleonların spinlerinden oluşmuştur ve yörüngesel bileşeni de içerebilir. Buna karşılık gelen spin kuantum sayısı,I,tam ya da yarım değerler alabilirTam değerler durumunda çekirdek Bose-Einstein istatistiğine uyan)bir bozon,yarım değerler durumunda ise Fermi-Dirac istatistiğine uyan) bir fermiondur. I işlemcisinin özdeğerlerini ile göstereceğiz.Yani M nın mümkün değerleri M 0-I,-I+l…..I dır.

Yukarıda belirttiğimiz üzere bir çekirdek,manyetik momentler için k sı tek ve elektrik momentleri için k sı çift olan (2 kutup momentlerine sahip olabilir Bundan başka I spin kuantum sayılı bir çekirdeğin n sayısı 2I dan daha büyük olmak üzere 2 mertebesinde bir çok kutup momentine sahip olamayacağı gösterilebiliriz. Biz çekirdeği I spini ile orantılı bir M manyetik dipol momentine sahip bir nokta dipol olarak ele alarak başlayacağız. Yani,

Bir elektronlu atomlardır. Burada g çekirdek g çarpanı,ya da çekirdek Lande çarpanı denen (büyüklüğü bir mertebesinde olan) boyutsuz bir sayıdır. M vektörü I boyunca ise g pozitiftir. Denklem (5.ll6) da görülen büyüklüğüne çekirdek manyetonu denir ve bağıntısı ile tanımlanır. Burada m elektronun kütlesi ,M ise protonun kütlesi ve Bohr manyetonudur. Buna göre çekirdek manyetonu, Bohr manyetonundan

çarpanı kadar daha küçüktür.Çekirdek manyetonunun sayısal değeri,

dir.Denklem (5 .ll6) bazen Bohr manyetonu birimlerinde,

olarak yazılır.Bu durumda

küçük bir sayıdır.I n niceliğiI nın belli bir doğrultuda maksimum bileşeni olduğu için denk (5.ll6)

olarak ta yazılabilir.Burada M çekirdek manyetk momentinin değeridir.Çekirdek manyetonu birimlerinde,

dir.I spin kuantum sayısının çekirdek lande çarpanının ve M çekirdek manyetik momentinin değerleri birkaç çekirdek ve nükleon için Tablo 5.l de verilmiştir.

Çekirdek yükü Ze ve Za l olan ve bir M manyetik dipol momentine sahip hidrojen tipi bir atomu gözönüne alalım.Bu sisitemin hamiltonieni,

Olarak yazacağız.Burada H sıfırıncı mertebede hamiltonieni -Ze Coulomb etkileşmesini ve H M dipol momentinden ileri gelen pertürbe edici terimken Kes.5.l de tartışılan göreli (5.29) dan görüldüğü gibi (Za) mertebesinde olan) göreli (ince yapı)düzeltme terimlerini içerir.Bu terim açıkça ince yapıya karşılık gelenden daha küçük düzeltmelere götürecektir,çekirdeğin manyetik momenti elektronunkinden çok daha küçüktür.Bu nedenle toplam elektronik yörüngesel açıdan momentum kuantum sayısı ile gösterilen yalıtık bir elektronik düzeyle ilgilendiğimizi varsayabiliriz.Sıfırıncı mertebe dalga fonksiyonları (H ın özfonksiyonları) elektron ve çekirdek değişkenlerine göre ayrılabilirler ve nin (burada J=L+S elektronlarına ait toplam açısal momentum işlemcisidir)özfonksiyonlarıdırlar.Bunları Dirac gösterimini kullanarak ve ile ek kuantum sayılarını göstererek biçiminde yazacağız.Bu sıfırıncı mertebe dalga fonsiyonları katlı dejeneredir.Pauli yaklaşıklığında – burada benimseyeceğimiz sıfırıncı mertebe dalga foksiyonlarının L ve S nin de özfonksiyonları olduklarını ve böylece daha açık olarak biçiminde yazılabileceğini vurgulayalım.

Şimdi çekirdeğin M manyetik dipol momentinden ileri gelen H pertür basyonunu inceleyeceğiz.Bu dipol momentten ötürü olan manyetik alan,atomun elektronunun hem L yörüngesel açısal momentum ile ve hem de S spin ile etkileşecektir.Birinci etkileşmeyi ile ikincisini ise ile göstereceğiz. Böylece olur.

Atom Ve Periyodik Sistem

06 Kasım 2007

ATOM VE PERİYODİK SİSTEM

ATOMLARIN VARLIĞI İLE İLGİLİ TEORİLER

1. Dalton Atom Modeli

Bilimsel anlamda ilk atom modeli 1807 yılında Dalton tarafından geliştirildi. Dalton, elementlerin ve bileşiklerin birbirine dönüşebilmesini, bunlar arasında sabit oran ve katlı oran yasalarının bulunmasını atomun varlığına delil olarak gösterdi.

Dalton atom modelinin varsayımları şunlardır:

1.Madde, çok küçük, yoğun, bölünemez ve yok edilemez atomlardan oluşmuştur. (Çekirdek tepkimelerinden dolayı geçerliliğini yitirmiştir.)

2.Bir elementin atomları şekil, büyüklük, kütle ve özellik olarak birbirinin aynıdır, farklı elementlerin ki ise farklıdır. (İzotopların varlığı ile geçerliliğini yitirmiştir.)

3.Bir elementin kimyasal tepkimelere katılabilen en küçük parçası atomdur.

4.Farklı element atomlarının belirli oranlarda birleşmesiyle moleküller oluşur. Bir bileşiğin molekülleri birbirinin aynıdır.

2. Thomson Atom Modeli

Thomson elektrik deşarj tüpleriyle yaptığı çalışmaların sonucunda, maddenin yapısında elektrikle yüklü taneciklerin varlığını saptamıştır. Yaptığı deneylerde tüm maddelerde negatif (-) yüklü taneciklerin (elektronların) varlığını gözlemiştir. Maddenin nötr yapıda olmasından dolayı (-) yüklü taneciklere eşit sayıda (+) yüklü taneciklerin de olması gerektiğini ileri sürmüştür. Atomun yapısında (+) ve (-) yüklü taneciklerin yani proton ve elektronun bulunduğunu belirten ilk modeldir.

Thomson atom modelinin varsayımları şunlardır:

1.Atomlar küre biçimli olup yapı çapları yaklaşık 10-10 m dir.

2.Atomlar elektriksel olarak nötrdür. Yani, atomdaki proton ve elektron sayıları birbirine eşittir.

3.Elektronlar atom içinde homojen olarak dağılmıştır.

4.Elektronların kütlesi, protonların kütlesine göre çok küçüktür. Bu nedenle atom kütlesinin büyük çoğunluğunu protonlar oluşturur.

3. Rutherford Atom Modeli

Rutherford, radyoaktif maddeden elde ettiği +2 yüklü alfa taneciklerini çok ince metal yaprak üzerine göndermiştir. Bu ışınların çok büyük bir kısmının sapmadan, az bir kısmının ise saparak metal yapraktan geçtiğini çok az bir kısmının ise geriye yansıdığını saptamıştır.

Rutherford, Thomson atom modeliyle bu sonuçları açıklayamamıştır. Atom homojen bir yapıda olsaydı, bütün a parçacıklarının levhayı geçmesi veya geçmemesi gerekirdi. a taneciklerinden bazılarının çok az sapması veya geri dönmesi, atom içinde (+) yüklü iyonların geçmesini zorlaştıran bir bölümün varlığını gösterdi. Bu nedenle Rutherford, atomda pozitif yükün ve kütlenin atom merkezinde çok küçük hacimde toplandığını düşündü ve bu bölüme çekirdek adını verdi. Deney sırasında sapan veya geri dönen a taneciklerinin çekirdeğe çok yakın gelen veya tam çekirdek üzerine isabet eden tanecikler olduğunu belirtti.

Rutherford atom modelinin varsayımları şunlardır:

1.Atomda pozitif yük ve kütle, atom merkezinde çekirdek olarak adlandırılan çok küçük bir hacimde toplanmıştır. Atomun yarıçapı 10-10 m, çekirdeğin yarı çapı 10-15 m civarındadır.

2.Çekirdekteki pozitif yük miktarı bir elementin bütün atomları için aynı ve diğer atomlarınkinden farklıdır. Pozitif yük sayısı atom kütlesinin yaklaşık yarısına eşittir.

3.Atomların nötrlüğünü sağlamak üzere, proton sayısına eşit sayıda elektron, çekirdek etrafında bulunur. Atom hacminin büyük bir bölümü, çok hızlı hareket eden elektronlar tarafından doldurulur.

Rutherford modeli atomdaki elektronların hareketlerini açıklayamadığı gibi elektronların niçin çekirdek üzerine düşmedikleri sorusunu da yanıtlayamamaktadır.

Dalton, Thomson ve Rutherford atom modellerinde proton ve nötronlarla ilgili bilgiler verildi. Daha sonraki yıllarda Chadwick, atom çekirdeğinde nötron denilen yüksüz bir taneciğin varlığını saptamıştır. Bu şekilde, atomun üç temel tanecikten oluştuğu anlaşılmıştır. Daha sonraki yıllarda atomda, proton, nötron ve elektronun yanı sıra çok sayıda taneciğin bulunduğu anlaşılmıştır. Ancak atomların davranışlarını proton, nötron ve elektron sayıları belirler.

ATOMU OLUŞTURAN TEMEL TANECİKLER

Atomun temel tanecikleri, atom çekirdeğinde bulunan protonlar ve nötronlar ile çekirdeğin çevresinde bulunan elektronlardır.

Tanecik

Bulunduğu yer

Bağıl kütle(akb)

Bağıl yük

Proton(p+)

Çekirdek

1

+1

Nötron(n)

Çekirdek

1

0

Elektron(e-)

Çekirdek dışı

1/1836

-1

Proton sayısı : Atomları birbirinden ayıran temel sayıdır. Bir elementin tüm atomlarında proton sayısı aynı, farklı element atomlarında proton sayısı farklıdır.

Nötron sayısı: Çekirdekteki yüksüz parçacıktır. Bir elementin tüm atomlarında farklı ( izotop ), farklı element atomlarında aynı ( izoton ) sayıda olabilir.

Elektron sayısı: Kimyasal davranışı belirler. Bir atomun elektron sayısı değişince kimyasal özelliği değişir.

Çekirdekte bulunan taneciklere (p+n) nükleon denir.

Elementler sembollerle gösterilir. Sembol aynı zamanda o elementin atomunu da belirtir.

Herhangi bir elementin sembolünün sol üst köşesinde kütle numarası, sol alt köşesinde atom numarası sağ üst köşesinde ise iyonun ise yükü belirtilir.

Atom numarası = proton sayısı =çekirdek yükü = nötr atomdaki elektron sayısı

Kütle numarası = proton sayısı+nötron sayısı = nükleon sayısı

Atomlar, sürtme, ısı ve ışık enerjisi gibi etkilerle elektron kazanarak negatif yüklü veya elektron kaybederek pozitif yüklü hale gelebilir. Yüklü atomlara iyon denir. Negatif yüklü iyonlara anyon, pozitif yüklü iyonlara da katyon denir. İyon yükü (q), iyondaki proton ve elektron sayıları arasındaki farka eşittir.

Yük : elektron vererek ( yükseltgenme) ya da elektron alarak (indirgenme) ulaşılan değerliktir.

Yük = proton sayısı – elektron sayısı

p+ = e- Nötrdür.

p+ > e- Katyondur.

p+ < e- Anyondur.

1910 da F. Soddy (F. Sodi) radyoaktiflikle ilgili çalışmalar yaparken uranyum atomunun farklı kütleli atomlarını bulmuş bu atomlara izotop adını vermiştir.*

İzotop : ( bX – cX )* Atom numaraları aynı, kütle numaraları farklı olan atom ya da iyonlara denir. Başka bir deyişle proton sayıları aynı, nötron sayıları farklı olan atom ya da iyonlardır.

Örneğin H ‘nin doğada üç izotopu vardır:

Hidrojen, H ; 1 p , 0 n

döteryum D ; 1 p , 1 n

trityum T ; 1 p , 2 n içerir.

İzotop atomların ;

*Kimyasal özellikleri aynı, fiziksel özellikleri farklıdır.

* Bir elementle oluşturdukları bileşik formülleri aynı, mol kütleleri farklıdır.

* Doğada bulunuş yüzdeleri farklıdır.Bu nedenle elementler için ortalama atom kütlesinden bahsedilir.

Ortalama Atom kütlesi:

İzotopların doğadaki bolluk yüzdelerine göre kütlelerinin toplamıdır.

Ortalama atom kütlesi:%.KN1 + %.KN2 +..

İzobar : ( bX – bY )

Atom numarası farklı, kütle numarası aynı olan atomlara izobar atom denir. İzobar atomların fiziksel ve kimyasal özellikleri farklıdır. Na-24 ve Mg-24 birbirinin izobarıdır.

İzoton :

Atom ve kütle numaraları farklı nötron sayıları aynı olan atomlara izoton atom denir. İzobar atomların fiziksel ve kimyasal özellikleri faklıdır.

19K(39) ve 20Ca(40) birbirinin izotonudur. K nın nötron sayısı 39-19 dan 20, Ca nın 40-20 den yine 20 dir. Nötron sayıları eşit olduğu için bu iki element birbirinin izotonudur.

izoelektronik : Elektron sayıları aynı olan farklı atom ya da iyonlar. 11Na+1* ve 9F-1 iyonlarında eşit sayıda yani 10 ar elektronu vardır. Bu iki iyon birbirinin izoelektroniğidir.

allotrop :

Bir elementin aynı cins atomlarının farklı bağlanmış kristal ya da molekül şekillerinden her biri birbirinin allotropudur.

Bazı elementlerin allotropları şöyledir:

Karbon: elmas ve grafit

Oksijen: oksijen ve ozon

Kükürt: rombik, amorf ve monoklin kükürt

Fosfor: beyaz, siyah ve kırmızı fosfor

Allotropların ;

·******** Atomlar arası bağ yapıları farklıdır.

·******** Bağ yapılarının farklı olması nedeniyle fiziksel özellikleri farklıdır.

****** (görünüm, erime ve kaynama sıcaklıkları, öz kütle ….)

·******** Başka elementlerle tepkimeye girme yatkınlığı farklıdır.

·******** Bir başka elementle oluşturduğu bileşiklerin formülleri aynıdır.

3. Bohr Atom Modeli

Rutherford atom modeli çekirdek çevresinde bulunan elektronların hareketlerini fizik yasalarına göre açıklamakta yetersiz kalmıştır. Bunun üzerine Danimarkalı Fizikçi Bohr bir elektronlu olan atom ya da iyonlar (1H, 2He+1, 3L+2…) için bir atom modeli geliştirmiştir.

Bohr atom modelinin varsayımları şunlardır:

1. Elektronlar çekirdek çevresinde yarı çapı belli dairesel yörüngelerde bulunabilir. Bu yörüngelere enerji düzeyi de denir. Yörüngeler çekirdeğe yakınlık sırasına göre ya K, L, M… gibi harflerle, ya da 1, 2, 3, …n gibi tam sayılarla gösterilir. Her enerji düzeyinin belirli bir enerjisi vardır.

Çekirdeğe en yakın enerji seviyesinin enerjisi en küçüktür. Çekirdekten uzaklaştıkça yörüngelerin enerjisi artar.

Hidrojen atomunda bir elektron en düşük enerjili yörüngede bulunur.* Bu yörüngelerden birinde bulunan elektron kendiliğinden enerji yaymaz. Elektronu olası en düşük enerjili yörüngelerde bulunan atomun elektron dizilişine temel hal elektron dizilişi denir.

Atom dışarıdan enerji kazanırsa elektron aldığı enerjinin değerine bağlı olarak daha yüksek enerjili bir düzeye sıçrar. Böyle elektronlara uyarılmış elektron, atomlara da uyarılmış atom denir.

Uyarılmış elektron, daha düşük enerjili bir düzeye düşerken hareket ettiği iki enerji düzeyi farkına eşit enerjiyi dışarıya verir.*

PERİYODİK CETVEL

Periyodik Özellikler

I.Aynı Grupta Aşağı doğru:

Atom numararsı artar.

Çekirdek yükü artar.

Temel eerji düzeyi artar.

Atom çapı artar.

İyonlaşma enerjisi azalır.

Elektron verme isteği artar.

Metalik özellik artar.

Erime ve kaynama sıcaklığı azalır.

Yükseltgenme isteği artar.

II.Periyotlarda Soldan Sağa Doğru:

Atom no artar.

Çekirdek yükü artar.

Temel enerji düzeyini sayısı değişmez.

Atom yarıçapı azalır.

İyonlaşma enerjisi artar.

Ametalik özellik artar.

Elektro-negatiflik artar.

Grupların Özellikleri

IA GRUBU

Bileşiklerinde (+)1 değerlik alır

Hidrojenhariç aktif metallerdir.

Element halde bulunmazlar.

Grupta erime ve kaynama noktası atom numarası arttıkça azalır.

2. iyonlaşma enerjisi 1. iyonlaşma enerjisinden çok büyüktür.

Kendilerinin ve oksitlarinin sulu çözeltileri bazik özellik gösterir.

Isı ve elektriği iyi ileten metallerdir.

Halojenlerle birleşip tuzları oluştururlar.

IIAGRUBU

Bileşiklerinde (+2) değerlik alırlar.

Erime kaynama noktaları ve yoğunlukları 1A grubuna göre çok yüksektir.

Erime ve kaynama sıcaklıkları atom no arttıkça azalır.

Kuvvetli indirgen maddelerdir.

Kendilerinin ve oksitlerinin sulu çözeltileri bazik özellik gösterir.

Halojenlerle birleşerek tuzları oluştururlar.

VII A GRUBU

Aktiflikleri en fazla olan ametllerdir.

Gaz halde hepsi iki atomludur.

Grupta yukarıdan aşagğıya doğru kaynama ve erime noktaları artar.

Oda koşullarında Flor ve klor gaz; brom sıvı; iyot katıdır.

Metallerle birleşerek tuzları oluştururlar.

VIII A GRUBU

En yüksek enerji düzeylerindeki orbitaller tam doludur.

Bileşik oluşturmazlar.

Erime ve kaynama noktaları çok düşüktür.

Tümü renksiz ve tek atomlu gaz halde bulunur.

İyonlaşma enerjileri enyüksek gruptur.

Periyodik Cetvelin Özellikleri

06 Kasım 2007

*PERİYODİK CETVELİN ÖZELLİKLERİ *

*

*

1. Periyodik cetvelde düşey sütunlara grup yatay sıralara da periyot denir. 8 tane A (baş grup) 8 tanede B olmak üzere 16 grup vardır.*

2. Bir elementin bulunduğu baş grup numarası onun değerlik elektron sayısına eşittir. Örneğin element 7A grubundaysa değerlik elektronu 7, 3A grubundaysa değerlik elektronu 3 dür.*

3. Aynı gruptaki elementlerin değerlik elektronları aynı olduğundan kimyasal özellikleri de aynıdır.*

4. Periyodik cetveldeki gruplar şöyle adlandırılır.*

*

*Grup Adı **

*

1A Alkali metaller*

2A Toprak alkali metaller *

3A Toprak metalleri*

4A Karbon grubu*

5A Azot grubu *

6A Oksijen grubu*

7A Halojenler*

8A Soygazlar(asal gazlar)*

*

*

5. Her periyot bir alkali metalle başlar ve bir soygaz ile biter. *

6. Hidrojen alkali metal olmadığından 1.periyot alkali metalle başlamaz.*

7. Periyotlarda soldan sağa doğru gidildikçe asitlik özelliği artar, bazlık ve elektrik iletkenliği azalır.*

8. Soldan sağa doğru atom çapı azalırken yukarıdan aşağıya doğru atom çapı artar.*

9. Soldan sağa doğru iyonlaşma enerjisi artarken yukarıdan aşağıya doğru iyonlaşma enerjisi azalır.*

10. Soldan sağa doğru çap azaldığı için elementlerin elektron ilgisi (elektronegatiflik) artar, yukarıdan aşağıya doğru azalır.*

11. Yukarıdan aşağıya doğru metalik özellik artar, soldan sağa doğru azalır.*

*

*BAZI GRUPLARIN ÖZELLİKLERİ*

*

*

1A GRUBU (ALKALİ METALLER) (Li, Na, K, Rb,Cs,Fr) *

*

1. Değerlik elektron sayıları bir olduğu için bu elektronunu kolaylıkla vererek bileşiklerinde sadece +1 değerlik alırlar. İyi indirgendirler.*

*

2. Çok aktif oldukları için tabiatta bileşikleri halinde bulunurlar. Tuzlarının elektroliziyle saf halde elde edilebilirler.*

*

3. Su ve hava oksijeniyle tepkimeye girdiklerinden laboratuvarda eter yada gaz yağında saklanırlar.*

*

4. Alevi karakteristik renklere boyarlar.( Na sarıya, Li kırmızıya )*

5. Yumuşak ve parlaktırlar. Erime noktaları ve yoğunlukları küçüktür. Grupta yukarıdan aşağıya inildikçe yoğunlukları büyür, erime noktaları küçülür.**

*

7A GRUBU ( HALOJENLER ) (F,Cl,Br,I,At) *

*

1. Değerlik elektron sayıları 7 olduğu için bileşiklerinde +7 ile -1 arasında çeşitli değerlikler alabilirler. Özellikle -1 değerlik alırlar.*

2. Hidrojenli bileşikleri asit özelliği gösterir.(HCl,HI,HF….). Grupta yukarıdan aşağıya inildikçe asitlik özelliği artar.*

3. Atom numaraları soygazlardan bir eksiktir.*

4. Grupta yukarıdan aşağıya inildikçe atom no ve atom yarıçapı artar, elektron alma özelliği (elektron ilgisi) azalır.*

5. P.cetvelde elektron alma ilgisi en fazla olan (elektronegatifliği en fazla) element flor olduğundan flor en iyi yükseltgendir.*

6. 2 atomlu moleküller halinde bulunurlar. Oda şartlarında F2, Cl2 gaz , Br2 sıvı I2 ve At2 katıdır.*

ÖSYM sınavında 1A , 7A ve 8A grubunun özellikleri sorulmaktadır.**

*

8A GRUBU (SOYGAZLAR) (He, Ne, Ar, Kr, Xe Rn)*

*

Bu gruba ait olan elementler kararlı olup kimyasal tepkimeye girmezler.*

*

*ELEMENTLERİN PERİYODİK CETVELDEKİ YERİ *

*

Yeri belirlenecek elementin elektron dağılımı yapılır. Değerlik elektron sayısı grubunu, en yüksek enerji düzeyi de periyodunu gösterir. Son orbital S yada P ile bitiyorsa A, d ile bitiyorsa B grubu elementidir.**

*

Örnek : *

Atom numarası 15 olan elementin periyodik cetveldeki yeri neresidir ?**

*

2+3=5 5A*

15X= 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3*

3. periyot**

*

Örnek :*

*

19X, 13Y, 23Z elementlerinin periyodik cetveldeki yerlerini belirleyiniz ?*

*

19X : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 : 4.periyot 1A grubu*

*

*

13Y: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 : 3.periyot 3A grubu*

*

23Z: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 : 4.periyot B grubu**

*

*

*BAZI ÖZELLİKLERİN PERİYODİK CETVELDEKİ DEĞİŞİMİ *

*

1. ATOM NUMARASI*

*

Periyotlarda soldan sağa, gruplarda yukarıdan aşağıya inildikçe atom numarası artar.*

*

2. ATOM YARIÇAPI (Atom hacmi)*

*

Atom yarıçapı atomun büyüklüğünün ölçüsüdür. Bu bakımdan yörünge sayısyıla doğru orantılıdır. Yörünge sayıları eşitse, atom numrası küçük olanın (çekirdekteki çekim kuvveti az olduğundan) yarıçapı daha büyüktür.*

Bu bakımdan gruplarda yukarıdan aşağıya inildikçe atoma yeni yörüngeler eklendiğinden atom çapı artmakta, soldan sağa doğru yeni yörünge eklenmediğinden atom çapı azalmaktadır.**

**

3. İYONLAŞMA ENERJİSİ *

İyonlaşma enerjisi atom çapı ile ters orantılıdır. Soldan sağa doğru çap azaldığından iyonlaşma enerjisi artmakta, yukarydan aşağıya doğru çap arttığından iyonlaş&thorn;ma enerjisi azalmaktadır.**

*

4. ELEKTRON ALMA VE VERME ÖZELLİĞİ

*

Gruplarda yukarydan aşağıya inildikçe elektron verme özelliği artar, periyotlarda soldan sağa gidildikçe azalır. Yörünge sayıları eşit olanlardan, değerlik elektron sayısı az olan daha kolay elektron verir.**

Bir elementin metalik özelliği elektron verme eğilimiyle ölçülür.*

Bir elementin ametalik özelliğide elektron alma eğilimiyle ölçülür.*

Nükleer

06 Kasım 2007

NÜKLEER

ENERJİ

FEN BİLGİSİ DERSİ

DÖNEM ÖDEVİM

TUGBA COSKUN

8/B 228

NÜKLEER ENERJİ

RADYOAKTİVİTE (RADYOAKTİFLİK)

Radyoaktif elementler hiçbir fiziksel etki olmadan yayar.Bunlar kendiliklerinden özelliklerini değiştirerek başka bir maddenin atomu halini alır.Bu sırada çeşitli ışınımlar yayar.Radyoaktivite radyum, uranyum gibi bazı elementlerin özelliğidir.Bu elementlerin ışınımlarına RADYOAKTİF IŞINIM denir.

Bir atomun gözle görülemeyen ışınımlar yayarak , başka bir elementin atomuna dönüşmesine RADYOAKTİVİTE denir.Bu özelliği gösteren uranyum, polonyum, rodyum gibi elementlere RADYOAKTİF ELEMENT denir.

Radyoaktif elementlerin dışarıya saldıkları enerji (ışın)çok büyüktür.Örneğin ; bir gram radyumun bozunması sırasında dışarı saldığı enerji

Yaklaşık 3000 ton kömürün yanmasıyla elde edilen enerjiyle gelen ısıya eşittir.

Bir çekirdeğin kararlı olup olmadığını onun nötron sayısına bağlıdır.Atom

proton

numarası 1-20 arasındaki çekirdekler kararlı çekirdeklerdir.Kararlı çekirdeklerde proton sayısı nötron sayısına eşittir.Atom numarası 83’ten büyük olan bütün atomlar kararsız ve radyoaktifdir.Bunların kararlı hale gelmeleri için kütle numaraları azaltılacak biçimde değişikliğe uğramaları gerekir.Atom numarası 20-83 arasında olanlar çekirdeklerde nötron sayısı proton sayısından daha fazladır.

RADYOAKTİF IŞINLAR VE ÖZELLİKLERİ

Radyoaktif elementlerde bilinen üç ışınım vardır.Bu ışınlara α (alfa), β (beta), γ (gama) ışınları denir.Bu ışınımlar ve radyasyonlar atomun çekirdeğinde oluşur.Bunlar girginle ilgili özellikler gösterir.

1-) Alfa (α) Işınları:

Girginlik özelliği diğerlerine göre en az olan ışındır.(+) elektrikle yüklüdür.+2 yüklü iki protonla iki nötrondan oluşan bir parçacıktır.Heltum atomunun çekirdeğini oluşturur.Doğal yada yapay ağır radyoaktif elementler yayar.Enerjileriyse birkaç milyon elektronvolta (MEV) ULAŞIR.Bu tanecikler hızlandırıcılarla üretilip hızlandırılabilir, enerjiler birkaç yüz hatta birkaç bin MEV’a çıkabilir.Hızlandırılmış parçacıklar nükleer maddeleri bulmada yada elementlerin bileşimini elde etmede kullanılır.

Alfa ışınları radyoaktif ışınımların en az delici olanlarındandırBu nedenle tedavi amacıyla kullanıldıklarında hiçbir süzme işlemi gerekmez.Alfa tedavisi lösemi, romatizma gibi hastalıklarda kullanılmaktadır.

2-) Beta (β) Işınları:

Girginlik özelliği α ışınlarına göre daha fazladır.(-) elektrikle yüklüdür. Herhangi bir radyoaktif element bir beta ışıması yaptığında kütlesinde bir değişme olmaz.Yükü bir artar.Beta ışını alfadan çok daah delici olduğu için derinin yüzeysel katları tarafından durdurulamaz.

3-) Gama (γ) Işınları:

Gama ışınları yüksüz ışınlardır.Girginlik özelliği çok fazladır.Bir radyoaktif element γ ışıması yaptığında jütle ve yükünde bir değişme olmaz.γ ışınları x ışınlarından daha yüksek enerji taşır.Dolayısıyla maddenin içine daha rahat girer.Bu nedenle bazıhallerde x ışınları tercih edilir.γ ışınları artık radyoaktiflik bırakmadan canlı hücreleri tahrib eder.Bu özelliğinden dolayı besin maddelerini mikroptan arındırmada ve korumada γ ışınları kullanılır.,

KARARLILIK VADİSİNE GEZİ

Protonlar ve notronlar çekirdeğin bileşenleri olan nükleonlardır.Bir çekirdeğin kararlılığı iki temel etkene bağlıdır.

1-) Pozitif yüklü protonlar sayıları ne kadar çok olursa olsun birbirlerini o kadar fazla iter.(coulomb itmesi).Çekirdek çok fazla proton içeriyorsa elektriksel itme kuvveti çok yüksektir.Nötronlar bu çekmeden hiç etkilenmezler.

2-) Bu parçalanma eğilimi, güçlü kuvvet denilen kısa erilimli bir kuvvetle bastırılır ve protonlarla nötronların hemen hemen aynı sayıda olması durumunda bu kuvvetin dahada etkili olduğu görülmüştür.

Sonuçta, çekirdeğin çapıgüçlü kuvvetin erimini açarsa bu çekirdeğin kollezyonu daha az yani radyoaktifdir.BU da en büyük çekirdeklerin bile hiçbir zaman 240 nükleonu aşamadıklarını açıklamaktadır.

Aynı sayıda proton için, farklı sayılarda nötrona sahip olan birçok kaarrlı çekirdeğin bulunması sıkça rastlanan bir durumdur.Bu durumda izotoplardan söz edilir.

İzotop:

Aynı elementin olası değişik atom çekirdeği tiplerinden her biridir. İzotopların atom numaraları yani proton sayıları eşittir.Bunlar aynı elktron dağılımı olan , sonuç olarak özdeş kimyasal özellikler gösteren atom çekirdekleridir.Bu çekirdeklerin kütleleri yani nötron sayıları farklıdır.Doğada bulunan 90 element için 280 izotop belirlenmiştir.

FİSYON VE FÜZYON

FİSYON: Uranyum yada plutonyum gibi ağır bir atom çekirdeğinin hemen hemen eşit kütleli iki parçaya bölünmesi fisyon adı verilen çekirdek reaksiyonlarıdır.Bu bölünmede çok büüyk enerji açığa çıkar.Çekirdeğin bölünmeye uğraması 2 şekilde olabilir.

Bölünme ya kendiliğinden olur ki bu buna çok seyrek rastlanır yada bölünme için gereken ek enerjinin çekirdeğe dışarıdan verilmesiyle gerçekleşebilir.

FÜZYON: Hafif elementlerin atom çekirdeklerinin daha ağır bir elementin çekirdeğini olusturmak üzere birleşmesidir.Birleşen çekirdeklerin küçük atom numaralı elementlerin çekirdekleri olması durumunda önemli ölçüde enerji açığa çıkar.Radyoaktif bozunma, füzyon, fisyon sırasında bir miktar kütle enerjiye dönüşür.Büyük Alman Fizikçisi Einstein’a göre madde yoğunlaşmış bir enerjidir.Enerji maddeye, madde de enerjiye dönüşebilir.

Bir çekirdek reaksiyonunda 0,0002 gramlık kütle kaybından sağlanan enerji 5,8 ton kömürün yanması ile elde edilen enerjiye eşittir.*

U R A N Y U M

Elementler çizelgesinde doğal elementlerin sonuncusudur.Simgesi (u) olan bi elementtir.1789’da Klaphrot tarafından Pehblen içinde bulundu.Peligot 1841’de bu cevherden metali ayırmayı başardı.

Uranyum demir görünümünde katı bir maddedir.Urnayum kolayca yükseltgenir ve ısıtıldığında yanar.Kükürt, azot, klorla az yada çok kolay birleşir.Uranyum ıışınlarının kuvantal yapısını tanımlayabilmek için yaklaşık bir yüzyıllık araştırma gerekmiştir.

Doğal uranyum 3 izotopun karışımıdır.En bol bulunan 238 kütle sayılı izotopu radyoaktif radyum ailesinin ; 235 kütle sayılı izotopu;aktinyum ailesinin üyesidir.

İYONLAŞMA

Yansız bir atom yada molekülün + yada – elektrik yükü taşıyıcısı haline geldiği süreçtir.Bir atom bir yada birçok elektron kazanarak – bir iyon haline gelebilir.Öte yandan elektronlarının birini yada birçoğunu yitirerek + iyona dönüşebilir.Bir atom için bir elektron ayrılmasından kaynaklanan birinci iyonlaşma enerjisi, yüklü bir iyondan ikinci elektronu koparmak için gereken ikinic iyonlaşma enerjisi vb… ayırt edilir.

Elektronla çekirdek arsındaki bağ kuvvetlendikçe iyonlaşma enerjisi yükselir ve çoğu kez, atoma en zayıf bağla bağlı dış elektronlardan kaynaklanır.

RADYOAKTİVİTEDEN YARARLANMA

Çekirdeklerin parçalanması yada kaynaşması sırasında açığa çıkan enerjiye nükleer enerji denir.Dünya elektrik tüketimi her on yılda iki kat artmaktadır.Yeni kaynaklar arasında da nükleer enerji ilk sıradadır.Nükleer enerjiden nükleer santrallerde, nükleer silahların yapımında faydalanılır.

NÜKLEER SANTRALLER

Fisyon tepkimelerinin boşaltılmasında ve denetim altında sürdürülmesinde kullanılan aygıtlara nükleer santral denir.Fisyon ile füsyon olayları sırasında çok büyük enerji açığa çıkar.Dünyada 350 kadar nükleer santral vardırve bunlar dünyanın toplam elektrik üretiminin %20 kadarını geçekleştirir.

Nükleer santallerde atom çekirdeklerinin paçalandığı yada birleştiği bölüme reaktör yada atom reaktörü denir.Reaktör santralin ısı merkezidir.Çekirdekleri paçalanan atomlar genellikle uranyum, toryum, plutonyum gibi elementlerdir.

NÜKLEER SİLAHLAR

Nükleer silahlar bölünme (atom), kaynaşma (hidrojen) ve nötron bombaları olmak üzere ikiye ayrılır.

1-) ATOM BOMBASI

Enerjisini çekirdek bölünmesinden (fisyon) alan , kitle halinde tahribat yapmak amacıyla hazırlanmış çok güçlü bir silahtır.

İkinci dünya savaşında bilimci Albert Einstein Almanların atom bombası yapacaklarından kuşkunlandı.Sonunda Manhattan projesi düzenlendi, ilk atom bombası tasarlandı ve yapıldı.Birçok bilimadamı bu projede çalışmayı reddetti, çünkü böylesi bombaların kitlesel yıkımlara yol açacağına inanıyorlardı.

Sonuç olarak 1945’te atom bombaları Japonya’nın Hiroşima ve nagasaki şehirlerine atıldıBu bombaların asvaşın daha çabuk sona ermesine neden olduğuna ve birçok insanın canını kurtardığı söylensede, patlamaları sonucu ölen insan sayısı milyonlarcaydı ve Einstein vicdan azabı çekmesine neden oldu.

2-) HİDROJEN BOMBASI

Termonükleer bomba denir.Hidrojen atomlarının füsyon sonucu daha ağır olan helyum atomlarını vermesisırasında büyük bir patlamayla çok büyük bir enerji açığa çıkar.Bu bombada , hidrojen içeren bir madde bir atom bombasını çevrelemiştir.Atom bombasından daha büyük bir yıkım gücüne sahiptir.

3-) NÖTRON BOMBASI

Fiziksel yıkıcılığı en aza indirerek canlıları etkileyecek biçimde tasarlanan, nötron yayılımı yüksek bir tür nükleer bombadır .

Nötron ışımasının etkisi, bir nükleer patlamanın öteki radyasyonlarından farklıdır.Diğer radyasyonlardan daha derine işler.Nükleer silahlarda reaksiyona müdahale edilemez.Reaksiyon başlayınca önlenmesi mümkün değildir.Ancak nükleer santrallerdeki reaksiyon bütün safhalarında kontrol altındadır.

RADYOAKTİF MADDELERİN

ZARARALARI VE

KORUNMA YOLLARI

Radyoaktiflik ağır biyolojik zararlara yol açabilir.Bu bakımdan bir takım kullanım kurallarının saotanması önemlidir.Bu kurallar gereğince uygulandığında toplum sağlığıda , radyoaktif maddelerle uğraşmak zorunda kalan kişilerin sağlığıda kurtulmuş olacaktır.

Bilinen bilinen bütün ışımalar canlı hücrelerin içinden geçtikleri zaman lezyonlar hatta mutasyon dediğimiz genetik değişimler oluşur.

Bir insanın haftada 0,3 röntgen ışımına uğramasının hiçbir zararı olmaz.Bu arada bir radyoaktiviteye yıllarca dayanılabilir.Ama bir defada 100 rötgen ışımına uğrayan bir insan çok ağır hastalanır.Bir defada 500 röntgen ışınımı ise insanı öldürür.

Işınımalardan korunabilmek için özel önleyici ekranlar kullanılmaktadır.Elle yapılan çalışmalarda kullanılan eldivem ve maskeler veya özel kaplı hacimler ,elktra manyetik ışınmalar için (x ve gama) kurşun levha veya duvarlar, yüksek ışımalar için demir veya betondan duvarlar; nötronlara karşı kullanılan karbon, parafin veya su kullanılır.

ZAMAN ÇİZELGESİ

1896 BECQUEREL RADYOAKTİFLİĞİ BULDU.

1898 P. VE M. CURIE POLONYUM, RADYUM, ALFA, BETA IŞINLARINI BULDULAR.

1911 İZOTOP KAVRAMI ORTAYA ÇIKTI.

1932 J. CHADWICK NÖTRON’ U KEŞFETTİ.

1932-1934 W. PULI VE E. FERMİ BETA RADYOAKTİFLİĞİNİN YANI SIRA NÖTRİNO ÇOK GİRİŞKEN YÜKSÜZ BİR PARÇACIĞINDA YAYIMLANDIĞINI KANITLADI.

1934 J. VE F. JOİLOT-CURIE YAPAY RADYOAKTİFLİĞİ VE β+ RADYOAKTİFLİĞİNİ BULDU.

1935 NÜKLEER KUVVETİN ‘MEZON’ KAVRAMI ORTAYA ÇIKTI.

1938 NÜKLEER PARÇALANMA ‘FİSYON’ O. HAHN VE F. STRASSMANN TARAFINDAN BULUNDU

1970 AĞIR İYON HIZLANDIRICI, ÇEKİRDEKLERİN KARARLILIK KOŞULLARINI ARAŞTIRMAYA İMKAN VERDİ.

ÖNSÖZ

BU ÖDEVİ HAZIRLARKEN GERÇEKTEN DE ÇOK ŞEY ÖĞRENDİM VE ZEVK ALDIM.BU ÖDEVİ OKUYANLARINDA BİRŞEYLER ÖGRENECEĞİNİ UMUT EDİYORUM.

KULLANDIĞIM KAYNAKLAR ŞUNLARDIR:

1-) ATOM VE MOLEKÜL (TÜBİTAK YAYINLARI)

2-) BÜYÜK LAROUSSE ANSİKLOPEDİLERİ

3-)THEMAL LAROUSSE ANSİKLOPEDİLERİ

4-)TEMEL BİLGİ ANSİKLOPEDİSİ

5-)DICTIONNAIRE LAROUSSE ANSİKLOPEDİLERİ,

6-)LİSE 1. SINIF FEN KİTABI

SAYGILARIMLA…

Çözeltiler

06 Kasım 2007

ÇÖZELTİLER

Maddeler doğada element, bileşik ve karışım halinde bulunabilirler. Karışımlar iki şekilde oluşmaktadır. Karıştırılan maddeler birbirleri içersinde fiziksel bir değişikliğe uğramıyorlarsa; bu tip karışımlara heterojen karışımlar denir. Karıştırılan maddeler fiziksel değişikliğe uğruyorlarsa; bu tip karışımlara homojen karışımlar denir. Homojen karışımlar çözeltilerdir.

Çözücü=Saf Su Çözünen=NaCl Çözelti=Tuzlu Su

Çözeltiler iki kısımdan oluşmaktadır. Çözeltide çok bulunan madde çözücü, az bulunan madde çözünendir.

Maddenin üç hali değişik şekillerde bir araya gelerek çözelti oluşturabilirler.

Çözücü Çözünen Örnek

Katı Katı Alaşımlar

Katı Sıvı Ag-Hg Karışımı

Katı Gaz H2’li Pd

Sıvı Katı Tuzlu Su

Sıvı Sıvı Alkollü Su

Sıvı Gaz Gazoz

Gaz Katı Kükürtlü Hava

Gaz Sıvı Nemli Hava

Gaz Gaz Hava

ÇÖZELTİ ÇEŞİTLERİ

Çözeltiler içerdikleri çözünen madde miktarına göre ikiye ayrılırlar.

a)Seyreltik Çözelti: Çözüneni az, çözücüsü çok olan

çözeltidir.

b)Derişik Çözelti: Çözüneni çok, çözüneni az olan çözeltidir

Çözeltiler çözünenin çözünürlüğüne göre üçe ayrılırlar.

a)Doymuş Çözelti: Çözebileceği maksimum miktardaki maddeyi çözmüş olan çözeltidir.

b)Doymamış Çözelti: Çözebileceği maksimum miktardan

daha az çözünmüş madde içeren çözeltilerdir.

c)Aşırı Doymuş Çözelti: Çözebileceği maksimum miktardan daha fazla çözünmüş madde içeren çözeltilerdir.

Çözeltiler elektrik akımı iletkenliklerine göre ikiye ayrılırlar.

a)Elektrolit Çözeltiler: Sulu çözeltileri elektrik akımını iletiyorsa bu tip çözeltilere elektrolit çözeltiler denir.

NaCl(k) Na

b)Elektrolit Olmayan Çözeltiler: Sulu çözeltileri elektrik akımını iletmiyorsa bu tip çözeltilere elektrolit olmayan çözeltiler denir.

Kadmiyum (Cadmium-cd

06 Kasım 2007

KADMİYUM (Cadmium-Cd)

Yeryüzünde nadir olarak bulunan Cd; çinko benzeri bir geçiş elemeni olup, yumuşak ve gümüş beyazı rengindedir. Peryodik tabloda çinkonun altın civanın ise üzerinde yer alan Cd, bu iki elementle bir çok ortak özelliğe sahiptir. Doğada 0 ve +2 değerlikli olmak üzere iki oksidasyon seviyesindeki halde bulunabilmesine karşın; 0 ve metalik hali oldukça nadir görülür. Kadmiyum doğada, kadmiyum klorür CdCl2, kadmiyum bromür CdBr2, kadmiyum iyodür CdI2, kadmiyum nitrat Cd(NO3)2, kadmiyum sülfat Cd(SO4), kadmiyum oksit CdO, kadmiyum sülfit Cd(SO3)2, kadmiyum karbonat CdCO3, kadmiyum orthofosfat Cd(PO4) ve kadmiyum florür CdF2, bilşeşikleri halinde bulunur. Ayrıca radyonüklid olarak da Cd109, Cd113m, Cd115m, Cd155 halinde bulunabilir (yarılanma ömrü; 10-30 yıl arasında değişir). Cd’nin bilinen bir biyolojik fonksiyonun olmamasına karşılık; şimdiye kadar, su, çevre ve faunadaki yaklaşık 1000 üzerindeki maddede bulunduğu tespit edilmiştir.

Cd çevremize üç temel yol ile;

a) Cd’nin rafine edilmesi ve kullanımı esnasında,

b) Bakır ve nikel çıkartılması ve eritilmesinde,

c) Yakıtların yanmaları sonucunda,

atılır. Bunu yanısıra Cd; orman yangınları, rüzgarların getirdiği toprak parçacıkları ve volkanik patlamalarla da, atmosfere doğal yollardan da karışır. Ancak doğal olamayan yollardan dünya atmosferine yani çevremize karışan Cd miktarı doğal olanın 3-10 katı arasındadır. Birikebilen bir zehirli madde (cummulative poison) özelliği taşıyan Cd, Çevre Koruma Ajans’nın (Environmental Protection Agency) hazıladığı 129 adet öncelikli özelliğe sahip kirleticiler arasında yer almaktadır. Ayrıca Cd, insan sağlığına belirgin potansiyel yehlikesi olan 25 zararlı madde arasında da bulunmaktadır.

Tüm kadmiyum bileşikleri tehlikeli ve zararlıdır. Örneğin eritildiğinde buharlaşan Cd, atmosfere karışır ve bunu yüksek konsantrasyonlardaki hali, insan ölümlerine neden olan, böbrek ve kemik iliği ile igili hastalıklara ve amfizeme yol açar. Örneğin kadmiyumdan etkilenen bir kişide aşağıda belirtilen semptomlar görülür:

A. Dört ile sekiz saat arası Cd’lu bir ortamda soluma (etkisini 4-8 saat arasında gösterir);

1. Ağızda metalik bir tat hissi ve baş ağrısı,

2. Solumada kısalma, göğüs ağrısı, köpüklü ve kanlı tükürük,

3. Zayıflık, bacak ağrıları,

4. Aşırı plumöner ödeme bağlı olarak nesessiz kalarak ölüm,

5. Plumöner ödemin bir kaç gün içinde çözülerek yerini bir veya daha fazla hafta süreyle ateş ve göğüs ağrısına bırakması,

6. Solunum yoluyla Cd alınmasını takiben daha ileri bir zamanda ortaya çıkan böbrek ve karaciğer problemleri,

B. Cd’nin ağız yoluyla alınması (etkisini yarım-bir saat arasında gösterir);

1. Aşırı bulantı hissi, kusma, diyare ve karında oluşan kramplar ve aşırı salyalanma,

2. Baş ağrısı, kas krampları, vertigo ve nadire kovülüsyon,

3. Genellikle 24 saatlik bir peryod içinde, bayılma, şok ve ölüm,

4. Yavaş yavaş oluşması muhtemel karaciğer ve böbrek hasarları.

Kamiyumum toz, duman, tuz, …. v.s. yollarla alınması, yani bir anlamda kronik kadmiyum zehirlenmeleri sonucunda, geri dönüşümü olmayan böbrek kanalı hasaları meydana gelir.

Bunun yanısıra, sebebi henüz tam olarak açıklanamamış olmasına karşın, kadmiyumun prostat kanserine neden olduğu belirten bir takım çalışmalar vardır. Kadmiyumun canlılarda neden olduğu diğer zararlar kısaca özetlenecek olursa;

a. Sakat doğumlar,

b. Sperm sayısında azalma, böbrek hasarları, çoçuk ve genç yaşta ölümler, yüksek kan şekeri, anemi,

c. iskelet yapısında bozukluklar, ….

d. Toprak solucanları Cd’yi diğer metallere göre çok daha fazla konsantre halde vücutlarında bulundurmaları nedeniyle, bunlarla beslenen ve biyolojik zincirde önemli bir yeri olan; tavuk, kuş gibi hayvanlar aracılığıyla da insanlara aktarabilme olasılığı,

sayılabilir.

Cd üzerine yapılan çeşitli araştırmalar, bu elementin en çok memelilerde, kuşlarda, balıklarda, likenlerde, alglarda ve ağaçlarda biriktiği gerçeğini ortaya çıkartmıştır.


Destekliyoruz arkada - arkadas - partner - partner - arkada - proxy - yemek tarifi - powermta - powermta administrator - Proxy