Atom

Atomik yapılı elementler, aynı cins atomlardan oluşan ve doğada tek başlarına bulunan elementlerdir. Molekül yapılı elementler ise, aynı cins atomların ikili veya daha fazla sayıda grup halinde bulunduğu elementlerdir. Bazı atomik yapılı element örnekleri: demir (Fe); bakır (Cu); kurşun (Pb); çinko (Zn); altın (Au). Bazı molekül yapılı element örnekleri: oksijen (O2); azot (N2).

Elektron, maddenin temel yapı taşı olan atomun bir bileşeni olup, negatif elektrik yüküne sahip bir atomaltı parçacıktır. Elektronun bazı temel özellikleri: Elektrik yükü: -1.602 x 10⁻¹⁹ Coulomb. Kütle: Yaklaşık 9.109 x 10⁻³¹ kilogram. Spin: Kendi ekseni etrafında dönme olarak düşünülebilen içsel bir açısal momentum. Dalga-parçacık ikiliği: Hem parçacık hem de dalga özellikleri gösterir. Konum ve hız belirsizliği: Heisenberg belirsizlik ilkesine göre, bir elektronun hem konumu hem de hızı aynı anda kesin olarak belirlenemez. Elektronlar, atom çekirdeği etrafında belirli enerji seviyelerinde (yörüngelerde) döner ve kimyasal bağların oluşumunda, elektriksel iletkenlikte önemli rol oynar.

Aufbau kuralını kodlamak için Python gibi bir programlama dili kullanılabilir. Aufbau kuralını kodlamak için aşağıdaki adımlar izlenebilir: 1. Gerekli kütüphaneyi içe aktarma. 2. Değişkenleri tanımlama. 3. Orbitallerin listesini oluşturma. 4. Son elektron konfigürasyonunu depolamak için bir değişken tanımlama. 5. Kullanıcıdan atom numarasını alma. 6. Kodun geri kalanını yazma. Kodun tam olarak nasıl yazılacağı, kullanılan programlama diline ve kişisel tercihlere göre değişebilir. Aufbau kuralını ve diğer kuantum mekaniksel prensipleri anlamak için bir uzmana danışılması önerilir.

Hayır, değerlik ve elektron dizilimi aynı şey değildir. Elektron dizilimi, bir atomdaki elektronların orbitallere nasıl dağıldığını gösterir. Aynı değerlik elektron sayısına sahip elementler, benzer kimyasal özellikler gösterir.

Atomcu, atomla uğraşan kişi anlamına gelir. Ayrıca, atomcu kelimesi, Leukippos ve Demokritos tarafından geliştirilen ve nesnelerin bölünmez parçalardan meydana geldiğini ileri süren atom düşüncesini benimseyen kişiler için de kullanılır.

Element ve molekül arasındaki temel farklar şunlardır: Bileşim: Element, yalnızca bir tür atomdan oluşan saf bir maddedir. Periyodik Tablo: Elementler periyodik tabloda yer alırken, moleküller kimyasal formüllerle tanımlanır. Saflık: Elementler saf maddelerdir; moleküller ise birden fazla elementten oluşabilir. Yapı: Elementler, fiziksel ve kimyasal olarak daha basit yapılardır; moleküller ise daha karmaşık yapılardır. Örnekler: Oksijen (O) bir elementtir ve yalnızca oksijen atomlarından oluşur.

Atom yarıçapı, periyodik tabloda şu şekillerde artar: Bir grupta (dikey sütun) yukarıdan aşağıya inildikçe atom yarıçapı genellikle büyür. Bir periyotta (yatay sıra) sağdan sola gidildikçe atom yarıçapı genellikle büyür. Ayrıca, elementin taşıdığı enerji katmanı (enerji seviyesi) sayısı arttıkça atom yarıçapı büyür.

Protonların yerinde duramamasının nedeni, içlerindeki kuarkların elektromanyetik itme kuvvetine rağmen bir arada kalmasını sağlayan güçlü nükleer kuvvetin etkisi altında sürekli hareket etmeleridir. Protonlar, iki yukarı kuark ve bir aşağı kuarktan oluşur ve bu kuarklar zıt yüklü oldukları için harici bir elektrik alana maruz kaldıklarında zıt yönlerde hareket ederler. Ayrıca, protonlar ister atom içinde olsun, ister uzayda serbestçe geziniyor olsun, dikkate değer ölçüde kararlı görünseler de, tek tek protonların bozunum zamanları kuantum fiziği uyarınca tahmin edilemez.

Çekirdekte bulunan proton ve nötronların toplamına kütle numarası veya nükleon sayısı denir. Kütle numarası "A" ile gösterilir ve şu şekilde hesaplanır: A = p sayısı + n sayısı. Burada "p sayısı" proton sayısını, "n sayısı" ise nötron sayısını ifade eder.

Aynı tür atomlardan oluşan maddelere element denir. Elementlerin bazı özellikleri şunlardır: Saf ve homojendirler. Belirli bir erime ve kaynama noktaları vardır. Fiziksel ve kimyasal yöntemlerle daha basit maddelere ayrıştırılmazlar. Sembollerle gösterilirler. Metaller, ametaller, yarı metaller ve soy gazlar olmak üzere dört ana bölümde incelenirler. Bazı element örnekleri: Demir; Bakır; Gümüş; Altın; Oksijen; Hidrojen; İyot; Karbon.

Kovalent yarıçap, iki atomun dalga fonksiyonlarının üst üste binerek kovalent bağ oluşturdukları uzunluk olarak ifade edilir. Kovalent yarıçapın uzunluğu pikometre (pm) veya ångström (Å) cinsinden ölçülür, 1 Å = 100 pm. Genel bir ifadeyle, iki atom arasındaki kovalent bağın uzunluğu, kovalent yarıçapların toplamı olarak verilir, R(AB) = r(A) + r(B).

Hayır, 3s ve 3p orbitalleri aynı enerji seviyesinde değildir. Orbitallerin enerji sıralaması şu şekildedir: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p. Buna göre, 3s orbitalinin enerjisi, 3p orbitalinin enerjisinden daha düşüktür.

Temel hal ve uyarılmış hal, atomdaki elektronların enerji seviyelerine göre iki farklı durumunu ifade eder: Temel hal: Bir atomdaki elektronların en düşük enerji seviyeli orbitallerde yer aldığı kararlı durumdur. Uyarılmış hal: Bir atom, dışarıdan enerji aldığında (ışık veya ısı gibi), elektronlar daha yüksek enerji seviyelerine çıkabilir. Uyarılmış hal, genellikle kısa sürelidir; elektron, temel hale geri dönerken ışık veya başka bir enerji formu yayar.

Altın levha deneyi, aynı zamanda Geiger-Marsden deneyi veya Rutherford altın levha deneyi olarak da bilinir. Deneyin amacı, ince bir metal folyoya çarptığında bir alfa parçacık ışınının nasıl dağıldığını ölçerek, atomun yapısını anlamaktı. Deneyin sonuçları: Alfa parçacıklarının büyük bir kısmı altın levhadan sapmadan geçti. Az sayıda parçacık, büyük açılarla saptı. Bu sonuçlar, atomun büyük oranda boş alandan oluştuğunu ve tüm pozitif yük ile kütlesinin küçük bir çekirdekte toplandığını ortaya koydu.

Madde, tanecikli yapıya sahiptir çünkü tüm maddeler, gözle görülemeyecek kadar küçük taneciklerden oluşur. Bu tanecikler, bir araya gelerek maddeleri oluşturur.

Atomun bölünebilir olduğunu öne süren ilk bilim insanı John Josef Thomson'dur. Thomson, elektronu keşfetmiş ve atomların bu küçük parçacıklardan oluştuğunu savunmuştur. Atomun bölünebileceğini ilk ortaya atan kişi ise Cabir bin Hayyan'dır. Atomun bölünebilir olduğu, Marie Curie ve Henry ßecquerel gibi bilim insanlarının çalışmalarıyla da kanıtlanmıştır. Atomu deneysel olarak bölen ilk bilim insanı ise Otto Hahn'dır.

Hayır, atom yarıçapı ve elektronegativite aynı şey değildir. Atom yarıçapı, bir atomun çekirdeğinden en dıştaki katmanına kadar olan mesafeyi ifade eder. Periyodik tabloda: Atom yarıçapı, periyotlarda soldan sağa doğru azalır, grupta yukarıdan aşağıya doğru artar. Elektronegativite, periyotlarda soldan sağa doğru artar, grupta yukarıdan aşağıya doğru azalır.

Bir atomun 4. katmanında en fazla 32 elektron bulunabilir. Bu, 4. enerji seviyesinin (n=4) 2n² formülü ile hesaplanır, burada n katmanın numarasını temsil eder. 2n² formülü: 2 × 4² = 2 × 16 = 32 Bu formül, her bir enerji seviyesinin belirli sayıda elektron tutabileceğini gösterir: K katmanı: 2 elektron L katmanı: 8 elektron M katmanı: 18 elektron N katmanı: 32 elektron Ancak, gerçek elektron dizilimi atomun türüne ve diğer faktörlere bağlı olarak değişebilir.

Atomun en hızlı hareket eden parçacığı elektrondur. Elektronlar, çekirdek etrafında çok hızlı hareket eder.

Orbitallerin şekilleri, açısal momentum (ℓ) ve açısal momentum kuantum sayısı (ml) ile belirlenir. s orbitalleri: Küresel simetriktir ve açısal dalga fonksiyonu Y₀₀'dir. p orbitalleri: Üç farklı yönde (px, py, pz) bulunur ve dambıl şeklindedir. d orbitalleri: Beş farklı türde (dxy, dxz, dyz, dx²−y² ve dz²) bulunur ve karmaşık geometrilere sahiptir. f orbitalleri: Yedi farklı türde bulunur ve daha karmaşık şekillere sahiptir. Orbitallerin şekilleri, elektronların atom çekirdeği etrafındaki konumunu ve dalga-benzeri özelliklerini tanımlayan matematiksel fonksiyonlar aracılığıyla hesaplanır.