Atom

Kuantum fiziği, maddenin ve ışığın atom ve atomaltı seviyedeki davranışlarını inceleyerek aşağıdaki konuları açıklar: 1. Elektron, kuark, proton, nötron ve gluon gibi parçacıkların hareketleri. 2. Fotonlar ve diğer ışık türlerinin etkileri. 3. Belirsizlik ilkesi: Bir parçacığın hem konumunu hem de hızını aynı anda tam olarak bilmenin mümkün olmadığını. 4. Dalga-parçacık ikiliği: Parçacıkların hem dalga hem de parçacık özellikleri gösterebilmesi. 5. Kuantum süperpozisyonu ve dolanıklık: Bir parçacığın aynı anda birden fazla durumda bulunabilmesi ve etkileşimde bulunan parçacıkların birbirlerinden uzakta olsalar bile birbirleriyle ilişkili davranması. Bu ilkeler, kuantum fiziğinin modern teknolojilerin pek çoğunun altında yatan temel prensiplerdir.

İyon, bir veya daha fazla elektron kazanmış veya yitirmiş bir atom veya atom grubundan oluşmuş elektrik yüklü parçacık anlamına gelir.

Çekirdek yükü ve atom yükü aynı şeyler değildir. Çekirdek yükü, atomun proton sayısına eşittir ve aynı zamanda atom numarası olarak da adlandırılır. Atom yükü ise, genel olarak atoma bakılarak belirlenen toplam yük durumunu ifade eder.

Çekirdek yükü, bir atomun çekirdeğindeki proton sayısına eşittir. Formül olarak ifade edilirse: Çekirdek yükü = İyon yükü + elektron sayısı. Nötr bir atomda ise proton sayısı elektron sayısına eşit olduğundan, çekirdek yükü sadece proton sayısı olarak yazılır.

Pauli Dışlama İlkesi, bir atomda iki elektronun aynı kuantum durumunda bulunamayacağını belirten bir kuantum mekaniği yasasıdır. Bu ilkeye göre: - Bir orbitalde en fazla iki elektron bulunabilir. - Bu iki elektronun spinleri zıt yönde olmalıdır (biri yukarı, biri aşağı). Pauli Dışlama İlkesi, elektronların belirli bir enerji seviyesinde ve orbitallerde nasıl düzenlendiğini belirler ve atomların birbirlerinden farklı olmasını sağlar.

Orbital ve yörünge kavramları aynı şeyi ifade etmez. Yörünge, elektronun Bohr atom kuramına göre atom çekirdeği çevresinde izlediği dairesel yolu temsil eder. Orbital ise elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu üç boyutlu hacimsel bölgeyi ifade eder.

Thomson'un üzümlü kek modeli birkaç nedenden dolayı yanlıştır: 1. Çekirdek kavramı yoktur: Modelde, taneciklerin atomun her tarafına dağıldığı düşünülmektedir. 2. Nötronlardan söz edilmemiştir: Yalnızca elektron ve protonlardan bahsedilerek hesaplamalar yapılmıştır, bu nedenle nötronlar eksik kalmıştır. 3. Yüklerin dağılımı rastgele değildir: Pozitif ve negatif yükler atom içinde gelişi güzel dağılmamış, belirli bir düzene sahiptir. 4. Atom içi yapı tam olarak açıklanamamıştır: Model, atomun pozitif yüklerden oluştuğunu söylemiş, ancak atom hacminin büyük çoğunluğunun elektronlar tarafından kaplandığını göz ardı etmiştir.

Güçlü kuvvet, atom çekirdeği içinde en çok etkilidir.

Atomlarda elektron dağınıklığı, elektronların atom çekirdeği etrafında belirli enerji seviyelerinde ve yörüngelerde dağılımını ifade eder. Bu dağılım, Aufbau ilkesi, Pauli dışlama ilkesi ve Hund kuralı gibi kurallara göre belirlenir. Aufbau ilkesi: Elektronlar, en düşük enerji seviyesinden başlayarak orbitallere yerleşir. Pauli ilkesi: Bir atomdaki elektron diziliminde aynı özelliklere sahip iki elektron bulunamaz; zıt spinli olmaları gerekir. Hund kuralı: Elektronlar, aynı enerji seviyesindeki eşit enerjili orbitallere öncelikle aynı yönde birer birer yerleşir.

Maddenin üç ana yapı taşı şunlardır: atomlar, moleküller ve elementler.

Atom katmanlarındaki elektron dağılımı belirli kurallara göre yapılır: 1. Aufbau İlkesi: Elektronlar, en düşük enerjili orbitalden başlayarak daha yüksek enerjili orbitallere doğru yerleşir. 2. Pauli Dışarlama İlkesi: Bir orbitalde, zıt spinli olmak koşuluyla en fazla 2 elektron bulunabilir. 3. Hund Kuralı: Aynı enerjili orbitaller önce tek elektron alır, sonra ikinci elektronlar eşleşmeye başlar. Katmanlardaki elektron dağılımı şu şekilde özetlenebilir: - 1. katman: En fazla 2 elektron. - 2. ve 3. katman: En fazla 8 elektron (oktet kuralı). Örneğin, karbon (Z=6) atomunun elektron dizilimi: 1s² 2s² 2p² şeklindedir.

Çekirdek yükünün diğer adı proton sayısı veya atom numarasıdır.

Atom yarıçapı, iki ana faktöre göre değişir: 1. Periyodik tablo konumu: - Aynı grupta yukarıdan aşağıya doğru inildikçe atom yarıçapı artar. - Aynı periyotta soldan sağa doğru gidildikçe atom yarıçapı genellikle azalır. 2. Diğer faktörler: - Atom yarıçapı, nükleer yük, elektronik konfigürasyon ve değerlik elektronlarının çekirdekten uzaklığı gibi diğer faktörlerden de etkilenir.

Orbitaller, elektronların atom çekirdeği etrafında bulunma olasılığının en yüksek olduğu bölgeleri tanımlayan matematiksel kavramlardır. Dört ana orbital türü vardır: 1. s Orbitalleri: Küresel şekillidir ve her enerji seviyesinde bir adet bulunur. 2. p Orbitalleri: Dumbbell şeklindedir ve her enerji seviyesinde üç adet bulunur (px, py, pz). 3. d Orbitalleri: Beş farklı şekil alır ve her enerji seviyesinde beş adet bulunur. 4. f Orbitalleri: Yedi farklı yönelimde bulunur ve genellikle lanthanid ve aktinid serilerinde yer alırlar. Her bir orbital, belirli bir enerji seviyesine ve şekle sahiptir.

İzoelektrik ve izoelektronik kavramları benzer görünse de, farklı anlamlara sahiptir: - İzoelektrik, aynı elektrik yüküne sahip olmayı ifade eder. - İzoelektronik ise, aynı elektronik yapıya ve aynı sayıda değerlik elektronuna sahip atomları, iyonları veya molekülleri tanımlar.

4s ve 3d orbitallerinin dolma sırası, elektronların enerji seviyelerine göre belirlenir. Bu sıralamada 4s orbitali, 3d orbitalinden önce dolar çünkü daha düşük enerji seviyesine sahiptir.

4s ve 3d orbitallerinin dolma sırası, elektronların enerji seviyelerine göre belirlenir. Bu sıralamada 4s orbitali, 3d orbitalinden önce dolar çünkü daha düşük enerji seviyesine sahiptir.

Sezyum (Cs), en büyük atom yarıçapına sahip elementtir.

Proton ve nötron, atomun çekirdeğinde bulunur.

Elektron dizilimi yapmak için aşağıdaki adımlar izlenir: 1. Proton Sayısını Belirleme: Periyodik tablodaki atomun atom numarası, proton sayısını ve dolayısıyla nötr bir atomdaki elektron sayısını verir. 2. Elektronları Orbitallere Yerleştirme: Aufbau ilkesi, Pauli dışlama ilkesi ve Hund kuralı gibi kurallara göre elektronları orbitallere sırayla yerleştirin. 3. Enerji Seviyelerini Hatırlama: Orbitallerin enerji seviyelerini göz önünde bulundurun ve elektronları uygun şekilde doldurun. Örnek Elektron Dizilimi: Nitrojenin (N) atom numarası 7'dir, bu nedenle 7 elektronu vardır ve elektron dizilimi şu şekildedir: 1s² 2s² 2p³.