Atom modelleri, atomun garip dünyasını anlamak için geliştirilen ve her biri çeşitli özellikleri bünyesinde barındıran modellerdir. Atomun keşfediliş hikayesi oldukça uzun. Bu nedenle hikayedeki önemli noktalara değinmekte fayda var.
Maddenin yapı taşını anlamaya yönelik ilk adımlar, Sokrates öncesi filozoflarla atıldı. O dönemde filozoflar, maddenin temelinde, değişmeden kalan bir şeylerin olması gerektiğini düşünüyordu.
Bu durum, maddenin değişmez yapı taşlarına dair fikir yürütmelerin temelini oluşturdu. Demokritos ile ivme kazanacak olan süreç, atoma dair farklı görüşlerin ortaya çıkmasıyla birlikte farklı bir boyut kazandı. Peki atom modelleri nedir, bu modeller maddenin yapı taşını anlamamızda bize nasıl bir yol haritası çizdi?
İçindekiler
Demokritos’un Atom Görüşü
Thales’ten itibaren doğa filozofları, maddeyi oluşturan temel yapı taşları olması gerektiğine inanıyordu. “İlk element” olarak da değerlendirilen “arkhe”, her şeyin temel yapı taşını ifade eden bir kavramdı. Thales için arkhe su, Anaksimandros için “aperion”du. Aperion sınırsızdır, var olan her şeyin ilk ilkesidir.
Bunun yanı sıra Demokritos’a geldiğimizde arkhe sorununa farklı bir perspektiften bakıldığını gözlemliyoruz. Atom teorisi kapsamında Demokritos’un görüşleri oldukça değerlidir. MÖ 460-370 yılları arasında yaşayan Demokritos, her şeyin doğal bir nedeni bulunduğunu belirten Leukippus’un da öğrencisidir.
Demokritos’u kendinden önceki filozoflardan ayıran özellik, arkhe konusunda dile getirdiği görüşlerdir. Daha önceki filozoflar, maddenin sürekli olduğuna inandıkları için parçalanma işleminin sonsuza kadar gideceğine inanıyordu. Fakat Demokritos, “Durun bir dakika! Bu işlem sonsuza kadar sürmeyebilir,” diyerek parçalara ayrılamayacak nihai bir parçanın olması gerektiğini düşündü. Demokritos’un öne sürdüğü ve “parçalanmayacak” olan bu temel parçacık, “atomos” olarak adlandırıldı.
Demokritos’un öne sürdüğü atom modeli, şu anda benimsediğimiz atom modeline oldukça benzeyen görüşleri bünyesinde barındırıyordu. Demokritos, maddelerin görülemeyecek kadar küçük parçacıklardan meydana geldiğini ve bunların daha küçük parçalara bölünemeyeceklerini ifade ediyordu. Bu, bilim dünyasında bir devrimdi. Maddenin tamamen ortadan kaldırılamayacağına inanan Demokritos, elinizde kalacak son şeyin atom olduğunu düşünüyordu. Atomu anlama serüvenimizde bir ışık yakmış olan Demokritos’un atom görüşünden sonra modern atom teorisinin oluşmasına katkı sağlayan pek çok isim sahneye çıktı.
John Dalton ile Tanışın
Atomu anlama serüvenimizde birçok isim ön plana çıkmış olmakla birlikte bunlardan bazıları, çok önemli atılımlarda bulundukları için ayrıca değerlidir. Bunlar arasında yer alan John Dalton, modern atom modeline yakın bir atom modeli oluşturdu. Demokritos’un yaktığı kıvılcım her ne kadar Orta Çağ’ın karanlık döneminde parlamayı beklese de bu dönemde bir durgunluk sürecinin başladığını belirtmemiz mümkün. Bunun yanı sıra sistematik ilk atom modeli oluşturan John Dalton, kıvılcımın parlamasını sağladı.
Joseph Proust tarafından bulunan ve sabit oranlar yasası olarak ifade edilen Proust Yasası, elementlerin bir birleşik oluşturacakları zaman belirli oranlarda birleşmesi gerektiğini ifade ediyordu. Dalton, Sabit Oranlar Yasası üzerine çalışırken birtakım sorunlarla karşı karşıya kaldı. Bu sorunlar, Dalton’un atom modelleri kapsamında çok önemli gelişmeler kaydetmesini sağlayacaktı.
İki elementin birleşimi sırasında zaman zaman farklı birleşimlerin ortaya çıktığını (karbon ve oksijen birleşimi ile karbonmonoksit oluşabildiği gibi karbondioksit de oluşabiliyordu.) fark eden Dalton, bu konu üzerinde çok daha fazla araştırma yapmaya başladı. Yaptığı çalışmalarla birlikte Dalton, elementlerin birbirleriyle belirli oranlarda birleşmesi gerektiğini fark etti. Bu ise maddenin temelinde bölünemeyen parçacık olduğu fikrini ortaya çıkarıyordu.
Atom modelleri içerisinde yer alan Dalton atom modeline göre madde, atom olarak adlandırılan bölünemeyen çok küçük parçalardan oluşur. Her ne kadar atomu anlama serüvenimizde farklı bir adım atmış olsa da Dalton’un atom modelinde çeşitli eksiklikler bulunuyordu. Bu ise bizi Thomson atom modeline götürmektedir.
Thomson Atom Modeli Nedir?
İngiliz fizikçi Joseph John Thomson, katot ışınlarının doğasını anlamak için bir dizi deney yapıyordu. Yaptığı deneylerle katot ışınlarının elektrik yüklü olduğunu fark etmişti. Bunun yanı sıra temel bir parçacık olarak değerlendirilen “elektron”u da keşfetti. Elektronlar eksi yüklüydü. Atom modelleri içerisinde yer alan Thomson atom modeli, temel olarak şu fikirlere sahiptir:
- Atom artı yüklü maddelerden meydana geliyordu.
- Elektronlar, artı yüklü madde içerisinde yer alır. Herhangi bir şekilde hareket etmezler.
Fakat biz artık biliyoruz ki elektronlar da hareket eder. O halde Thomson atom modelinde de birtakım eksiklikler mevcuttu. O zaman sahneye Rutherford’u alalım.
Rutherford Atom Modeli: Çekirdek Keşfedildi
1911 yılında Ernest Rutherford tarafından oluşturulan atom modeli, Rutherford atom modeli olarak anılıyor. Yaptığı deneylerle atomun çapını oldukça küçük sapmalarla hesaplayan Rutherford, atomda büyük boşlukların olduğunu fark etti. Bunun yanı sıra ona göre atom kütlesinin çoğu çekirdekte toplanmıştı.
Atomda çekirdeğin etrafında elektronların bulunduğunu söyleyen Rutherford, atom hacminin büyük bir kısmını elektronların oluşturduğunu ifade etti. Rutherford atom modeli her ne kadar oldukça başarılı olsa da nötron henüz bulunmamıştı. Aynı zamanda elektronların yerleri ve hareketleri de Rutherford atom modeli ile tam olarak açıklanamamıştı.
Niels Bohr: Bohr Atom Modeli Nedir?
1913 yılında Niels Bohr tarafından oluşturulan Bohr atom modeli, atomu anlama çabamız açısından çok ama çok önemlidir. Daha önceki atom modellerinde çekirdeğin etrafında dönmekte olan elektronların yörüngeleri ve dönüş hızlarına dair bir bilgi verilmemişti. Bohr atom modelinde ise temel olarak bu konuya odaklanıldığını gözlemliyoruz.
Bohr atom modeline göre elektronlar, çekirdekten belirli bir uzaklıkta yörüngelerde hareket eder. Kararlı bir enerji seviyesinde bulunan elektronlar, dairesel bir yörüngede hareketlerine devam etmektedirler. Bu yörüngeler, “enerji düzeyleri” olarak adlandırılır.
Kararlı durumlardan birinde bulunan atomun ışınım yaymadığı gözlenmektedir. Fakat elektron yüksek enerji düzeyinden daha düşük enerji düzeyine geçiş yaptığında “ışık kuantumu” yayar. Bohr atom modeli de çok önemli veriler sunmuş olsa da sadece tek elektronlu atomların spektrumlarını açıklayabilmiştir. Bu modelde de henüz nötronun olmadığını görüyoruz. Nötron daha sonra, 1932 yılında James Chadwick tarafından keşfedilecektir. Bu da başka bir yazımızın konusu!
