Atomun Yapısı
Kimyanın temelini oluşturan atom, bir elementin tüm kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük yapı taşıdır. Atomun yapısını anlamak, maddenin davranışını ve kimyasal reaksiyonları anlamanın anahtarıdır.
Atom Altı Tanecikler
Atom, daha küçük parçacıklardan oluşur. Bunlara atom altı tanecikler denir. Temel olarak üç tane atom altı taneciği bilmek yeterlidir:
- Proton: Atomun çekirdeğinde bulunur. Artı (+) yüklüdür. Kütlesi 1 akb (atomik kütle birimi) kabul edilir. Bir atomdaki proton sayısına atom numarası (Z) denir ve elementin kimliğini belirler.
- Nötron: Atomun çekirdeğinde bulunur. Yüksüzdür (yükü sıfırdır). Kütlesi protona çok yakın, yaklaşık 1 akb'dir. Proton ve nötron sayılarının toplamına kütle numarası (A) denir.
- Elektron: Çekirdeğin etrafındaki yörüngelerde (katmanlarda) bulunur. Eksi (-) yüklüdür. Kütlesi protonun kütlesinin yaklaşık 1/2000'i kadar olduğu için ihmal edilebilir.
Atomun Temel Modeli
Atom, merkezde bir çekirdek ve çekirdeğin etrafında belirli enerji seviyelerinde (katmanlarda) dolanan elektronlardan oluşur.
- Çekirdek: Atomun tüm kütlesinin neredeyse tamamını oluşturur. İçinde proton ve nötronlar bulunur. Çok küçük ve yoğun bir yapıdır.
- Enerji Katmanları (Yörüngeler): Elektronların çekirdek etrafında bulunma olasılığının yüksek olduğu bölgelerdir. K, L, M, N... gibi harflerle veya n=1, 2, 3... gibi sayılarla gösterilirler. Her bir katmanın alabileceği maksimum elektron sayısı bellidir: \( 2n^2 \) formülü ile hesaplanır (n: katman numarası).
Nötral Atom, İyon ve İzotop Kavramları
Nötral (Yüksüz) Atom: Bir atomda proton sayısı elektron sayısına eşitse bu atoma nötral atom denir. Bu durumda atomun net elektrik yükü sıfırdır.
İyon: Proton ve elektron sayıları eşit olmayan, yani net elektrik yüküne sahip atom veya atom gruplarıdır.
- Katyon: Elektron kaybetmiş, (+) yüklü iyondur. (Örnek: Na⁺, Mg²⁺)
- Anyon: Elektron kazanmış, (-) yüklü iyondur. (Örnek: Cl⁻, O²⁻)
İzotop Atomlar: Aynı elementin atomları olmalarına rağmen (yani proton sayıları aynı), nötron sayıları farklı olan atomlara denir. Bu nedenle kütle numaraları birbirinden farklıdır.
- Örnek: Klor elementinin doğada iki izotopu vardır. Biri 17 proton ve 18 nötron içerir (\( ^{35}_{17}Cl \)), diğeri 17 proton ve 20 nötron içerir (\( ^{37}_{17}Cl \)). Her ikisi de klordur ama kütleleri farklıdır.
Atom Numarası ve Kütle Numarası
Bir atomu sembolle gösterirken bu iki kavram kullanılır:
- Atom Numarası (Z): Çekirdekteki proton sayısıdır. \( \text{Z} = p \)
- Kütle Numarası (A): Çekirdekteki proton ve nötron sayılarının toplamıdır. \( \text{A} = p + n \)
Bir element X ise, genel gösterimi \( ^{\text{A}}_{\text{Z}}\text{X} \) şeklindedir.
Nötral bir atom için:
- Proton sayısı (p) = Elektron sayısı (e) = Atom numarası (Z)
- Nötron sayısı (n) = Kütle numarası (A) - Atom numarası (Z)
Bir iyon için:
- Proton sayısı (p) = Atom numarası (Z) (Değişmez)
- Elektron sayısı (e) = p - (iyon yükü)
Örneğin, 2⁻ yüklü bir anyonda elektron sayısı, proton sayısından 2 fazladır.