Atom kelime anlamı olarak parçalanamaz ve bölünemez anlamlarına gelen, Eski Yunanca “atomos” sözcüğünden dilimize geçmiştir ve aynı anlamları taşır. Atomun maddenin bölünemez ve parçalanamaz, en küçük parçası olduğu görüşünü Eski Yunan’da Demokritos tarafından ortaya atılmış ta ki Einstein tarafından parçalanıncaya kadar genel kabul görmüştür (yaklaşık 2000 yıl sonra). Einstein tarafından atom parçalanınca maddenin en küçük ve bölünemez parçasının aslında atom olmadığı, atomun da kendisini oluşturan daha küçük parçacıklardan oluştuğunu Atom Teorisi- Atom nedir? başlığında inceledik. Bu yazının konusu ve amacı atomun yapısını daha da derinden incelemek ve atom ile ilgili bazı terimlere (kütle numarası, atom numarası vesair) açıklık getirmektir.
Atomun Yapısı
Atom yukarıdaki görselde de görebileceğiniz gibi temelde proton, elektron ve nötrondan oluşur.
- Nötron: Atomun çekirdeğinde bulunan nötr yani elektriksel olarak yüksüz taneciklerdir.
- Proton: Çekirdekte bulunan pozitif(+) yüklü taneciklerdir.
- Elektron: Çekirdeğin dışında, enerji seviyelerinde bulunan negatif(-) yüklü taneciklerdir.
Atomu oluşturan parçacıklar bazı kavramlarla ifade edilmektedir.
Atom numarası nedir?
Atom numarası atomların sahip olduğu proton sayısıdır ve elementi diğerlerinden ayıran önemli bir özelliktir. Periyodik cetvelde de atomlar numaralarına (yani proton sayılarına göre) sıralanır. Atomların kimlik özellikleri sahip olduğu proton sayısına bağlıdır çünkü atomdaki proton sayısı daha güçlü bir çekim kuvveti oluşturarak daha fazla elektronu kendine doğru çeker. Örneğin; çekirdeğinde 1 proton bulunan atom hidrojen atomudur ve periyodik cetvelde birinci sırada yer alır, çabucak etkileşime girebilir. Kalsiyum elementi atomu çekirdeğinde 20 adet proton bulunur ve hidrojen kadar aktif değildir.
Bu bilgilerden anlaşılabileceği gibi “Yalnız o element atomuna özgü toplam proton sayısı atom numarasıdır” ve Z sembolü ile ifade edilir. Nötr bir atomda toplam elektron sayısı proton sayısına eşittir (yani elektriksel olarak yüksüz). Dolayısıyla nötr bir atomun elektron sayısı atom numarasına eşittir. Örneğin; hidrojenin atom numarasının 1 olduğunu söylemiştik, dolayısıyla hidrojen atomundaki proton ve elektron sayıları aynı olup sayısı 1′ dir.
- Z (atom numarası) = çekirdekteki proton sayısı = elektron sayısı (nötr atomda)
Kütle numarası
Çekirdekte bulunan proton ve nötron sayılarının toplamı kütle numarasını verir. Kütle numarası A harfi ile gösterilir;
- Kütle numarası (A) = Çekirdekteki proton sayısı (Z) + Çekirdekteki nötron sayısı (n)
Bir elementin atom numarası ve kütle numarası, element sembolü etrafına aşağıdaki gibi yerleştirilir.
Örnek:
2 protonu ve 2 nötronu bulunan Helyum (He) atomu için; atom numarası ve kütle numarası sembolü etrafına aşağıdaki gibi yerleştirilir:
- Atom Numarası (Z) = çekirdekteki proton sayısı
Z = 2
- Kütle Numarası (A) = çekirdekteki proton sayısı + çekirdekteki nötron sayısı
A = 2 + 2 = 4
*Hidrojen element atomlarının bir protonu ve bir elektronu bulunur. Hidrojen elementinin birçok atomu nötrona sahip değildir. Bu nedenle hidrojenin kütlesini bir proton temsil eder.
İzotop Atom Nedir? İzotop Atom Özellikleri
Bir elementin tüm atomlarının elektron ve proton sayıları aynıdır, çünkü elementler kararlıdır. Ancak aynı element atomları farklı nötron sayılarına sahip olabilir ve bu nedenle aynı elementin atomlarının kütleleri birbirinden farklı olabilir (elektronların kütlesinin ihmal edilecek kadar küçük olduğu unutulmamalıdır).
Aynı element atomlarının nötron sayıları farklı ise kütle numaraları da farklı olur. Proton sayısı aynı nötron sayısı dolayısıyla kütle numarası farklı olan atomlar birbirinin izotoplarıdır ve bu tür atomlar izotop atomlar olarak adlandırılır. Doğada elementler çoğunlukla izotop karışımı olarak bulunur. Örneğin;
- Hidrojen-1: Çekirdeğinde bir protona sahiptir. Nötronu yoktur. Doğada en çok bu şekliyle bulunur (yaklaşık %99,98). Bu izotop P harfi ile temsil edilir, protonyum olarak adlandırılır.
- Hidrojen-2: Çekirdeğinde bir proton ve bir nötron vardır. Döteryum olarak adlandırılır, D harfi ile temsil edilir
- Hidrojen-3: Çekirdeğinde bir proton ve iki nötron bulunan radyoaktif bir izotoptur. Trityum olarak adlandırılır, T harfi ile temsil edilir.
İzotopların;
- Kimyasal özellikleri aynıdır (aynı elektron sayısına sahiplerse).
- Fiziksel özellikleri (özgül ağırlık, kaynama sıcaklığı vb.) farklıdır.
- Nükleer özelliklerinde önemli farklılıklar görülür.
İzoton Atom Nedir?
İzoton atomlar nötron sayıları aynı olup proton sayısı ve kütle numaraları farklı atomlardır. İzoton atomların proton sayıları farklı olduğundan bunlar farklı element atomlarıdır ve farklı element atomları olduğu için fiziksel ve kimyasal özellikleri farklıdır.
İzobar Atom Nedir?
Kütle numaraları aynı, proton sayıları farklı olan atomlardır. İzobar atomların proton sayıları farklı ancak kütle numaraları aynı olduğundan nötron sayıları da farklıdır. Ayrıca izobar atomların proton sayıları farklı olduğu için bu atomlar farklı element atomlarıdır. Bu nedenle kimyasal ve fiziksel özellikleri de farklıdır. Farklı element atomları olan;
İzoelektronik Atom Nedir?
Elektron sayıları aynı olan farklı element atomlarıdır. İzoelektronik atomların fiziksel özellikleri farklı kimyasal özellikleri benzerdir. Farklı element atomlarının elektron sayılarının aynı olabilmesi için atomların elektron alması veya vermesi gerekmektedir. Bir atom elektron aldığında ya da verdiğinde iyon adını alır. Atomun aldığı veya verdiği elektron sayısı element sembolünün sağ üst köşesine yazılır. Atom, elektron aldığında negatif yüklü olup, (-) işareti ile gösterilir. Elektron verdiğinde ise, pozitif yüklü olup (+) işareti ile gösterilir. Aşağıda yer alan farklı atomların nötr ve iyon hâlleri;
Azot atomu nötr hâldeyken 7, flor ise 9 elektrona sahiptir. Yukarıdaki örnekte azot 3 elektron alarak, flor ise 1 elektron alarak toplamda 10’ar elektrona sahip olmuşlardır. Sodyum atomu ise 11 elektrona sahipken, 1 elektronunu vererek 10 elektrona sahip olmuştur. Bu nedenle bu tanecikler birbirinin izoelektroniğidir.
Ayrıca bakın;