Atom

Maddenin en küçük ve temel yapı taşı. Atom, içinde organize tanecikler bulunan ve bunlara bölünebilen yine de maddenin temel yapı taşı olarak bilinen bir birimdir. (madde: boşlukta yer kaplayan ve ağırlığı olan varlık demektir.)
Bütün maddeleri meydana getiren 105 çeşit element bilinmektedir. Element, kendisinden başka özellikte maddeler çıkarılmayan saf madde demektir. İşte bu elementlerin her birini meydana getiren en küçük yapı taşları atomlardır. Aynı cins atomlar elementi meydana getirir. Mesela hidrojen ve demir birer elementtir. Çünkü yapılarında birer çeşit atom vardır. Farklı atomların bir araya gelmesinden oluşan maddelere bileşik diyoruz. Su element değil, bir bileşiktir. Oksijen ve hidrojen atomlarından meydana gelmiştir. Su, toprak, ateş, etrafımızdaki bütün maddeler, bu 105 çeşit elementin, yani bunların yapı taşı olan atomların muhtelif şekillerde bir araya gelmesi ile teşekkül etmişlerdiratom
Atom Teorileri
Rutherford (1911), ince bir maden (altın) levhadan alfa tanecikleri geçirdi. Alfaların çoğu, serbestçe doğru geçip binde biri, yolundan saptı. Madenler atom şebekesi olduğundan, alfaların doğru geçmesi atomların içinin boş olduğunu göstermektedir. Demek ki atomların ortasında, atomun artı elektrik yükünü ve aynı zamanda bütün kütlesini havi bir çekirdek vardır. Bu çekirdeğin çapı atomun tekmil çapından yüz bin defa daha küçüktür. Atomlar elektrikçe nötr olduğu için, çekirdek etrafında, çekirdekteki artı elektrik kadar elektron bulunması gerekir.
Rutherford, atomları planet modeline benzeterek, elektronların boşlukta gelişigüzel hareket ettiklerini ileri sürdü. Ancak bu model, elektronların yörüngelerindeki ivmeleri dolayısıyla zamanla enerjilerini kayıp ederek, çekirdek üzerine düşmeleri gerekeceği sorusuna cevap veremedi. Bu soruya 1913 yılında Bohr, quanta yörünge modelini geliştirerek cevap verdi. Bohr, elektronların çekirdek çevresinde belirli yörüngelerinin olduğunu ve bir yörüngeden diğerine ganta atlamaları şeklinde geçtiklerini ileri sürdü. De Broglie, Bohr modelinin ortaya koyduğu serbest yörüngeleri, o andaki elektronun madde dalgasının kendi içinde kapalı olarak titreştiği ve böylece duran dalgaların meydana geldiği alanlar olarak açıkladı. Fakat bu madde dalgası fikri ile de atom yapısına fiziksel bir berraklık getirilemedi. De Broglie’nin fikirlerinden hareket eden Schrödinger ve Heisenberg (1927) muhtelif matematik ifadelerle modern atom teorisini ortaya koymuşlardı. Bu teoriye göre, elektron için çekirdek etrafında belirli bir yol ve yörünge yoktur. Ancak elektron orbital veya yük bulutu adı verilen alanlarda bulunabilir. Elektronun bulunma ihtimalinin olduğu bölgeler Schrödinger’in ortaya koymuş olduğu dalga fonksiyonunun mutlak karesi alınarak bulunabilir.
Bugün bilinen yapıya göre atom, artı elektrik yüküne sahip protonların ve yüksüz nötronların bulunduğu bir çekirdek ile, çekirdek etrafındaki eksi elektrik yüküne sahip elektronlardan meydana gelmiştir. Bir atomdaki proton ve elektron sayıları birbirine eşit olduğunda atom nötrdür. Artı ve eksi yükler arasındaki çekim, elektronları çekirdeğe yakın tutar.
Atomun büyüklüğü
Atomun yarıçapı yaklaşık 10 -8 santimetredir. 56 gram demir içinde 6,012.10 23 = 602.000.000.000.000.000.000.000 tane atom bulunmaktadır. Çekirdeğin yarıçapı 10 -13 santimetredir.
Yani çekirdeğin çapı atomun çapından 100.000 defa daha küçüktür. Şöyle ki bir atomun içini tamamen çekirdek ile doldurabilmek için 1015 çekirdek gerekir.  Büyük bir stadyum ve bunun ortasında bir böcek.
Atom ve çekirdeği için böyle bir örnek vermek mümkündür. Böcek atomun çekirdeği ise, elektronların bulunduğu yörüngeler stadyumun duvarlarıdır. Böyle olmasına rağmen atomun hemen hemen bütün kütlesi çekirdekte toplanmıştır. Eğer atomdaki bu büyük boşluk olmasaydı, yani elektronlar bir an için durup dönmeselerdi, dünyamız bir ev kadar küçük olurdu.
Böylece kendi vücudumuz dahil olmak üzere, etrafta görebildiğimiz ne varsa hepsinin hemen hemen birer boşluklar aleminden ibaret olduğunu söylemek doğru olacaktır. Atomun
insan büyüklüğü yanındaki hacmi, insanın güneş büyüklüğüne nispeti gibi olup, bu nispet 1028 dir. Yani 1028 adet atom bir insanı, 1028 tane insan da güneşi meydana getirir. İnsanın kainattaki yeri güneş büyüklüğü ile atom büyüklüğü ortasındadır.
Proton, nötron, elektron: Önceleri atom, maddenin son durağı bilinirdi. Daha sonra bölünemez sanılan atomda proton, nötron, elektron, mezon, nötrino gibi kütleli veya kütlesiz düzinelerce parçacık keşfedilmiştir. Nötron ve proton atom çekirdeğini teşkil eden parçacıklardır. Kütleleri birbirine yakındır.
Protonların kütlesi 1,673.10 -24 gram, nötronların ise 1,675.10 -24 gram kadardır. Herbirinin kütlesi elektronun 1836 misli kadardır. Nötronlar elektrikçe yüksüz taneciklerdir. Protonlar ise +1 (bir birim pozitif elektrik) yüklüdür. Çekirdekteki proton sayısı kadar +yük mevcut olur. Atomun nötr olması, çekirdek dışındaki elektronların sayısının proton sayısı kadar olmasındandır. Elektronlar, kütlece çok küçük olmalarına rağmen -1 (bir birim negatif elektrik) yüklü olmaları, protonun + yükünü nötrleştiriyor. Bir atomun çekirdeğindeki proton sayısı atomun numarasını, proton ile nötron sayısı toplamı ise atomun kütlesini verir. Atom numarası aynı zamanda elektron sayısı kadardır. Elektronlar atom çekirdeği etrafında gezegenlerin güneşin etrafında döndüğü gibi dönerler. Nasıl ki güneşe en yakın gezegenin hızı en fazla ise çekirdeğe yakın elektronların hızı da en fazladır. Elektronların çekirdekten uzaklıkları, bir milimetrenin milyonda biri kadardır. Böylece saniyedeki hızları 1000-150.000 km olan elektronlar çekirdek etrafında küçücük yollarında milyarlarca defa dönmektedirler.
Elektron hızında giden bir tren saniyede Haydarpaşa’dan Erzurum’a birkaç kere gidip gelebilir. İşte elektronların bu yüksek hızından dolayı atomların içi dolu gibi görünüyor.
Atomu organize halde tutan kuvvetler
Atomu gerek kendi içinde muhafaza etmekte, gerekse diğer atomlarla olan hareketlerini düzenlemede dört kuvvet rol oynar. Çekim kuvveti, zayıf kuvvet, elektromanyetik kuvvet ve nükleer kuvvet. Gezegenleri güneş sisteminde tutan kuvvet, çekim kuvvetidir. Aynı tür kuvvet atom ve molekülleri bir arada tutan kuvvettir. Çekirdek etrafında korkunç bir hızla dönen elektronların kaçıp gitmelerini önleyen kuvvet elektromanyetik kuvvettir. Bu kuvvet ters işaretli elektrik yüklerinin birbirini çekmesi şeklinde tezahür eder. Çekirdekte bulunan protonların aynı işarette elektrik yükü ile yüklü bulunmalarına rağmen, birbirlerini itmeyip, bilakis çok yakın durmalarını gerçekleştiren kuvvet nükleer kuvvettir. Bu kuvvetler birbiri ile kıyas edilemiyecek kadar farklı şiddetlerde oldukları halde atomu büyük bir düzen ile kurarlar.
Periyodik sistem
1867 senesinde Mendelyef ve Lothar Meyer isminde iki kimyager, birbirinden haberi olmadan 105 elementten, o gün bilinenleri, atom ağırlığına göre soldan sağa doğru sıra ile yazmış, birkaç elementten sonra gelenlerin kimya özelliklerinin tekrar baştakilere benzediğini görmüş, bunları baştakilerin altına yazmıştır. Böylece yedi satır meydana gelmiştir. Her satıra devre (periyod) denir. alt alta olan elementlerin kimyasal özellikleri aynıdır. Bunlara, yukarıdan aşağı, bir grup denir. Yan yana sekiz grup vardır. Yüz beş elementin yedi devir ve sekiz grup teşkil etmek üzere sıralanmasına periyodik sistem denir.
Elektron yörüngeleri
Elementlerde basitten karmaşığa doğru gidildikçe proton sayısı artmakta, dolayısıyla çekirdeğin pozitif elektrik yükü de fazlalaşmaktadır. Elektron sayısının da bu oranda artacağı meydandadır. Nitekim atom numarası 1 olan hidrojenin 1 proton ve 1 elektronu vardır. Atom numarası 2 olan Helyumun 2 proton ve 2 elektronu vardır. 92 numaralı uranyumun 92 protonu ve 92 elektronu vardır.
Bir atomun bütün protonları çekirdekte bulunurken, elektronların atomdaki mevzilenme durumları oldukça komplekstir. Elektronlar çekirdeğin etrafında belli mesafelerdeki yörünge gruplarına belli sayılarla yerleşirler. Her yörünge grubunun elektron kapasitesi bellidir. Yörünge gruplarına elektron zarfı veya tabakası ismi verilir. Elektron zarfları içten dışa doğru K,L,M,N,O,... diye isimlendirilir. Her bir zarfın alabileceği maximum elektron miktarı zarf numarasının karesini iki ile çarpmak suretiyle bulunabilir.
Bu zarflar ayrıca alt yörüngelere ayrılır. Bunlar da içten dışa doğru s,p,d,f harfleri ile temsil edilirler. Bir zarfta bulunan elektronlar bu alt yörüngelere dağılmıştır. Hidrojen atomunun tek elektronu K zarfında, helyum atomunun ikinci elektronu yine K zarfında, Helyum atomunun ikinci elektronu yine K zarfında, lityum ise 3 elektronlu olduğundan, 3’üncü elektronu K zarfına sığmayıp, L zarfının ilk yörüngesi s’ye yerleşir. 6 elektronlu karbon atomunda K ile L zarflarının iki alt zarfı (1s, 2s ile temsil edilirler) ikişer elektron aldığından, kalan iki elektron L zarfının p alt yörüngesine geçer. s,p,d ve f alt zarflarının da maksimum elektron alabilme kapasiteleri sırasıyla 2,6,10 ve 14’tür.
Atomların en dıştaki zarfında 8’den fazla elektron bulunmaz. Sekizden fazla olanlar bir sonraki zarfa geçer. Mesela potasyumun 19 elektronu vardır. 2’si K zarfında, 8’i L zarfında bulunur. Geriye kalan 9 elektronu M zarfında yer alabileceği halde, sadece 8’i M zarfında kalır, kalan tek elektron n zarfına geçer. Son zarfında 8 elektron bulunan atomlar kararlı atomlardır. Bu yüzden atomlar bu kararlı hale geçmek için ya elektron alma veya verme eğilimi gösterir. İşte bu eğilim yüzbinlerce çeşit bileşiğin teşekkülüne sebep olur. Mesela sodyum’un M zarfında 1 elektronu vardır, klorun ise M zarfında 7 elektronu vardır. sodyum atomu 1 fazla elektronunu 1 eksik elektronu bulunan klor atomuna verirse, her ikisi de kararlı hale gelir. Bu alışveriş sonucu sodyum atomu elektrikçe nötr halden çıkar, pozitif yüklü bir iyon (katyon), klor ise negatif yüklü bir iyon (anyon) olur. Bu iki zıt yükün çekim kuvveti sonucu sodyum ve klor atomu birleşerek sodyum klorür (NaCl) denilen bileşiği (yemek tuzu) meydana getirirler.
Atom ağırlığı
Bir elementin bir atomunun ağırlığıdır. Mesela 6,02.10 23 tane hidrojen atomu 1 gr geldiğinden 1 tek hidrojen atomunun ağırlığı 1/6,02.10 23 gr olur. Bu rakam oldukça küçük olduğundan genellikle Avagadro sayısı (1 mol) kadar atomun ağırlığından söz edilir. Böylece 1 mol Fe atomu 56 gr, 1 mol oksijen atomu 16 gr olur.
Atom kütlesi
Bir kimyasal elementin atomlarının ortalama kütlesinin standart bir kütleye oranıdır. Söz konusu standart kütle 1961'de karbon-12 izotopunun bir atomunun kütlesinin 1/12'si olarak seçilmiştir. Buna atomik kütle birimi (akb) denir. Böylece hidrojenin atom kütlesi 1, oksijenin atom kütlesi 16 ve demirin atom kütlesi 56 olur.
Atom numarası
Elementlerin çekirdeklerindeki proton sayısına göre küçükten büyüğe doğru sıralandıkları periyodik tabloda, her elementin sıra numarası. Yüksüz bir atomda elektronların sayısı protonların sayısına eşit olup, bu sayı atom numarasıdır. Mesela, 7 protonu bulunan azotun atom numarası 7, 8 protonu bulunan oksijenin atom numarası 8'dir.
Sözlükte "atom" ne demek?
1. Basit bir cismin, özelliklerini yitirmeden bölünebileceği en küçük parça.
2. (eski yunan filozoflarına göre) gerçeğin son, artık bölünemez, bozulamaz diye tasarlanan temel öğeleri.
Atom kelimesinin ingilizcesi
n. smallest part of an element (Physics, Chemistry); something that is extremely small, minute or microscopic object
n. something that is extremely small, minute or microscopic object; (Physics, Chemistry) atom, smallest part of an element
adj. atomic, nuclear, atomical
Köken: Fransızca

Birkaç türü birleştiğinde çeşitli molekülleri, bir tek türü ise bir kimyasal öğeyi oluşturan parçacık.

Atom, elementlerin özelliklerini taşıyan en küçük yapı birimidir. Örneğin bir demir parçasını bölmeye başlasak ilk başta ikiye böldüğümüzde elimizde kalan parçalar yine tahta parçasıdır. Sonra daha bölmeye devam etsek elimizdeki parçalar hep bir tahta parçası olur, ta ki tahtayı oluşturan en küçük parçaya yani atoma gelene kadar.

Bazı Maddelerin özelliklerini taşıyan en küçük parçalar birden fazla atomun bir araya gelmesiyle oluşmuştur. Bu şekilde birden fazla atomun oluşturduğu en küçük parçalara da Molekül denir. Örneğin Su maddesini oluşturan en küçük parça moleküldür. Bir su Molekülü iki Hidrojen atomu ve bir Oksijen atomunun birleşmesiyle oluşmuş bir moleküldür.

Aslında Atom da başka parçaların birleşmesinden oluşmuştur. Bu parçalar proton, nötron ve elektrondur. Bu parçaların içinde en küçük olan elektrondur. Atomların birbirinden farklılığı da bu parçaların sayısının farklılığına göre olur. Örneğin 10 nötron, 15 proton, 15 de elektrona sahip olan bir atom ile 12 nötron, 15 proton ve 15 elektrona sahip bir atom arasında farklılık vardır. Bunlar başka başka maddelerin atomlarıdırlar ve isimleri de değişiktir. Atomun bu parçacıklarının da birbirinden farklı farklı özellikleri vardır. protonlar pozitif(+) yüklü olarak, elektronlar negatif(-) yüklü, nötronlar ise yüksüz olarak kabul edilirler. Proton ve nötronlar atomun çekirdeğinde elektronlar ise atomun çevresinde bulunurlar ve elektronlar hem kendi eksenleri etrafında hem de atomun çekirdeğinin etrafında (çekirdeğe belli uzaklıktaki bir yörüngede) dönerler.

Bazen atomlar son yörüngelerindeki Elektron sayılarını belli sayıya(oktete-soy Gazların atom düzenine) tamamlamak için elektron alış-verişi yaparlar. Ve bu parçacıklarından yalnızca elektronlarını alıp verebilirler. Ancak çekirdek tepkimesi olursa diğer parçacıklarını da alıp verebilirler ama o zaman zaten atomun kendisi de değişmiş olur. Bizim şu an incelediğimiz durum kimyasal tepkimelerde atomun elektron alış-verişidir ve bu şekilde atomun adı(kendisi) ve periyodik cetveldeki yeri değişmez sadece kimyasal tepkimelerdeki davranışı değişir. normalde hiç elektron almamış ve vermemiş olan bir atomun elektron sayısı proton sayısına eşittir. Atom bu durumdayken bu atoma nötr atom denir. Ancak başka bir atomla elektron alış-verişi yaparsa iyon durumuna geçer. Eğer nötr bir atom elektron veriyorsa proton sayısı elektron sayısından fazla hale gelir ve bu atomlaraPozitif iyon(katyon) denir. Eğer tam tersi olup da atom elektron kaybetmek yerine elektron kazanırsa bu sefer de elektron sayısı proton sayısından fazla hale gelir ve bu atomlara da Negatif iyon(anyon) denir.

Atom bir kimyasal elementin bütün özelliklerini taşıyan en küçük parçacığıdır.

Sözcük Yunanca ατομος veya atomostan gelir, 'bölünemez' demektir. Eski Yunanistan'da bazı düşünürlere göre atom maddenin bölünemez en küçük parçasıydı. Modern kullanımdaki atomlar ise atomaltı parçacıklardan oluşur:

* elektronlar, eksi yüklüdürler ve bu üçünün arasında en hafifidir.
* protonlar artı yüklüdür, kütleleri elektronunkinin yaklaşık 1839 katıdır.
* nötronlar yüksüzdür,onların da kütlesi elektronunkinin yaklaşık 1839 katıdır.

Proton ve nötronlar beraberce atom çekirdeğini oluştururlar; bu parçacıklara nükleon da denir. Elektronlar çekirdeğin etrafında, ondan çok daha büyük olan elektron bulutunu oluştururlar.

Atomlar, içerdikleri atomaltı parçacıkların sayıları ile birbirlerinden farklılık gösterirler. Aynı elementin atomları aynı sayıda protona sahiptirler, bu sayıya atom numarası denir. Buna karşın, aynı elementin atomları farklı nötron sayılarına sahip olabilir, bu sayılar o elementin izotoplarını belirler. Proton ve nötronlara kıyasla elektronlar atoma daha zayıf güçlerle bağlı olduklarından elektron sayısı kolaylıkla değişebilir. Çekirdekteki proton ve nötron sayısı da nükleer fisyon, nükleer füzyon ve radyoaktif bozunma yoluyla değişebilir, bu durumda atom başka bir elemente dönüşebilir.

Atom kavramı maddenin fiziksel özelliklerini anlatmaya yarayan çeşitli teoriler tarafından kullanılır. Atomlar kimyanın temel yapı taşlarıdır ve kimyasal reaksiyonlarda Maddenin Korunumu Kanunu gereği korunurlar.

Atomun Tarihi - TarihçesiBugün kullandığımız anlamda atom kavramını ilk kez ortaya atan düşünürler Leukippos ve Demokritos'dur. Bu düşünürler doğada mevcut her maddenin, fiziksel olarak bölünmeyen atomlardan oluştuğunu ifade etmişler, ayrıca atomlar arasında boş uzay bulunduğunu ve devinim halinde olduklarını belirtmişlerdir.

AristOteles'in (M.Ö. 384-322) maddeye bakışı, kendinden önce yaşamış olan filozoflara olan tepkisini ifade eder. O, Empedocles'in düşüncesine katılmış ve her şeyin dört ana maddeden yapıldığını savunmuştur.

Bu dönemi izleyen çağlarda bu düşüncelere bir ilave yapılmadı, ilk kez 19. yüzyılda John Dalton modern atom kavramını ortaya attı. Dalton, kimyasal reaksiyonlarda maddenin tam sayılarla belirlenen oranlarda tepkimeye girdiğini gösterdi ve maddelerin atom denen sayılabilir ama bölünemez parçalardan yapıldığını ifade etti. Buna ek olarak, atomların ağırlıklarını ortaya koyan bir çizelge hazırladı.

J.J. Thomson 1897 yılında elektronu keşfetti. 1900'lü yılların başlarında Ernest Rutherford günümüz atom modelinin temelini teşkil eden yapıyı ortaya koydu: atomun, kütlesinin büyük bir kısmını oluşturan bir çekirdek ve bu çekirdek etrafında dönen elektronlardan oluşmaktadır. Rutherford çekirdeği oluşturan pozitif yüklü parçacığa proton adını verdi.

1932 yılında Chadwick nötronu buldu. Daha sonra kuantum teorisi doğrultusunda Niels Bohr, Bohr atom modelini ortaya attı ve elektronların belli yörüngelerde bulunabildiğini ve bunun Planck sabiti ile ilgili olduğunu ifade etti.NİELS BOHR'un modeli ise modern atom teorisine en yakın modeldir.Bohr'a göre elektronlar çekirdeğin çevresinde rastgele yerlerde değil,çekirdekten belirli uzaklıklarda bulunan katmanlarda döner.Bohr da tasarladığı bu modelle Nobel ödülüne layık görüldü.

Atomun Yapısı
Atomun yapısını açıklayan ve bugün için kabul edilen son teori Kuantum Atom Teorisi'dir.Kuantum Atom Teorisi'ne göre atom modeli Bohr atom modelinden farklıdır. Bohr Atom Modeli'ne göre atomun merkezindeki çekirdeğin etrafında elektronlar çember şeklindeki yörüngelerde dolanmaktadırlar. Herbir çember yörünge belli enerji seviyesine sahiptir. Yörüngelerarası Elektronik geçişler atomun renkli görünmesine neden olur. Ancak belli bir zaman sonra Bohr atom modelinin birçok spektrumu açıklayamadığından yetersizliği ortaya çıkmıştır.

Kuantum Atom Modeli'ne göre ise atomun merkezinde bulunan çekirdeğin etrafındaki elektronlar belli bölgelerde yani orbitallerde bulunurlar. Belli enerji seviyelerine sahip orbitaller atomu oluşturan küresel katmanlarda bulunur. Portakal kabuğu şeklinde iç içe geçmiş küresel katmanlardaki orbitallerin belli şekilleri ve açıları(yönelmeleri) mevcuttur. Orbitallerin bulunduğu katmanların enerji seviyelerini n başkuantum sayısı belirler. n = 1,2,3,. . .gibi tam sayılarla ifade edilir. Orbitallerin şeklini ise l yan kuantum sayıları belirler. l = 0(s), 1(p), 2(d),. .(n-1) e kadar değerler alır. Orbitallerin doğrultularını(açılarını) veren ml yan kuantum sayısı ml=-l. . .0. .+l değerlerini alır. Elektronların spini gösteren ms kuantum sayısı da +1/2 veya -1/2 değerlerini alabilir. Orbitaller şekilleri aşağıdaki linkte görülmektedir.

Bir atomun çapı, elektron bulutu da dahil olmak üzere yaklaşık 10 − 8 cm mertebesindedir. Atom çekirdeğinin çapı ise 10 − 13 cm kadardır. Atomlar, boyutlarının görünür ışığın dalga boyundan çok küçük olması sebebiyle optik mikroskoplarla görüntülenemezler. Atomların pozisyonlarını belirleyebilmek için elektron mikroskobu, x ışını mikroskobu, nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi gibi araç ve yöntemler kullanılır.

Yalnız elektronlar çekirdek çevresinde ancak belirli enerji seviyelerine sahip yörüngelerde dönerler, konumları ancak bir olasılık fonksiyonu ile ifade edilebilir. Elektronlar çekirdeğin etrafında bulutsu bir şekildedir.

Atom ModelleriBugün bildiğimiz atom bilgisi, teorik ve deneysel konularda yıllardır sürekli yapılan çalışmaların bütünüdür. Çalışmalar sonucunda atomun var-im ı kesin bilgi hâlini aldıktan sonra, onları daha yakından tanımak, özelikleri ile ilgili araştırma ve incelemeler yapmak için modeller tasarlanmaya başlanmıştır. Model, bir konu ya da olayın anlaşılmasını kolaylaştırmak amacıyla tasarlanır, ancak olayın gerçek niteliğini belirtmez.

Atom modelleri; ilim adamları tarafından hayal edilmiş tablolardan ibarettir. Bunlar atomu doğrudan doğruya gözlemleyerek yapılan tasanlar Değildir. En sade atom modelinde atomlar, içi dolu esnek küre olarak kail edilir. Şimdi atom modellerini inceleyelim.

Thomson Atom Modeli :
(1902) üzümlü kek şeklindeki atom modeli;
Thomson atom altı parçacıklar üzerinde çalışmalar yaparken icat ettiği katot tüpü yardımıyla 1887 yılında elektronu keşfinden sonra kendi atom modelini ortaya attı. Thomson'a göre Atom dışı tamamen pozitif yüklü bir küre olup ve negatif yüklü olan elektronlar ise kek içerisindeki gömülü üzümler gibi bu küre içerisine gömülmüş hâldedir.

Dalton atom modelinde (-) yüklü elektronlardan ve (+) yüklü protonlardan söz edilmemişti. Yapılan deneyler yardımıyla, katot ışınlarından elektronun, kanal ışınlarından protonun varlığı ortaya konulmuştu. Bu bilgiler ışığında Thomson'un atomla İlgili fikirlerini aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz.

1. Protonlar ve nötronlar yüklü parçacıklardır. Bunlar yük bakımından eşit, işaretçe zıttırlar. Proton + 1 birim yüke; elektron ise -l birim yüke eşittir.
2. Nötr bir atomda proton sayısı elektron sayısına eşit olduğundan yükler toplamı sıfırdır.
3. Atom yarıçapı 10-8 cm olan bir küre şeklindedir. Söz konusu küre içerisinde proton ve elektronlar atomda rast gele yerlerde bulunurlar. Elektronun küre içindeki dağılımı üzümün kek içindeki dağılımına benzer.
4. Elektronların kütlesi ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Bu nedenle atomun ağırlığını büyük ölçüde protonlar teşkil eder.

Nötron denilen parçacıklardan bahsedilmemesi Thomson Atom teorisinin eksiklerinden biridir. Proton ve elektronların atomda rasgele yerlere bulunduğu İddiası ise teorinin hatalı yönüdür.

Rutherford Atom Modeli:
(1911) Güneş Sistemine benzeyen atom modeli;
Thomson'm modeline pek inanmayan Rutherford ünlü alfa saçılması deneyi ile kimya tarihine nükleer atom kavramım sokarak yeni çığır açmıştır. İnce Altın levhayı radyoaktif atomların yayınladıkları alfa ışınlarıyla bombardımana tabii tutan Lord Ernest Rutherford gözlemlerine ve deneylerinin sonuçlarına dayanarak, atomun Thomson tarafından hayâl edilmiş "fon Statik topluluk olamayacağına hükmetti. Ve atomun yapısını, topta gezegenlerin Güneş'in etrafında gravitasyon kuvvetinin etkisiyle dolandıkları gibi gibi elektronlum da pozitif yüklü bir çekirdeğin etrafında elektriksel çekim kuvvetinin etkisi alanda dolanmakta olduğu dinamik bir model olarak açıkladı.

Atomun yapısının açıklanması hakkında,önemli katkıda bulunanlardan birisi de Ernest Rutherford (Örnıst Radırford) olarak bilinir. Rutherford'dan önce Thomson atom modeli geçerliydi. Bu modele göre, atom küre şeklindedir. Ve küre içerisinde proton ve elektronlar bulunmaktadır. Acaba bu proton ve elektronlar atom içerisinde belirli bir düzene mi, yoksa rastgele bir dağılım içerisinde mi bulunuyorlar? Bu sorunun cevabı daha bulunamamıştı. Rutherford bu sorunun cevabı ve Thomson atom modelinin doğruluk derecesini anlamak için yaptığı alfa (a) parçacıkları deneyi sonucunda bir model geliştirmiştir.

Polonyum ve radyum bir a-ışını kaynağıdır. Rutherford, bir radyoaktif kaynaktan çıkan a-taneciklerini bir demet hâlinde iğne ucu büyüklüğündeki yarıktan geçirdikten sonra, kalınlığı 10-4 cm kadar olan ve arkasında çinkosülfür (ZnS) sürülmüş bir ekran bulunan altın levha üzerine gönderdi.

Altın levhayı geçip ekran üzerine düşen a - parçacıkları ekrana sürülen ZnS üzerinde ışıldama yaparlar. Böylece metal levhayı geçen a - parçacıklarını sayma imkanı elde edilir. Rutherford, yaptığı deneylerde metal levha üzerine gönderilen a- parçacıklarının % 99,99 kadarının ya hiç yollarında sapmadan ya da yollarından çok az saparak metal levhadan geçtiklerini, fakat çok az bir kısmının ise metale çarptıktan sonra büyük bîr Açı yaparak geri döndüklerini gördü. Rutherford daha sonra deneyi altın levha yerine, kurşun, Bakır ve Platin metallerle tekrarladığında aynı sonucu gördü. Kinetik enerjisi çok yüksek olan ve çok hızlı olarak bir kaynaktan çıkan a - parçacıklarının geriye dönmesi için;

1. Metal levhada pozitif kısmın olması,
2. Bu pozitif yüklü kısmın kütlesinin (daha doğrusu yoğunluğunun) çok büyük olması gerekir.

Bu düşünceden hareketle Rutherford, yaptığı bu deneyden şu sonuçlan çıkardı.
Eğer, a tanecikleri atom içerisindeki bir elektrona çarpsaydı, kinetik enerjileri büyük olduğu için elektronu yerinden sökerek yoluna devam edebilirlerdi. Ayrıca, a - taneciği Pozitif, elektron negatif olduğundan geriye dönüş söz konusu olmaması gerekirdi. Bu düşünceyle hareket eden Rutherford, metale çarparak geriye dönen alfa parçacıklarının sayısı metal levhadan geçenlere oranla çok küçük olduğundan; atom İçerisinde pozitif yüklü ve kütlesi büyük olan bu kısmın hacmi, toplam atom hacmine oranla çok çok küçük olması gerektiğini düşünerek, bu pozitif yüklü kısma çekirdek dedi.

Rutherford, atomun kütlesinin yaklaşık olarak çekirdeğin kütlesine eşit olduğunu ve elektronlarında çekirdek etrafındaki yörüngelerde döndüğünü ileri sürmüştür. Buna göre, Rutherford atomu güneş sistemine benzetmiş oluyordu. Rutherford atom modelini ortaya koyduğunda nötronların varlığı daha bilinmiyordu. Günümüzde ise «çekirdeğin proton ve nötronlar içerdiği ve bunların çekirdeğin kütlesini oluşturduklarına inanılmaktadır. Rutherford'un ortaya koyduğu atom modelinin boyutlarını da anlamak önemlidir. Bunu şu şekilde ifade edebiliriz. Eğer, bir atomun çekirdeği bir tenis topu büyüklüğünde olsaydı, bu atom büyük bir stadyum büyüklüğünde olurdu.

He atomu 2 proton, 2 nötron ve 2 elektrondan oluşur. Bir He atomunun 2 elektronu tamamen uzaklaştırılırsa geriye +2 yüklü helyum iyonu (He+2) kalır. Bu iyona alfa (a) parçacığı (alfa ışını) denir.

Bir atomu a - taneciği ile incelemek, bir şeftaliyi uzun bir iğne ile incelemeye benzer, iğnenin şeftalinin ortasında sert bir şeye çarptığını tespit ederek şeftali çekirdeğinin varlığını ve büyüklüğünü onu hiç görmeden anlamak mümkündür. Bu arada şeftali ile çekirdeğinin büyüklüğü ve atom ile çekirdeğinin büyüklüğünün aynı oranda olamayacağı unutulmamalıdır.

Bohr Atom Modeli :
(1913) kuvantum teorisinin sahneye çıkışı;Rutherford atom modeli üzerinde kafa yoran Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, klasik fizik gereği çekirdeğin etrafında dolanan elektronların ivmeli hareketlerinden dolayı, enerji kaybederek çekirdeğe düşmeleri gerektiğini düşündü. Ama hiç de böyle olmamakta ve atom kararlılığını muhafaza etmektedir. Bohr atomun bu karalılığını;

1. Elektron hareketlerinin ancak belirli yörüngeler (enerji seviyeleri) üzerinde mümkün olmasıyla,
2. Elektronun, bir yörüngeden bir başkasına geçişini ise belirli bir miktarda (bir kuvantum miktarında) bir enerji kazanmasına (ya da kaybetmesine) bağlı olduğuna, ve
3. Bir atomda, elektronların daha da alana düşmeyecekleri bir en alt enerji düzeyinin var olmasıyla açıklamaktadır.

Bohr Atom TeorisiBuraya kadar anlatılan atom modellerinde, atomun çekirdeğinde, (+) yüklü proton ve yüksüz nötronların bulunduğu, çekirdeğin etrafında dairesel yörüngelerde elektronların dolaştığı ifade edildi. Bu elektronların çekirdek etrafında nasıl bir yörüngede dolaştığı, hız ve momentumlarının ne olduğu ile ilgili bir netice ortaya konmadı. Bohr ise atom teorisinde elektronların hareketini bu noktadan inceledi.

1913 yılında Neils Bohr, hidrojen atomunun spektrum çizgilerini ve Planck'ın kuvantum kuramını kullanarak Bohr kuramını ileri sürdü. Bu bilgiler ışığında Bohr postulatları şöyle özetlenebilir.

1. Bir atomdaki elektronlar çekirdekten belli uzaklıkta ve kararlı hâllerde hareket ederler. Her kararlı hâlin sabit bir enerjisi vardır.
2. Her hangi bir kararlı enerji seviyesinde elektron dairesel bir yörüngede (orbitalde) hareket eder. Bu yörüngelere enerji düzeyleri veya kabukları denir.
3. Elektron kararlı hâllerden birinde bulunurken atom ışık (radyasyon) yayınlamaz. Ancak, yüksek enerji düzeyinden daha düşük enerji düzeyine geçtiğinde, seviyeler arasındaki enerji farkına eşit bir ışık kuantı yayınlar. Burada E = h-i) bağıntısı geçerlidir.
4. Elektron hareketinin mümkün olduğu kararlı seviyeler, K, L, M, N, O gibi harflerle veya en düşük enerji düzeyi l olmak üzere, her enerji düzeyi pozitif bir tam sayı ile belirlenir ve genel olarak "n" İle gösterilir, (n: 1,2,3 .....¥)

Bugünkü bilgilerimize göre; Bohr kuramının, elektronların dairesel yörüngelerde hareket ettikleri, ifadesi yanlıştır.

Bohr atom modeli, hidrojen atomunun davranışını çok iyi açıkladığından ve basit olduğundan önce büyük ilgi gördü. Ancak, bu model çok elektronlu atomların davranışlarını (atomların spektrumlarını, atom çekirdeğinin bir elektronunu yakalayarak başka atom çekirdeğine dönüşünü) açıklayamadığından yaklaşık 12 yıl kadar geçerli kaldı. Daha sonra yerini modern atom teorisine bıraktı.

Bohr'a göre, elektronlar çekirdekten belirli uzaklıklarda dairesel yörüngeler izlerler. Çekirdeğe en yakın yörüngede bulunan (n = 1) K tabakası en düşük enerjilidir. Çekirdekten uzaklaştıkça tabakanın yarıçapı ve o kabukta bulunan elektronun enerjisi artar. Elektron çekirdekten sonsuz uzaklıkta iken (n @ ¥) elektronla çekirdek arasında, çekim kuvveti bulunmaz. Bu durumda elektronun potansiyel enerjisi sıfırdır. Elektron atomdan uzaklaşmış olur. Bu olaya iyonlaşma denir.

Elektron çekirdeğe yaklaştıkça çekme kuvveti oluşacağından, elektronun bir potansiyel enerjisi olur. Elektron çekirdeğe yaklaştıkça atom kararlı hâle doğru gelir, potansiyel enerjisi azalır. Buna göre, elektronun her enerji düzeyindeki potansiyel enerjisi sıfırdan küçük olur. Yani negatif olur. Bohr hidrojen atomunda çekirdeğe en yakın enerji düzeyinde (K yörüngesi) bulunan elektronun enerjisini -313,6 kkal/mol olarak bulmuştur.

De Broglie'un Atom Modeli:
(1923) Broglie'un dalga modeli;
Bohr'n atom modeli elektronların yörüngeler arası geçişlerin mümkün kılan "enerji (kuvantum) sıçramaları" açıklamakta yetersiz kalmaktaydı. Bunun çözümü Fransız fizikçisi Prens Victor De Broglie tarafından teklif edildi. De Broglie bilinen bazı taneciklerin uygun koşullar altında tıpkı elektromanyetik radyasyonlar gibi, bazen de elektromanyetik radyasyonların uygun şartlarda tıpkı birer tanecik gibi davranabileceklerini düşünerek elektronlara bir "sanal dalga"nın eşlik ettiği öne sürerek bir model teklif etti. Bu modele göre farklı elektron yörüngelerini çekirdeğin etrafında kapalı dalga halkaları oluşturmaktaydılar.

Born'un Atom Modeli :
(1927) olasılık kavramına dayanan atom modeli;
Almanyalı kuramsal bir fizikçi olan Born Heisenberg'in belirsizlik ilke katlamakla beraber bir takım olasılık ve istatistiki hesaplar neticesinde bir elektronun uzaydaki yerini yaklaşık olarak hesap etmenin mümkün olabileceğini öne sürdü. Born Schrödinger'in dalga denklemini olasılık açısından yorumlayarak dalga Mekaniğiile kuvantum teorisi arasında bir bağıntı kurdu. Böylece elektronun uzayın bir noktasında bulunması ihtimalinin hesaplanabileceğini göstermiş oldu.

Dalton Atom Modeli
Sabit oranlar kanunu ve katlı oranlar kanunu olarak gördüğümüz bileşik-i terdeki kütlesel ilişkilere bakarak 1803 yılında John Dalton, maddelerin çok çok küçük yapı taşlarının topluluğu halinde bulunduğu, fikrini ileri sürdü. Dalton atom teorisi olarak ortaya konulan temel özellikler şunlardır;

1. Maddelerin özelliklerini gösteren birim parçacıklar atomlar veya atom gruplarıdır.
2. Aynı cins elementlerin atomları birbirleriyle tamamen aynıdır.
3. Atomlar içi dolu kürelerdir.
4. Farklı cins atomlar farklı kütlelidir.
5. Maddenin en küçük yapıtaşı atomdur. Atomlar parçalanamaz.
6. Atomlar belli sayılarda birleşerek molekülleri oluştururlar. Örneğin, 1 atom X ile l atom Y'den XY, l atom X ile 2 atom Y den XY2 bileşiği oluşur. Oluşan bileşikler ise standart özellikteki Moleküller topluluğudur.

Atomla ilgili günümüzdeki bilgiler dikkate alındığında Dalton atom modelindeki eksikliklere ek olarak üç önemli yanlış hemen fark edilir.

1. Atomlar, içi dolu küreler değildir. Boşluklu yapıdadırlar.
2. Aynı cins elementlerin atomları tam olarak aynı değildir. Kütleleri farklı (İzotop) olanları vardır.
3. Maddelerin en küçük parçasının atom olduğu ve atomların parçalanamaz olduğu doğru değildir. Radyoaktif olaylarda atomlar parçalanarak daha farklı kimyasal özellikte başka atomlara ayrışabilir; proton, nötron, elektron gibi parçacıklar saçabilirler.

Modern Atom Modeli
Bohr, elektronu, hareket hâlinde yüklü tanecik olarak kabul edip, bir hidrojen atomundaki elektronun sadece bazı belirli enerjilere sahip olacağını varsayarak teorisini ortaya atmıştı. Bu teori, hidrojen gibi tek elektronlu He+, Li+2 iyonlara da uymasına rağmen çok elektronlu atomların, ayrıntılı spektrumlarının, kimyasal özelliklerinin açıklanmasına uymamaktadır. Yine de, modern atom modelinin gelişmesinde bir basamak teşkil etmiştir.

Modern atom modeli, dalga mekaniğindeki gelişmelerin elektronun hareketine uygulanmasına dayanmaktadır. Bu modelin öncüleri Lois de Broglie , Heisenberg ve Schrödinger gibi bilim adamlarıdır.

1924 yılında Louis de Broglie, ışık ve maddenin yapısını dikkate alarak, küçük tanecikler bazen dalgaya benzer özellikler gösterebilirler, şeklindeki hipotezini ortaya attı. 1927 yılında de Broglie'nin hipotezi elektron demetlerinin bir kristal tarafından, X-ışınlarına benzer biçimde saptırılması ve dağıtılması deneyi İle ispatlandı.

1920'li yıllarda Werner Heisenberg, atomlardan küçük taneciklerin davranışlarını belirlemek için ışığın etkisini inceledi. Bunun sonucunda Heisenberg belirsizlik ilkesi olarak anılan şu neticeyi çıkardı.

"Bir taneciğin nerede olduğu kesin olarak biliniyorsa, aynı anda taneciğin nereden geldiği veya nereye gittiğini kesin olarak bilemeyiz. Benzer şekilde, taneciğin nasıl hareket ettiğini biliyorsak onun yerini kesin olarak bilemeyiz."

Buna göre, elektronun herhangi bir andaki yeri ve hızı aynı zamanda kesin olarak bilinemez. Bir taneciğin yerini ve hızını ölçebilmek için, o taneciği görmek gerekir. Taneciğin görünmesi de taneciğe ışık dalgası göndermek ile olur. Elektron gibi küçük tanecikleri tespit etmek için düşürülen uygun dalga boyundaki ışık, elektronun yerini ve hızını değiştirir. Bu yüzden, aynı anda elektronun yeri ve hızı ölçülemez. Bu nedenle de elektronların çekirdek etrafında belirli dairesel yörüngeler izledikleri söylenemez. Yörünge yerine elektronun (ya da elektronların) çekirdek etrafında bulunma olasılığından söz etmek gerekir.

Modern atom modeli, atom yapısı ve davranışlarını diğer atom modellerine göre, daha iyi açıklamaktadır. Bu model, atom çekirdeği etrafındaki elektronların bulunma olasılığını kuvantum sayılan ve orbitaller ile açıklar, kuvantum sayıları, bir atomdaki elektronların enerji düzeylerini belirten tam sayılardır. Orbitaller ise elektronun çekirdek etrafında bulunabilecekleri bölgelerdir.

Elektron tanecik olarak düşünüldüğünde; orbital, atom içerisinde elektronun bulunma olasılığı en yüksek olan bölgeyi simgeler. Elektron maddesel bir dalga olarak düşünüldüğünde ise, orbital, elektron yük yoğunluğunun en yüksek olduğu bölgeyi simgeler. Yani, elektron tanecik olarak kabul edildiğinde elektronun belirli bir noktada bulunma olasılığından, dalga olarak kabul edildiğinde ise elektron yük yoğunluğundan söz edilir.