ORTAÖĞRETİM 10. SINIF KİMYA 1. ÜNİTE: ATOMUN YAPISI ÜNİTENİN KONU BAŞLIKLARI •1. Atom ve Elektroliz •2. Atom Modellerinin Tarihsel Gelişimi •3. Kuantum Mekaniğinin Gelişimi •4. Atomun Kuantum Modeli •5. Bağıl Atom Kütlesi Yaklaşımı ve Mol Kavramı 1. ATOM VE ELEKTROLİZ ELEKTROLİZ OLAYININ TANIMI •İçerisinde anyon ve katyonların bulunduğu bir karışımdan elektrik akımı uygulamak suretiyle iyonların nötrlenmesidir.
ELEKTROLİZ OLAYINDA BAŞLICA NİTEL KURALLAR •Anyonlar anotta, katyonlar katotta açığa çıkar. •Ortamda birden fazla katyon varsa katotta indirgenme yarı pil potansiyeli büyük olan önce indirgenir. •Ortamda birden fazla anyon varsa yükseltgenme yarı pil potansiyeli büyük olan anotta önce yükseltgenir. ELEKTROLİZ OLAYINDA FARADAY PRENSİPLERİ *1. Elektroliz devresinden geçen akım miktarı ile katot ve anotta toplanan ya da çözünen madde miktarı doğru orantılıdır. *2. Bir elektroliz devresinden 1 Faradaylık akım geçirilirse anot ya da katotta 1 eşdeğer gram madde toplanır ya da çözünür. 1 Faraday = 1 mol elektron = 96500 coulomb (kulon) Q = It Q : Elektrik yükü (coulomb) I : Akım şiddeti (amper) t : Zaman (saniye) *3. Seri bağlı elektroliz kaplarından aynı akım geçtiğinde birinin katodunda ya da anodunda toplanan ya da çözünen madde miktarı bilinirse diğer kapların katot ya da anotlarında toplanan ya da çözünen madde miktarları hesaplanabilir. ELEKTROLİZLE METAL KAPLAMA VE BAŞLICA UYGULANDIĞI YERLER •Kendiliğinden gerçekleşmeyen kimyasal reaksiyonlarda kaplama işleminin elektrolizle olması şarttır. Demirin krom ve çinko ile kaplanması, bakırın nikel ile kaplanması buna örnektir. Yanlış
uygulamalardır. •Kendiliğinden gerçekleşen kimyasal reaksiyonlarda kaplamanın daha kalın olması için elektroliz yöntemi kullanılabilir. Demirin nikel ile kaplanması buna örnektir. •Krom kaplamaya kromaj, nikel kaplamaya nikelaj denir. ENDÜSTRİDE ELEKTROLİZ *2Al2O3 → 4Al + 3O2 *2ZnSO4 + 2H2O → 2Zn + O2+ 2H2SO4 *2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 *2NaCl → 2Na + Cl2 2. ATOM MODELLERİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ NİELS BOHR (1885-1962)’UN RÜYASI VE “BOHR ATOM MODELİ”NİN KEŞFİ •Niels Bohr, Danimarkalı bilim adamıdır. •Bohr Atom Modeli’ni 1919 yılında ortaya sürmüştür. •1922 yılında Nobel ödülü almıştır. •Niels Bohr’un kendi adıyla anılan “Bohr Atom Modeli” bir rüya ile ortaya çıkmıştır. •Bohr’un rüyası şöyleydi: “Bohr, güneşin kızgın gazlarla dolu merkezinde duruyordu. Gezegenler de ince ipliklerle bağlı oldukları güneşin etrafında dönüyorlardı. Her gezegen Bohr’un yanından geçerken bir düdük çalıyordu. Sonra kızgın gazlar
soğuyup katılaştı.” •Bu rüya Bohr’un güneş sistemi ile atomun yapısı arasında benzerlik düşünmesine vesile olmuştur. •Böylece “Bohr Atom Modeli” bir rüya ile başlamış oldu. •Bohr’un rüyası, Bilim ve Teknik Dergisi’nin Ağustos 1972 sayısının 8. sayfasında “Rüya Görerek Başarıya Ulaşın” yazısında yayımlanmıştır. •Bohr’un rüyasında olduğu gibi sadık rüyalarla ortaya çıkan bilimsel buluş ve keşifler, hem ruhun hem de kaderin varlığına delil teşkil eder. •Birçok keşif ve buluşun temelinde sadık rüyada verilen mesajlar vardır. RÜYASINDA NİELS BOHR’UN “BOHR ATOM MODELİ”Nİ KEŞFİ BİR ANDA ULAŞILAN BAŞARIDIR •İlmî çalışmalarda başarıya ulaşmada iki yol vardır: •Birincisi; düşünmek, ezberlemek, fikri çalıştırmaktır. Bu; zamanla olanıdır. •İkincisi; sezgi adını verdiğimiz bir anda ulaşılan başarıdır. Bu da iki kısımdır: Birisi gayret gösterme sonucunda ilhamla olanı, diğeri de o branşta çalışmadan ilhamla olanıdır. •Gayret gösterme sonucunda ilhamla olanı, çalışma ve tecrübe ile ama çalışma sonucu değil de farklı bir zamanda ele geçer. Rüyada Kekule’nin benzen halkasını keşfetmesi, Bohr’un da atom modelini bulması buna örnektir. •Bir anda ulaşılan başarının ikincisi, o branşta çalışmadan gelen ilhamdır. Herkes potansiyel olarak buna açık var edilmiştir. Bu yolda; peygamberler, doğruluktan şaşmayan akıl sahipleri ve temiz duygu, temiz düşünce taşıyan kalp sahipleri vardır. Bu başarı; mevhibeiilahiye olarak verilir.
MEŞHUR TÜRK-İSLAM KİMYACILARININ ATOMUN YAPISIYLA İLGİLİ ÖZDEYİŞLERİ Maddenin en küçük parçası olan cüz-ü layetecezzada yoğun bir enerji vardır. Yunan bilginlerinin iddia ettiği gibi bunun parçalanamayacağı söylenemez. O da parçalanabilir. Parçalanınca da öylesine bir enerji meydana gelir ki Bağdat’ın altını üstüne getirebilir. Bu, Allah’ın bir kudret nişanıdır. Cabir bin HAYYAN* (721-805) * Kimya ilminin babası, Türk bilim adamı, büyük dahi, Harran Üniversitesi rektörü. Madde, sonsuz denecek ölçüde parçalanabilir. Nazzam* (792-845) * İslam alimi, Basra’da doğdu, Basra’da yaşadı, hayatının son devresini Bağdat’ta geçirdi. “Maddenin tanecikli yapısı” başka bir deyimle “partikül teorisi” dünyada ilk olarak Nazzam tarafından belirtilmiştir. Maddenin içi, dolu gözüktüğü hâlde aslında boştur. İmam Rabbani* (1563-1624) * İkinci bin yılının müceddididir. Türkistanlı mutasavvıftır. Evren ve nesnelerin oluşumuyla ilgili düşünceleri günümüze ışık tutmaktadır.
MEŞHUR TÜRK-İSLAM KİMYACILARININ ATOMUN YAPISIYLA İLGİLİ KEŞİFLERİNİ TASDİK EDEN BATI DÜNYASININ BAZI SÖZLERİ Kimya Müslümanlar tarafından kurulmuştur. Müslümanlar binlerce keşif ve metotlarıyla kimya ilminin kuruluşuna yardım etmişlerdir. William James Durant* (Vilyım Ceymıs Dürant) (1885-1981) *Amerikalı filozof, tarihçi, yazar. Müslümanların ayrı bir mesai gösterip geliştirdikleri İslam’da ilk ele alınan disiplinlerden biri kimyadır. Dr. Philip K. Hitti* (1886-1978) *Arap tarihçisi. Müslümanlardan önce kimyanın mevcut olmadığını söylersek mübalağa etmiş olmayız. Haydar Bammat* (1890-1965) * Dağıstan’da doğdu, Paris’te yaşadı, devlet adamı, diplomat, yazar. İslam kimyacılarının kendilerinden sonra gelenlere bıraktıkları miras saymakla bitmez.
ROGER GARAUDY* (1913-…) * Fransız filozof ve yazar, 1982’de Müslüman oldu, Müslüman olmadan önce Marksizmin önemli savunucularındandı. Kimyanın babası Cabir bin Hayyan’dır. Britannica Ansiklopedisi ATOMUN YAPISIYLA İLGİLİ KEŞİF YAPAN BATILI BİLİM ADAMLARINDAN BAZILARININ MEŞHUR OLMUŞ ÖZDEYİŞLERİ Atomun çekirdeği ile elektronları arasındaki mesafe ve münasebet, adeta güneş manzumesinin bir minyatürü gibi küçük bir güneş sistemini andırmaktadır. Hendrik Antoon Lorentz* (1853-1928) * Atom üzerinde çalıştı. Bu çalışmaları 1902 yılında Nobel ödülüne layık görüldü. Elektronlar, çekirdek etrafında hızlı dönerken bir bulut görünümü arz ederler. James Chadwick* (Ceymıs Çeedvik) (1891-1974)
* İngiliz atom fizikçisi ve kimyacısı, atomda elektronların dönüşünde bulut modelini keşfetti, nötronu buldu, 1935 yılında Nobel fizik ödülünü aldı. Elektronlar, çekirdeğin etrafında hızlı döndüklerinden her an, herhangi bir yerde bulunma özelliği gösterirler. Werner Karl Heisenberg* (1901-1976) * Heisenberg belirsizlik ilkesini ortaya koyan Alman kimyacı, 1932’de Nobel ödülü aldı. MEVLEVİ GİBİ DÖNENLER •Elektronlar •Akyuvarlar •Uydular •Gezegenler •Diğerleri 3. KUANTUM MEKANİĞİNİN GELİŞİMİ ATOMUN YAPISINDA VURGULANMASI GEREKEN BAŞLICA ÖGELER •Maddenin yapısı taneciklidir. •Maddenin yapısı boşlukludur. •Maddenin tanecikleri hareketlidir.
•Tanecikler arasında çekim kuvveti vardır. •Tanecikler arasındaki mesafeler farklı farklıdır. •Taneciğin fiziksel özelliği yoktur; tanecik hâl değiştirmez. MADDENİN TANECİKLİ YAPISI GÖZLEMLENEBİLİR Mİ? •30 milyon defa büyülten STM (tarayıcı tünel mikroskobu) ile atom ve moleküller görülebilmektedir. •Bilgisayardaki renklendirme dışında, görülen gerçek görüntüdür. •Kitaplardaki molekül modelleri yanlıştır, gerçek görüntü değildir. •Atomlar yuvarlak model olarak, moleküller de birbirine geçme modeli şeklinde görülürler. *Atom çapı 10-8 cm olduğuna göre, atom mikroskopta 0,3 cm büyüklüğünde görülür. Günümüzde çekirdek, proton, nötron, elektron zaten görülemezler. Esirin de görülmesi mümkün değildir. Ancak belirtilen ispat yollarıyla varlığına delil getirilmektedir. •Göremediğimiz, mikroskop veya X ışınlarıyla bile tespit edemediğimiz madde de vardır. Bunlara ancak günümüzün teknolojisi ile ulaşılmaktadır. ATOM ALTI PARÇACIKLAR (PARTİKÜL TEORİSİ) NAZZAM’IN PARTİKÜL TEORİSİ İLE İLGİLİ 1213 ASIR ÖNCEKİ KEŞFİ •Atom teorisini ilk ortaya koyan Yunan bilginleri maddenin en küçük parçasının atom olduğunu söylerken bir İslam alimi olan Nazzam, maddenin sonsuz denecek ölçüde parçalanabileceğini söylemiş ve günümüzün ilim adamlarından biri gibi
konuşmuştur. •Bugünün partikül teorisi perspektifinden atom altı parçacıklar düşünülerek bu meseleye bakıldığında Nazzam’ın 12-13 asır önce, çok derin şeyler söylemiş olduğu iddia edilebilir. NAZZAM “MADDE, SONSUZ DENECEK ÖLÇÜDE PARÇALANABİLİR.” DEMEKLE NELERİ SÖYLEMİŞTİR? •1. Atomun parçalanabileceğini belirtmiştir. •2. Atom altı parçacıklara işarette bulunmuştur. •3. Maddenin bir başlangıçtan itibaren var olduğunu ifade etmiştir. •4. Yarı ömürden söz ettiği düşünülebilir. ESİR İLE İLGİLİ BİLDİKLERİMİZ •19. asrın sonları ve 20. asrın başlarında bilim dünyasının yoğun bir şekilde tartıştığı esirin varlığı konusunda günümüzün bilim adamları arasında birlik olduğu söylenebilir. Yine de bazı kişilerin kabul etmediğini söyleyebiliriz. •Esir, atomdan çok küçüktür. Esirin de zerreleri vardır. Günümüzün bilinen en küçük parçacığı, esirin zerreleridir. •Önce esir, sonra atom var edilmiştir. Atom esirden yapılmıştır. Atomun yapı taşları esirdendir. •Esir, atomların tarlasıdır. Esiri bir deryaya benzetirsek onda yüzen varlıklar; atomlar, moleküller, iyonlar, formül-birimler ve galaksiler olur. •Esir, su gibi akıcıdır. Hava gibi nüfuz edicidir. Esirin nüfuz etmediği madde yoktur. •Isı, ışık, elektrik ve sesin yayılması esirin varlığını gösterir. Çünkü, boşlukta bunların yayılması düşünülemez. Dolayısıyla uzay boşluğu yoktur. Uzayın derinlikleri, sonsuza kadar uçsuz bucaksız bir boşluk değil; uzay, kesinlikle esir maddesiyle
doludur. Gezegenler arasındaki çekme ve itme kanunları da ancak esirin varlığıyla açıklanabilir. Yine uzay boşluğu dışındaki her çeşit boşlukta da esir vardır. •Atomların yapı taşı birdir. Proton, nötron ve elektronun farklı adetlerinin bir araya gelmesiyle farklı atomlar ortaya çıkıyor. Bunun gibi proton, nötron, elektron ve diğer atom altı parçacıklarının da aynı yapı taşının farklı adetlerinin bir araya gelmesiyle ortaya çıktığını söyleyebiliriz. •Buz ile su buharının birleşmesinden su oluşabiliyor. Bunun gibi atom içinde de birleşmeler, dönüşümler ve eşitlikler gerektiğinde oluyor. TANECİK DÖNÜŞÜMLERİ, ENERJİ VE ESİR İLİŞKİSİ •Bu birleşme, dönüşüm ve eşitliklerden bazıları şunlardır: •Proton + Elektron → Nötron •Nötron → Proton + Elektron •Bu durum bize hem esir maddesinin enerji ile ilgili olduğunu ispat eder. Hem de atomdaki taneciklerin yapı taşının aynı olduğu konusunda fikir verir. Esirde tabir caiz ise büyük bir enerji olduğu düşünülüyor. •Kandiller bir zaman zeytinyağı ile yakılır. Sonra petrol ve elektrik enerjisi devreye girer. Petrolün devrinin bitmesi yakın görünüyor. Yer ve gök hazinelerinin üstündeki perdenin kalkacağı ve yeni enerji kaynaklarının açılacağı bir dönem beklenmektedir. O dönemin ulaşım vasıtaları temiz enerjiyle veya enerjiye bile lüzum görülmeden çalışacaktır. •Maddenin 4 hâli olduğu gibi esirin de hâlleri vardır. *Maddenin hâllerinde formül aynı kalmakla beraber isimler ve görünüşler farklı oluyor. Su buharı, su, buz örneğinde olduğu gibi gaz, sıvı ve katı üç tür maddenin de formülü H2O’dur. Bunun gibi esir maddesi de esir kalmakla beraber, diğer maddeler gibi farklı şekil alabilir ve ayrı suretlerde bulunabilir.
•Hem madde esirden yapılmıştır hem de madde içinde esir vardır. •Esirin farklı şekillerinden bir kısmı tartı ve ölçüye gelir, bir kısmı ise tartı ve ölçüye gelmez. Demek ki ölçülemeyen de bilim oluyor. Esir, tartı ve ölçüye gelmeyen ortamları da oluşturur. Esir; madde ve mana alemlerinin arasında bir yapıya sahiptir. Bu nedenle esir maddesi, manevi varlıkların da yaşama ortamı olarak düşünülebilir. •Demek ki bilimin konusu maddeyle sınırlı değildir; metafizik de bilim kabul edilmelidir. Esir ruha yakın bir yapıda olup vücudun en zayıf mertebesidir. Esirle ilgili ortaya çıkacak ispatlar, bizi, din ile ilmin buluştuğu noktalara götürebilir. •Maddenin % 96’sını oluşturan ve günümüzde bilinmeyen madde olan karanlık maddenin esir olabileceği düşünülmektedir. ATOM ALTI PARÇACIKLAR DA ESİRDEN YAPILMIŞ OLABİLİR •Esir maddesi atom altı parçacık olduğu gibi diğer atom altı parçacıklar da esirden yapılmış olabilir. HİGGS PARÇACIĞI (HİGGS BOZONLARI): KEŞFEDİLMEMİŞ ATOM ALTI PARÇACIK •Higgs parçacığı (Higgs bozonları), günümüzdeki madde kuramının henüz keşfedilmemiş taneciğidir. Higgs bozonları atom altı parçacıklardandır. •Higgs bozonlarının esir olabileceği düşünülmektedir. •Cenevre’de Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN)’in yerin altındaki büyük laboratuarına dünyanın en büyük süper iletken mıknatısı indirilmiştir. Mıknatıs, Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (LHC) “parçacık çarpıştırma deneyi” için kullanılacaktır. Büyük Hadron Çarpıştırıcısının niçin inşa edildiğini tek bir cümleyle yanıtlarsak bu yanıt “Higgs bozonlarının keşfedilmesi amacıyla
inşa edildiği” şeklinde olacaktır. •Higgs kelimesinin sözlük anlamı “çok büyük bir sıçrama” demektir. AVRUPA NÜKLEER ARAŞTIRMA MERKEZİ (CERN)’DEKİ YÜZYILIN DENEYİ •CERN Cenevre’dedir. •CERN’de 2008 yılının eylül ayında büyük bir deney gerçekleştirilmiştir. •CERN’de görevli bilim adamlarının bazıları Türk bilim adamıdır. Ancak CERN’e üye değildirler. •Maddenin başlangıcının olduğu, başka bir ifade ile maddenin belli bir başlangıçtan itibaren var edildiği konusu, CERN’deki deneylerin sonucunda deneysel olarak da ispat edilecektir. •Big Bang (Büyük Patlama) teorisine göre madde zaten ezelî (öncesiz) değildir. •İlk var edilişin nasıl olduğunu tam olarak bilemeyiz. Çünkü, göklerin ve yerin yaratılışına şahit tutulmadık. •Zamanı geriye götürüp bu gerçeğe şahit olma konusu ise..! BİG BANG (BÜYÜK PATLAMA) TEORİSİ •Big Bang (Büyük Patlama) teorisi basitçe şöyle özetlenebilir: 13,7 yıl önce evren bir nokta olarak var edildi ve genişletildi. Bu teoriye göre evrenin bir başlangıç noktası vardır. Bu başlangıç noktasından önce madde ve zaman yoktur. •Evrenin başlangıç noktası denildiğinde, noktanın boyutunun olmadığı bilinmelidir. •Var ediliş ve genişleme, bir emirle başlamıştır. Genişleme, devam etmektedir. ZIT İKİZ ATOM ALTI PARÇACIKLAR
•Kainatın herhangi bir noktasında bir partikül yaratılınca onunla birlikte zıt ikizi de meydana gelir. •Elektronun zıt ikizi pozitron, protonun zıt ikizi anti proton, nötronun zıt ikizi anti nötron, nötrinonun zıt ikizi anti nötrinodur. KUARK ADIYLA BİLİNEN ATOM ALTI PARÇACIKLAR •Kuarklar; proton ve nötronları oluştururlar. •Kuark adı verilen partiküller de çiftler hâlindedir: Yukarı kuarkaşağı kuark, üst kuark-alt kuark, tuhaf (garip) kuark-tılsım kuark. •Kuarklar; hem elektromanyetik kuvvet, zayıf kuvvet ve nükleer kuvvetin ortaya çıkmasına sebeptir hem de bunların etkilerini duyarlar. ANTİ MADDE ADIYLA BİLİNEN ATOM ALTI PARÇACIKLAR •Bildiğimiz atoma karşılık olarak çekirdeği negatif, elektronu pozitif (pozitron) olan atomlar da vardır. Bu atomlardan oluşan madde; maddenin zıt eşi veya anti madde olarak adlandırılır. •Sebepler dünyasında her şeyin çift yaratılmış olmasını, anti madde ile evren bazında da görmüş oluyoruz. •Madde, enerjinin yoğunlaşmış şekli olarak da tarif edilebilir ve tekrar enerjiye dönüşebilir. •Fisyon ve füzyon reaksiyonlarında, kütlenin binde bir, on binde bir gibi çok küçük bir kısmı enerjiye dönüşür. Geri kalan kısmından ise başka element oluşur. •Anti madde, kuantum mekaniğinin en sırlı konularındandır. •Dünyada anti madde yoktur. •Anti maddenin varlığı CERN’de tanecik hızlandırıcılarda ortaya konulmuştur. Atom altı parçacıkların ışık hızına yakın hızda
parçalanmasıyla CERN’de çok küçük miktarda bir görünüp bir kaybolan anti madde ispatlanmıştır. •Anti madde bazı yıldız sistemlerinde bulunmaktadır. •Evren var edildiğinde, eşit miktarda madde ve anti maddenin yaratıldığı tahmin edilmektedir. ANTİ MADDE NİÇİN BİR GÖRÜNÜP BİR KAYBOLUYORDU? (DÜNYADA ANTİ MADDE NEDEN YOKTUR?) •Beta bozunmasında, nötron protona dönüşür ve dışarıya bir elektron ile bir anti nötrino denilen tanecik neşrolunur. •Nötron → Proton + Elektron + Anti nötrino •Bazı nadir izotoplarda ise çift beta bozunması görülür. •Çift beta bozunmasında, nötronların ikisi birden aynı anda bozunur. İki protona dönüşür. Bu esnada iki elektron ile iki anti nötrino yayılır. •Çift beta bozunmasının farklı bir versiyonunda ise anti nötrino oluşmaz. •Beta bozunmasında dışarıya bir anti nötrino neşredilir. Çift beta bozunmasında ise dışarıya iki anti nötrino neşredilir. Bu; bir nötronda bir anti nötrino bulunduğu anlamına gelir. •2Nötron → 2Proton + 2Elektron •Çift beta bozunmasının farklı versiyonunda oluşan anti nötrino çekirdekten dışarı çıkamadan, çekirdekteki bir başka nötron tarafından absorbe edilir. Bizim bunu gözlemimiz, anti nötrinonun bir görünüp bir kaybolması şeklinde olur. Buna, anti nötrinonun gizlenmesi de diyebiliriz. Dünyada anti maddenin olmayışı, anti maddenin gizlenmesinden dolayı olabilir. Şayet böyleyse; nötronun yapısında gizlenmiş anti nötrino maddenin temel parçacıkları arasında ayrı bir yer alacaktır. •Anti madde, tanecikler arasında müstakil olarak mevcut değildir. •Anti madde, evrenin başlangıcında yüksek sıcaklık şartlarında
mevcuttu. DÜNYADA NİÇİN ANTİ MADDE YOKTUR? •Anti madde ile madde birbirine temas ettiğinde her ikisi de büyük bir enerji açığa çıkararak ortadan kaybolurlar. •Madde ile anti madde karşılaştığında; maddenin %100’ü enerjiye dönüşür. Bu, patlayan bir hidrojen bombasının bıraktığının, 143 katı fazla enerji demektir. •Şayet dünyada anti maddenin gizlenmesi olmasaydı, dünya olmayacaktı. ELEKTRON İLE POZİTRON BİRBİRİNİN ANTİ MADDESİDİR •Elektron ve pozitron arasındaki temas neticesinde, 511000 elektron volt gibi enerjiye sahip gama ışınları meydana gelir. •Elektronun (madde) atom numarası -1, kütle atom numarası 0’dır. Pozitronun (anti madde) atom numarası +1, kütle atom numarası 0’dır. •İkisini topladığımızda atom numarası da kütle atom numarası da 0 olan gama ışını oluşur ve enerji açığa çıkar. ATOM ALTI TANECİKLERİN DİLİ •Atom altı tanecik araştırmalarında daha derinlere inildikçe, çok küçük kütleli , kütlesiz, çok hızlı ve çok kısa ömürlü taneciklerin varlığı bize şunları düşündürüyor: •Madde her an, sanki varlık-yokluk sınırından ve hatta yokluktan var ediliyor. •Atom altı dünyası sabit ve hareketsiz değildir. Var edildikten sonra kendi hâline bırakılmamıştır. •Bu kadar küçük, hızlı, her an oluşan ve başka şeylere dönüşen
bu kadar çok taneciğin var edilmesi bizim, büyüklüğü, ilmi, hesabın inceliğini ve sonsuzluğu anlamamız içindir. ETER VE ETER ALTI ADIYLA BİLİNEN ATOM ALTI PARÇACIKLAR •Küçük alem diyebileceğimiz atom altı partiküller, değişik çevrelerde eter, eter altı gibi adlarla da anılmaktadır. •Eteri bazıları kabul eder, bazıları kabul etmez. MUON ADIYLA BİLİNEN ATOM ALTI PARÇACIK •Uzaydan dünyaya gelen muon adı verilen parçacıklara da atom altı parçacık denebilir. KARANLIK MADDE •Maddenin % 96’sının ne olduğu günümüzde bilinmiyor. Buna karanlık madde denmektedir. KARANLIK ENERJİ VE KARANLIK MADDE •Bir görüşe göre de maddenin bilinmeyen % 96’sının; % 70’i karanlık enerji, % 20’si ise karanlık maddedir. •Evrendeki maddenin sadece % 4’ünün ne olduğu bilinmektedir. •Varlığın gözlemlediğimiz kısmı; bütününe göre çok azı, ufak bir parçasıdır. •Atom altı parçacıklarla ilgili ortaya konan günümüzün partikül teorisi, perdenin arkasında daha nice varlıklar olabileceğini kanıtlamaktadır.
FOTON (IŞIK PARÇACIĞI), ÖZELLİKLERİ VE GÖREVİ •Foton, evrenin en hızlı parçacığıdır. Kütlesiz ve elektrikçe yüksüzdür. Saniyede 300 milyon km yol alır. •Fotonun görevi, güneşteki enerjiyi dünyaya taşımaktır. •Elektromanyetizmanın taşıyıcısıdır. •Elektrik yüklü parçacıklar üzerine etkir. FOTONUN MEYDANA GELİŞİ •İlk var edildiği yer güneşin merkezidir. Güneşin merkezindeki sıcaklık 15 milyon °C’tır. •Güneşin merkezinde var edilen her bir foton ilk başta yüksek enerjiye sahiptir. •Fotonlar güneşin merkezindeki çarpışmalar sonucunda soğur. Böylece farklı özellikte, düşük enerjili birçok değişik foton meydana gelir. •Güneşten çıkan foton, yaklaşık 8,5 dakikada dünyaya ulaşır. •Foton çeşitlerinden zararlı olanları, dünyamıza ulaşamaz. Ozon tabakası, bunları tutmakla görevlidir. •Güneşte füzyon sonucu 4 adet hidrojen çekirdeğinden, 1 adet helyum çekirdeği oluşur ve 2 adet pozitron meydana gelir. Böylece her saniye 564 milyon ton H (hidrojen) elementi, He (helyum) elementine dönüşmüş olur. *Bu dönüşüm esnasında güneş, her saniye kütlesinden E=mc2 formülüne göre 4 milyon ton kaybeder. •Bu azalan kütle enerjiye dönüştürülür. •Güneş enerjisi hâlinde dünyamıza gelir. •Foton ve nötrinolar da böylece meydana gelir. •Foton adı verilen parçacıklara da atom altı parçacık denebilir. Fotonlar çeşitlidir.
FOTON (IŞIN) ÇEŞİTLERİ •Alfa ışını (kozmik ışın), beta ışını ve gama ışını •X ışınları •Ultraviyole (mor ötesi) ışınlar •Görünen ışık •İnfrared (kızıl ötesi) ışınlar: IR ışını •Mikro dalgalar •Radyo dalgası •Lazer ışını GÖZÜN ALGILAYABİLDİĞİ IŞINLAR •Nanometre, nm kısaltmasıyla gösterilir. •1 nm = 1 milimikron = 10 angström *1 milimikron = 10-3 mikron *1 mikron = 10-3 mm *1 mm = 10-3 m •Gözün algılayabildiği ışınlar 380 nm ile 780 nm arası dalga boyundaki görünür ışınlardır. NÖTRİNO •Nötrino atom altı parçacıklardandır. •Nötrino da; fotonlar gibi, güneşte, hidrojenin helyuma dönüşmesi anında, maddenin enerji karşılığı olarak meydana gelir. GLUON (GULON) •Atomun yapısında gluon adı verilen parçacık da belirlenmiştir. •Şiddetli çekirdek kuvveti, gluon diye bilinen sekiz parçacık
tarafından taşınır. •Kütlesiz ve elektrik yüksüzdür. •Elektromanyetik kuvvet ve zayıf kuvvete karşı duyarsızdır. LEPTON •Çekirdek kuvvetinden etkilenmez. •Yalıtılmış bireyler olarak gözlemlenir. IŞINLAMA GERÇEKLEŞECEK Mİ? •Günümüzde ses nakli radyoyla, görüntü nakli de televizyonla gerçekleşmiş oldu. •Radyo ve televizyon ile yapılan suretin naklidir. •Henüz aynen nakil olmamıştır. Gelecekte daha çok ışınlama konusu üzerinde çalışmalar olacaktır. •Gerçi radyo ve televizyonun ileri dereceleri konusunda da daha yapılacaklar vardır. •Şayet çok çalışırsak, yakın bir gelecekte, zemin yüzünü; her tarafı, her birimize görülen ve her köşesindeki sesleri herkes tarafından işitilen bir yer konumuna getirebiliriz. •Işınlama konusu bize, şu an için mümkün olamayacakmış gibi geliyor. Çünkü cisimler hareket ettikleri yönde boylarından kaybetmekte ve ışık hızına çıkınca da yok olmaktadırlar. Bu durumda insanın kalbi ve nabzı nasıl olur bilinemez...! •Ancak gelecekte ilimler çok gelişecektir. •Bu gelişmeler, beraberinde birçok sürprizi de getirecektir. •Teknik ve teknoloji ilerledikçe, şimdi bize imkansızmış gibi gelen olaylar gerçekleşecektir. •Uzak mesafelerden eşyayı aynen hazır etmek, mümkündür. Kişisel çabalarla o noktaya yetişilmezse de, insanlığın ortak çalışmasıyla yetişilebilir. Maddeten erişilmezse de, manen erişilebilir.
MADDENİN IŞIN HÂLİ •Plazma hâl veya akkor hâl de denir. •Plazma hâli, her maddede vardır. Plazma hâline geçiş; her maddede, her zaman, belirlenen ve planlanan düzeyde olmaktadır. •İnsanın plazma hâlinden etkilenmesi; solunum yoluyla veya deriden doğrudan kana geçmek suretiyledir. Havadan beslenme konusu, maddenin plazma hâliyle ilgilidir. Plazma hâli havayla karışınca ve solununca tedavi eder. MADDENİN IŞIN HÂLİNİN DELİLLERİ •Altın gibi kıymetli metaller ve yakut gibi kıymetli taşlar, maddenin 4. hâli olan ışın hâline kolay geçerler. Eskiden beri, deriye temas ederek kana geçmek suretiyle veya temassız solunum yoluyla, koruyucu hekimlikte ve tedavide kullanıldığı bilinmektedir. Madde ışın hâline geçince kütlesinden kaybetmez. Çünkü; ya hava ve suda şarj olur, ya da hassas tartım aletleriyle bile kütle kaybı ölçülemez. •Cisimlerin ileride ışınlanabileceğinden söz edilmektedir. •Esir maddesinin farklı durumlarından bir kısmı tartı ve ölçüye gelir, bir kısmı ise gelmez. Demek ki ölçülemeyen de madde oluyor ki; bu konunun ışın hâliyle ilişkisi olabilir. •Uzayın derinlikleri, sonsuza kadar uçsuz bucaksız bir boşluk değildir; uzay, kesinlikle esir maddesiyle doludur. Uzayda maddenin ışın hâlinin olduğuna dair görüşler vardır. TAKYON (TACHYON) •Takyon, Latince’de “çok hızlı” demektir. Takyonlar ışıktan hızlı, kütlesi eksi, boyutları sıfırdan küçük olan atom altı parçacıklardır. Takyonların keşfi, enerjinin ışıktan hızlı gidebileceğini göstermiştir.
MADDE NAKLİ OLMASI İÇİN İZAFİYET (RÖLATİVİTE=GÖRELİLİK) TEORİSİNİNİN GEÇERLİLİĞİNİ YİTİRMESİ Mİ GEREKİR? •Cisimlerin hareket ettikleri yönde boylarından kaybedeceklerini ve ışık hızına erişince de yok olacaklarını belirtmiştik. •Einstein’ın izafiyet teorisine göre ise, ışık hızına erişen bir cismin kütlesi sonsuz oluyordu. Günümüzde böyle olmadığı ortaya çıkmıştır. Işık hızının aşılmasıyla, kütlenin sonsuz olmadığı ispat edilmiştir. GYRON (JAYRON) DENİLEN ATOM ALTI PARÇACIK •Bazı bilim adamlarına göre gyron (jayron) denilen atom altı parçacık, esir maddesinin temelini teşkil eder ve evrenin en küçük parçacığıdır. •Bir adet atomda yaklaşık 1020 gyron vardır. ESİRİN BİLİM DÜNYASINCA 1990’LI YILLARA KADAR KABUL EDİLMEMESİNİN NEDENLERİ •“Birleşik alan teorisi”nde hata yaptığını sonradan Einstein’ın kendisi de kabul etmiştir. Buna rağmen fizik dünyası Einsteinizm diyebileceğimiz görüş dışındaki her görüşe karşı uzun süre kapalı yaşamıştır. Bu sebeple de esir ile ilgili çalışmalar 1990’lı yıllara kadar yayımlanamamıştır. ESİR MADDESİNDEN SÖZ EDEN BAŞLICA
BİLİM ADAMLARI PROF. DR. PAUL DİRAC (1902-1984) •Prof. Dr. Paul Dirac, fizik profesörüdür. •Prof. Dr. Paul Dirac, esir maddesinin kabul edilmesi sonucunda ilmî görüşlerde yeni değişiklikler olacağını ve ucuz enerji üretiminde faydalar elde edileceğini belirtmiştir. •Prof. Dr. Paul Dirac, her yanı kaplayan ve hareket eden bir tanecik denizinden söz etmiştir. •Prof. Dr. Paul Dirac, 1933'te Schrödinger ile beraber Nobel Fizik Ödülü almıştır. PİTTSBURGH ÜNİVERSİTESİ'NDEN DR. FRANK M. MENO (1934-….) •Pittsburgh Üniversitesi'nden Dr. Frank M. Meno adlı bilim adamının esir maddesiyle ilgili hipotezi vardır. Dr. Meno, esir üzerindeki çalışmalarına 1961 yılında başlamıştır. 1990 yılında Kanada'da "Physics Essays" isimli uluslararası bir dergide esirle ilgili yazısı yayımlanmıştır. •Dr. Meno'nun teorisine göre; gyron (jayron) denilen atom altı parçacık esir maddesinin temelini teşkil eder. Gyron küresel değildir. İki ucu sivri ve ortası dar bir kalem şeklindedir. Kainatta her şey bu maddeden ve bu maddenin dinamiğinden ibarettir. Bir adet atomda yaklaşık 1020 gyron vardır. Dolayısıyla evrenin en küçük parçacığı gyrondur. Dr. Meno‘ya göre; esirin uygulama alanları ileride; telepati, düşünce akışı, iletişim, enerji kontrolü, tıbbi tedavi gibi alanlar olacaktır. Rus Fizikçi Nikolai Aleksandrovich Kozyrev (1908-1983)
•"Rusya'da Tanrıya Dönüş" isimli kitabında Rus fizikçi Nikolai Aleksandrovich Kozyrev, esir maddesinden söz etmektedir. •Ayrıca zamanı bir madde olarak ele almakta ve ona enteresan özellikler yüklemektedir. ESİR MADDESİNİN BİRKAÇ CÜMLE İLE FARKLI TANIMLARI •Esir gayet latif, nazenin, itaatkar bir icraat sayfasıdır. •Emirlerin nakil vasıtasıdır. •Tasarrufun zayıf bir perdesidir. •Yazıların latif bir mürekkebidir. •En nazenin bir icraat hullesidir. •Sanat eserlerinin mayasıdır. •En küçük maddelerin yaratıldığı bir ham madde ve bir tarladır. •Atomlar esir maddesinden yaratılmaktadır. ESİR MADDESİNİN YOKLUĞUNU İSPAT İÇİN YAPILAN DENEYİN HATALI BİR DENEY OLDUĞU AÇIĞA ÇIKMIŞTIR •Michelson ve Morley, kendi isimleriyle anılan meşhur MichelsonMorley deneyini yapmışlardır. •Bu deney, esir maddesinin yokluğunu ispat için yapılmıştır. •Sonraki yıllarda deneyin hatalı olduğu ispatlanmıştır. ESİR MADDESİ ÜZERİNDE ÇOK DURULMASININ SEBEBİ •Kimyacılar ve fizikçiler esir maddesine özel bir önem
vermelidirler. •Esirle ilgili keşif ve buluşlar, enerji probleminin çözülmesinde yenilik getirecektir. Çaresi bulunmamış bazı hastalıkların tedavisinde rol oynayacaktır. •Yerlerin ve göklerin insanlık için bütün hazinelerini açması belki de bu yolla olacaktır... MADDENİN İKİ KARAKTERİ 1. TANECİKLİ YAPI 2. DALGA KARAKTERİ •Atom ve daha küçük boyutlara inildiğinde maddenin tanecik özelliğinin yanı sıra dalga özelliği de deneylerle gözlemlenebilir. •Işık da madde gibi hem tanecik hem de dalga özelliğine sahiptir. MADDENİN DALGA KARAKTERİ •Atom ve daha küçük boyutlara inildiğinde maddenin tanecik özelliğinin yanında dalga özelliği de deneylerle gözlemlenmektedir. •Mesela; atomdaki elektron ispat edilirken elektronun dalga özelliğinden yararlanılır. SEMANIN MEKFUF MEVC OLMASI •Mevc, dalga demektir. •Mekfuf kelimesinin değişik anlamları vardır. Her bir anlam dalganın farklı bir yönünü, değişik bir özelliğini, ayrı bir karakterini açıklar. •Sema, mekfuf mevc özelliğine sahiptir. •Sema; dalgaları kararlaşmış, durgunlaşmış, sakin hâle gelmiş bir denizdir.
DALGANIN ÖZELLİKLERİNDEN BAZILARI: KARARLAŞMAK, DURGUNLAŞMAK, SAKİN HÂLE GELMEK •Evren, dalgalardan meydana gelmiş bir denizdir. Kararlaşmak, durgunlaşmak, sakin hâle gelmek; dalganın başlıca özelliklerindendir. SCHRÖDİNGER, KARARLAŞMIŞ DALGALARDAN SÖZ EDER •Kuantum mekaniğine göre belli bir hıza sahip olan her kütleye karşılık olan bir dalga vardır. •Dalga boyu Broglie'nin ortaya koyduğu denklemle hesaplanabilir. •Mesela; 1 cm/s hıza sahip bir elektron dalgası yaklaşık 7 cm boyundadır. •Hız arttıkça dalga boyu kısalır. •Daha karmaşık sistemlerde dalga özellikleri, Schrödinger’in bulduğu “Schrödinger denklemi” ile ifade edilir. •Schrödinger, kararlaşmış dalgalardan söz eder. Broglie (1892-1987) ve Schrödinger (18871961) Kimdir? •Broglie, 1929 yılı Nobel ödülü sahibidir. Fransız fizikçidir. •Schrödinger, kuantum mekaniğine olan katkılarıyla, özellikle de 1933'te kendisine Nobel ödülü kazandıran “Schrödinger denklemi” ile tanınır. Avusturyalı fizikçidir. DALGA ÖZELLİKLERİNİN DAHA FAZLASINI ÖĞRENMEMİZ YASAKLANMIŞTIR
•Mekfuf kelimesinin bir manası da “yasak edilmiş veya menolunmuş” demektir. •Mekfuf mevc, yasak edilmiş dalga anlamındadır. •Kuantum mekaniğinde dalga özelliklerinden en önemlisi; dalganın konum ve momentum bilgilerinin, belli bir sınıra kadar ölçülebilir olmasıdır. •Dalga özelliklerinin daha fazlasını öğrenmemiz yasaklanmıştır. Fiziksel olarak da bu zaten mümkün değildir. Buna “Heisenberg belirsizlik ilkesi” denir. •Bu özellik aynı zamanda, mutlak determinizmi reddeder ve kader gerçeğine kapı aralar. Süper Sicim Teorisi (Superstring Teorisi) •“Süper sicim teorisi” veya uluslar arası ismiyle “superstring teorisi” maddenin dalga özelliği ile ilgilidir. Bu teoriye göre maddenin en temel özellik parçacığı sicimlerdir. Kütle ve elektrik yükü gibi özellikler, sicimlerin belli salınımları ile ortaya çıkar. Dolayısıyla bir dalga hareketi söz konusudur. Sicim teorisi; açık sicim ve kapalı sicim olmak üzere iki ana gruba ayrılır. AÇIK SİCİM TEORİSİ VE KAPALI SİCİM TEORİSİ •Açık sicim teorisine göre, sicimlerin uçları hem birleşebilir hem de ayrılabilir. Kapalı sicim veya açık bir sicim şekli olabilir. •Kapalı sicim teorisinde ise sicimin açılabilme özelliği yoktur. Her zaman kapalı bir halka görünümündedir. Zaten mekfuf kelimesinin bir diğer anlamı da “kulplarından sıkıca bağlanıp heybe gibi asılmış” demektir. •Düğümün açılıp kapanabilme özelliği göz önünde tutulduğunda, açık sicim teorisinin tercih edildiği düşünülebilir.
DÜRÜLMÜŞ DALGA KARAKTERİ (ÜÇ BOYUT DIŞINDAKİ DİĞER BOYUTLARIN ÜÇ BOYUT İÇİNDEKİ DÜRÜLMÜŞLÜĞÜ) •Mekfuf kelimesi, “dürülmüş” anlamına da gelmektedir. Süper sicim teorisi için üç boyut (buut) yeterli değildir, ek boyutlar gerekmektedir. Ek boyutlar, dürülmüş bir vaziyette bildiğimiz üç boyutta gizlenmiştir. Bu görüş, bu konudaki en yaygın yorumdur. •3 boyutlu bir âlemde yaşamaktayız. 4. boyut, itibari hat dediğimiz zamandır. İçine zamanı da alan 5. boyut da vardır. Einstein, hem bu boyutlardan hem de 6. boyuttan söz etmiştir. Einstein’ın iddia ettiği bu 6. boyut, seyr ü seyahat olarak bilinir. •Mekfuf kelimesinin “dürülmüş” anlamında da; maddenin dalga karakterine, süper sicimlere ve 3 boyut dışındaki diğer boyutlara çarpıcı bir işaret görülmektedir. •Süper sicim teorisi, 1915 yılında Einstein tarafından bulunan bir teoridir. •Diğer âlemde insanın görmesi ise belki 100 boyutlu olacaktır. İnsan öbür dünyada bir şeyi aynı anda 100 boyutlu olarak görüp hissedebilecektir. •Sonuç olarak kuantum mekaniğine göre, evrendeki her bir zerreye karşılık gelen bir dalga vardır. Evren, bu dalgalardan meydana gelmiş bir denizdir. 4. ATOMUN KUANTUM MODELİ ATOMUN YAPISINDAKİ KANUNLAR •ÇEKİM (CAZİBE) KANUNU: Atomun çekirdeğinde pozitif yüklü
protonlar, etrafında ise negatif yüklü elektronlar bulunmaktadır. Bu iki zıt değer birbirini çekmektedir. •MERKEZKAÇ KUVVETİ: Protonlar, etrafındaki elektronları dağılmadan çekebilmesi ve döndürebilmesi için, çekirdek maddesinin çok büyük ve ağır olması gerekmektedir. Bu yüzden de protonlar, elektronlardan yüzlerce kez daha büyüktür ve ağırdır. Çünkü; etrafındaki elektronları dağılmadan çekebilmesi ve döndürebilmesi için protonun ağır olması gerekir. 1 elektronun ağırlığı 1 birimdir. 1 proton ondan tam 1836 defa daha ağırdır; protonun ağırlığı 1836 birimdir. Bu ağır cisim etrafında, hafif olan elektronlar çok hızlı hareket etmektedirler. Elektronlar, bu süratli dönüşleriyle yörüngede kalmaktadırlar. Her elektronun hızı farklı farklıdır. Etrafta çok hızlı hareket etme, çekirdekte ise ağır bir yük yüklenme vardır. Dolayısıyla ağırlık, merkezdedir. Çekirdeğin veya merkezi tutan ağırlığın önemi büyüktür. Çekirdeğe en yakın elektron en yüksek hıza sahiptir. Çekirdekten uzaklaştıkça elektronların hızı azalır. Çekirdeğin etrafındaki elektronlar biraz yavaş dönseydi, elektronlar dağılıp gidecek ve çekirdek yok olacaktı. Bunu koca dünya çekirdeğinin müthiş bir gürültü ile infilak edip yok olması takip edecekti. Elektronlar, dönmesi gerekenden biraz daha hızlı dönseydi ve elektron çekirdeğe yanaşsaydı, düzenlilik yine bozulacaktı. Bu kanunun sosyal boyutuyla ilgili şunları söyleyebiliriz: En iyisi konumumuzun gereğini yerine getirmektir. Gerekli donanımı olmadığı hâlde, olduğundan fazla gözükerek kendilerini ülkesine hizmet ediyor gibi gösterip çekirdeğe yanaşanlar, bu yanaşmanın gereği olan samimi çalışkanlığı, başka niyetleri olduğundan dolayı sergilemediklerinden, kendilerine zarar verirler. Çünkü; çekirdeğe yakın elektronlar daha hızlı dönerler. Bunların yakınlığı ise uzaklık sebebi olmuştur. Gerekli donanımı olduğu hâlde, kendilerinden beklenen hızı göstermeyenlerin durumu ise şöyledir: Çekirdeğin cazibesi
devam ettiği, çekirdek fırlatmadığı hâlde, onlar kendiliklerinden dağılıp giderler, çekirdekten uzaklaşırlar. Burada çekirdeğin de yok olması söz konusudur ki bu çok tehlikeli ve veballi bir durumdur. Çünkü; insan, iradesi olan bir varlıktır. Ancak; kendine paye vermemelidir. Doğrusu elektron gibi insanın da kendi makamında olmasıdır. Olduğundan fazla ya da noksan görünmemelidir. Aşırı alçak gönüllülük de gururdandır. Çekirdek çok ağır yük taşımaktadır. Elektron ise çok rahatlıkla akıp gitmektedir. Elektronların çekirdekten uzaklıkları, 1 mm’nin milyonda biri kadardır. Saniyedeki hızları ise 1000 km ile 15 000 km arasında değişir. Bu hızdaki elektronlar, çekirdek etrafında minicik yollarında saniyede milyarlarca defa tur atarlar. Elektronların dönüş hızı her atomda farklı farklıdır. Hızlarını hiç kesmeden dönerler. Merkezkaç kuvvet bu dönüşle oluşur. •İTME (DAFİA) KUVVETİ: Aynı yükler birbirini iter. Çekirdekte birden fazla proton bulunursa bunlar, pozitif yüklü, yani aynı yüklü oldukları için birbirlerini iterler. Hidrojen hariç bütün atom çekirdeklerinde birden fazla proton bulunur. Elektronlar da, negatif yüklü, yani aynı yüklü oldukları için birbirlerini iterler. •NÜKLEER KUVVET (BAĞLANMA ENERJİSİ): Çekirdekteki nötronlar, protonların birbirlerini itmelerini önleyerek bağlayıcı rol oynarlar. Bu da protonlar, nötronsuz bir arada bulunamazlar demektir. Bunun tersi de söz konusudur; nötronlar da her zaman protonlara muhtaçtırlar. Çünkü onlar da tek başlarına kaldıkları zaman 13 dakikada yarısı bozulmaya uğrayarak proton ve elektron çıkartırlar. Nükleer kuvveti kavramak için nötronların özelliklerini görelim: Çekirdekteki nötronlar, elektrik bakımından yüksüzdür. Yüksüz oldukları için bir madde içinde uzun yol alabilirler. Bu ağır parçalar, ağırlıklarına göre süratlenirler. Hızları, ışık hızından saniyede birkaç km’ye kadar değişir. Nötronların bazıları çok
ağırdır; bu ağırlıklarından dolayı öyle hız kazanabilirler ki, en kesif maddelerin bile bir tarafından girip öbür tarafından çıkarlar. Nötronlar bu süratle, 30 cm kalınlığındaki demir ve kurşundan bile geçebilirler. Ancak atom çekirdeğiyle çarpışmalarında enerjilerini kaybederler. Kuş havada ne kadar rahat uçuyor veya balık denizde ne kadar rahat yüzüyorsa, nötronlar da o hız sayesinde o kadar rahat hareket ederler. Bu özellikleri taşıyan nötronlar, çekirdek içinde, enerjilerini, protonları bir arada tutmak için kullanırlar. Hidrojen hariç bütün atom çekirdeklerinde, mutlaka nükleer enerji bulunur. Hidrojen atomunun çekirdeğinde proton 1 adet olduğundan, hem nötrona hem de nükleer enerjiye ihtiyaç yoktur. Einstein, çekirdekteki nükleer enerjiyi E=mc2 formülü ile açıklar. Formüldeki m maddenin kütlesi, c ışık hızı, E ise enerjidir. Nükleer reaksiyonlarda, atom numarası ve kütle numarası korunmaktadır; bu durum kütlenin korunduğu anlamına gelmez. Nükleer reaksiyonlarda kütle kaybı olur. Hidrojen dışındaki bütün atomların, bir tartılan kütlesi bir de hesap edilen kütlesi vardır. Tartılan kütle, mutlak surette her zaman daha az çıkmaktadır. Bu azalan miktar kadar madde, daha ilk oluşumda, hidrojen hariç tüm atomların çekirdeğinde, enerjiye dönüşmüştür. İşte bu enerji, nükleer enerjidir. Olay, saatin kurulup bırakılması gibi de değildir: Protonların birbirlerini itmemeleri için başlangıçta maddenin enerjiye dönüşmesiyle başlayan görevi, nötronlar her an sürdürmektedirler. •ZIT SPİNDEN DOLAYI ORTAYA ÇIKAN, ELEKTRONLARI BİR ARADA TUTMAKLA GÖREVLİ KANUN: Hidrojen hariç, bütün atomlarda birden fazla elektron vardır. Elektronlar, negatif yüklü, yani aynı yüklü oldukları için birbirlerini iterler. Bu durumda her iki elektrondan birisinin saat yönünde, diğerinin ise saat
yönünün tersi istikamette dönmesi; elektronların birbirlerini itmelerini önleyerek bir arada kalmalarında rol oynar. Zıt spin, farklı yönde dönüş demektir. ELEKTRONLARDAN ENERJİSİ DÜŞÜK OLAN MI YOKSA YÜKSEK OLAN MI HIZLI DÖNER? •7 enerji düzeyi vardır. Çekirdeğe en yakın olan 1. enerji düzeyi, en uzak olan da 7. enerji düzeyidir. •1. enerji düzeyinden 7. enerji düzeyine doğru enerji düzeylerinin enerjisi fazlalaşır. 1. enerji düzeyinin enerjisi en az; 7. enerji düzeyinin enerjisi en çoktur. •Çekirdeğe yakın elektronlar daha hızlı, çekirdeğe uzak elektronlar ise daha yavaş dönerler. •Herhangi bir atomun üst enerji düzeyindeki elektronların enerjisi daha fazladır. Buna rağmen diğerlerine göre daha yavaş dönerler. Elektronun hızı ile enerji düzeyinin enerjisi ters orantılıdır; bu iki konu birbiriyle karıştırılmamalıdır. •Kimyasal bağ, en üst düzeydeki elektronların bir kısmı ile meydana getirilir. EVRENDEKİ KANUNLARIN DEĞİŞMEDİĞİ GÖRÜLMEKTEDİR •En büyük alemdeki en büyük sistemlerdeki itme ve çekme kanunları ile en küçük atom parçacıklarındaki kanunlar aynıdır. Eğer bu tür kanunlar değişseydi, hiçbir ilim inkişaf edemez ve kanunlar belirli, kararlı olamadığından hiçbir formülden, sabit sayıdan vb. hususlardan bahsedilemezdi. İlimlerin meydana gelmesi, bu değişmez kananlar vasıtasıyla olmaktadır. GÜNEŞ SİSTEMİ İLE ATOM YAPISI
ARASINDAKİ BENZERLİKLER Bir kısım kürelerin güneşin etrafında peykler hâlinde sürekli dönmeleri gibi elektronlar da atom çekirdeğinin etrafında hareket etmekte ve dönmektedirler. Güneşin büyüklüğüne nazaran dünya ile olan uzaklık mesafesi ne ise, atom çekirdeğinin küçüklüğüne nazaran elektronlar arasındaki uzaklık mesafesi de aynıdır. Elektronların hızı, çekirdeğe olan uzaklıklarına göre değişir. Güneşe en yakın gezegen en fazla hıza sahip olduğu gibi çekirdeğe en yakın elektron da en yüksek hıza sahiptir. Elektronların öz kütlesi, çekirdeğe olan uzaklıklarına göre değişir. Güneşe en yakın gezegen en fazla öz kütleye sahip olduğu gibi çekirdeğe en yakın elektron da en büyük öz kütleye sahiptir. Dünyada en çok bulunan element demirdir. Güneşe bizden daha yakın olan gezegenlerin öz kütlesi demirden fazladır. Güneşe bizden daha uzak olan gezegenlerin öz kütlesi ise demirden azdır. ATOMUN YAPISI VE ELEKTRON BULUTU •Elektronlar, çekirdek etrafında dönerken bulut görünümü oluştururlar. •Elektron bulutunun görevi, çekirdeği korumaktır. HEİSENBERG BELİRSİZLİK İLKESİ •Bulut içinde elektronlar, her an herhangi bir yerde bulunabilme özelliğine sahiptir. Buna Heisenberg belirsizlik ilkesi denir.
ATOMUN YAPISINDA VE YILDIZLARDA AYNI KANUN GEÇERLİDİR •KÜTLESEL ÇEKİM KUVVETİ: Gezegenlerdeki kanundur. Çekim; gezegenlerin kütleleriyle doğru, aradaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. G, kütlesel çekim kuvvetine ait sabit sayıdır. Sonuç Newton cinsinden çıkar. •COULOMB (KULOMB) ÇEKİM KUVVETİ: Atomdaki kanundur. Elektron ve protonun birbirini çeker. Çekim; elektron ve protonun yükü ile doğru, aradaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. k, coulomb çekim kuvvetine ait sabit sayıdır. Sonuç Newton cinsinden çıkar. •G ve k sabit sayıdır. F, çekim kuvvetidir; birimi Newton (N)’dur. r, uzaklıktır. m gezegenlerin kütlesi, q ise elektron ve protonun yüküdür. •En büyük alemdeki en büyük sistemlerdeki itme ve çekme kanunları ile en küçük atom parçacıklarındaki kanunlar aynıdır. Eğer bu tür kanunlar değişseydi, hiçbir ilim inkişaf edemez ve kanunlar belirli, kararlı olamadığından hiçbir formülden, sabit sayıdan vb. hususlardan bahsedilemezdi. İlimlerin meydana gelmesi, bu değişmez kananlar vasıtasıyla olmaktadır. ATOMUN YAPISINDA KİMYASAL BAĞ DIŞINDAKİ ÇEKİMLER •Atom yapısında, her şey zıddıyla dengelenmiştir: a) Protonların birbirini itmesi nükleer kuvvetle (bağlanma enerjisi) dengelenmiştir. b) Elektronların birbirini itmesi zıt spinli dönüşle dengelenmiştir. c) Protonla elektronun birbirini çekmesi merkezkaç kuvvetiyle
dengelenmiştir. •Atomun yapısında eşit sayıda proton (+) ve elektron (-) olmasıyla denge sağlanmıştır. •Proton ile elektron birbirini çeker. Elektrondaki merkezkaç kuvveti bu çekimi zıt yönde dengeler. •Elektronlar, atom çekirdeği etrafında ikişerli dolanırlar. Biri saat yönünde, diğeri ise saat yönünün tersi yönde döner. Böylece elektronlar da, kendi aralarında eşlenmiştir. •Kainatın herhangi bir noktasında bir partikül yaratılınca onunla birlikte zıt ikizi de meydana gelir. Elektronun zıt ikizi pozitron, protonun zıt ikizi anti proton, nötronun zıt ikizi anti nötron, nötrinonun zıt ikizi anti nötrinodur. •Proton ve nötronun meydana geldiği kuark adı verilen partiküller de çiftler hâlindedir: Yukarı kuark-aşağı kuark, üst kuark-alt kuark, tuhaf kuark-tılsım kuark. •Bildiğimiz atomun yapısına karşılık olarak; çekirdeği negatif, elektronu pozitif olan atomlar da vardır. Bu atomlardan oluşan madde; maddenin zıt eşi veya anti madde olarak adlandırılır. Anti madde bazı yıldız sistemlerinde bulunmaktadır. •Elektriğin de pozitif ve negatif olmak üzere iki cinsi vardır. 5. BAĞIL ATOM KÜTLESİ YAKLAŞIMI VE MOL KAVRAMI ATOMUN YAPISI VE İZOTOP *Belirlenen ve tayin edilen yüzdede her elementin doğal izotopu
vardır. Örneğin; 12C, 13C karbonun doğal izotoplarıdır. •İzotopu olmayan element yoktur. •Sentetik izotoplar da vardır. •Yan etkisi olanlar, sentetik izotoplardır. KÜTLE SPEKTROMETRESİ ALETİ •Elementlerin izotoplarının tabiattaki bulunma yüzdeleri ve dolayısıyla da küsurlu ve net olarak atom kütleleri, kütle spektrometresi aleti ile belirlenir. SENTETİK İZOTOPLARIN KULLANILMASI •Sentetik izotoplar, radyoaktiftir. * Belirli bir dozajı geçerse, kansere sebep olur. *60Co sentetik izotopu, ambalajlı gıdaların ışınlanmasında kullanılır. Işınlamadaki radyoaktif madde belirli bir limiti geçerse, alet otomatik olarak durur. Bu amaçla eskiden 60Cs de kullanılırdı, kanser riski fazla olduğundan artık kullanılmamaktadır. 14C sentetik izotopu, ağaçların yaşının tayininde kullanılırdı, * bulunan sonuçların yanlış olduğu belirlendiğinden günümüzde terk edilmiştir. 99Tc, 201Tl, 67Ga, 111In, 123I sentetik izotopları, sintigrafi çekimlerinde * kullanılır. *131I ve 60Co sentetik izotopu, kanser tedavisinde kullanılır. •“Sentetik izotoplar bilimde hiçbir şekilde ve hiçbir alanda kullanılmamalıdır.” diyen ilim adamları çoktur. İNSAN VÜCUDUNDAKİ ATOMLARIN ÖMRÜ •Bazı atomların birkaç saniyelik ömürleri vardır. •Her senede iki defa, derece derece ve yavaş yavaş; insan vücudunun atomları tazelenmektedir.
•Her bir ruh kaç yıl yaşamış ise; o kadar sene, insan bedenindeki atomlar komple yenilenmektedir. 5-6 senede insanın bütün atomları değişmektedir. ATOMLARIN YARIŞI (ATOMLAR CANLI MIDIR?) •Bitki, hayvan ve insan olmak üzere üç grup canlı varlık vardır. •Canlılıkla, atomun canlılığı arasında doğrudan bir ilişki yoktur. •Her bir cansız atom; canlı olan insan, hayvan, hatta bitki cismine girince, orada adeta canlılık kazanır. Bu canlı bünyeler, cansız atomlar için bir nevi misafirhane, kışla ve okul gibidir. Burada bir talim ve terbiye yarışındadırlar. Bu yarış; bütün atomların hayat sahibi olduğu bir yerde bulunabilmek içindir. •Bu dünyada madde olarak atom ve atom altı parçacıklardan var edildik. Ancak bütün atomların hayat sahibi olduğu öteki dünyadaki varlığımızın özellikleri hakkında kesin ve net konuşmaktan kaçınmalıyız. Orada insan, atom ve atom altı parçacıkların ötesinde bir maddeden veya atom ve atom altı parçacıklara esas teşkil edecek olan daha farklı bir maddeden var edilebilir. Sonraki hayatta insan varlığını oluşturan yapı taşlarına madde denilebileceği de aslında bizce meçhuldür. •Aslında atomlarda hayat yoktur. Atomlar hayata mazhar* olmak için benzersiz ve insanda hayret uyandıran tavırlardan geçerler. (mazhar*: Bir şeyin göründüğü, açığa çıktığı yer.) •Hayat çeşitlerinin en basiti bitki hayatıdır. Bitki hayatının başlangıcı, çekirdekte ve tohumda hayat düğümünün uyanıp açılmasıdır. ATOMLAR CANLI MIDIR? •Bitki, hayvan ve insan olmak üzere üç grup canlı varlık vardır. •Canlılıkla, atomun canlılığı arasında doğrudan bir ilişki yoktur.
•Dünyadaki canlıların bünyesindeki bütün atomlar canlı değildir. Canlılardaki atomların bir kısmı canlı, bir kısmı ise cansızdır. •Cansızlarda, canlı atom da bulunabilir. Fulvic (fulvik asit), buna örnektir. •Her bir cansız atom; canlı olan insan, hayvan, hatta bitki cismine girince, orada adeta canlılık kazanır. Bu canlı bünyeler, cansız atomlar için bir nevi misafirhane, kışla ve okul gibidir. Burada bir talim ve terbiye yarışındadırlar. Bu yarış; bütün atomların hayat sahibi olduğu bir yerde bulunabilmek içindir. ATOMLARIN HAREKETİ •Cesedimiz, atomlardan oluşur. •Cesedimiz, ruhumuzun evidir; elbisesi değildir. •İnsan vücudundaki atomların belli bir ömrü vardır. •Organizmadaki atomlar, sürekli değişmektedir. •Vücudun değiştirilmesi ve devamı için; yıkılan, atılan atomların yerini dolduracak, onlar gibi çalışacak yeni atomlar lazımdır. •Yeni atomların insan vücuduna gelmesi için çeşitli bileşiklere ihtiyaç vardır. Bu bileşikler, alınan gıdalarla sağlanır. •Gıdalarla alınan bileşiklerdeki atomlar, giden atomların yerine dağıtılır. •Örneğin; kalsiyum kemiklere, demir kana, flor dişe, kükürt saça, fosfor beyne gider. •Beyinde ölen bir fosfor atomunun yerine gelen fosfor atomu; topraktan bitkiye, bitkiden hayvana, hayvandan insana, yenilen gıdalar ile geçmiş ve sonunda da beyne sevk olunmuştur. •Fosfor atomu bu yolculuğunda hangi şeye girmiş ise; görüyormuşçasına, duyuyormuşçasına, biliyormuşçasına muntazam hareket edip ve sonuçta gerekli olduğu yerine ve hedefine giderek, örneğin; beyne girmiş, oturmuş ve çalışmasına başlamıştır. •Bu bize, başlangıçta, o fosfor elementinin; hangi kişinin beyni içinse, o kişi için planlı olduğunu gösterir. “Her adamın alnında rızkı yazılıdır.” bilimsel bir gerçektir.
•Atomlar, vücudun her parçasının gereksinimlerine göre önceden belirlenmiş bir kanun ile pay edilir ve bedenin her tarafına apaçık bir nizam ile düzenli, sürekli ve düzgün bir biçimde dağıtılır. •Atom, hangi yere girerse, o yerin nizamına boyun eğer; hangi tavra geçtiyse, onun özel kanunuyla iş yapar ve hangi tabakaya misafir gitmiş ise, muntazam bir hareket ile sevk edilmiştir. •Atomların hareketi boşu boşuna değildir. Kendilerine uygun bir yükselme içindedirler: Elementteki atomlar maden derecesine, madendeki atomlar bitki hayat tabakasına, bitkideki atomlar hayvanın otlanması sonucu hayvan mertebesine, hayvandaki atomlar insanın beslenmesiyle insan hayatı makamına, insanın vücudundaki atomlar da süzüle süzüle saflaşarak beynin ve kalbin en ince ve kritik yerine çıkarlar. •Canlıların çekirdek ve tohumlarındaki atomlar, ağaca bir ruh hükmüne geçer. Ağacın bütün atomları içinde bir kısım atomların bu düzeye çıkmaları, o ağacın hayata sahip olması ve hayata hizmet etmesi gibi önemli görevleri yerine getirmesiyle anlaşılır. •Atomu aksiyona sevk eden yerinde duramamasıdır ve şevkidir. ATOMUN YAPISINDA ÇEKİRDEKTEKİ ENERJİYİ FORMÜLE EDEN ALBERT EİNSTEİN (ELBIRT AYNSSTAYN)’IN HAYATI VE BAZI ÖZDEYİŞLERİ Albert Einstein (Elbırt Aynsstayn)’ın Hayatı (1879-1955) •1905 yılında atomun yapısıyla ilgili izafiyet (rölativite=görelilik) teorisini ortaya koydu. •1921’de Nobel ödülü aldı. •Yapay einsteinium elementine Albert Einstein’dan dolayı bu isim
verilmiştir. •Einsteinium elementinin atom numarası 99’dur ve Es sembolüyle gösterilir. •Einstein atomu bir canavara kaptırdığını ancak Hiroşima ve Nagazaki’nin yerle bir olmasından sonra anlayabilmiştir. Ağlayarak Japonyalı bilgin dostundan özür dilemiştir. Nükleer enerji, Batılıların elinde akıl ve vicdanın kontrolünden çıktığı için Japonya’da dev şehirlerin yerle bir olmasına, binlerce insanın ölmesine sebep olmuştur. •Günümüzde de atom bombası, tehdit ve tedbir unsuru olarak değişik ellerde tutulmaktadır. *Bu bakımdan insan unsurunun iyi eğitilmesi gerekir. Akıl ve düşünce prensipleri üzerine oturtulan fen ve teknik; beraberinde, insanlığı düşünme ile kalp ve vicdan duyarlılığını da getirebilmelidir. •Maddenin dalga özelliği ile ilgili “süper sicim teorisi” veya uluslar arası ismiyle “superstring teorisi” 1915 yılında Einstein tarafından keşfedilen bir teoridir. Albert Einstein (Elbırt Aynsstayn)’ın Meşhur Olmuş Sözleri •“Dinsiz ilim kör, ilimsiz din de topaldır.” (“İlimsiz din topal, dinsiz ilim ise kördür.”) Albert Einstein •“Kainatın yaratıcısına olan inanç, ilmi araştırmanın en kuvvetli ve en asil muharrik (tahrik eden, harekete geçiren) gücüdür." Albert Einstein ATOMUN YAPISIYLA İLGİLİ KEŞİF YAPAN
CABİR BİN HAYYAN ’IN HAYATI CABİR BİN HAYYAN (721-805) Horasan’da doğdu. Kufe’de vefat etti. Kimya ilminin babasıdır. Türk bilim adamıdır. Büyük dahidir. Dönemin en büyük ilim merkezlerinden Harran Üniversitesi’nin rektörüdür. Adı Latince’ye Geber diye geçmiştir. Cabir bin Hayyan’ın başta kimya olmak üzere tıp, fizik, astronomi, matematik, felsefe ve eğitim alanlarında çok hizmetleri olmuştur. Bunların içinde şüphe yok ki en önemlisi atomla ilgili buluşudur. Yunanlı bilginler maddenin en küçük parçasına, bölünemeyen en küçük parçacık anlamına gelen atom demişlerdi. İslam bilginleri, bu kelimeyi o zamanın bilim dili olan Arapçaya çevirirken cüz-ü layetecezza dediler. Cüz-ü layetecezzanın diğer adı cüz-ü ferttir. Hem atom hem de molekül yerine kullanılabilir. Cabir bin Hayyan ise Yunanlıların atomun parçalanamayacağı yolundaki teorilerine karşı çıktı. Bu konuda gerçek mahiyeti asırlar sonra anlaşılabilecek farklı görüşü ortaya koydu. Günümüz dünyasında, atomla ilgili ilk çalışmaların İngiliz kimyager John Dalton (1766-1844) tarafından yapıldığı, uranyumun çekirdeğinin parçalanabileceği fikrinin de 1944 Nobel Kimya Ödülü sahibi Alman kimyacı Otto Hahn (18791968) tarafından ortaya atıldığı fikri yaygındır. Halbuki onlardan 1000 yıl önce yaşamış olan Müslüman kimyacı Cabir Bin Hayyan’ın aşağıdaki sözleri asrımızın ilim adamlarını dahi hayrete düşürecek mahiyettedir: “Maddenin en küçük parçası olan cüz-ü layetecezzada yoğun bir enerji vardır. Yunan bilginlerinin iddia ettiği gibi bunun parçalanamayacağı söylenemez. O da parçalanabilir. Parçalanınca da öylesine bir enerji meydana gelir ki Bağdat’ın altını üstüne getirebilir. Bu, Allah’ın bir kudret nişanıdır.
ATOMUN YAPISI ÜNİTESİNDE SOSYAL ALANDA KULLANILAN KİMYA KELİME VE DEYİMLERİ ATOM PARÇASI AĞIRLIĞI •En küçük miktarı anlatmak için kullanılan bir deyimdir. Atom parçası ağırlığındaki iyiliğin de kötülüğün de karşılığı mutlaka verilir. MERKEZKAÇ (ANİL MERKEZ) KAÇIŞ •Geriye dönüşün çok zor olduğu kaçışlara merkezkaç (anil merkez) kaçış denir. ATOMUN YAPISIYLA İLGİLİ SÖYLEM HATALARI •Her elementin yapı taşı atom değildir. Yapı taşı molekül olan elementler de vardır. Bunlara element molekülleri denir. •Element tanımında; “aynı cins atomdan oluşan saf madde” derken izotoptan söz etmelidir. Çünkü; her bir aynı cins atomun farklı izotopu vardır; bu yönden farklı atom olmaktadır. •Her bileşiğin yapı taşı molekül değildir. Yapı taşı formül-birim olan bileşikler de vardır. •Bileşik diyebilmemiz için farklı cins atomların kimyasal yolla birleşmesi gerekir. Aynı cins atomların kimyasal yolla birleşmesinden oluşan element molekülleri, elementtir; bileşik değildir.