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 lazımdır. 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 6,012.1023= 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. Bir çay kaşığı su 1015 gr (1 milyar ton) ağırlıkta olacaktı. 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 nisbeti 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.