25 AĞUSTOS 2009, Salı

Atom Giriº

Birçok konuda felsefi açıdan ilgi çekiçişeylerden bahsetmeden önce ileri bir düzeye gelmeniz gerekir,fakat kimya ta başından itibaren konunun tartışılır şekilde,felsefi açıdan en ilgi çekicibölümüyle başlar, atomla.Atom fikri, eskinin filozoflarınca... ve siz debu konu üzerine ilk felsefe yapan farklıfilozofları araştırabilirsiniz, zamanında, hey, bilirsin,işe koyulsaydım, bilmem ki, bir elmayla işe koyulsaydım,bir elmayla işe koyulsaydımve onu sürekli kesseydim -- iyigörünen bir elma çizeyim ki birkalbe benzemesin.Oldu işte.İyi görünen bir elmanız var ve eğer bunu sürekli kesseydiniz,küçük ve daha küçük

parçalara;en sonun öyle küçük, öyle ince bir parçanız olurdu kiartık daha fazla kesemezdinizve eminim ki filozofların bir kaçı oraya,bir bıçakla gitmiş, bunu yapmayı denemiş ve şunun ihtiyacını hissetmişlerdir,eğe

r bıçaklarını biraz daha keskinleştirebilselerdi,elmayı defalarca daha kesebilirlerdi.Yani bu tamamen felsefi bir yapı veaçıkçası, birçok yönden bugünküatomdan pek de farlı değil.Bu sadece evrende gözlemlediğimiz

“Atom, proton, nötron ve elektron Http://www.khanacademy.org/video?v=1xSQlwWGT8M: En fazla ücretsiz dersler...”
Khan Academy

şeyleri tanımlamamızayarayan zihinsel bir soyutlama.Her neyse, bu filozoflar, peki,bizce elmanın öyle küçük bir parçası olacak kidaha fazla parçaya bölünemeyecek, dediler,ve buna atom adını verdiler.Ayrıca bunun sadece elma için geçerli olmadığını söylediler,bu evrende karşılaşabileceğiniz herhangi bir element içindoğrudur,ve "atom" kelimesinin Grekçedeki karşılığı/anlamı "kesilemeyen"dir.Kesilemeyen veya bölünemeyen.Kesilemeyen.Şimdi biliy

Atom Giriº Resim 1 Atom Giriº Resim 2 Atom Giriº Resim 3 Atom Giriº Resim 4

oruz ki, gerçekte bölünebilir veönemsiz bir şey olmasa da, maddenin bildiğimiz en küçükbiçimi değil.Biliyoruz ki atom birçok başkatemel parçacıktan oluşmaktadır.Yazayım.Nötronumuz var.İkinci olarak çizeceğimde birbirlerine nasıl geçtiklerini ve atomunyapısını göstereceğim.Nötronumuz var.Protonumuzve elektronlarımız var.Elektronlar.Belki buna alışık olabilirsiniz eğeratomik projeler/tasarımlar* ile ilgili videoya bakarsanız, bunabenzeyen bir çizim görürsünüz.Bir tane çizebilir miyim bakalım?Yani bunun gibi bir şeyiniz olurve bunun gibi etr

afta dönenşeyleriniz.Buna benzeyen yörüngeleri vardırve belki şuna benzeyen.Bu tür çizimlerin arkasındaki genel kanı/tasarı-- ve eminim ki hala bazı hükümetsavunma laboratuvarlarında böyle ya da buna benzer bir şey gösteriyorlar--şu ki, atomun merkezinde çekirdek (nucleus) bulunur.Atomun merkezinde çekirdek bulunurve biliyoruz ki çekirdekte nötronlar ve protonlar bulunur.Nötronlar ve protonlar.Hangi elementlerin kaç tanenötronu ve protonu olduğundan sonra bahsedeceğizve yörünge izlemeden, şimdilik "yörünge" kelimesinikullanacağım, iki dakika içinde"yörünge" kelimesinin doğru olmadığını ya dabir elektronun ne yaptığını zihinde görselleştirmek için biledoğru olmadığını öğreneceğiz.Eski düşünceye göre, elektronlarçekirdek etrafında Dünya'nınGüneş etrafındaki ya da Ay'ın Dünya etrafındaki yörüngesine benzerbir yörünge izlerler,ve gösterildi ki bu aslında çok yanlış biryol.Kuantum mekaniklerine geçtiğimizde bununneden çalışmadığını ve Güneş etrafında dönen birgezegen modeli yaptığınızda karşınıza çıkan problemleriöğreneceğiz.Bu tür bir orijinal fikir ve açıkçasıbence bu fikir çok revaçta olan birbir atomu gösterme yolu.Peki, atomun felsefi açıdan ilgi çekici olduğunu söyledim.Neden felsefi açıdan ilgi çekici;çünkü şunları biliyoruz ki, şu an atomu incelediğimiz kabul edilen yol,fiziksel gerçeklik ile dünya üzerindebilgi dediğimiz her şey arasındaki çizgiyi bulanıklaştırıyor vegünlük yaşamımızda tanımladığımız gibimadde veya parçacıklar yoklar.Bilirsiniz, benim için bir parçacık, ha,bir kum tanesine benzer.Onu tutabilirim, dokunabilirim.Bil dalga sırasında, bir ses dalgası olabilir. Zamaniçerisindeki enerji değişimi olabilir.Kuantum mekanikleri yaparken,her şeyin atomun ölçekleri ya da boyutuna geçerken birbirine girdiğiniöğreneceğiz.Neyse, bunun yanlış bir yol olduğunu söyledim.Doğru yol ne?Şöyle çıkar -- bu bir bir resim, aslında bir resim değilbu ayrıca bir tasvir.Az önce sorduğum garip bir soru.Bir atomu nasıl resmedersin;çünkü aslında ışığın dalga boyları, özellikleışığın görülebilir dalga boyları,atomun boyutundan büyüktürler.Belirttiğimiz/belirtmediğimiz başka her şey, yaşamdagözlemlediğimiz, ışık tarafından yansıtılmıştır,fakat birden, bir atomla uğraşırken,yansıyan ışığı çok büyük olarak inceleyebilirsiniz, ya daya da çok körelmiş bir aletle bir atomu gözlemleyebilirsiniz.*Neyse, bu helyum atomunun bir tasviri/temsili gösterimi.*Helyum atomunun iki protonu ve iki nötronu vardır,ya da en azından bu helyum atomunun ikiprotonu ve iki nötronu varve bunu çekirdek içinde tasvir etme yolları, şurada,belki bunlar iki--proton için kırmızı ve nötron için mor kullandıklarını var sayıyorum.Mor daha tarafsız bir renk gibi duruyor.Atomun merkezinde oturuyorlar.Oranın etrafındaki şu bütün pus,helyumun sahip olduğu iki elektron, ya da en azındanbu helyumun sahip olduğu.Elektron kazanabilir ya da kaybedebilirsiniz,fakat bunlar o iki elektronlarve diyebilirsiniz ki bana, hey, Sal, iki elektron nasıl bu bulanıklık olur,atomun etrafına böyle bulaşmış.*İşte felsefi açıdan ilgi çekici hale geldiği yer.Yani bir elektronun çekirdek çevresindekiyolunu, gezegenlere baktığımızda karşılaştığımız gelenekselyörünge fikriyle ya da büyük şeyleri hayal ederektanımlayamayız.Bir elektronun momentumunu ve yeriniverilen bir zamanda bilemeyeceğimiz çıkar.Bütün bilebileceğiniz nerede olabileceğinindağılım olasılığıve bunu tasvir etmek için kullandıkları yol, siyah dahafazla olasılık, yani burada bir elektron bulmaya,buradakinden daha yakınsınız;fakat elektron her yerde olabilir.Burada bile olabilir, burası tamamı ile beyazolsa da, biraz çok, çok, çok, çok, çok düşük birihtimalle.Elektronun nerede olabileceğine dair bu işleme/fonksiyona*orbital deniyor.Orbital.Orbitle kafanızı karıştırmayın.Orbital.Hatırlayın, bir orbit/yörünge şunun gibi bir şeydi.Güneş'in etrafında giden Venüs gibi,yani fiziksel açıdan hayal etmek için daha kolay.Orbital matematiksel bir olasılıkfonksiyonuyken, bizebir elektronu nerede bulabileceğimizi anlatır.Bununla daha fazla kuantummekaniklerine geçince uğraşacağız, fakat bu kimyaderslerine giriş seti kapsamında olmayacak.İlgi çekici değil mi?Bir elektronun davranışı o kadar garip ki o boyutta,yapamıyorsunuz -- yani bir parçacık olarak neredeyse yanıltıcı.Bir parçacık deniyor, fakat aslında günlük hayatta alıştığımız anlamdabir parçacık algısı değil.Bu şu şey ki kesin olarak nerede olabileceğini bile söyleyemiyorsunuz.Bu pus için her hangi bir yerde olabilir.Sonraları bu pusların, atoma fazla ve daha fazla elektron eklendiğinde aldığıfarklı şekilleri göreceğiz,fakat bana göre, felsefi sorunlardan bahsetmeye başlıyor,madde her ne ise, ya da baktığımız şeyler,ne kadar gerçekler?Ya da ne kadar, en azından bizim tanımladığımız geçeklikte, gerçekler?Neyse, size çok felsefi olmayı istemiyorum,fakat tüm elektronlar, protonlar kavramı,tüm türleri bu yük kavramına dayalı.Bununla ilgili daha önce Coulomb'un yasasını öğrenirkenkonuştuk.Fizik listesindeki Coulomb'un yasaları videolarını yeniden gözdengeçirebilirsiniz, fakat fikir şudur elektronnegatif/eksi yüke sahiptir.Bir proton ise, bazen böyle yazılır,pozitif yüke sahiptir,ve nötronun yükü yoktur.Böylece bu bizi orijinal/asıl elektron modeli hakkındacezbediyor.Tamam derlese, bunun artı yükü varsa, değil mi?Diyelim ki bunlar iki nötron ve iki proton.Diyelim ki bu helyum atomu,sonrasında artı/pozitif yükümüz olacak.Dışarıda biraz negatif yükümüz.Zıt yükler birbirlerini çekerve bu nedenle bu şeylerin biraz sürati/hızı olsaydı, yeterlihız/sürat, etrafında yörünge izleyeceklerdi, bir gezegeninGüneş etrafındaki yörüngesi gibi.Şimdi, kısmen doğru olsa bile,çekirdekten daha uzakta olan bir elektronun,daha fazla, bu doğru, potansiyel enerjisi olduğunu öğreneceğiz.Bundan dolayı, elektron çekirdeğe doğru hareket etmek isteyecektir,ama bulunduğu kuantum seviyesinde mekanikleri nedeniyle,Güneş’in etrafındaki bir kuyruklu yıldızın yapacağı gibi, böyle bir yörünge içindebasit bir hareket yapmayacaktır, aslında elektronunbu tür bir dalgasal davranışı vardır, onu tanımlayan bu olasılıkfonksiyonunun olduğu yerde.*Daha uzak bir orbital, dahafazla potansiyel.Bunlarla ilgili gelecek videolarda daha çok gideceğiz.Her neyse, bir elementin ne olduğunu nasıl ayırt edersiniz?Felsefe hakkında konuştum ve başka hepsinden,fakat bunun helyum olduğunu nasıl biliyorum?Sahip olduğu nötron sayısından mı?Sahip olduğu proton sayısından mı?Sahip olduğu elektron sayısından mı?Peki, cevap, sahip olduğu proton sayısından dolayı.Yani eğer bir elementin proton sayısını biliyorsanız,elementin ne olduğunu da biliyorsunuzdur veprotonların sayısı,atom numarası olarak tanımlanır.Şimdi, diyelim ki bir şeyin dört protonu var.Bunun ne olduğunu nasıl biliyoruz?Tamam, eğer hatırlayamadıysak, elementlerinperiyodik tablosundan kontrol edebiliriz, ki bu listede onunla çokuğraşacağız. Ha, dört proton var,bu berilyum dersiniz.Tam şurada.Atom numarası, şu yukarıda gördüğünüz numaradırve gerçek anlamda protonların sayısıdır.Bu bir atomu diğerindenfarklı kılan şeydir.Eğer on beş protonunuz varsa,fosforla uğraşıyorsunuz demektirve aniden, eğer yedi protonunuz varsaazotla(nitrogen) uğraşıyorsunuz demektir.Sekiz protonunuz varsa oksijenle.Bir elementi tanımlayan budur.Şimdi, gelecekte yükle ne olacağınıve diğer şeyleri konuşacağız,ya da elektron kazanıp kaybettiğinizde ne olduğunu.Hangi elementle uğraştığınız fark etmezve ayrıca, nötron sayısını değiştirdiğinizde, bu dauğraştığınız elementi değiştirmez,fakat bu bariz/açık bir soruya yönlendirir, peki, kaç tanenötron ve elektronunuz var?Peki, eğer bir atomun yükü nötr/yüksüz ise, bu(protonlarla) aynı sayıda elektronu olduğu anlamına gelir.Diyelim ki karbonum var,atomik numarası altıve diyelim ki ağırlık numarası 12.Şimdi, bu ne demek?Biraz daha ileri gidip bunun nötr bir parçacık olduğunu söyleyeyim.*Bu nötr bir atom.Karbonun atom numarası altı.Bu bize kesinlikle kaç tane protonu olduğunu söyler,yani eğer şuraya küçük bir model çizecek olsaydık, kesinliklekesin bir model değil.Altı tane-- iki, üç, dört, beş, altıproton çizeceğim merkeze.Ayrıca her bir protonun ağırlığı* biratomik kütle* birimidir, bununkilogramla olan ilişkisini daha sonra konuşacağız.Kilogramın çok küçük bir bölümü.Bence, kabaca bu bir kilogramın 1.6 çarpı 10 üzerieksi 27'si kadar.Diyelim ki bunların her biri bir atomik kütle birimive bu yaklaşık, bence, 1.67 çarpı 10 üzerieksi 27 kilograma eşit. Bu çok küçük bir sayı.Bunu göz önüne getirmek neredeyse imkansız.En azından benim için öyle.Bu bana bütün bir karbon atomunun kütlesini söyler,bu belirli karbon atomunun,ve bu karbon atomundankarbon atomuna değişir.Bu aslında tüm protonların kütlesiartı nötronlar.Her proton bir atomik kütle birimi kütleye sahipve her nötron bir atomik kütle birimikütleye sahip.Yani bu gerçekten protonların sayısı artınötronların sayısı.Yani altı protonumuzun olduğu bu durumda bu durumdaaltı nötronumuz olmak zorunda.Altı nötron art altı proton.Şimdi, elektronlar nerede?Peki, dedim ki bu nötrdür, bu nedenle proton,elektronun negatif yükü kadar pozitif yüke sahip.Yani bu nötr bir atomdur ve altı protonu ve ayrıcaaltı elektronu vardır.Çizeyim.Burada altı nötron var dedik.Bir, iki, üç, dört, beş, altı.Yani şuradaki çekirdekve sonrasında elektronları çizecektiysek--peki,bir leke olarak çizebilirdim, ama biraz daha iyi görselleştirmekistiyorum, tamam diyebiliriz, yörünge izleyenaltı elektron olacak.Bir, iki, üç, dört, beş, altı.Bu tahmin edilemeyen yolda hareket ediyor olacaklar,bizim olasılık fonksiyonu olarak tanımladığımızyerdeve bunu hakkındaki ilginç şey nedeniyle, atomun kütlesinin çoğuşurada bulunuyor.Şunu demek istiyorum, fark edebilirsiniz ki insanlarkütleyle ilgilenirler, bir atomun atomik kütle numarası ile ilgilendiklerinde,elektronları yok sayarlar.Bunun nedeni, bir protonun kütlesi, bir protonkütle değeri, 1,836 elektrona eşit.Yani atomun kütlesi ile ilgili düşünürken, tüm anaamaçlar için, elektronun kütlesini yok sayabilirsiniz.Gerçekten de çekirdeğin kütlesi,atomun kütlesi sayılır.Şimdi, buradaki periyodik tabloyu görüyorsunuzdur vetamam diyebilirsiniz, atom numarası bize verildi şurada.Oksijenin atom numarası 8.8 protonu olduğu anlamına geliyor bu.Silikonun atom numarası 14.14 protonu vardır.Peki, şuradaki nedir?Karbonu görelim.Karbonda 12.0107 yazıyor.Bu karbonun atom ağırlığıdır.Yamama izin verin.Karbonun atomik ağırlığı.Karbonun atomik ağırlığı 12.0107.Şimdi bu ne demek?Bu, karbonun altı protonu olduğu ve kalan olarak,kalanın 6.0107 nötron olduğu anlamına mı geliyor, bu türbir oranda nötron mu var?Hayır.Bu, eğer dünya üzerinde bulabileceğiniztüm farklı karbon çeşitlerinin ve farklıkarbon çeşitlerinde bulunan nötronlarınortalamasını alsaydınız, bu, bulacağınızsonuç olurdu.Ortaya bu karbon çıkar, iki majör/asıl formu,daha yaygın olanı karbon-12'dir.*Yani işte bunun gibi.Altı protonu ve altı elektronu varve başka bir karbon izotopu.Şimdi, bir izotop farklı sayıda nötronu bulunanaynı elementtir.Karbonun bir diğer izotopu ise karbon-14'tür, diğerinden çok dahanadir bulunur gezegende.Evrende ne kadar bulunduğunu bilmiyoruz, ama gezegende az.Şimdi, eğer bunların ortalamasını alacaksanız, sadece sıkıbir ortalama değil, karbon 13'ü de elde edebilirsiniz, atomikağırlığı 13 olurdu, fakat bunu daha ağır tartarsınız çünkübu Dünya'da daha fazla miktarlarda bulunur.Yani, gördüğünüz neredeyse bütünbütün karbonlar;fakat bundan az bir miktar var.Eğer gereğine uygun bir biçimde tartarsanız, ortalamabu olurdu.Yani bulabileceğiniz karbonların çoğu-- bir yerdekarbon bulduysanız, ortalama ağırlığı atomik kütlebirimine göre 12.0107 olacaktır.Bu izotop fikri ilginç bir şey.Hatırlayın, nötronları değiştirince, asılelementi değiştirmiyorsunuz.Sadece farklı bir izotop elde ediyorsunuz, farklıversiyon/çeşit, bir elementin.Yani karbonun bu iki versiyonu da karbonun izotopu.Şimdi,bu videoyu atomlar hakkında en temiz fikirlebırakmak istiyorum ve bunlarkonu hakkında felsefi açıdan en ilgi çekici şeyler.Bu göreceli boyuttur--yani, bu elektronlarımız var,atomun küçük bir ağırlığına denk gelen.Atomun ağırlığının 1/2000'i elektronlardırve böyle bile olsa, onları parçacıkolarak tanımlamak bile zor, çünkü birinin kesin olarak neredeve ne kadar hızlı olduğunu söyleyemezsiniz.Sadece olasılık fonksiyonu var.Yani atomun çoğu çekirdekte duruyor VEbu da ilgi çekici bir şey.Ortalama bir atoma bakar ve bubenim atomum derseniz.Diyelim ki, birbirine bağlanmış iki atomumuz var.Bunun ne kadarı gerçek şey?"Şey" derken, bu çok soyut bir kavram, çünküçekirdek hakkında konuşuyoruz değil mi;çünkü çekirdek tüm ağırlığınbulunduğu yer, tüm şeylerin.Şöyle çıkar ki, hacmi aslında olabildiğinceküçük bir miktardır atomda – bir atomunhacmini tanımlamak zordur, çünkü elektron her yerde olabilir,ama eğer atomu bulma ihtimalinizinyüksek olduğu, ya da 90%ihtimalinizin olduğu yerleri alırsanız,çekirdek bir çok durumda,bütün hacmin 1/10,1000’i olur.Eğer bununla ilgili düşünürseniz, bir şeye bakarsanız, eğerelinize bakarsanız ya da duvara bakarsanız ya dabilgisayarınıza bakarsanız, gördüğünüzün 99.99%'u boş alandır.Hiçbir şeydir.Boşluktur.Eğer ultra küçük --tahminimce onlarıparçacık ya da bir şey olarak diyebiliriz-- olsaydınız baktığınızher hangi bir şeyin içinden geçebilirdiniz.**Yani şimdiden gerçekliğisorgulayan bir soruya döndü.**Orada ne olur, eğer--ve bu bir gerçektirbir teori değil--eğer herhangi bir şeyituğlalarına ayırırsanız, atomik seviyelerine, çoğubu tür boşluk, belirtip-belirtmediğimiz nesne, serbestboşluktur.İçlerinden geçebilirdiniz eğer o boyutaulaşsaydınız.Bu helyum atomu resmi, bununbir femtometre uzunluğunda olduğunu söylerler.Değil mi?Bir femtometre.Bir helyum atomunun çekirdeğininboyutu, değil mi?Bir femtometre.Bu bir angstrom değil mi?1 angstraom 100,000 femtometre.Oranı algılayabilmeniz için, bir angstrom 1 çarpı10 üzeri eksi 10 metredir.Yani atom yaklaşık olarak bir angstrom boyutunda.Helyum konusunda, çekirdekdaha bile küçük bir boyutta.1/100,000'i.Yani eğer--diyelim ki sıvı helyumunuz var,elde etmeniz için çok soğuk gerektiren.Buna bakıyorsanız, çoğunluğu boş alandır.Eğer bir demir parçasına bakıyorsanız, büyük, büyük, büyük,büyük, büyük, büyük çoğunluğu boş alandırve konuşmuyoruz ama, belki çekirdeğin içinde degelecekte konuşabileceğimizboş alan vardır,fakat bana göre bu sadece kafamı patlatıyor, baktığımız şeyleringerçekten katı olmaması.Sadece boş alan olmaları, fakat katı gözükmeleriışığın yansıması ve bizi iten güçlernedeniyle,aslında orada dokunulabilecek bir şey yok.Buradaki birçok şey tamamen boş alan.Boş alan kelimesini söylediğimi düşünüyorumve beyin patlatandevamını gelecek videoya bırakıyorum

Açıklama

Atom, proton, nötron ve elektron Http://www.khanacademy.org/video?v=1xSQlwWGT8M: En fazla ücretsiz dersler

Bunu Paylaş:
  • Google+
  • E-Posta
Etiketler:

Khan Academy

Khan Academy

Misyonumuz, her yerde herkes için dünya standartlarında bir eğitim sağlamak. Tüm Khan Academy içerik www.khanacademy.org adresinden ücretsiz olarak sunulmaktadır.

YORUMLAR



9.4/10

  • 3302
    Olumlu
  • 192
    Olumsuz
  • 796
    Yorum
  • 1611761
    Gösterim

SPONSOR VİDEO

Rastgele Yazarlar

  • Juan Carlos Candela Bordera

    Juan Carlos

    4 Mart 2009
  • Kap Slap

    Kap Slap

    8 Mart 2010
  • kimberly p

    kimberly p

    23 Ocak 2010

ANKET



Bu sayfa işinize yaradı mı?