Atom, elementlerin tüm kimyasal özelliklerini koruyan en küçük madde birimleridir. Atomlar molekül oluşturmak için birleşir. Katıları, gazları veya sıvıları oluşturmak için atomlar etkileşime girer. Örnek olarak su, su molekülleri oluşturmak için hidrojen ve oksijen atomları birleşir. Biyolojik süreçlerde moleküller, bileşen atomlarına ayrılır, böylece daha uygun bir moleküle yeniden birleştirilebilirler.
Atomik Parçacıklar
Atomlar üç temel parçacıktan oluşur; protonlar, elektronlar ve nötronlar. Atomun çekirdeğinde protonlar ve nötronlar bulunur. Protonlar pozitif yüklü ve nötronları yüksüz parçacıklardır. Atomun en dıştaki bölgeleri elektron kabukları (yörünge) olarak adlandırılır. Elektronları negatif yüklü parçacıklardır. Atomlar, temel parçacıklarının düzenine ve sayısına bağlı olarak farklı özellikler gösterirler.
ÖNEMLİ NOT: Hidrojen atomu (H) yalnızca bir proton içerir, elektron ve nötron içermez.
Atom Kütlesi
Protonlar ve nötronlar yaklaşık olarak aynı kütleye sahiptir; yaklaşık 1.67 × 10-24 gram. Bu kütle miktarı atomik kütle birimi (amu) veya Dalton olarak tanımlanabilir. Kütle olarak benzer olmalarına rağmen protonlar pozitif yüklü ancak nötronlar yüksüz parçacıklardır. Bu nedenle bir atomdaki nötron sayısı, kütlesine önemli ölçüde katkıda bulunurken yüküne katkı sağlamaz.
Elektronlar, kütle olarak protonlardan çok daha küçük parçacıklardır. Elektronun yükü yalnızca 9.11 × 10-28 gram veya bir atomik kütle biriminin yaklaşık 1/1800 ağırlığındadır. Bu nedenle, bir elementin genel atom kütlesine çok fazla katkı sağlamazlar. Atomik kütle hesaplanırken herhangi bir elektronun kütlesini göz ardı edilir ve atomun kütlesi proton ve nötron sayısına göre hesaplanır.
Her elektron bir protonun pozitif yüküne eşit bir negatif yüke sahiptir. Bu nedenle elektronlar atomun yüküne önemli ölçüde katkıda bulunurlar. Atomun yükü “+1” ve “-1” gibi değerlerle tanımlanabilir. Nötr atomda; çekirdeğin yörüngesinde dönen elektronların sayısı, çekirdek içinde bulunan protonların sayısına eşittir.
Atom Hacmi
Protonların, nötronların ve elektronların boyutları hesaba katılırsa bir atomun hacminin %99’undan fazlası boşluktur. Tüm atomları çevreleyen elektronlar negatif yüklüdür bu nedenle atomların birbirini itmesine neden olacak atomların aynı alanı kaplamasını engellemektedirler.
Atom Numarası ve Kütle Numarası
Atom numarası, bir elementteki proton sayısıdır, kütle numarası ise proton sayısı ve nötron sayısının toplamıdır.
Atom Numarası
Bir elementin nötr atomları eşit sayıda proton ve elektron içermektedir. Proton sayısı, bir elementin atom numarasını (Z) belirler ve elementi diğer elementlerden ayırır. Örnek olarak karbonun atom numarası (Z), 6 protona sahip olduğu için 6’dır. Nötronların sayısı, aynı elementin farklı sayıda nötron içeren atomları olan izotoplarını oluşturmak amacıyla değişiklik gösterebilir. Aynı elementin atomlarındaki elektron sayısı da farklı olabilir bu durumda iyonlar (yüklü atomlar) oluşur. Örnek olarak demir (Fe), nötr durumunda veya +2 ve +3 iyonik durumlarda bulunabilir.
Kütle Numarası
Bir elementin kütle numarası (A), proton sayısı ile nötron sayısının toplamı olarak ifade edilir. Kütle sayısının hesaplanırken elektronların kütlesi ihmal edilir. Bu durumda proton sayısını kütle numarasından çıkararak bir elementin kaç nötron içerdiği kolayca hesaplanabilir. Protonlar ve nötronlar yaklaşık olarak aynı atomik kütle birimi (amu) ağırlığındadır. Aynı elementin izotopları aynı atom numarasına ancak farklı kütle numaralarına sahip olabilir.
Atomik kütle, doğal olarak oluşan izotoplarının kütle sayılarının ortalamasını hesaplayarak belirlenir. Genellikle, hesaplanan sayı bir ondalık içerir. Örnek olarak, klorun (Cl) atomik kütlesi 35.45 amu’dur, çünkü klor birkaç izotoptan oluşur, bazı klor atomları 35 amu’luk bir atomik kütleye (17 proton ve 18 nötron) sahipken bazı klor atomları 37 amu’luk bir atom kütlesine sahiptir (17 proton ve 20 nötron).
Atom numarası (Z) ve kütle numarası (A) bilindiğinde, nötr bir atomdaki protonların, nötronların ve elektronların sayısı bulunabilir. Örnek olarak, lityum atomu (Z = 3, A = 7 amu);
- 3 proton
- 3 elektron (proton sayısı nötr bir atomdaki elektron sayısına eşit olduğu için)
- Nötron sayısı: 7 – 3 = 4 olarak bulunur.
İzotoplar
İzotoplar, aynı sayıda protona, ancak farklı sayıda nötrona sahip olan elementin farklı formlarıdır. Karbon, potasyum ve uranyum gibi bazı elementler doğal olarak oluşan çok sayıda izotopa sahiptir. İzotoplar önce elementleriyle, sonra da mevcut proton ve nötronların toplamıyla tanımlanmaktadır.
- Karbon-12 (veya 12C); 6 proton, 6 nötron ve 6 elektron içerir bu nedenle, kütle numarası 12 amu’dur.
- Karbon-14 (veya 14C); 6 proton, 8 nötron ve 6 elektron içerir bu nedenle atom kütlesi 14 amu’dur.
İzotopların kütlesi farklı olsa da fiziksel ve kimyasal özellikleri çoğunlukla değişmeden kalır.
İzotoplar kararlılıkları farklılık gösterebilir. Karbon-12 (12C), dünyadaki karbonun %98,89’unu oluşturan karbon izotoplarının en bol olanıdır. Karbon-14 (14C) kararsızdır ve yalnızca eser miktarlarda oluşur. Kararsız izotoplar genel olarak alfa parçacıkları (He2+) ve elektron yayar ayrıca nötron, proton ve pozitron da yayabilirler. Bu durumda radyoaktif bozunma adı verilen bir işlemle daha kararlı bir atomik konfigürasyona (daha düşük potansiyel enerji seviyesi) ulaşmak için elektronlar yakalanabilir. Oluşturulan yeni atomlar yüksek enerji durumuna geçebilir ve enerjiyi düşüren ancak tek başına atomu başka bir izotop haline getirmeyen gama ışınları da yayabilir. Bu atomlara radyoaktif izotoplar veya radyoizotoplar denilmektedir.
Kaynak: 1 (Erişim: )
