Sıfırdan Elektrik ve Elektronik Rehberi (vol-1)

Atom Nedir? (Size sıfırdan demiştim!)

Resim 1: Atom!

Atom kısaca, maddenin karakteristik en küçük yapı taşıdır. Burada "karakteristik" den kasıt incelendiği zaman hangi elemente ait olduğu anlaşılan parçacıktır. Atom altı parçacıklar bulunmasına rağmen onlar tek tek incelendiğinde bize hangi elemente ait olduklarını söylemezler. Şimdi biraz tanımın dışına çıkalım.

Atom yapısının iki ana kısımdan oluştuğunu söyleyebiliriz. Bunlar çekirdek (nucleus) ve elektronların dolaştığı katmanlardır. (electron cloud)

Çekirdek:

    Atomun merkezinde bulunur. Hacimce atomun hacmine göre çok küçük olsa da atomun tüm kütlesine yakınını oluşturur. İçerisinde birisi artı yüklü diğeri de yüksüz olan iki parçacık bulundurur. Bunlardan artı yüklü olanı proton, yüksüz olanı da nötron'dur. Parçacığın artı yüklü olmasına pozitif yük, yüksüz olmasına nötr durum denir.

Katmanlar (Elektron Bulutu):

    Burası ise atomun hacminin büyük bölümüne karşılık gelmesine rağmen kütlesi neredeyse olmayan kısımdır. Kütlesi, çekirdekte bulunan parçacıklar olan Proton ve Nötron'a göre oldukça küçük olan bu parçacıklar Elektron olarak adlandırılır, atomun etrafında belirli bir yörüngede dönmektedir ve eksi yüklüdür. Maddenin eksi yüklü durumuna negatif yük denir.

Resim 2: Bohr Atom Modeli

    Elektronlar Bohr Atom Modeli adı verilen bir teoriye göre çekirdeğin etrafında belirli katmanlar üzerinde dönmektedir. Bu katmanlar enerji seviyeleri halinde bulunurlar ve o katmanlara elektron eklenmesi yada çıkarılması enerji gerektirmektedir. Ek olarak her bir katmanda bulunabilecek elektron (eksi yüklü tanecik) sayısı da sınırlıdır. İlk katmanda (çekirdeğe en yakın ve haliyle çapı en küçük katmanda) en fazla iki elektron bulunabilir. İkinci katman sekiz ve üçüncü katman on sekiz elektron barındırabilir. Bu sayı her yeni katmanda artarak devam etmektedir. Çok şükür ki işin sayılarla ilgili kısmı bizi ilgilendirmiyor. Şimdi atom ile ilgili başka bir konuya geçelim.

Atomun varsayılan durumu nedir?

Resim 3: Nötr Karbon Atomu

Atomlar varsayılan olarak nötr haldedirler. Yani yüksüzdürler. Yük konusuna daha sonra değineceğiz ancak kafanızın karışmamasını istediğim nokta şu: yüksüz atom denildiğinde aklınıza proton ve elektrondan yoksun sadece bir yığın nötron gelmesin çünkü yok öyle bi dünya! Yüksüz demek sadece eksi yük sayısı artı yük sayısına eşit (elektron sayısı proton sayısına eşit) demektir. Mesela çekirdeğindeki proton sayısı 6 olan karbonu ele alalım. Buna istinaden nötron sayısına da 6 diyebiliriz. (Ayrıntıya gerek yok nötron sayısını proton sayısına eşit bilin yeter.)

Şimdi size soru: Çekirdeğinde 6 tane (+) pozitif yüklü tanecik (proton) bulunduran bir atomun nötr olması için katmanlarında kaç elektronu olmalıdır?


HARİKA!
Tam da öyle, bu atomun nötr olması için 6 tane de elektrona ihtiyacı vardır.

Resim 3'ten de görebileceğiniz üzere ilk katman en fazla iki elektron alabildiğinden ikisi ilk katmana kalan dördü de ikinci katmana gitmiştir.

Varsayılanı öğrendik, Peki Atomlar neyin peşindedir?

Ah şu atomlar yok mu, hep fazlasını isterler! Efendi efendi nötr kalacaklarına başka başka fantezilere girerler. İzin verin atomların gizli isteklerini sizinle paylaşayım. 

ATOMLAR KARARLI OLMAK İSTERLER

O halde ayna ayna söyle bana: şuncacık atomun derdi ne kararlılıkla..

Aynadan konusu açılmışken Saim ağabeyin de yahuşuklu bi resmini koymadan edemedim.

Şu adama ne zaman baksam zönkürerek gülesim geliyor ehehe.

Şaka bir yana atomlar gerçekten kararlı olmak isterler. Peki bir atomun kararlı olması ne anlama gelmektedir? Kısaca o an son katmanını, o katmana en fazla alabileceği kadar elektronla doldurmak ister yada son katmanında az sayıda elektron varsa onları da verip ilgili enerji seviyesi ile bağlantıyı koparmış olur. İzin verin kolaylaştırayım.

Yanda bir atom görmektesiniz. Bu atom nötr iken gördüğünüz gibi on iki elektrona sahip. Onun durumunda kararlı olmak için iki ihtimal vardır:
1-) İkinci katmanı 8 e tamamlamak için üçüncü katmandan iki elektronu dışarı vermek.
2-)Üçüncü katmanı 18 e tamamlamak için on altı elektron almak. (Özel Not: Üçüncü katman; A tipi elementlerde 8, B tipi elementlerde 18 elektronluktur. Elektrik konusu gereği işimiz iletkenler -B tipi- olduğundan 3. katmanı 18 olarak öğreniyoruz)

Bu iki durum incelendiğinde atom daha az enerji gerektiren ilk seçeneği seçecek, 3. katmanından iki elektron vererek yeni son katmanı olan ikinci katmanı tam dolu hale getirecektir.

O iki elektrona ne olacak?

O ikisinin kaderi Teslaya alternatif akımı ve Edisona da doğru akımı hediye edecektir. Nasıl olduğunu merak ediyorsan okumaya devam et güzel insan. 

Atomların kararlı olmak uğruna her an kendilerinden vaz geçebilecekleri son katmanda kalmış gariban elektronlara VALANS ELEKTRON'u denir. Valans elektronlarının özelliği az bir kuvvetle yerinden oynayabilir olmasıdır. Bunun bir sonucu olarak kararlı olmak isteyen atom fiçüüyy diye kendi valans elektronunu çevresindeki diğer atomlara verebilir.

Hani yüklere sonra değinecektin ben göremedim?

Peki peki kızmayın sayın okur, şimdi anlatıyorum.

Bir de bu yükler meselesi var ki çok çok aşırı basitlikte bir konudur. Çok muhterem milli eğitim bakanlığımızca lise müfredatına konulan NALET olasıca formülleri olan coloumb konularını anlatmayacağım. Şu üç günlük dünyadan giderken yükler hakkında şu iki şeyi unutmamak yeterli olacaktır:

1. Aynı yükler birbirini iter.
2. Zıt yükler birbirini çeker.

Fikir olarak basit de olsa aslında pratikte çok iş gören bir fizik kanunu bu. Yüklerin etkileşimleri sayesinde elektriği iletebiliyoruz. Dağılmış kağıt parçalarını plastik tarakla toplayabiliyoruz -bunu  ilkokul fen kitaplarındaki Mehmet'den başka da yapan olmadı ya, neyse-.

Statik Elektrik

Insulator <==> Yalıtkan

    Öğrendik ki negatif ve pozitif yükler birbirini çekmek arzusunda iki aşuk imiş adeta. (Fazla mı edebi kaçtı? Her neyse fazla cıvımadan anlatacağım) 

Yandaki resimde arasında boşluk bulunan iki yüklü yüzey görüyorsunuz. Üst tabaka eletronca zengin ve alt tabaka da elektronca fakir durumda. Şu anda elektronca fakir bölgedeki artı (+) yükler diğer uçtaki elektronları iletkenin uç kısmına doğru çekmekte böylece protonların aksine hareket kabiliyeti olan elektronlar başka yerlere kaçıp gidemiyor.

Bu örnekteki gibi bir durumda yüklerin oluşturduğu etkiye Statik Elektrik denir. Yükler bir yönde akmamaktadırlar.

Elektrik Alanı Nedir?

    Elektrik alanı en basit tabiriyle eksi (-) ve artı (+) yüklerin birbirlerini çekmelerini yada aynı yüklerin birbirini itmelerini sağlayan görünmez bir güç alanıdır. Bu alan yükler tarafından oluşturulur ve eksi - artı parçacıkların tek başlarına sahip oldukları elektrik alanlarında bir zıtlık vardır.

    Bu zıtlığı elektrik alanını göstermede kullandığımız alan çizgilerinin yönlerine bakarak açıklayabiliriz. Pozitif yükün elektrik alan çizgileri merkezden dışa doğruyken, negatif yükün elektrik alan çizgileri dıştan merkeze doğrudur.

Elektrik alan çizgilerinin görsel tasviri.

    Yukarıdaki resimde de görebileceğiniz gibi okların yönleri birbirlerini tamamlar nitelikteyse -zıt yüklerde olduğu gibi- iki parçacık birbirini çekecektir. Yok hayır ben zıt değil aynı yükleri karşılaştıracağım derseniz onların alan çizgileri birbirlerini tamamlamadığı için çekim olmayacak, hatta tam tersi bir itme kuvveti oluşacaktır.

Çıkarım:

    Buraya kadar öğrendiklerimizi seri bir gözden geçirelim.

• Hareket edebilen tek yük (-) eksi yüktür.
• Atomun son katmanında bir elektron kalmışsa ona valans elektronu denir ve atomdan her an kopabilecek olduğundan atomdan atoma zıplayabilirler.
• Zıt yükler her daim kavuşmaya çalışırlar.
• Statik elektrik, mevzu bahis saça sürülen balonlar olduğunda çok eğlencelidir. (Bunu neden yazdım bilmiyorum)

Bölüm 1 sonu

Kendine iyi bak, Alper

Paylas :

Tweet

✚

Benzer Yazılar