Atom nedir

Atom nedir – Atom modelleri – Atom hakkında bilgiler
Atom kavramı, yüz yıldan beri, köklü değişikliklere uğradı. Eskiden atom denilince, maddenin bölünmeyen ve varolabilen en küçük parçası anlaşılırdı. Ama bugün, fizikçilerin bize öğrettiğine göre atom, birbirine özel güçlerle bağlanmış çok küçük taneciklerden oluşan bir bütündür.

• Maddenin özdoğası üstüne bu yeni bilgi, temel bir fizik dersini simgeler ve bilimsel yöntemlere yeni bir yaklaşım yolu açar.

• Herşeyden önce, sonsuz küçüğün araştırılmasının bütün bir bilgi kesimini altüst ettiği ölçüde, temel bir fizik dersi söz konusu olur. Madde ve çeşitli görünüşleri kavramı,, yüz kadar atom türünü sınıflandırarak, evreni özetleme biçiminde yalınlaştırmıştır; sözkonusu atomların bileşenleri de otuz kadar temel taneciğe indirgenir. Bu yalınlaştırma, bir ışık ışıması, bir elektrik akımının iletimi ya da bir billurun oluşumu gibi görünüşte farklı olayların birliğini, yeni bir bilgi içinde bulmayı sağlar.

• Ama bu yeni bilgiler, açıklamalar: n anlaşılabilir biçimde yapılabilmesiyle dikkati çeker. Bir örnek ele alalım: Yüzyıl önce, Mendeleyev, çeşitli kimyasal elementleri özelliklerine göre, günümüzde artık klasikleşmiş bir tablo halinde sınıflandırmaya çalışıyordu. Bu sınıflandırmayı yeniden ela alan fizikçiler, tabloyu akılcı yöntemle kurmak için, sözgelimi kükürtten sonra gelen elementin hangisi olması gerektiğini (bu klordur) hesaplayarak en yalın elementten yola çıkar ve burada onun kimyasal özelliklerini bulurlar. Artık, özel bir niteliği gözlemek değil, onu açıklamak sözkonusudur.

• Olayların kavranışındaki bu gelişme, garip görünebilecek yöntemlerin benimsenmesine de yol açtı. Fizikte asıl bilimsel olan şey, gerçekte matematiksel bir gelişmedir. Nitekim, atom çekirdeğini çevreleyen taneciklerin tabakalar halinde dağılımı karmaşık hesapların sonucudur; şu ya da bu atomun düzeni ise, kuramsal bir denklemler topluluğunun olası çözümlerinden biridir. «Gerçek» diye adlandırdığımız şey, hiç bir zaman böyle-si bir öze, bu tür bir soyutlamaya indirgenmemiştir. Çağdaş fizikte olası birçok matematiksel yapı, birçok «biçimcilik» arasından bilgine seçme yapma olanağı veren «deneysel» verilere çok sık baş vurulur.

• Yeni yöntemlerin yeni düşünceler doğurduğu da bir değiştirmiştir: Bunu anlamak için, yüz yıllık atom bilimi çağında oluşmuş düşüncelerin ortaya çıkışını adım adım izlemek gerekir.

ATOM TANECİKLERİNİN BULUNUŞU
Havası iyice boşaltılan bir cam tüpün,(Crcokes tüpü) iki ucuna yerleştirilmiş iki elektrot , (metal parçaları) arasında, özel bir aygıt yardımıyla bir elektrik boşalması gerçekleştirilirse, eksi kutuptan yan katottan çıkan ışınımların, borunun karşı ucuna, artı (pozitif) kutup yani anota yöneldikleri görülür. Bu ışınımlar, son derece yüksek bir hızla yer değiştiren ve eksi (negatif) elektrik yükü taşıyan cisimciklerden oluşmuş gibidir. Ama işin asıl şaşırtıcı yanı, bu cisimciklerin bildiğimiz en küçük atom olan hidrojen atomundan 1840 kez daha hafif olmalarıdır. Sözkonusu ışınları oluşturdukları sanılan cisimcikler, kuru bir bezle ovulan kehribarla aynı elektrik yükünü (eksi) taşır. Kehribara yunanca «elektron» dendiğinden, bu cisimciklere de «elektron» adı verilmiştir.

• Yüksek vakumlu tüpler, bir başka önemli buluşu sağladı: Işınlar, aynı zamanda anottan çıkıp katota doğru yönelirler. Bu ışınlar, artı yük gösteren ve hidrojen atomunun kütlesi ya da katlarıyla aynı kütleyi taşıyan taneciklerden oluşur. «Anot ışıınları» denen sözkonusu ışınlar, vakum • sağlandıktan sonra tüpte kalan az miktardaki gaz içinde elektron yitirdikleri sanılan atomlardan oluşur. Bu atomlara «pozitif iyonlar» adı verilir.

• Katot ve anot ışınlarının incelenmesi, atomda eksi yüklü tanecikler ile artı yüklü taneciklerin varlığını gösterir. Artı yüklü olanlar tek tipte layca oksitlenebilen bazı metallerin, ışık aldıklarında elektron yaymaları olayıdır.

• Ama elektronlar nereden gelmektedir Elektronlar vakum tüpleri ve foto-elektrik olayı üstüne yapılan deneyler sırasında yararlanılan metallerden kaynaklanıyorlarsa ve metaller, benimsenen atomcu kurama göre, atomlardan oluşuyorsa, metallerin atomları tarafındar yayınlanmaktaydı.

O halde bölünmez ve parçalanamaz atom kuramı, artık akılcı biçimde desteklenemeyecekti.

• Ancak bu kurama son darbeyi radyoaktifliğin bulunması indirdi. 1896’da Fransız Becquerel, bir metal olan uranyumun kendiliğinden, gözle görülmeyen, ama çeşitli araçlarla ortaya çıkarılabilen ışınımlar yaydığını buldu. Bu ışınımların incelenmesi, hidrojen atomlarından 238 kat ağır olan uranyum atomlarının yalnızca elektron (beta ışınları) değil, aynı zamanda hidrojen atomundan dört kez ağır ve çok daha iri tanecikler yaydığını gösterdi. Hidrojen atomuyla bu ağırlık ilişkisi, tanecikler içinde, elektronları kopmuş, helyum atomlarını bulmaya yaradı. Artı elektrik yükü taşıyan bu tanecikler, helyum iyonlarıdır ve «alfa tanecikleri» diye adlandırılmıştır.

« Uranyumda radyoaktifliğin bulunmasından kısa süre sonra, Pierre ve Marie Curie birlikte radyumda, Marie Curie polonyumda bu iki metali saf olarak elde ederken radyoaktifliği buldular.

• Buradan bir atomun uranyumda olduğu gibi,değişik «irilikte» tanecikler taşıdığı sonucuna varmak gerekiyordu: Eksi yükler ve artı yükler. Sorun, düzenin nasıl bir yapı sunduğunu bilmekti.

1898’de İngiliz Thomson, atom modeli olarak, içinde eksi yüklü elektronların, bir damla suda bulunan toz tanecikleri gibi yayıldığı artı elektrik yüklü bir küre önerdi. Do-layısıyle, bir metal parçası, içinde eksi yükler yüzen pozitif bir elektrik denizi gibi görülecekti.

• Birkaç yıl sonra (1911), İngiliz Rutherford, Thomson’un atomla ilgili kavramlarını denemek istedi. İnce metal bir levhayı tanecik demetiyle bombardıman etmeye ve bu taneciklerin levhanın ötesinde uğradığı dağılmayı incelemeye karar verdi. Atomun artı yükü düzgün dağılsaydı, mermi görevi yapan taneciklerin uğradığı sapmalar zayıf olacak, artı yük bir noktada yoğunlaş-saydı, bu sapmalar önemli ölçülere ulaşacaktı.

ELEKTRON TABAKALARI

• Elektronlardan birine çarptıklarında önemsiz bir sapmaya uğrayacak, elektron kütlesinden yaklaşık 7000 kat büyük alfa taneciklerini mermi olarak seçti.

• Rutherford, bir bölümü (yüzde 1) bazan büyük açılar yaparak saptıkları, hattâ geriye sıçradıkları halde, taneciklerden çoğunun, yörüngesinde bir tedirginlik olmadan geçtiklerini gördü. Bu olgu, Thomson’un önerdiği atom modeline göre açıklanamazdı.

• Rutherford’un yapabildiği tek açıklama, atomu oluşturan maddenin, atomun toplam hacmine göre son derece dar bir bölgede artı yükle yoğunlaşmış olması gerektiğiydi. Artı yüklü alfa taneciği, gene artı yüklü ve uygulamada hareketsiz olan bu noktanın yakınından geçseydi, kuvvetle geri itilecek ve yörüngesine ters yönde gönderilecekti (aynı işaretli iki yükün birbirini ittiği bilinmektedir). Önce yalın varsayımlar olarak dile getirilen bu düşünceler, Rutherford’ un çekirdeğin varlığını bulmasını sağlamıştır. Çekirdek, atomun toplam hacminin çok küçük bir bölümünü, oysa elektronlar bu hacmin hemen tümünü kaplar.
ELEKTRONLAR SORUNU

• Rutherford’un deneyleri, atomun, tek başına atom kütlesinin hemen tümünü veren artı elektrik yüklü noktasal bir çekirdek ile bu çekirdeğin oldukça uzağında yeralan belli sayıda elektrondan oluştuğunu ortaya koyma olanağını verdi. Öte yandan, elektronlar, bu varsayıma göre, artı yüklü çekirdeğin çekimine karşı koymak ve onu dengelemek için hareket etmek zorundaydı.

• DanimarkalI bilgin Niels Bohr’un 1913’te doğruladığı da buydu. Işığın tayf analizini yorumlayarak (bkz. TAYF VE TAYF ÇEKİMİ; elektronların çekirdek çevresinde eşmerkez-li küresel bölgeler üstünde yer değiştirdiğini ve taşıdıkları enerjinin, bulundukları düzey çekirdekten ne kadar uzaktaysa o kadar büyük olduğunu kabul etti. Böylece, elektron tabakaları enerji düzeylerini belirliyordu.

. • Çekirdekten belli uzaklıkta dönen elektronlar enerji yitirmezler. Yalnızca, daha uzak kın küresel bölgedeki (yani birinci enerji düzeyindeki) elektronlar, bir alt enerji düzeyi bulunmadığından, enerji yayamaz

• Bohr’un bu kuramı, KU-VANTA MEKANİĞİ’nin temelini oluşturmuştur.

ÇEKİRDEK

• Bobr’un enerji düzeyli bu modeli önerdiği yıl, Henry Moseley de yüksek frekanslı tayfları incelemeğe girişiyordu. Kırk kadar metali inceleyen Moseley, kimyasal elementlerin özelliklerinin, 1869’ da Rus Mendeleyev’in düşündüğü peryodik sistemdeki sıra .numaralarıyla ilgili olduklarını ortaya koydu.

• Bu arada Rutherford, atom çekirdeğindeki artı yükün önemini belirlemeye çalışıyordu. 1920’ye doğru, artı yüklerin, hidrojen atomunun ya da kat larından birinin kütlesine eşit bir kütle olan taneciklere eşlik ettiğini ortaya koydu. Bu taneciklerin kütleleri, hiç bir durumda hidrojen atomunun kütlesinden küçük değildir. Öte yandan, ounların artı yükleri hidrojen iyonunun ya da katının yüküne eşittir (hidrojen iyonu denilince, bu “cismin elektronunu yitirmiş atomu anlaşılır).

Demeı ki, elektron kütlesinden 1840 kat büyük bir kütle ve artı bir yükle, hidrojen iyonu, atom çekirdeklerinin kütlesi için olduğu kadar yükü için de ölçü birimi olarak ortaya ç.kar. Bu iyona «proton» adı verildi ve H1 simgesiyle gösterildi.

NÖTRONLAR VE İZOTOPLAR
oluşsaydı, elektronlar son derece hafif oldukları için, atom kütlesinin de aşağı yukarı çekirdekteki proton sayısına eşit olması gerekecekti. Ama deneyler, atomların, yapılarındaki proton kütlesinin en az iki katı bir kütleleri olduğunu göstermiştir. Bu nedenle Rutherford, atom çekirdeğinin protonlardan başka, proton-elektron çiftleri içerdiğini varsaydı: Bu taneciklerin yükleri nötrleştiğinden, bir başka deyişle yansızlaştığmdan, onlara «nötron» adını verdi. Öğrencilerinden »James Chadwick» nötronların varlığını deneysel olarak kanıtlayınca (1932), nötronun kütlesi belirlenmiş oldu: Aşağı yukarı protonun kütlesine eşittir.
• Böylece atom çekirdeğinin, aşağı yukarı eşit kütleli iki tür tanecikten, artı yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluştuğu bilinmektedir. Nötronların sayısı protonlarınki-ne eşit ya da büyüktür. Atom, çekirdek dışında dönen ve sayıları protonlara eşit olduğundan, atomu yansızlaştıran elektronlarla bütünlenir.

• Öte yandan bir başka önemli buluş da çekirdek konusunda bilgilerimizi bütünlemeye olanak vermiştir. Aynı kimyasal özellikleri gösteren, ama değişik ağırlıkta olan atomların varlığı daha önce gözlenmişti. Kimyasal etkileri yönünden benzeşen, ama fiziksel özellikleri bakımından ayrılık gösteren bu atomlara, «izotoplar» adı verildi.

• Nötron bulunduktan sonra, izotop atomlarında çekirdeklerin değişik sayıda nötron taşıdığı, proton sayısının ise değişmediği kanıtlandı. Böylece, atomun kimyasal özellikleri, yalnızca, elektron sayısına eşit olması gereken proton sayısına bağlandı. Bu proton sayısına atom numarası ya da atom sayısı adı verildi.

• Kimyasal özellikler üstünde etki yapmayan nötronlar, tersine atomun toplam ağırlığı üstünde etkili oluyordu. Böylece, elementlerin izotop karışımlarından oluştuğu, atom ağırlıklarının ise izotopların atom ağırlıklarının ortalamasına eşit olduğu görüldü. Bu, bir elementin atom ağırlığını gösteren sayının neden genellikle bir ondalık sayı olduğunu açıklar.

• Fransız fizikçi de Broglieı, 1924’te elektronun davranışı konusunda bir başka yorum önerdi. Bu bilgin, Bohr modelinde öne sürülen değişik enerji düzeyleri üstünde çalışarak, elektrona atom içinde, bir dalga hareketinin eşlik ettiği dülandı.

• Yeni doğan bu dalga mekaniğinin gelişmeleri, özellikle Schroedinger’in çalışmalarıyla ve yeni bir atom modelinin (günümüz bilginlerinin kullandığı yörüngeli model) ortaya konmasıyla sonuçlandı. Atom çekirdeği, artı ve nötr (yansız) taneciklerden oluşur: Artı olanlar protonlardır ve kütleleri hidrojen atomuyla aynıdır; yansız (nötr) olanlar ise yükten yoksundur ve protonlarla aşağı yukarı aynı ağırlıktadır. Bu tanecikler arasında nükleer güçler vardır ve çekim gücüne benzer biçimde, tanecikler ne kadar birbirine yakın olursa o kadar yoğun etki yaparlar. Tümü artı yüklü olduğu için, elektrik yasalarına göre birbirini itmeleri gerektiği halde, protonların nasıl olup da bağlı kalabildiği ancak bu güçlerle açıklanabilir. Demek ki, çekirdek, düşgücüne meydan okuyan bir yoğunluktadır. Bu konuda bir fikir edinmek için şöyle düşünmek yeterlidir: Çekirdek bir çiklet balonu büyüklüğünde olsaydı, ağırlığı 200 milyon tona ulaşırdı. Ancak, çekirdeğin boyutları son derece küçüktür, tasarlanabilmesi bile güçtür. Bir santimetrelik bir uzunluğu doldurmak için, yüz bin milyar çekirdeği yan yana koymak gerekir.

• Çekirdeğin çevresinde çok yüksek hızda, proton sayısına eşit oranda elektron dolaşır; elektronların eksi (negatif) yükleri, protonların artı (pozitif) yüklerini yansızlaştırır (nötrleştirir). Ama elektronlar rasgele dağılmaz. Eşmerkezli tabakalar ya da enerji düzeyleri arasında bölüşülür. Bir atomun, elektronları taşıyan enerji düzeyleri, en az enerjisi olan, çekirdeğe en yakın tabakadan başlanarak, K, L, M, N, O, P, Q harfleriyle gösterilir. Bu tabakalar, «temel kuvanta sayısı» denilen ve özellikle, bir enerji düzeyinde yer alabilecek en yüksek elektron sayısını belirlemeğe olanak veren bağıl sıra numaralarıyla da belirtilebilir. Bu sayı, gerçekten, temel kuvanta sayısının karesinin iki katına eşittir. Kuvanta sayısı 1 olan ilk düzey en çok 2 elektron taşıyabilir; çünkü 2xl3 = 2 sayısı elde edilir. İkinci düzeyde (kuvanta sayısı =2) 2×22 = 8 elektron, üçüncü düzeyde 2×32=18 elektron bulunur ve böyle sürüp gider.

• İlk düzeylerde, elektronlar, formülün öngördüğü en yüksek sayıya gerçekten ulaştıkları halde, dış tabakalara doğru gidildikçe elektronlar, içtekiler tamamlanmadan dış düzeylerde yeralma eğilimi gösterebilirler. Bu nedenle, bilinen bütün atomların elektronlarını içermesi için 5 düzey bol bol yeteceği halde, 7 düzey gerekir. Gerçekte tümü tamamlanmış olsaydı, 5 düzey bilmemizi sağlar. Fizikçi Hei-senberg’in ortaya koyduğu belirsizlik ilkesi budur.

• Atomun yapısı birkaç örnekle daha iyi anlaşılacaktır: En küçük ve en yalın atom, hidrojen atomudur. Tek pro-tonlu bir çekirdek ve onun çevresinde 1 s yörünge alanı içinde hareket eden tek elektrondan oluşur.

• Atmosferdeki en bol gaz olan azot atomunun, 7 proton ve 7 nötrondan oluşan (dola-yısıyle atom ağırlığı 14’tür) bir çekirdeği vardır. Bu çekirdeğin çevresinde yeralan 7 elektronun dağılımı şöyledir:

1 s yörünge alanında 2, 2 s üstünde 2, 2 p yörünge alanlarının herbirinde 1 elektron olarak 3 elektron.

• Oksijen atomu, azot atomundan yalnızca çekirdeğinde bir proton ve bir nötron fazla bulunmasıyla (ağırlığı 16’dır) ayrılır; ayrıca çekirdek çevresinde fazladan bir elektronu vardır: Bu elektron, daha önce orada bulunanla bir çift oluşturarak, 2 p yörünge alanlarının ilki üstüne yerleşir.

• Bu durumda bir başka önemli soru ortaya çıkar. Atomu oluşturan bütün tanecikler (protonlar, nötronlar, elektronlar, vb.) zaman içinde kararlı bir birleşime yer verirler mi ya da böyle bir kümelenme bozunuma yol açar mı? Burada çekirdeğin durumuyla elektron «örtü»sünün durumunu ayırdetmek gerekir.

ÇEKİRDEĞİN KARARLILIĞI

• Çoğunlukla, normal koşullarda bulunan çekirdek kararlıdır, yani kendiliğinden hiç bir değişime uğramaz. Bununla birlikte, bazı durumlarda, çekirdek kararsızdır ve kendiliğinden parçalanma süreci geçirerek radyoaktiflik olayına yolaçar. Parçalanan çekirdek, gene kararsız olabilen ve dolayısıyle parçalanan, ya da artık değişime uğramayan başka çekirdekler oluşturur.

• Kendiliğinden radyoaktif atomların sayısı toplam olarak 19’dur; bunların 12’si uranyum, toryum ve aktinyumun oluşturduğu üç radyoaktif element ailesine girer.

Kendiliğinden ya da doğal radyoaktifliğin dışında, Frédéric ve Irène joliot-Curie’nin bulduğu yapay radyoaktiflik vardır. Burada sözkonusu olan, kararlı atomları uygun mermilerle bombardıman ederek parçalama olayıdır. Böylece, bilinen bütün doğal elementlerden sayısız radyoaktif izotop üretilebilmektedir; ayrıca, doğal halde bilinmiyen 11 yeni radyoaktif element (uranyumdan daha büyük atom numaralan olması nedeniyle «uranyum ötesi elementler» denir) elde edilmiştir: Neptün-yum (93.1; plütonyum (94); amerikyum (95); küryum (96); berkelyum (97); kaliforniyum (98); aynştaynyum (99); fermiyum ( 100) ; mendelevyum (101); nobslyum (102) ; lavrensyum (103).

ELEKTRON ÖRTÜSÜNÜN KARARLILIĞI
A

liğini yitirecek bir değişime uğradığı zaman, «iyonlaşmış-tır» denir. Değişim, elektron yitimi ya da elektron kazancı biçiminde olabilir. Elektron yitimi durumunda atom bir artı iyona, kazanma durumunda ise bir eksi iyona dönüşür. Bu değişmelerin ortaya çıktığı düzey, en dış düzeydir.

• İyonlaşmanın nedenleri çeşitlidir: Isı; X ışınları; morötesi ışınlar; vb. Bazı atomlar her türlü etkiye direnirler; elektron örtüleri değişime uğramaz. Bunlar asal gazlardır: Helyum; neon; argon; kripton; ksenon; radon.

İYONLAŞMA ENERJİSİ

• Bir atomun iyonlaşmasını sağlamak için, ona «etki etmek», yani elektronun kopmasını sağlayacak oranda enerji vermek gerekir. Elektronları çekirdeğe bağlayan güç, atomdan atoma değişir: Atomların tümü aynı hacimde değildir ve çekirdeklerinin tümü aynı artı yükü taşımaz.

• Atom küçükse, elektron çekirdeğe daha yakın olduğundan, onlan ayırmak çok daha güç olacaktır; çünkü artı bir yük ile eksi bir yük arasındaki çekim gücü, uzaklıklarının karesi oranında azalır. Buna karşılık, büyük boyda bir atomun elektronunu koparmak daha kolaydır; çünkü, çekirdekten ne kadar uzakta olursa, o kadar daha az güçle çekilir

• Ama elektrostatik çekim yasası (Coulomb yasası), elektrik yükünün büyümesiyle çekim gücünün arttığını ortaya koymuştur. Sonuç olarak, çekirdeğin artı yükü artarsa, elektronu çekirdeğine bağlayan güç de artacaktır.
• Bu iki etken, yani çekirdeğe uzaklık ve nükleer yük birbirine ters etkiler gösterir; etkenlerden asıl önemli olanı ise nükleer yüktür. En dış düzeydeki elektronlarından birini koparmak için bir atoma sağlanması gereken enerji miktarı, çekirdeğin artı yükü ile atom hacminin büyüklüğüne bağlıdır. Buna «iyonlaşma enerjisi» denir.

• Ama bir atom elektron da kapabilir ve böylece eksi iyon durumuna gelir. Kapma, bir enerji açığa çıkarmaya denktir. Bu enerjiye elektron ilgisi adı verilir; ölçülmesi çok güçtür, ama sözgelimi bir elektronun katılması, klorda olduğu gibi, kararlı bir biçimlenmenin oluşumuyla sonuçlanırsa çok önemlidir. ATOMUN UYGULAMALARI

• Buraya kadar, atomdan hep tek başmaymış gibi sözet-tik. Ama farklı kimyasal elementlere ait iki ya da daha çok atomun birleşmesiyle oluşan sayısız maddenin varlığı da bilinmektedir. Bu maddelere kimyada «bileşikler» adı verilir. Bir bileşiğin en küçük taneciği moleküldür; molekül, her kimyasal türün belirgin nitelikte atomlarının kümesinden oluşur. Bazı durumlarda bir tek elementin atomları, 2’den 8’e kadar kümeleşerek molekülleri oluşturma eğilimi gösterir. Feki atomlar bir molekül oluşturmak için nasıl biraraya gelmektedir? Böyle bir birleşme atomlar için, eksik elektron tabakalarını tamamlama yoludur; bu nedenle gerekli elektronlardan ortaklaşa yararlanırlar. Bu yasa, elektron tabakaları «doymuş», yani tam olan asal gazlar için geçerli değildir.

• Atomla rarası bağlar acaba nasıl gerçekleşir? Bağ tipi, çekirdeğin dış elektronları çekme gücüyle ilgilidir. Sözgelimi, aynı elementin birçok atomu, bir molekül oluşturmak için birleşebilir. İki elektronu ortaklaşa kullanarak birbirine bağlanan iki oksijen atomu da böyle birleşmektedir.

• Çekirdekler farklı olduğu zaman, elektronları farklı güçlerle çeker. İki çekirdekten biri ötekiriin serbest elektronlarını (birleşme elektronları) çekerek onu açıkta bırakıp, kendi çevresinde dolanmaya zorlar. Bu durumda molekülün biri eksi öteki artı (açıkta kalan çekirdeğin bulunduğu uç) iki ucu olacaktır. Bu molekül için «iyonlaşmıştır» denir.
• 2 aralık 1942’de ilk olarak Enrico Fermi, Şikago Üniver-sitesi’nde denetimli zincirleme parçalanma tepkimesini gerçekleştirmeyi başardı. Böylece, atom enerjisinin kullanımı olanağı doğuyordu. Aradan üç yıl bile geçmeden Hiroşima ve Nagazaki. üstüne atılan iki atom bombasının yol açtığı büyük yıkım, insanı atom içindeki enerjinin boşalmasıyla ortaya çıkan korkunç sonuçlara karşı uyarıyordu. Ancak, her şeye karşın, bu korkunç yıkım aracı, nükleer fisyonun tek uygulamalı kullanımını simgelemez. Sanayide, biyolojide, tıpta, vb. bu gücün pek çok barışçı uygulama- alanı bulunmuştur.

• Sanayideki uygulamalar arasında, atom enerjisinin denetimli kullanımına yarayan atom pilleri ve atom reaktörleri, petrol yataklarını belirlemek ya da toprak tabakalarının nem ve yoğunluğunu ölçmek için yapılan radyoaktif sondajlar sayılabilir.

• Biyoloji ve tıp alanında iz sürme yöntemleri özellikle güç teşhislerde kullanılır. Bu amaçla, bir organın incelenmesi gereken bölümleri içine, iz sürübalt radyoizotop 60 ya da radyoaktif kobalttan yararlanma yoluna gidildi. Bu maddenin tedavide kullanılmasını sağlı-yan aygıta da «kobalt bombası» adı verildi.

• Je.olojide, kayaç ve fosillerin yaşını belirleme yöntemleri, bu maddelerde bulunan radyoaktifliğin gelişimini incelemeye dayanır. Milyonlarca ve yüz milyonlarca yıla varan jeoloji çağlarını ölçmek için, uranyum-kurşun ve potasyum-gümüş-kalsiyum yöntemleri kullanılır.

• Daha kısa dönemleri ölçmede ise karbon 14 yöntemine başvurulur. Söz konusu yöntem, incelenen maddelerde bu izotoptan kalan oranı hesaplama ilkesine dayanır. Karbon 14, kozmik ışınların etkisiyle atmosferin üst tabakalarında oluşur; ışılbireşimle (fotosentez) organik maddelere geçer ve orada düzgün biçimde dağılır. Karbon 14 içeren bir nesne havasız bir ortamda kalırsa (sözgelimi, bir mezara konan bir odun parçası), karbon 14 parçalanır ve ilk oranı giderek azalır. Radyoaktif karbon miktarı 5 600 yılda yarıya indiğine göre, onu içeren maddenin dış ortamla ilişkisinin kesildiği dönemi bulmak için, geri kalan miktarı belirlemek yetecektir. Bu yöntem, arkeoloji ve antropoloji araştırmaları için çok yararlıdır, 500 ile 30 000 yıl arasında tarih belirleme olanağı verir.

• Ama atom enerjisinin kullanımında en geniş olanaklar, yeni bir tekniğe dayanmaktadır. Einstein, nükleer tepkimelerde bir madde yitiminin olabileceğini, bu yitimin, yiten madde kütlesi ile ışık hızının (saniyede 300 000 km) karesinin çarpımına eşdeğer bir enerji miktarını açığa çıkararak dengelendiğini hesaplamıştır. Sözkonusu eşdeğerlik şu ünlü formülle gösterilir: E = mc2. Burada E enerjiyi, m kütleyi, c de ışık hızını gösterir.
• Hidrojen bombasında ya da termonükleer bombada serbest kalan işte bu enerjidir; normal bir nükleer bomba ile ateşlenen bu bombada, hidrojen ya da izotopu döteryum atomlarının fisyonu (parçalanma) değil de füzyonu (erime) gerçekleşir ve daha ağır olan helyum atomlarının oluşmasına yolaçar. Açığa çıkan enerji miktarı son derece büyüktür. Böylece, termonükleer füzyon teknikleri, nükleer enerji üstünde yeni araştırmalara yol-açmıştır: Milyonlarca dereceye ulaşan olağanüstü füzyon enerjisine egemen olunabilirse, insanlık, evrende en bol bulunan element hidrojeni enerji kaynağı olarak kullanabilecektir.

ALANLAR FİZİĞİ / BAĞILLIK KURAMI / KİMYA / KUVANTA / NÜKLEER REAKTÖR / NÜKLEER TEPKİME / RADYOAKTİFLİK / TANECİK BULUCULARI / TANECİK

HIZLANDIRICILARI / TAYF VE TAYFÇEKİMİ / TEMEL TANECİKLER

ATOM PİLİ. Bkz. NÜKLEER REAKTÖR

Advertisement

Yorum yazın