Atom Altı Tanecikleri Keşfedelim

2. Atom Altı Tanecikleri Keşfedelim

“Elementler ve Sembolleri” konusunda incelediğimiz şekil veya resimlerde, oyun hamuru ile yaptığımız modellerde atomları kürelerin temsil ettiğini varsaydık. Acaba atomlar tek bir parçadan oluşan küreler şeklinde midir? Atomun içinde atomdan daha küçük tanecikler var mıdır?

Atomlar tek bir parçadan oluşan küreler şeklinde değil, atomdan daha küçük parçacıklar atomun içinde vardır. 

Bilim insanları görüp izleyemedikleri bazı olaylar hakkında dolaylı deneyler yaparak çıkarımda bulunabilirler. Yukarıdaki soruları cevaplandırabilmek için siz hangi dolaylı kanıtlardan, nasıl yararlanabilirsiniz? Sürtünmeyle oluşan elektriklenme olayları, atomun daha küçük taneciklerden oluştuğunu gösteren bir kanıt olabilir mi?

Bu kanıtı sürtünme deneyi sonucunda ulaşabiliriz. Sürtünen çubuk kağıt parçalarını çekerken atomun daha küçük parçacıkları arasında etkileşim olmaktadır.

Tartışınız. Sonra 127. sayfadaki 5. etkinliği yapınız.

 5. ETKİNLİK: Elektriklenme Atomlarla İlgili Olabilir mi?

Malzeme listesi: Plastik çubuk, cam çubuk, yünlü kumaş parçası, ipekli kumaş parçası, küçük kâğıt parçaları

Amaç: Sürtmeyle elektriklenme olayı sonucundan atomların daha küçük parçacıklardan oluştuğu çıkarımında bulunmak

Etkinliğin yapılışı
• 3-4 kişilik gruplar oluşturunuz.
• Cam ve plastik çubukları kâğıt parçalarına dokundurarak kâğıt parçalarını çekip çekmediklerini gözlemleyiniz. Gözlem sonucunu defterinize not ediniz.
• Cam çubuğu ipekli kumaşa sürtünüz. Daha sonra kâğıt parçalarına yaklaştırınız. Kâğıt parçalarını çekip çekmediğini gözlemleyiniz ve sonucu not ediniz.
• Plastik çubuğu yünlü kumaşa sürtünüz ve kâğıt parçalarına yaklaştırınız. Kâğıt parçalarını çekip çekmediğini gözlemleyiniz. Gözlem sonucunu defterinize yazınız.

Sorular

1. Cam çubuk ve plastik çubuk, kâğıt parçalarını kumaşlara sürtme işleminden önce çekti mi Neden?

Cam ve palstik çubuk kumaşa sürtmeden önce kağıt parçalarına yaklaştırıldığında, her hangi bir hareket gözlemlemedik. Bu hareketsizliğin sebebi, plastik ve cam çubukların nötr durumda olmalarıdır.

2. Cam çubuk ipekli kumaşa ve plastik çubuk yünlü kumaşa sürtülünce nasıl bir olay gerçekleşir?

Cam ve plastik çubuklar yünlü kumaşa sürtünce kumaş ile çubuklar arasındaki atom tanecikleri arasında etkileşim olur. Çubuklara elektrik yükü yüklenir.

3. Cam çubuk ve plastik çubuk, kâğıt parçalarını kumaşlara sürtme işleminden sonra çekti mi Neden?

Cam ve platik çubuk kumaşlara sürtülünce kağıt parçalarını kendine doğru çekmiştir. Çubuklara elekrik yükü yüklenmiş, kağıtlarla çubuk arasında yüklü tanecik alışverişi olmuştur.

4. Elektriklenmeyle maddeler arasında yük aktarımı olması, maddeleri oluşturan atomların daha küçük parçacıklardan oluştuğunun bir kanıtı olabilir mi? Tartışınız.

Elektriklenme ile maddeler arasında yük aktarımı olması, atomların daha küçük parçacıklarının olduğuna kanıt oluşturur.

---

 

Yaptığınız etkinlikte de gördüğünüz gibi cam ve plastik çubuklar kâğıt parçalarına yaklaştırılınca onlara çekme kuvveti uygulayamamıştır. Çünkü nötr durumdadırlar. Sürtme sonunda ise cam ve plastik çubuklar çekme kuvveti uygulayarak kâğıt parçalarını kendilerine doğru çekmişlerdir. Bu durum, çubukların kumaşlara sürtülmesi sonucunda elektrik yükü kazanmış olmalarıyla açıklanabilmektedir. Sürtme sırasında çubuklarla kumaşlar arasında elektrik yüklü tanecik alış verişi olduğunu düşünebiliriz. Elektriklenme sırasında yük aktarımı olduğunu 3. ünitedeki “Elektriklenme” konusundan da biliyorsunuz. Sürtme sırasında çubuklar ile kumaşlar arasında yüklü tanecik alış verişi olması bu maddeleri oluşturan atomların tek bir parça olmayıp daha küçük parçacıklardan oluştuğunun bir kanıtı sayılabilir.

Sürtünmeyle elektriklenen cisimler arasında gerçekleşen yüklü tanecik alış verişi sırasında tanecikler hangi cisimden diğerine geçmektedir? Düşüncenizi ve nedenini arkadaşlarınızla paylaşınız.

Sürtünmeyle elektriklenme sırasında, çubuklar kumaşa sürtüldüğünde kumaştan cam ve platik çubuklara geçmekte, cam veya plastik çubuk kağıt parçalarına yaklaştırıldığında yüklü tanecikler kağıt parçalarına geçmektedir. Nedeni, kumaşa sürtmeden önce çubukları kumaşa yaklaştırdığımızda herhangi bir hareket olmamakta, sürtülünce sırası ile bu hareketlenme gerçeklemektedir. 

3. ünitede elektriklenmiş cisimlerin birbirini itebileceğini veya çekebileceğini öğrendik. Yaptığımız etkinliklerde yan yana asılı iki balonun yünlü kumaşa sürtüldüğünde birbirini ittiğini gözlemledik. İpek kumaşa sürtülmüş cam çubuğu, yünlü kumaşa sürtülerek elektriklenmiş balona yaklaştırdığımızda ise cam çubuğun balonu çektiğini gözlemledik.

Şekil 4.3: Sürtme sırasında elektrik yüklü tanecik alış verişi olur.

Yünlü kumaş, balonlara sürtüldüğünde elektriklenen balonlar aynı cins yükle yüklenir. İpek kumaşa sürtülerek elektriklenen cam çubuk ise zıt yükle yüklenir. Elektriklenmiş balonların birbirini itmesi, cam çubuğun ise balonu çekmesi sürtme sırasındaki yüklü tanecik alış verişinin maddeden maddeye değiştiğini gösterir (Şekil 4.3).

Sürtme sırasında bir maddeden diğerine geçebilen bu tanecikler elektron olarak adlandırılır. Elektronlar negatif (-) yükle yüklü taneciklerdir.

Eğer atomda sadece elektronlar bulunsaydı o zaman tüm maddeler aynı yükle yüklü olur ve sürtmeye gerek kalmadan birbirlerini iterdi. Öte yandan atom sadece elektronlardan oluşsaydı negatif yükle yüklü olan bu elektronlar sürekli birbirini iteceğinden bir arada kalamazlardı. Bunları bir arada tutan bir kuvvetin bulunması gerekmez mi? Bu sorunun cevabını bulabilmek için aşağıdaki etkinliği yapalım:

6. ETKİNLİK: Atomda Elektronları Bir Arada Tutan Nedir?

Malzeme listesi: 40 cm uzunluğunda ip, silgi
Amaç: Atomda, elektronlardan başka, merkezde yer alan taneciklerin de bulunduğunu keşfetmek
Etkinliğin yapılışı
• Silgiyi iple bağlayınız.
• İpin diğer ucunu elinizle tutarak hızlı bir şekilde, eliniz bir kürenin merkeziymiş gibi çeşitli yönlerde çeviriniz.
• Silgiyi elektrona, ipi tutan elinizi atomun merkezine benzeterek aşağıdaki soruları cevaplayınız.

Sorular

1. Elektronu temsil eden silgi neden ipi tutan elinizden uzaklaşıp gitmez?

Silgi ile aramızda ip olduğu için, ip silgiyi tutmaktadır.

2. Neden elektronu temsil eden silgi, ipin ucunda dönerken merkezdeki elinizin üzerine düşmez?

Silgiyi elimizde çevirdiğimiz, için dönerken mekezden uzaklaşmaktadır.

3. Merkezdeki elinizle etrafında dönen silgi arasındaki ipi, atomda merkezin uyguladığı ve elektronları merkezden belli bir mesafede tutan bir kuvvet olarak kabul edebilir miyiz?

Merkezdeki elimizle silgi arasında ipi, elektronları merkezden belli bir mesafede tutan kuvvete benzetebiliriz.

4. Elektronlara uyguladığı kuvvetin etkisine göre atomun merkezinde elektronların uzaklaşıp gitmesini engelleyen ve çekme kuvveti uygulayan pozitif (+) yüklü parçacık bulunduğunu düşünebilir miyiz?

Pozitif yüklü parçacık bulunduğunu düşünebiliriz.

5. Yaptığınız etkinliğe uygun, zihninizde oluşan atom modelini defterinize çiziniz.

6. Yaptığınız çizime göre atomunuz hangi ögelerden oluşmaktadır?

Yaptığımız çizime göre atom, çekirdek elektronlar ve arasındaki bağı sağlayan, kuvvettir.

Yaptığımız etkinliğin sonucuna göre atomda elektronlardan başka taneciklerin de bulunduğu çıkarımına ulaşabiliriz. Etkinlikte gördüğünüz gibi ip, hızla döndürdüğümüz silginin elimizden uzaklaşmasını engeller. Bu durum, atomda zıt yükle yüklü cisimlerin birbirini çekmesiyle açıklanabilir. Silgiyi “-” yüklü elektrona benzettiğimize göre elimizi “+” yüklü bir taneciğe benzetebiliriz. Öyleyse atomda “+” elektrik yüküne sahip tanecik de bulunmaktadır. Bilim insanları atomdaki “+” yüklü taneciklere proton adını vermiştir.

Yaptığımız etkinlikteki benzetmeden yola çıkarak protonların atomun merkezinde bulunduğu çıkarımına ulaşabiliriz. Ayrıca elektronların sürekli olarak çekirdekten belli bir uzaklıkta, protonların çevresinde hızlı bir şekilde dairesel hareket yaptığını söyleyebiliriz (Şekil 4.4).

Şekil 4.4: Atomda elektron ve proton denilen tanecikler vardır. Elektronlar dönme hareketi nedeniyle protonlardan hep aynı uzaklıkta bulunur.

Atomda protonların bulunduğu yer atom çekirdeği olarak adlandırılır. 1932 yılında James Chadwick (Ceyms Çadvik) çekirdekte “+” yüklü protonlarla nötron adı verilen yüksüz taneciklerin de yer aldığını kanıtlamıştır. Bu durumda atomu oluşturan üç temel tanecik, çekirdekte yer alan proton ve nötron ile çekirdeğin etrafında hızla dönen elektronlardır (Şekil 4.5). Elektron, proton ve nötron atom altı tanecikler olarak adlandırılır. Elektron, proton ve nötron sırasıyla e, p ve n harfleri ile gösterilir.

Atomun yapısında bulunan elektron, proton ve nötronun özelliklerini defterinize çizeceğiniz aşağıdaki gibi bir tabloya yazınız.

	Elektron	Proton	Nötron
Atomdaki yeri	Atomun en dış kısmında	Atomun merkezinde	Atomun merkezinde
Sembolü	“+”	“-“	Yüksüz
Elektrik yükü	Pozitif	Negatif	Yüksüz

Daha önce aynı yükle yüklü cisimlerin birbirini ittiğini öğrenmiştik. Çekirdekte bulunan protonlar aynı elektrik yüküne sahip olduklarından aralarında büyük bir itme kuvveti oluşur. Buna rağmen protonlar çekirdekte yan yana durabilmektedir. Çünkü çekirdekteki tanecikler arasında başka yerde görmediğimiz özel çekim kuvvetleri vardır. Bu özel çekim kuvveti elektriksel kuvveti dengeleyerek protonların birbirinden uzaklaşmasını engeller.