Download
1 / 63
E N D
1.
2. HAZIRLAYANLAR Atilla KURT
(Il Kimya Zümre Kurulu Üyesi)
(N.L. Saygan Anadolu Lisesi Kimya Ögretmeni)
Aydin DOGRU
( HMM Bileydi Anadolu Lisesi Kimya Ögretmeni )
M. Salih KAZANCI
(Fen Lisesi Kimya Ögretmeni)
Y. Doç. Dr. Memduh Sami TANER
Akdeniz Üniversitesi Egitim Fakültesi
Mehmet KARAKAS
Il Milli Egitim Müdür Yrd.
3. 10. SINIF 1.ÜNITE ATOMUN YAPISI ATOM ve ELEKTRIK
ATOM MODELLERININ TARIHSEL GELISIMI
KUANTUM (DALGA) MEKANIGININ TARIHSEL GELISIMI
ATOMUN KUANTUM MODELI
BAGIL ATOM KÜTLESI ve MOL KAVRAMI
12. 10. SINIF 1.ÜNITE ATOMUN YAPISI
KONULARIN
ISLENIS DERINLIGI
ve
ÖNERILER
13. Öneri : Öncelikle Fizik Ögretmenleri ile ATOMUN YAPISI ve ATOM MODELLERI konusunda bilgi alisverisi yapilmali, fizik kaynaklarina bakilmalidir.
14. Nötrallik ve elektriklenme kavramlari, statik elektrik ile ilgili yaygin deneyimler tartisilarak “nötral” ve “elektriklenmis madde”nin ne anlama geldigi açiklanmalidir.
Ögrencilere ELEKTROSKOP konusu hatirlatilmalidir. NEREDEN BASLANMALI ?
15. NEREDEN BASLANMALI ? Ayrica, Volta pili ile nitel olarak anlasilan kimyasal degisim- elektrik enerjisi iliskisi Faraday deneyleri ile ( Faraday Kanunlari) nicel olarak pekistirilip elektriklenme deneyimlerinden ve elektroliz kanunlarindan atom alti parçaciklarin varligi çikarimi yapilmalidir.
16. ELEKTROLIZ OLAYI ILE ATOM ve YAPI TASLARI ÖGRETILMEYE BASLANABILIR Elektrolizin tanimi ve yapilisi (DENEY -DEMO!)
Elektrot (Anot, Katod, Elektrolit kavramlari verilir)
Devreden geçen yük miktari Q=I.t
Coloumb (1 C’luk yük = 1.6 10+19 elektron)
Yük miktari ile degisime ugrayan madde miktari arasindaki sayisal iliski ögretilir
SONUÇ : Elektrik akimi taneciklerden yani elektronlardan olusur !
17. Faraday ve Crooks katot isinlari deneylerinin sonuçlarinin, Stoney tarafindan degerlendirilmesi üzerinden elektron kavramina ulastiracak bir tartisma açilir (1.4). ISLENIS DERINLIGI
18. BAKALIM MEB NELER ÖNERIYOR ? ISLENIS DERINLIGI Elektrik yükü birimi olan coulomb, elektrolizde katotta toplanan Ag miktari üzerinden tanimlanir.
Elektrik akimi ile madde arasindaki etkilesimden, elektrigin atoma ait bir parçacik tasiyor olmasi gerektigi çikarimina götürecek bir irdeleme yapilir (1.3).
19. Ingiliz Kimyaci Davy, bazi bilesiklerin elektrik enerjisiyle bilesenlerine ayristigini gördü.
20. Thomson deneyi ile ilgili temsili bir sekil üzerinde, manyetik alanda elektronun sapmasi ve elektrik alan ile (+) levhaya çekilerek alan etkilerinin dengelenmesi (elektron demeti yolunun çizgisel hale getirilmesi) irdelenir. Bu düzenek ile bulunan e/me orani, C/kg cinsinden ifade edilir.
Böylece Katot isinlarinin elektron içerdigi anlasilir !
22. KATOT ISINLARI-Tarihçe 1859 da Julius Plücker katod isinlarinin manyetik alanda yön degistirdigini bulmasina yol açti.Katot isinlari elde etmek için havasi iyice bosaltilmis bir cam tüpün uçlarina iki elektrod yerlestrilir.
Bu elektrodlara yüksek gerilim uygulandiginda katot adi verilen negatif elektroddan isinlar çikar.
Bu isinlar negatif yüklüdür dogrusal yol izler ve katodun karsisindaki tüp çeperlerinin isik saçmasina sebep olur.
23. KATOT ISINLARI-1 Katot isinlari negatif yüklü taneciklerin, bir saganagidir.
Gazin cinsi ne olursa olsun yayilan isinin özellikleri aynidir.
Katot isinlarini olusturan tanecikler, hem maddenin ve hem de elektrigin ortak maddesidir.
24. KATOT ISINLARI-2 ÖGRENCI ;
Katot isinlarinin nasil olustugunu
Katot isinlarinin özelliklerini
Katot isinlarini olusturan tanecikler, hem maddenin ve hem de elektrigin ortak maddesidir.
SONUÇ : Bütün atomlarda (-) eksi yüklü tanecikler vardir
bilecek düzeye gelmelidir.!.
25. MILLIKAN DENEYI’ni ögretmek Ögrenciye ne saglar ? Millikan deneyinin semasi üzerinde, e degerinin bulunmasina iliskin islem asamalari irdelenir; bulunan e degeri Coulomb cinsinden ifade edilir.
Yine bulunan e degeri, Thomson deneyinden bulunan e/me ile birlestirilerek me (Elektronun kütlesi) hesaplanir.
Elektronun (-) yüklü, atomlarin nötral olmasi gerçeginden çikilarak atomlarda, (+) yüklerin de bulunmasi gerektigi sonucuna götürecek bir irdeleme yapilir
28. 1-Dalton ; “atom yüksüz ve küresel taneciklerdir.” dedikten sonra bu konudaki çalismalar hiz kazandi.
2-Pillerin yapisinin açiklanmasi, elektronun kaynaginin madde oldugunu gösteriyordu.
3-Ardindan elektroliz olayinin anlasilmasi, elektronun varligi hakkindaki delilleri daha da güçlendirdi.
4-Hemen sonra katot isinlarina ait sirrin çözülmesi, elektronlarin (–)yüklü tanecikler oldugunu açikliyordu.
5-Ardindan Milikan deneyi; elektronun yükünün hesaplanmasini sagladi (-1,6021.10 -19 coulomb).
6-Thomson’un daha önce buldugu; yük/kütle oranindan yararlanarak elektronun kütlesini bile bulunmasini sagladi.
Bu gün bu negatif yüklü taneciklere “elektron” diyoruz.
29. ELEKTRON BULUNDU !! YA DIGERLERI ?? 1. Atomun nötralligi temelinden hareketle, atomun yapisinda pozitif yüklerin de bulunacagi fikrini ortaya çikariyordu. Bu da protonun arastirilmasi fikrini dogurdu.
2. Ancak bu + ve – yüklü taneciklerin atomun neresinde oldugu fikri henüz net degildi.
3. Tüm bu düsüncelerden yararlanarak Thomson; kendi adiyla bilinen atom modelini ortaya atmistir.
30. PROTON NEREDE ?? KANAL ISINLARI :
Thomson Deneyi incelenirken, düzenegin içinden Katota dogru da isinlarin yayildigi görüldü (1886). Katot isinlari tüp içinde yol alirken, çarptiklari atom ya da moleküllerden elektron koparirlar.
Elektron saganaginin olusturdugu bu pozitif iyonlar, KATOT yönüne geçerler. Tüpün ortasindan kanallar açilarak görülebildiginden dolayi bu isinlara “kanal isinlari” ya da “pozitif isinlar” denilmistir.
31. EUREKA !! ISTE PROTON!! Tüp içersine H2 gazi koyuldugunda pozitif yüklü taneciklerin olustugu görülüyordu.
Elektronunu kaybetmis olan bu en küçük hidrojen tanecigine, “proton” adi verildi.
Protonun yükü elektronun yükü ile esit ama zit isaretlidir.
Yük yerine, pozitif elektronun yükü konuldugunda;
Buna göre, protonun kütlesi ise, bir elektronun kütlesinin yaklasik 1840 oldugu görülmüs oldu.
34. Thomson Atom Modelindeki Hatalar: Bu gün biliyoruz ki atomlarin gövdesi, pozitif yüklü taneciklerden olusmamaktadir.
Elektronlar atom üzerinde rastgele dagilmamislardir.
Modelde Nötron hakkinda bilgi yoktur.
35. THOMSON MODELI ÖRNEKLEME Karpuzun iç yapisi Thomson modeline benzetilir.
Karpuzun içindeki çekirdekler (-) yüklü elektronlar, ve etli kirmizi kisim da atomun (+) kismidir. !
36. MOSELEY DENEYI ve Sonuçlari X-isinlari üzerine çalismalar yapan Moseley, anottaki metal degistikçe, olusan X-isinin frekansinin da degistigini, her elementin kendine özgü bir x-isini yaydigini gördü.
Ancak anotta bulunan metalin X-isinlari verebilmesi için, anota gelen elektronlarin belli bir hizla çarpismasi gerekmektedir.
37. MOSELEY NELER KESFETTI-1 ? O zamana kadar, elementlerin kimyasal özelliklerinin, atom agirliklariyla degistigi düsünülüyordu. Moseley, atom agirligi yerine “çekirdek yükü” alindiginda bazi sorunlain (izotop!) ortadan kalktigini gördü.
(Dikkat! çekirdek yükü = Proton sayisi)
38. MOSELEY NELER KESFETTI-2 X-isinlari tayflarina dayanarak, atom numaralarini dogru olarak hesaplamayi basarmistir.
Kimyasal degismelerde, çekirdek yükünün korundugunu ispatlamistir.
Elemente kimyasal özelligini kazandiran taneciginde “çekirdek yükü”nün oldugunu ispatladi.
Çekirdek yüküne, “atom numarasi” dedi.
Nötral atomlarda “çekirdek yükü”, “elektron sayisi”na esittir.
O güne kadar periyodik tabloda eksik olan elementlerin atom numaralarini da tespit etmistir.
39. Moseley deneyleri ile atom numaralarinin belirlenmesi ve kütle spektrometresi ile tek tek atomlarin kütlelerinin ölçülmesi, görsel ögelerden de yararlanilarak irdelenir.
En basit atom olan hidrojenin çekirdeginin yükü ve kütlesi üzerinden protonun varliginin nasil anlasildigi açiklanir.
Daha agir atomlarin atom numaralari ve atom kütleleri incelenerek çekirdekte, protondan baska bir tanecigin bulunmasi gerektigi çikarimina ulasilir. Bagimsiz nötronlarin kesfi ile bu çikarimin dogrulandigi vurgulanir
40. SIMDI SIRA RUTHERFORD’ta !
1911 yilinda Rutherford, radyoaktif maddeden elde ettigi +2 yüklü alfa taneciklerini, çok ince metal yaprak üzerine göndermistir. Bu isinlarin çok büyük bir kisminin sapmadan, az bir kisminin ise saparak metal yapraktan geçtigini çok az bir kisminin ise geriye yansidigini saptamistir.”
43. Rutherfort’a göre: Atomda pozitif yük ve kütle, atom merkezinde çekirdek olarak adlandirilan çok küçük bir hacimde toplanmistir.
Atomun çapi çekirdegin çapindan 100 bin kat büyüktür. Bu da gösteriyor ki atomun önemli bir kismi bosluklardan olusmaktadir.
Çekirdekteki pozitif yük miktari bir elementin bütün atomlari için ayni ve diger atomlarinkinden farklidir.
Pozitif yük sayisi atom kütlesinin yaklasik yarisina esittir. Yani kütleye etki eden baska bir tanecikte vardir.
44. KESIF SIRASI NÖTRONDA !!! Ancak bu gün nötron olarak bildigimiz bu yüksüz tanecikleri Ruterford’un ögrencisi olan Chadwick kesfetti.
Atomlarin nötrlügünü saglamak üzere, proton sayisina esit sayida elektron, çekirdek etrafinda bulunur.
SONUÇ : Atom hacminin büyük bir bölümü, çok hizli hareket eden elektronlar tarafindan doldurulur.
45. Rutherfort’un eksiklikleri: Rutherford modeli atomdaki elektronlarin hareketlerini açiklayamadigi gibi elektronlarin niçin çekirdek üzerine düsmedikleri sorusunu da yanitlayamamaktadir.
Daha sonraki yillarda Chadwick, atom çekirdeginde nötron denilen yüksüz bir tanecigin varligini saptamistir.
Bu sekilde, atomun üç temel tanecikten olustugu anlasilmistir.
Daha sonraki yillarda atomda, proton, nötron ve elektronun yani sira çok sayida tanecigin bulundugu anlasilmistir.
Ancak atomlarin davranislarini proton, nötron ve elektron sayilari belirler.
46. BASLANGIÇ KONULAR ve KAVRAMLAR ÖGRENILINCE Atom modelleri ile ilgili olarak ögrenciler;
Thomson atom modelinin Rutherford
deneyi ile geçersiz hâle gelisini açiklar.
Elektromanyetik isinlarin dalga modelinde kullanilan kavramlar arasinda iliski kurar.
Elektromanyetik spektrumda isin tiplerini frekans ve dalga boyu araligi ile iliskilendirir.
Dalga modeli ile açiklanabilen optik olaylara örnekler verir.
47. DAHA SONRA ISIK BILGISI ISIK modelleri ile ilgili olarak ögrenciler;
Isigin dalga ve tanecik modelleri (De Broglie)
Isigin Dalga modelinde
1-Dalga Boyu
2-Frekans (Frekans-Enerji iliskisi)
3-Hiz ve Genlik kavramlari verilmelidir.
4-Dalga tayfi ile ne elde edilir anlatilmalidir.
5-Fotoelektrik olay, tanecik modeli; Siyah cisim Is.
6-Isik Sogurulmasi ve Yayilmasi
Kuantum Teorisi
Bohr Atom Modeli
Bohr Modelinin Açmazlari
Orbitaler ve elektron dagilimlari (konfigürasyon)
49. KUANTUM KAOSU '' Kuantum teorisi karsisinda saskinliga ugramayanlar bu teoriyi anlamamis demektir'' diyen Fizikçi Niels Bohr, bu teorinin ne kadar zor anlasildigina dikkat çekiyordu.
50. Kuantum Kaosu
1900 baslarinda isinimin dalga gibi hareket ettigine inaniliyordu. Max Planck, nesnelerin parçacik(kuant) seklinde enerji yaydigini duyurdu. Bundan sonraki 20 yilda bilim adamlari, enerji ve maddenin dalga ve parçacik özelligi tasidigini kabul ettiler.
51. KUANTUM TEORISI 20. yüzyila damgasini vuracak iki büyük kuramdan birini, tam da bu yüzyilin basinda, 1900 yilinda, Max Planck ortaya atti. Enerjiyi, sürekli (kesiksiz) bir akis olarak gören Klasik Enerji Kurami yerine Kuantum Kurami'ni ortaya atmisti. Planck’in deneysel temellere dayanan önerisi, enerjinin kesik kesik ya da paket paket (kuant) alinip verildigi seklindeydi.
52. ÖRNEK : Biraz tuhaf bir banka hesabiniz var diyelim.. Hesabinizda bulunan para yanlizca belirli miktarlarda olabilir !!
PARA YATIRMA KURALI VAR !
0 TL
314152 TL
410781 TL
667211 TL
910953 TL
Hesabinizda 314152 TL varsa, yine hesabiniza ancak 96629 TL yatirabilirsiniz !! Çünkü 314152 + 96629 =410781 olur. Yatirilan bu miktar hesabinizi izin verilen ! Degerlerden birine çikarmaktadir : VB.
SONUÇ : Banka hesabiniz kuantumlanmistir !
53. KUANTUM TEORISI Bu kurami, 1905 yilinda Albert Einstein, fotoelektrik olayini açiklamakta kullandi. Danimarkali Niels Bohr, 1913'te Kuantum Kurami'yla, atomdaki elektron düzeninin ilk açiklamalarini yapti.
54. IZAFIYET (Görelilik) TEORISI Çagimiza damgasini vuran diger büyük kuram ise Görelilik Kurami'dir. Albert Einstein, 1905'te Özel Görelilik Kurami'ni, 1915'te de Genel Görelilik Kurami'ni ortaya koydu.
Einstein, kütle ve enerjiyi apayri seyler olarak degil, birbirine dönüsen olgular oldugunu ileri sürdü.
55. BOHR ATOM MODELI Niels Hendrik Bohr, Rutherford atom modeli ile Planck’in kuantum teorisini kullanarak 1913 yilinda yeni bir atom modeli öne sürdü.
Bu yeni model Rutherford modelinin açiklayamadigi noktalara isik tutuyordu.
56. BOHR’a GÖRE 1. Hidrojen atomunun elektronu sadece belli küresel yörüngelerde bulunabilir.
Bu yörüngelere; enerji düzeyleri ve ya kabuklari denir. Kabuklarin ortak merkezi çekirdek olup, her kabuk K,L,M,N,O gibi bir harf ve ya 1,2,3,4,5..gibi bir n degeri ile belirlenir.
2. Her yörüngenin belli bir enerjisi vardir. Çekirdege en yakin olan K yörüngesinde bulunan elektron en düsük enerjiye sahiptir. Çekirdekten uzaklasildiginda atomun yari çapi ve o kabukta bulunan elektron enerjisi artar.
3. Kararli bir atom düsük enerjilidir ve bu hale temel hal denir. Atomlar bir elektrik ve ya bek alevi ile isitildiginda, elektronlar enerji absorblayarak, daha yüksek enerji düzeyine çikarlar. Bu tür atomlar ise uyarilmis haldedir.
57. BOHR’a GÖRE 4. Bir elektron yüksek enerji düzeyinden daha düsük bir enerji düzeyine geçtiginde belli miktarda enerji yayinlanir. Yüksek enerji düzeyi ile düsük enerji düzeyi arasindaki farki bir isik kuantumu halinde yayinlar. Yayilan enerji; E=h? seklinde ifade edilir. (?E= Eyüksek - Edüsük= h? )
5. Enerji düzeyleri çekirdek etrafinda belirli yari çapli dairesel yörüngelerdir. Elektronlar bu yörüngelerde dairesel olarak hareket ederler.!!! Dairesel yörünge üzerinde hareket eden her tanecik gibi elektronunda bir açisal momentumu vardir (m.v.r). Bu da nh/2p nin katlari kadardir.
59. BOHR ATOM MODELI de tam açiklama getiremiyor. Bohr, atom teorisinde çizgisel yörüngelerden bahsetmis, bu durum elektron dagilimi hidrojene benzeyen atomlar için dogru ancak çok elektronlu sistemler için istenilen neticeyi vermiyordu.
Çözüme yönelik olarak hemen hemen ayni anda, Fransa’da de Broglie, Almanya’da Schrödinger ve Heisenberg, Ingiltere’de Dirac bir birlerinden bagimsiz ama bir birine benzer 4 farkli çalismayi yaptilar ;
SONUÇ : Atomun kuantum modeli gelistirildi..
60. Atomun Kuantum Modeli:
Dalga Mekaniginde, birden çok elektron içeren bir atomda elektronlar kabuklara dagitilmistir.
Kabuklarin bir veya daha fazla alt kabuktan, alt kabuklarinda bir veya daha fazla orbitalden olustugu var sayilir.
Atomun her elektronu, kabuk, alt kabuk, orbital ve elektronu gösteren 4 kuantum numarasiyla tanimlanir.
61. SONUÇLAR
De Broglie isinin hem foton hem de dalga özelligi gösterdigini ispatladi.
Maddenin ikili dogasi küçük taneciklerin çok yüksek hizdaki hareketleri sirasinda büyük önem tasiyordu.
62. SONUÇLAR Kirinim, girisim gibi olaylar isigin dalga yönünü sergiler. Öyle ise bir prizmadan geçirilen elektron demeti tipki isik demeti gibi kirinim göstermeliydi.
Bu olayi C.Davisson - L.Germer elektron kirimini denel olarak gösterdiler.
63. s, p ve d ORBITALLERI
64. TESEKKÜR EDERIZ !! Bu sunuma
www.ilbap.gov.tr
adresinden ulasilabilir !
Y. Doç. Dr Memduh S. TANER
mstaner@akdeniz.edu.tr
0 242 310 69 38
