Maddenin en küçük ve temel yapı taşı. Atom, içinde organize tanecikler bulunan ve bunlara bölünebilen yine de maddenin temel yapı taşı olarak bilinen bir birimdir. (madde: boşlukta yer kaplayan ve ağırlığı olan varlık demektir.)
Bütün maddeleri meydana getiren 105 çeşit element bilinmektedir. Element, kendisinden başka özellikte maddeler çıkarılmayan saf madde demektir. İşte bu elementlerin her birini meydana getiren en küçük yapı taşları atomlardır. Aynı cins atomlar elementi meydana getirir. Mesela hidrojen ve demir birer elementtir. Çünkü yapılarında birer çeşit atom vardır. Farklı atomların bir araya gelmesinden oluşan maddelere bileşikdiyoruz. Su element değil, bir bileşiktir. Oksijen ve hidrojen atomlarından meydana gelmiştir. Su, toprak, ateş, etrafımızdaki bütün maddeler, bu 105 çeşit elementin, yani bunların yapı taşı olan atomların muhtelif şekillerde bir araya gelmesi ile teşekkül etmişlerdir
Atom Teorileri
Rutherford (1911), ince bir maden (altın) levhadan alfa tanecikleri geçirdi. Alfaların çoğu, serbestçe doğru geçip binde biri, yolundan saptı. Madenler atom şebekesi olduğundan, alfaların doğru geçmesi atomların içinin boş olduğunu göstermektedir. Demek ki atomların ortasında, atomun artı elektrik yükünü ve aynı zamanda bütün kütlesini havi bir çekirdek vardır. Bu çekirdeğin çapı atomun tekmil çapından yüz bin defa daha küçüktür. Atomlar elektrikçe nötr olduğu için, çekirdek etrafında, çekirdekteki artı elektrik kadar elektron bulunması gerekir.
Rutherford, atomları planet modeline benzeterek, elektronların boşlukta gelişigüzel hareket ettiklerini ileri sürdü. Ancak bu model, elektronların yörüngelerindeki ivmeleri dolayısıyla zamanla enerjilerini kayıp ederek, çekirdek üzerine düşmeleri gerekeceği sorusuna cevap veremedi. Bu soruya 1913 yılında Bohr, quanta yörünge modelini geliştirerek cevap verdi. Bohr, elektronların çekirdek çevresinde belirli yörüngelerinin olduğunu ve bir yörüngeden diğerine ganta atlamaları şeklinde geçtiklerini ileri sürdü. De Broglie, Bohr modelinin ortaya koyduğu serbest yörüngeleri, o andaki elektronun madde dalgasının kendi içinde kapalı olarak titreştiği ve böylece duran dalgaların meydana geldiği alanlar olarak açıkladı. Fakat bu madde dalgası fikri ile de atom yapısına fiziksel bir berraklık getirilemedi. De Broglie’nin fikirlerinden hareket eden Schrödinger ve Heisenberg (1927) muhtelif matematik ifadelerle modern atom teorisini ortaya koymuşlardı. Bu teoriye göre, elektron için çekirdek etrafında belirli bir yol ve yörünge yoktur. Ancak elektron orbital veya yük bulutu adı verilen alanlarda bulunabilir. Elektronun bulunma ihtimalinin olduğu bölgeler Schrödinger’in ortaya koymuş olduğu dalga fonksiyonunun mutlak karesi alınarak bulunabilir.
Bugün bilinen yapıya göre atom, artı elektrik yüküne sahip protonların ve yüksüz nötronların bulunduğu bir çekirdek ile, çekirdek etrafındaki eksi elektrik yüküne sahip elektronlardan meydana gelmiştir. Bir atomdaki proton ve elektron sayıları birbirine eşit olduğunda atom nötrdür. Artı ve eksi yükler arasındaki çekim, elektronları çekirdeğe yakın tutar.
Atomun büyüklüğü
Atomun yarıçapı yaklaşık 10 -8 santimetredir. 56 gram demir içinde 6,012.10 23 = 602.000.000.000.000.000.000.000 tane atom bulunmaktadır. Çekirdeğin yarıçapı 10 -13 santimetredir.
Yani çekirdeğin çapı atomun çapından 100.000 defa daha küçüktür. Şöyle ki bir atomun içini tamamen çekirdek ile doldurabilmek için 1015 çekirdek gerekir. Büyük bir stadyum ve bunun ortasında bir böcek.
Atom ve çekirdeği için böyle bir örnek vermek mümkündür. Böcek atomun çekirdeği ise, elektronların bulunduğu yörüngeler stadyumun duvarlarıdır. Böyle olmasına rağmen atomun hemen hemen bütün kütlesi çekirdekte toplanmıştır. Eğer atomdaki bu büyük boşluk olmasaydı, yani elektronlar bir an için durup dönmeselerdi, dünyamız bir ev kadar küçük olurdu.
Böylece kendi vücudumuz dahil olmak üzere, etrafta görebildiğimiz ne varsa hepsinin hemen hemen birer boşluklar aleminden ibaret olduğunu söylemek doğru olacaktır. Atomun
insan büyüklüğü yanındaki hacmi, insanın güneş büyüklüğüne nispeti gibi olup, bu nispet 1028 dir. Yani 1028adet atom bir insanı, 1028 tane insan da güneşi meydana getirir. İnsanın kainattaki yeri güneş büyüklüğü ile atom büyüklüğü ortasındadır.
Proton, nötron, elektron: Önceleri atom, maddenin son durağı bilinirdi. Daha sonra bölünemez sanılan atomda proton, nötron, elektron, mezon, nötrino gibi kütleli veya kütlesiz düzinelerce parçacık keşfedilmiştir. Nötron ve proton atom çekirdeğini teşkil eden parçacıklardır. Kütleleri birbirine yakındır.
Protonların kütlesi 1,673.10 -24 gram, nötronların ise 1,675.10 -24 gram kadardır. Herbirinin kütlesi elektronun 1836 misli kadardır. Nötronlar elektrikçe yüksüz taneciklerdir. Protonlar ise +1 (bir birimpozitif elektrik) yüklüdür. Çekirdekteki proton sayısı kadar +yük mevcut olur. Atomun nötr olması, çekirdek dışındaki elektronların sayısının proton sayısı kadar olmasındandır. Elektronlar, kütlece çok küçük olmalarına rağmen -1 (bir birim negatif elektrik) yüklü olmaları, protonun + yükünü nötrleştiriyor. Bir atomun çekirdeğindeki proton sayısı atomun numarasını, proton ile nötron sayısı toplamı ise atomun kütlesini verir. Atom numarası aynı zamanda elektron sayısı kadardır. Elektronlar atom çekirdeği etrafında gezegenlerin güneşin etrafında döndüğü gibi dönerler. Nasıl ki güneşe en yakın gezegenin hızı en fazla ise çekirdeğe yakın elektronların hızı da en fazladır. Elektronların çekirdekten uzaklıkları, bir milimetrenin milyonda biri kadardır. Böylece saniyedeki hızları 1000-150.000 km olan elektronlar çekirdek etrafında küçücük yollarında milyarlarca defa dönmektedirler.
Elektron hızında giden bir tren saniyede Haydarpaşa’dan Erzurum’a birkaç kere gidip gelebilir. İşte elektronların bu yüksek hızından dolayı atomların içi dolu gibi görünüyor.
