Atom Modelleri
Dalton ve Avogadro’nun çalışmalarından sonra, kimyasal olayların anlaşılmasında önemli rol oynamaya başlayan element ve atom kavramları, Faraday’ın elektrokimyasal deneyleriyle giderek önem kazanmış, Gibbs’in istatistik mekaniği ile Maxwell’in* kinetik kuramı ise, ısı ve sıcaklığın anlaşılabilmesi için bu kavramların zorunlu olduğunu göstermişti. Kimyasal tepkimelerin ayrıntılı olarak incelenebilmesi ve “değerlilik”, “kimyasal ilgi” gibi kavramların açıklanabilmesi için, elementler arasında yük alışverişi olduğunu düşünmek gerekiyordu; böyle bir yük alışverişinin olabilmesi için de atomlarda elektron bulunması ve artı-eksi yük dengesini (nötrlüğü) sağlamak üzere atomun eşit sayıda ters işaretli yük taşıması gerekiyordu. Bu düşünceleri toparlayarak 1902’de ilk atom modelini öneren Lord Kelvin oldu. Kelvin’in izleyicisi JJ.Thomson’ un adıyla anılan bu modelde atom, düzgün olarak dağılmış artı yüklerden oluşan bir küre biçiminde öngörülüyor, elektronların da bu kürenin içinde rasgele dağılmış olduğu varsayılıyordu.
1902’de J.Perrin, bir konferansında, atomların güneş sistemine benzer yapıda olabileceğinden söz etmiş, ertesi yıl Japon fizikçi Hantaro Nagaoka (1865-1950) da benzer bir yapı önermişti. Rutherford ve öğrencilerince, metal levhalardan geçen alfa(α) parçacıklarının saçılması olgusunu incelerken, az sayıda da olsa bazı alfa parçacıklarının büyük açılarla sapmaya uğradığım, hatta kimilerinin hareket yönünü değiştirip geriye döndüğünü gözlemlediler. Thomson atom modelinin geçerli olduğu kabul edildiğinde, bir atomla çarpışan alfa parçacıklarının ancak küçük açılarla yolundan sapması ve art arda gerçekleşen çarpışmaların toplam sapma açısını büyültecek yerde küçültmesi gerekirdi. Rutherford, bu büyük sapmaların, ancak atomdaki bütün artı yüklerin çok küçük bir hacimde yoğunlaşmış olması durumunda ortaya çıkabileceğini, bu durumda bir alfa parçacığının art arda çarpışmaya uğraması olasılığının çok düşük olacağım, buna karşılık bir tek çarpışmada bile büyük sapmalara uğrayabileceğini gösterdi. Rutherford’un bu olgudan yola çıkarak 1911‘de geliştirdiği çekirdekli atom modelinde, atomdaki bütün artı yükler ve atomun kütlesinin hemen hemen tümü (örneğin yüzde 99, 95’i) atomun toplam hacminin yaklaşık 10K’te birini kaplar ve atomun merkezinde bir çekirdek oluşturur. Elektronlar da bu çekirdeğin çevresinde, Güneş çevresinde dolanan gezegenlerinkine benzer yörüngeler üzerinde dolanır. Bir atomun çapı yaklaşık 2 X 10 8 cm’dir. Çekirdeğin çapı ise, atomun türüne göre, yaklaşık 1,5 X 10n cm ile 10 X 10-u cm arasında değişir.
Bu atom modelinde, Rutherford’un da bilincinde olduğu, önemli eksiklikler vardı. MaxweU elektrodinamiğine göre, çekirdek çevresinde dolanan elektronların elektromanyetik ışıma yapması, böylece enerjileriniyitirerek htzlanmn, dolayısıyla yörünge çaplarının küçülmesi sonucunda çekirdeğin üzerine düşüp, bir saniyeden çok daha kısa sürede atomu yok etmesi gerekirdi.
Oysa atomların yaşam sürelerinin, evrenin yaşma denk olduğu biliniyordu. Boht 1913te, Planck-Einstein kuvantum ilkelerine dayanarak, Rutherford atom modelindeki bu eksikliği gidermeyi başardı. Bobr modeline göre, çekirdeğin çevresinde dolanan elektronlar ancak belirli enerji düzeylerinde bulunabilir ve bir enerji düzeyinde kaldıkları sürece ışıma yap maz. Işıma, ancak elektronun belirli bir düzeyden bir başka düzeye geçmesi sırasında ortaya çıkabilir. Sonradan Bohr’un atom modelindeki eksiklikleri, elektron yörüngelerinin elips biçiminde de olabileceğini göz önüne alan SommerfeUf gidermiş ve böylece Bohr-Sommerfeld atom modeli ortaya çıkmıştır. Bu model de daha sonra Schrödinget, Dirac ve Pauli tarafından geliştirilmiştir.
Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi