1. #1

    ATOM VE ELEKTRİK ( 10. Sınıf )

    1.1. Faraday'ın Elektroliz Deneyi ve Atom Altı Parçacıklar

    Galvoni'nin kurbağalar üzerinde yaptığı deneylerde; kurbağa bacak sinirlerinin farklı ++++ller dokundurulmasıyla seğirdiğini gözledi.

    Bu çalışmalar Alessandra Volta'ya ilham kaynağı oluşturdu .Galvoni'nin çalışması biyolojik elektriklenme ile ilgiliydi., Volta bu deneyi ++++ller ve onların çözeltileri ile deneyerek “volta pili” yada “Galvanik Pil” denilen pili buldu. Volta pilinde elektriği üreten şey, maddenin yapısında oluşan kimyasal değişmedir.

    NOT:

    Bu olay, elektriğin kaynağının, madde ya da madde içindeki değişimlerin varlığını gösteriyordu.

    Faraday(
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]
    ) yaptığı deneylerde,katotta belli bir miktar madde biriktirmek için gerekli elektrik yük miktarının her zaman sabit bir değere veya bu sabit değerin basit katlarına eşit olduğunu gözlemledi.


    Hg(ClO4)2 ve Hg(NO3)2 çözeltilerinden hazırlanan kaplardan aynı miktarda elektrik akımı geçirildiğinde elektrotlarda aynı miktar Hg birikmesine neden olduğunu gözlemledi.

    Aynı elektrik akımını Hg2(ClO4)2 çözeltisinden geçirdiğinde daha önce katotlarda elde ettiği Hg miktarının iki katı miktarda Hg elde ettiğini gözlemledi.

    1- Faraday,aynı miktar elektrik yükü geçirilerek elde edilen element kütleleri o elementlerin atom kütlelerine oranlandığında sabit tam sayı elde edildiğini buldu.

    Elektrik yüklerinin parçacıklar halinde taşındığı ve elektriğin taneciklerden oluştuğu sonucuna vardı.

    Atomların elektrik yüklerini taşıyabildiğine göre bu taneciklerin atomlarda bulunması gerektiğini belirtti.

    Faraday, elektrik ile kimyasal değişme arasındaki matematiksel ilişkiyi ilk bulan kişidir.

    2- Elektroliz deneyinde devreden geçen yük miktarı ile elektrotlarda toplanan madde miktarının doğru orantılı olduğu gözlenir.

    Buna göre;

    m=A.I. t
    A=M/e.96500



    m: Elektrotta biriken maddenin kütlesi (gr) Şekil-1

    I: Devreden geçen akım(Amper)

    t:Geçen zaman (sn)

    M:Elektrotta biriken elementin mol kütlesi

    e= Elektrotta biriken elementin tesir değerliği

    3-Bir devreden 96500 coulomb'luk yük geçirildiğinde ( 1 mol elektron geçtiğinde oluşan yük miktarı) elektrotlarda 1 eşdeğer gr madde oluşur.(Bir eşdeğer gr madde yukarıda A ile ifade edilmiştir)

    Q=I.t








    Q: Devreden geçen yük miktarı(coulomb)

    1 Coulombluk yük miktarı Ag(NO3) çözeltisinden 1.118 gr Ag açığa çıkaran yük miktarıdır.

    96500 Coulomb 1 Faradaydır.

    1807-1808 yılında İngiliz Kimyacı Davy, bazı bileşiklerin elektrik enerjisiyle bileşenlerine ayrıştığını gördü.

    Bu olay elektrik enerjisinin kimyasal değişimi gerçekleştirdiğini gösteriyordu. Elektrik enerjisi ile, kimyasal tepkimelerin oluşumunu sağlayan düzeneklere, elektrolitik pil;bu olaya da elektroliz denir.

    Asit, baz ve tuzlar sıvı halde ya da çözeltileri elektrik akımını iletirler. Elektrik akımını ileten bu sıvılara elektrolitdenir.

    Elektriği ileten ++++llere elektrotdenir.

    Elektrolit maddelerden, elektrik akımı geçirilirse elektrolit içindekikatyonlar indirgenerek katotelektrotunda, anyonlar yükseltgenerek anot elektrotunda toplanırlar.

    Anyon: Negatif yüklü iyon [Cl -, O-2,(NO3)- gibi]

    Katyon: Pozitif yüklü iyon [Na+, Ca+2,(NH4)+ gibi]

    Elektroliz kabında birden fazla cins katyon varsa bu katyonlardan ilk önce en kolay indirgenebilen, yani indirgenme potansiyeli en büyük olan indirgenir. Daha sonra sırası ile indirgenme devam eder.

    Kapta birden fazla cins anyon varsa, anotta ilk önce en kolay yükseltgenebilen yani yükseltgenme potansiyeli büyük olan anyonlar toplanır.

    Elektroliz deneyini daha iyi anlamak ve deneyleri yapmak için
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]
    değişimleri dikkatle izleyerek kaydediniz

    DENEYİN YORUMU;

    Devreye akım verildiğinde anoda (–) yüklü iyon (anyon) gider elektron verir ve yükseltgenir.

    Anoda verilen elektronlar dış devreden katoda doğru hareket eder.

    Katoda giden (+) yüklü iyonlar (Ag+) anottan gelen elektronları alarak (Ag) indirgenir.

    Yukarıdaki olayda anotta Ag elektrotun kütlesi azalırken , katotta Ag elektrotun kütlesi artar.

    1.2. Elektronun Keşfi

    Dalton'un atom teorisinde ve daha önceki atom teorilerinde atom maddenin en küçük parçacığı olarak kabul edildi .Elektroliz deneylerinden sonra bu düşüncelerde değişiklik meydana gelmiştir.Humphry Davy(
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]
    ) elektrik akımı kullanarak bileşikleri ayrıştırmayı başarmış sodyum,stransyum,ve baryum elementlerini saf olarak elde etmiştir.Davy, elementlerin elektriksel çekim kuvvetlerinin etkisi ile bir araya gelerek bileşik oluşturdukları sonucuna ulaşmıştır.


    George Stoney Faraday'ın( çalışmalarına dayanarak atomlarda elektrik yüklü birimlerin varlığından söz etmiş bunlara elektron adı verilmesini önermiştir.

    Elektronların varlığına dair ilk kanıt William Crooks (
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]
    )tarafından ortaya konuldu.Crooks oluşturduğu tüpte elektrotlar arasına yüksek gerilim uygulayarak tüpün çeperlerini sarı-yeşil renkte ışınların aydınlattığını gözledi.Tüpün orta sına yerleştirdiği bir cismin gölgesinin tüpün sonunda görülmesinin sebebini tüpün içinde oluşan ışınların varlığından kaynaklandığını belirtti.Bu ışınlar katot ışınları olarak bilinir.Kroksun oluşturduğu bu tüpe katot ışın tüpü denir


    Katot ışınları ,tüpün içine konulan gazın ve elektrotların yapıldığı cismin özelliklerine bağlı değildir.

    Katot ışın tüpü ve katot ışınlarını izlemek için Videoyu izlemek için
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]


    1.3.Elektronun Kütlesi ve Yükünün Bulunması

    Julius Plucker,katot tüpünde mıknatısla katot ışınlarının yön değiştirmelerini ve davranışlarını ilk izleyen bilim adamıdır.

    İzlemek için
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]


    19.yüzyılın son yıllarında katot ışınları ayrıntılı olarak incelendi.Birçok bilim adamının deneyleri sonucunda katot ışınlarının hızla hareket eden eksi yüklü parçacıklar olduğu ortaya çıktı ve bu parçacıklar daha sonra Stoney’in önerdiği gibi elektron adı verildi.

    Thomson (
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]
    ), Pluckerin ( deneyini kullanarak havası tamamen boşaltılmış tüple yaptığı deneylerde önce elektrik alanında ışığın sapmasını daha sonra mağnetik alanda ışığın sapmasını gözlemiştir. Katot ışınlarının magnetik alanda sapmalarını izlemek için

    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]


    Her iki alandaki sapmaların birbirini yok etmelerini sağlayacak şekilde tüpe hem magnetik alan ,hem de elektrik alan uygulayarak ışığı sapmadan bir doğru boyunca ilerlemesini sağlamıştır.

    Katot ışınlarının davranışını daha iyi anlamak için videoları izleyiniz.Video 1 için
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]



    Şekil-2


    Şekil-3

    Katot ışınları bir elektrik alanı içinde yada magnetik alan içinde normal doğrusal yollarından saparlar.
    Bu sapmanın açısı :
    Tanecik yükü ile doğru orantılıdır.Yükü büyük olan tanecik az yük taşıyan tanecikten daha çok sapar.
    Tanecik kütlesi ile ters orantılıdır.Kütlesi büyük olan tanecik küçük olandan daha az sapar. Bundan dolayı yükün kütleye oranı bir elektrik alanı içinde elektronların doğrusal yoldan ne kadar sapacağını belirler.
    Elektronlarmagnetik bir alan içinde de sapma gösterirler.Fakat bu durumda sapmanı yönü ,uygulanan magnetik alana dik yöndedir.
    Katot ışınlarının elektrik ve magnetik alanlar içindeki sapmalarını inceleyen Joseph T. Thomson , 1897’de bir elektronun yük değerini hesapladı ve olarak buldu. Uluslar arası sistemde (SI) Coulomb elektrik yükü birimidir
    e/m= -1,7588.10 -11 coulomb /kg
    1 Coulomb'luk yük miktarı Ag(NO3) çözeltisinden 1.118 gr Ag açığa çıkaran yük miktarı olduğunu hatırlayınız.
    Bir Coulomb'luk yük miktarı aynı zamanda ,bir amperlik akım tarafından iletkenin belirli bir noktasından bir saniyede taşınan yük miktarıdır.
    Katot ışınları negatif yüklü taneciklerin, bir sağanağıdır.
    Gazın cinsi ne olursa olsun yayılan ışının özellikleri aynıdır.
    Katot ışınlarını oluşturan tanecikler, hem maddenin ve hem de elektriğin ortak elektronlarıdır.

    1.4. Millikan Yağ Deneyi
    Elektron yükünün doğru olarak ölçümü ilk defa 1908 yılında Robert A. Millikan (
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]
    ) tarafından yapıldı.Milikan’ın deneyinde x-ışınları etkisi ile havayı oluşturan moleküllerden elektronlar koparılır.Bu elektronlar serbest düşmeye bırakılan küçük yağ damlacıkları tarafından yakalanır ve yağ damlacıkları negatif yükle yüklenirler.Bu yağ damlacıkları zıt yükle yüklenmiş iki yatay levha arasından geçirilirler.Yağ damlacıklarının kütleleri yağın öz kütlesi ve damlacığın hacmi yardımı ile hesaplanır(havanın sürtünmesi hesaplamada dikkate alınarak yapılır). Yatay levhalara elektrik akımı uygulandığında negatif yüklü damlacık pozitif yüklü levhaya doğru çekileceğinden damlacığın düşüş hızı değişir.Bu koşullar altında düşüş hızı ölçülerek damlacığın yükü hesaplanabilir.


    Bu hesaplama,damlacığa etki eden yerçekimi kuvveti ile damlanın düşme hızını yavaşlatıp durduran elektrik
    alanı birbirine eşitlenerek bulunur.
    E.q=m.g
    E=Elektrik alan şiddeti
    q=Damlacık üzerindeki elektrik yükü
    m=Damlacığın kütlesi
    g=Yer çekim ivmesi
    Millikan yağ deneyini izlemek için
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]
    Şekil-4
    Yağ damlacıkları arasında negatif yüklü tanecikler, kendi ağırlıkları ile yere doğru düşmeyip üst taraftaki pozitif kutup tarafından çekildikleri için askıda kalmışlardır. Mikroskopla damlacıkların hareketi gözlenmiş ve uygulanan elektriksel çekim kuvveti göz önüne alınarak, damlacıkların q yükünün daima q = nx1,602.10-19Coulomb olduğu bulunmuştur. Burada n 1,2,3,gibi tam sayılardır. O halde elektrik yük birimi 1,602.10-19coulomb olmalıdır.Bugün elektronun bilinen yükü bu değere oldukça yakın olan -1.6018.10-19C’dur.
    Elektronun e/m oranının -1.6022.10-19C olduğundan bahsetmiştik. .Elektronların durgunluk anındaki kütlesini bulmak için elektronun yükü e/m de yerine konursa m kütlesi 9,107.10-28g olarak bulunur .Bu değer hidrojen iyonunun (protonun) kütlesinin 1/1836’sidir.
    1.5. Atomda Elektronun Yükü ile Pozitif Yükler Arasındaki İlişki
    Normal basınçta gazlar iletken değildirler. Ama gazın basıncı azaltılacak olursa iletkenliğinin arttığı görülür. Örneğin, bir cam borunun havası boşaltılıp, içindeki basınç 10 mm Hg’ya düşürülürse ve cam tüpün her iki ucuna elektrot bağlanırsa, 10.000 voltluk bir gerilim uygulandığında, cam tüp içindeki gaz ışık yaymaya başlar.
    Işığın rengi cam tüp içindeki gazın cinsine bağlıdır (Neon,Helyum,Argon Lambalarında olduğu gibi). Basınç 0,01 mm Hg’dan aşağı düşürülürse tüp karanlık olur. Buna karşılık katodun karşısındaki cam hafif yeşilimsi flüoresans ışıması yapar. Bu flüoresansa sebep olan ışınlar,Katottan çıkarak anoda doğru yayılan Kanal ışınlarıdır.
    Kanal ışınları ilk defa araştıran Eugen Goldstein'dir.
    Bir Croks tüpüne H gazı doldurularak katotdan elektron gönderilmeye başlandığında,elektronlar nötr haldeki gaz moleküllerine çarparak gaz moleküllerinin elektron kaybetmelerine neden olur.Elektron kaybeden gaz molekülleri pozitif yüklü iyonlar haline gelir.Bu iyonlar katot tarafından çekilerek katot görevi yapan delikli levhadan geçer ve tüpün yüzeyinde ışıma meydana getirir.Bu ışınlara kanal yada pozitif ışımalar denir.
    H gazı atomundan bir elektron koparılması ile geriye bir proton kalır.Kanal ışıması aslında bir protonun gerçekleştirdiği ışımadır.
    Goldeinstain'in yaptığı bu çalışmalar Thomson tarafından daha önce elektronları bulmada kullanılan yönteme çok yakın bir bir yöntemle protonun e/m oranının hesaplanmasında kullanıldı .Atom nötr olduğuna göre protonun yükü elektronun yüküne eşit olmalıydı.Protonun kütlesini hesaplanmasında kütle spektrometresi de kullanılır.
    Protonun yükü +1,6022.10-19 kütlesi ise 1,67.10-27 Kg olarak hesaplanmıştır.

    Goldstein tüpüne örnekler
    Şekil-5 Goldstein tüpü 1-a Şekil-6 Goldstein tüpü 1-b Şekil-7Goldstein tüpü 2-a Şekil-8 Goldstein tüpü 2-b

    SONUÇ;


    • Tüp içersine H2 gazı konulduğunda yük/kütle oranı: 1,6726.10-27Coulomb/Kg pozitif yüklü taneciklerin oluştuğu görülüyordu.

    • Elektronunu kaybetmiş olan bu en küçük hidrojen taneciğine, “proton” adı verildi.
    • Protonun yükü elektronun yükü ile eşit ama zıt işaretlidir.
    • Yük yerine, pozitif elektronun yükü konulduğunda; protonun kütlesi ise, bir elektronun kütlesinin yaklaşık 1840 olduğu görülmüş oldu.
    1.6. Henry Moseley (
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]
    )
    ve Proton Sayılarını Deneysel Olarak Belirlenmesi
    Birinci Dünya Savaşı sırasında İngiliz askeri birlikleri ile Gelibolu'ya gelerek çarpışan ve Anafartalar Savaşı'nda hayatını kaybetmiştir.E.Rutherford'un öğrencisi olan Moseley, bazı elementlerin yayımladığı X ışınlarının spektrumlarını fotoğraflayarak, bu ışınların dalga boyları ile elementlerin atom numaraları arasında bir ilişki bulunduğunu ve elementlerin özelliklerinin atom ağırlıklarına değil atom numaralarına bağlı olduğunu deneysel olarak göstermiştir. Bu çalışmaları sayesinde, daha önce Mendelev (
    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]
    ) tarafından atom ağırlıklarına göre düzenlenen periyodik cetvel, atom numaralarına göre düzenlenmiştir

    Fraunhofer çizgilerini inceleyen Henry Moseley Ca ve Ti elementleri arasındaki düzensizliğin farkına vardı.Atom numaralarına göre sırladığında bu iki elementin arasında başka bir elementin bulunması gerektiğini belirtti. Sc elementinin bu boşluğu doldurduğu görüldü.Bunun dışında pirinç alaşımı (Brass) spektrum çizgilerinde ikiden fazla çizginin olduğunu ve bu çizgilerin bakır ile çinkonun spektrum çizgileri toplamına eşit olduğunu gözlemledi.

    Şekil9 Şekil-10
    Moseley X- ışınları frekanslarının atom çekirdeğindeki yükün yansıması olduğunu anlamıştı.Atom numarası 13 ile 79 elementlerden 38 tanesinin spektrum çizgilerini inceledi.İncelediği elementlerin atom numaraları ile çizgi frekansının kare kökü arasında doğru orantı olduğunu gözlemledi
    Moseley yaptığı deneylerde;
    • X-ışınları tayflarına dayanarak, atom numaralarını doğru olarak hesaplamayı başarmıştır.
    • Kimyasal değişmelerde, çekirdek yükünün korunduğunu ispatlamıştır.
    • Elemente kimyasal özelliğini kazandıran taneciğinde “çekirdek yükü”nün olduğunu ispatladı.
    • Çekirdek yüküne, “atom numarası” dedi.
    • Nötral atomlarda “çekirdek yükü”, “elektron sayısı”na eşittir.
    • O güne kadar periyodik tabloda eksik olan elementlerin atom numaralarını tespit etmiştir.
    Proton ve Özellikleri
    • Atom numarası olarak bilinir.
    • Çekirdek yükünü belirler.
    • Atoma kimyasal özelliğini kazandıran taneciklerdir.
    • Nötr atomlarda proton sayısına eşittir.
    PROTON
    YÜK/KÜTLE
    YÜK (+1esyb)
    KÜTLE( gr)
    P
    9,5791.107 Coulomb/gr
    +1,6022.10-19 Coulomb
    1,6726.10-27 kg

    Şekil-11
    Nötron ve Özellikleri
    • Atoma kimyasal özelliğini etki etmezler.
    • Atomun fiziksel yapısına etki ederler.
    • Kararlı atomlarda proton sayısına eşit ya da daha fazladır.
    • Çekirdek dışında çok kararsızdırlar.
    NÖTRON
    KÜTLE
    YÜK (esyb )
    n
    1,6726.10-27 kg
    Yüksüz
    Elektronun özellikleri
    • Elektronun özellikleri daha sonraki bölümlerde belirlenecektir.Buraya kadar olan çalışmalarda elektronun özellikleri belirlenememiştir.
    ELEKTRON
    YÜK/KÜTLE ORANI
    YÜK (-1 esyb)
    KÜTLE( gr)
    e
    -1,7588.10 -11Coulomb /kg
    -1,6022.10-19Coulomb
    9,1096.10-31 kg

    1913 den 1927'ye kadar solvey konferansına katılan bilim adamlarını izlemek için aşağıdaki linklere tıklayınız

    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]

    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]

    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]

    [Linkleri Görebilmek İçin Üye Olmanız Gerekmektedir. Üye Olmak İçin Tıklayın...]


    --------------------------------------------------------------------
    Bir önceki konumuz olan «KANTUM (DALGA) MEKANİĞİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ ( 10. Sınıf )» konumuzunda ilginizi çekeceğini düşünerek incelemenizi tavsiye ederiz.

  2. #2
    Sağol dostum.


    --------------------------------------------------------------------

Benzer Konular

  1. Cevaplar: 4
    Son Mesaj: 20-05-13, 11:47
  2. PARAGRAFTA ANLAM (6. Sınıf,7. Sınıf,8. Sınıf)
    By Maroon |5|™ in forum Çöp Kutusu
    Cevaplar: 1
    Son Mesaj: 19-05-13, 18:45
  3. Atom Nedir, Atom Modelleri Nelerdir
    By #SonNokta in forum Kimya
    Cevaplar: 0
    Son Mesaj: 02-03-13, 12:10
  4. Atom Nedir, Atom Modelleri Nelerdir
    By Emuruyas in forum Kimya
    Cevaplar: 0
    Son Mesaj: 22-09-11, 10:11
  5. Cevaplar: 0
    Son Mesaj: 30-04-11, 03:11
  • UYARILAR
  • 5651 sayılı kanunun ilgili maddesine göre üyeler yaptıkları paylaşımlardan sorumludur.
  • SİSTEM BİLGİLERİ
  • vBulletin® Jelsoft Enterprises Ltd © 2014
    Content Relevant URLs by vBSEO 3.6.1