Katalog

FİZİK Atomu nasıl gözlemleriz? Başparmağınızla işaretparmağınız arasında oluşturacağınız sabun köpüğü zarında moleküller tek sıra halinde sıralamrlar. DOÇ. Dr. Zekl Tez Dicle Üniversitesi Fen. Fak. Kımya Böl. dardır Bu en ınce sabun zarı kalınlığına en yakın kalınlıkta bdbka bır babun zarı kalınlı gı ıse yaklasık olarak bunun ıkı katı kadar dır Dundan bu zar maddesının molekulsel yapibi konusunda şoyle bır gosterge çıkar or taya En ınce kalınlıktakı zarda molekuller basıtçe tek tabaka halinde sıralanmışlarken ıkıncı kalınlıktakı zarda molekuller ıkı taba ka oluşturmaktadırlar I lyelım kı bır elmalı kekı al dınız ve ıkıye kestınız Bu ıkı parçadan bırını aldı nız yıne ıkıye boldunuz Ve boylece surdurdunuz kesme ışlemını Tpk bır atom parçasına ulaşıncaya dek kaç kez kesmelısınız9 Bunun yanıtı 90 kez kesmenız geroktıgıdır Kuskusuz hıcbır bıçak bunu bo cerecek kadar keskın değıldır Kek oylesıne ufalanacaklır kı yardımcı bır aygıt olmadan kuçucuk atom parçasını gozle goremezsınız (1) Herhangı bır maddenin bır gramındakı atomların sayısı alışılmibin dışında buyuktur ve atomlar da o denlı kuçuktur Avogadro (Loschmıdt) sayibi (602 10 J) kadar clemen tın gram oUrak kutlpsı o elementın atom ağırlıgına eşıttır Maddenin bolunebılırlıgı kü nusunda gostergelerden bın ornegın cok az mıktarda cok keskın kokulu bır maddeyı (or neğın merkaptan ) genib hacımdekı hava ıcındp dagılıp hangı seyrelme dereceslne dek koku algılamasının olanaklı oldugunu saptamaklır Ya da sıddptlı renk verıcı sıvıla rı (ornegın eosın) çok fazla mıktardakı su ıçın de çozerck hangı seyrelme deıecostne ınıl dıgınde hala suyun renklendlğıni saptaya bılmeyı gormektır Daha uygun bır deney fluoroscoın ın hangı yuksek oranda seyrel mış çozeltısınde bu maddenin uzerıne du şen ibiktd kuvvetle fluorosans yaptıgını bul maktır (?) Allın kaplaaıa dtrıacıyla kullanılan yaprak altın, cekırle alabıldıâ,ıne dovulsun (cok ın celdığınde ışığa karşı bakılırsa yeşılımsı go runur) Bu durumda yaklasık 100 mılımıkron luk (m1) bır kalınlıga erışebılır (1 mm 10' m') Bu kalınlık bıle yıne de maddpııın bo lunebılırlıgının ust sınırının oldukça yukarısın da kalır Şımd dp gunluk deneyımlerımızdsn tanı dığımız sabun kopugu zarını ele alalım Sa bun kopugu ?aıı basparmakla ısaret parma ğı arasında oluşturuldugunda ılkın onun par lak renklerde parıldadıgı gorulur Bu renkle rın cesıtlıhgı ve hızlıca sureklı olarak degıs mesı zamanla (arklı yerlerde larklı kalınlık laıda sabun kopugu zarının oluşmasından dır Ama bu parlak renklı zarın ıçınde hemon hemun hıcbıı koyu loke gozlpnmez Fğpr bu sabun zarcıgı parmaklar yerıne bır çerçeve ıçınde urelılır ve onun buharlasmasını engpl lemek ıcın su buharıyla doyurulmuş bır kap ıçıne yerleştırılırse gunlerce o durumda ka labılır Boylesı bır mceleme Nevvton (1642 1726) tarafından yapılmıştı Newton sabun lılmınde boyle koyu lekeler yanı bu lekelı noktalardakı zar ışığı daha zayıl yansıtmaktadır ve bunların arasında da da ha koyu lekeler yanı daha da ınce zarcık oluştuğunu gozlemıştır Nevvton tarafından elde edılen en ınce zarın kalınlığı yaklasık 6 m ( 1| ıdı Bu kalınlık bıle yaklasık olarak altın yaprağının kahnlığının yırmıde bırı ka Maddenin bölünebilirliği üzerine D Su uzerindeki yağ En ınce zarcık çok dz mıktardakı bivı ya gı fazla mıktardakı suyun uzennde yayarak da kolayca uretılebılır Yağın sut uzennde oluşturdugu parlak renklorlo parıldayan le ke yaklasık olarak adı sabun kopuğunun ka lınlıgına karşılık gelır Ama kolaylıkla çok daha ınrp yağ zarı oluşturulabılır Boylesı bır zar doğrudan gorulebılır olmabd da bdbit arae larla kolayca saptanabılır Boyle en ınce zar larda yaklasık 1 m(' luk bır kalınlıga ınılebıl mıştır Bu durumda da yıne gorulur kı artık bu en ınce zarın kalınlığı sureklı olarak bu yuk oranda degısmcz Boylece gerçekte maddenin bolunebilırlık sınırlarına lyıce yaklaşılmış olur Dahd ydrdi lı ınc elempler cok kuçuk cısım sel tanecıklerle yurutulmuştur Bu konuda ult ramıkroskop un buyuk yararları olmustur Bu aygıt yalnızca tanecıklerın yapısal bıcımlen nı degıl onların yerını ve hareketını vo oo boylo nnccıklerı gorunPbılır yapmayı ola naklı kılmıstır Ama buradakı gorunebılme artık alısılmıs anlamdakı gorunebılme de gıldır Cunku cok kucuk nesnelenn optık go/ lernı ıcın kuskusuz bıı sınır vardır VP bu sı nır ısıgın dogasıyla belırlenır Boyutları ısıgın dalgaboylarınddrı daha kucuk olan necnpler ısık ısınları yirdımıyla artık hıcbır bıçımde rp sımlenemezler yanı oıılaı gerçck bırımle rındı, gorunPhılır kılınamazlar Ama bu ışı ult ramıkroskop ustalıkla yapabılır En azından ibigın dalgaboylarından daha kucuk olan ta npnklerın varlıgını optık olarak algılayabılırler Sabun kopuğu deneyi 1906 da Eınstein tarafından açıklandı Brovvn belırlı bıtkıletın çıcektozları ıle ça lıştığı sıradak, gozlemını şoyle anlatır Su ya koyduğum bu tanecıklerın bıcımlerını ın colerken bırrogunun acıkça hareket ettığı nı gordum Sık sık yıneledıgım gozlemler den sonra bu hareketlorın sıvıdakı akımdan VP sıvının yavaş yavaş buharlabmasından ılerı gelmedığıno ama tanecıklerın kpndı hareket lerı olduguna kesınlıkle ınandım Brovvn ay rıca kuçuk organık madde tanecıklerı qıbı cok kucuk anorganık tanocıklerın de bu h>ç durmayan hareketı gosterdıklerını buldu (3) Atom kuramına gorp bır tanecıgın ısı ıçe tıgı rısımdekı bır ıç hareket olarak kapbdnır ve ırı olçekte fızıkbel bır buyukluk olarak sap tandma/ Bu Brovvn hareketlerının sıvıdakı cok kuçuk gırdap hareketlerınden ya da akın tılardan kdynaklandıgı duşunulebılır Eğer boylp olsaydı bır kume ıçındekı yakın kom şu tdneuklerırı hareketlerı bır olçude bırbı rıne bpnzpr turden olurdu bır guntb ışını ıçındekı hdvada tozun gorunduğu durumdakı qıhı olurdu Brovvn hareketınde bırbtrıne ya kın ıkı kuçuk taneuk bır sıvı ıçınde tumuyle bırbırındon bagımsız hareket eder Yanı Brovvn hareketlerı tumuyle rastgele gelısı guzel duzensız hareketlerdır Brovvn hareketı çok sayıdakı deneylerle ın colenmibtır Bu yontpmlp tek bır molekulun ortalama hareket enerjibinın buyuklugunun ne olması gerektığı bulunahılır Sıvıdakı ta nerıklerın toplam enerjısı her bır molekulun enerjılerı topldmına ozdes oldugundan bu radan sıvıda ne kadar molekulun bulundu ğu saptanabılır Avoyadro sayısı belııljnebı 11r Avogadro bayısı havanın yoğunlugunun yerden yukseldıkçe azalmasından yaraılanı larak da buluıidbıhr Jean Perrın (1870 1942) çok yoruru çalışmalarında her bırı esıt agır lıkta kucuk Hınt sakızı tanecıklorınden bol mıktarda uretıp bunlardan kolloıtsel cozellı ler hazırladı Sakız tanecıklerının caplan ^OU ıle 300 m(' anlıgmda uzanıyordu Bunları su ıçıne koydu Kabın dıbınden olan u/akıı ga baglı olaıak yoqunluk îzalmasını olcerek Avogadro sayısı ıçın 56 10 J i 94tO'' J ard ın da deqyrltr buldu Alom ' uz< ugunıın kokonı ta Demokrıt p dpk uzanır ve bolunmez anlamına gelır Ama bugun ıcın atom asla bolunmez de gıldır Atomun dıs kılıfında bulunan elektron lar kolayca uzdklastııılarak atomlaı lyonları na donustuıulpbılıı Ayrıca atom çekırdegı bı le doğal ya da yapay yollardan parcalan ı bılır Bu bdgldind.ı atomun olektron proton notron gıbı yapıtaşları bulunmaktadır Ayrıt d pozıtron mezon notrıno vb qıbı atomaltı par cacıklaon varlıgı da kanıtlanmıştır Maddenin gızıne yonelık arabtırııidlaı sımdılık tum elp menter tanocıklerın kuvarklardan olustugu savı noktasında duğumlenmibtır (4) YARARLANILAN KAYNAKLAR 1) C Sagan (Çev R A<>( IOCJIU) Koznıos fcv renın ve Yaşamın Sırları Altın Kıtaplar Yay (1982) 2) P Jordan Dıe Physık des 20 Jahıhun derts Eınfuhrung ın den GPdankenınlıalt cier Modernprı Physık Dıo VVıssonschaft Fınzel darstollungen a u r rter Naturvvıssensrhaft und der Techınk Band 8ö Frıedr Vıeweg Drauns chvveıg (1936) 3) A Etnsteın, L Infeld (Çev O Unalan) Fı zığın Evrımı llk Kavramlardan llışkınlıge ve Kuantumlara Onur Yay (1976) 4) Z Toz Doga ve Bılım 10 (198?) S 38 Atomu gormek için başka deneyler Tı mı I goıovımı/ atomların gerceklıgını de neysel olarak kosınlebtırmekse bu cesıtlı ın eelemı lerlo yapılabılır Belırlı boyutlardakı rok kucuk nsımcıkler bır bıvı ıçıne konursa bu tanecıkler nc dıbe cokerler ne de yuzey de olduğu gıbı kalırlar tersıne duzensız ve tıtreşken hdrekeller yaparlar Sıvının sıcaklı gı ne donlı yuksekse bu hareket de o denlı hızlıdır Ama bu hareket hıcbır u m a n kabın bıvı ıle kucuk saısımlarından ya da başka tur den herhangı bır tedırgınlıklen ılerı gelmez Bu hareket hıc donmez vp durmaz Buna Brovvn hareketı denır Bu şaşırtıcı gorun gu maddenin kınetık kuramı olmasaydı tu muyle gızemlı ve anlaşılmaz kalırdı llk kez 1826 da botanıkçı Robert Brovvn ın (17711858) gozlemledığı bu hareket ancak Su tanecikleri Suya en guclu mıkrobkoplarla bıle baksak bu molokullerını ve onların hareketlerını go rempyız Buradan suyun tanecıkleıının en lyı rnıkrobkoplarla bıle gorulemeyecek denlı kucuk olması gerektığı sonucuna varılır Su yun kendısını oluşturan daha kuçuk tanecık ler ultramıkroskopla gorulebılen Brovvn tane nklerını bombardıman etmektedır Bomba lanan tanectMer yeterınce kuçukse Brovvn hareketı ortaya çıkmaktadır Bu bombalama her yanda tekduze değıldır ve duzensız rast gplp nıtelıgı yuzunden bu hareketlenn orta laması alınamaz Oyleyse, gozlenen hareket gozlenemeyenın sonucudur Buyuk tanecık lerın davranışı molekullerın hareketının belırlı bır olçude şıddetlendlrilmışyansımasıdır ve sankı o hareketın mıkrobkopla gorulur du ruma gelocek kadar buyutulmesıdır