Bir atomdan elektron alıp verebilirsin, nötron sayısını değiştirebilirsin — hâlâ aynı elementtir. Ama protonu değiştirirsen başka bir element olur. Bu ünitede izotop, izoton, izobar ve izoelektronik ayrımını tek bir mantıkla çözüyoruz.
Atom: Bir elementin tüm özelliklerini taşıyan en küçük taneciğidir. Atomun temel tanecikleri: proton, elektron, nötron.
Proton, elektron, nötron, gluon, graviton, lepton, foton, kuark.
Dikkat: "temel tanecikler" üç tanedir; "atom altı tanecikler" listesi ise çok daha uzundur.
| Proton | Elektron | Nötron | |
|---|---|---|---|
| Gösterilişi | p⁺ | e⁻ | n⁰ |
| Yükü | +1 | −1 | 0 |
| Bağıl kütle (akb) | 1 | ≅ 0 | 1 |
| Yeri | Çekirdek | Orbital | Çekirdek |
Sol üstte kütle numarası (A), sol altta atom numarası (Z), sağ üstte iyon yükü (İ). Bu üç sayıdan proton, nötron ve elektron sayısının hepsi çıkar.
Çekirdekteki toplam tanecik sayısıdır. Nükleon sayısı da denir.
Kütle numarası ile atom numarasının farkıdır.
Elektron alırsa (−) yük, elektron verirse (+) yük oluşur.
İki taneciğin kimyasal özelliklerinin aynı olabilmesi için proton ve elektron sayıları eşit olmalıdır.
Çekirdekteki toplam tanecik sayısı = p⁺ + n⁰
Atomdaki toplam tanecik sayısı = p⁺ + n⁰ + e⁻
İyonlar yüklü taneciklerdir. Atom elektron alırsa anyon, verirse katyon oluşur. Sınavda en çok "iyon oluşurken ne değişmez?" sorulur — cevabı aşağıda.
Bir atomun iyonu oluşurken proton sayısı, nötron sayısı, atom numarası ve nükleon sayısı değişmez.
Çekirdeğin çekim gücü de değişmez — çünkü proton sayısı sabittir.
Atom iyonuna dönüştüğünde elektron sayısı, elektron başına düşen çekim gücü, p⁺/e⁻ oranı, fiziksel ve kimyasal özellik ile çap değişir.
| Özellik | Katyon (X → X⁺ + e⁻) | Anyon (X + e⁻ → X⁻) |
|---|---|---|
| Çap (hacim) | Azalır | Artar |
| Fiziksel ve kimyasal özellik | Değişir | Değişir |
| Elektron sayısı | Azalır | Artar |
| Çekirdeğin çekim gücü | Değişmez | Değişmez |
| Elektron koparmak için gereken enerji | Artar | Azalır |
| Elektron başına düşen çekim gücü | Artar | Azalır |
Mantığı şu: proton sayısı sabit kalırken elektron sayısı azalırsa her elektrona düşen çekim payı artar, tanecik büzülür. Elektron eklenirse tersi olur.
Dördü de "aynı olan bir şey" üzerinden tanımlanır. Hangisinde neyin aynı olduğunu aşağıdaki grafikte ve listede gör.
İki taneciğin fiziksel özelliklerinin aynı olması için:
İki taneciğin kimyasal özelliklerinin aynı olması için:
Kimyasal özellikleri aynı, fiziksel özellikleri farklı.
Kimyasal özellikleri farklı, fiziksel özellikleri farklı.
Fark tek bir yerde: birinde iyon yükleri de aynı, diğerinde değil.
| Taneciklerin türü | Örnek | Ne aynı? | Özellikleri |
|---|---|---|---|
| İzotop atomlar | ₁¹H, ₁²H, ₁³H | Proton sayısı (atom numarası) | Kimyasal özellik aynı, fiziksel özellik farklı |
| İzotop iyonlar | ₁₇³⁵Cl⁻ − ₁₇³⁷Cl | Proton sayısı (iyon yükleri farklı) | Kimyasal ve fiziksel özellikler farklı |
| İzoton atomlar | ₅¹⁰B − ₆¹¹C | Nötron sayısı | Kimyasal ve fiziksel özellikler farklı |
| İzobar atomlar | ₉₂²³⁸U − ₉₀²³⁸Th | Kütle numarası | Kimyasal ve fiziksel özellikler farklı |
| İzoelektronik tanecikler | ₁₁Na⁺ − ₉F⁻ | Elektron sayısı ve elektron dağılımı | Kimyasal ve fiziksel özellikler farklı |
Tabloda tek istisna izotop atomlardır: yalnız onlarda kimyasal özellik aynıdır, çünkü yalnız onlarda hem proton hem elektron sayısı aynıdır.
₆¹²C ile ₆¹⁴C izotoptur: proton sayıları aynı, nötron sayıları farklı. Kimyasal özellikleri aynı olduğu için canlıya normal karbon gibi girer; fiziksel özellikleri farklı olduğu için zamanla bozunur ve yaş verir.
Tuzdaki Na⁺ katyondur (elektron vermiş, çapı küçülmüş), Cl⁻ anyondur (elektron almış, çapı büyümüş). İkisinin de proton sayısı değişmemiştir — hâlâ sodyum ve klordur.
Hidrojenin izotopu döteryum (₁²H) ile yapılan su, normal sudan fizikse olarak daha ağırdır ama kimyasal olarak hâlâ sudur. Nükleer santrallerde kullanılır.
Hastaya verilen radyoaktif iyot izotopu, vücutta normal iyot gibi davranıp tiroide gider — çünkü kimyasal özelliği aynıdır. Işıma yaptığı için görüntülenebilir; çünkü fiziksel özelliği farklıdır.
Pilde atomlar elektron alıp vererek iyona dönüşür. Değişen tek şey elektron sayısıdır; proton ve nötron sayısı, atom numarası ve nükleon sayısı aynı kalır.
İkisi de uranyumdur (₉₂), ama nötron sayıları farklıdır — izotop. Sadece 235'i nükleer yakıt olarak kullanılabildiği için zenginleştirme denen ayırma işlemi gerekir. Ayrıca uranyumda p⁺ < n⁰'dır.
Yalnız hidrojen atomunda p⁺ > n⁰'dır (₁¹H'de hiç nötron yoktur). İlk 20 atomda genellikle p⁺ = n⁰, büyük atomlarda ise p⁺ < n⁰ olur.
En büyük atom numarası bugün için 118'dir. Yeni element bulmak, daha önce hiç olmayan bir proton sayısı elde etmek demektir — çünkü aynı proton sayısına sahip iki farklı atom olamaz.
Sporcu içeceklerindeki Na⁺, K⁺, Mg²⁺ katyonlardır: elektron vermiş tanecikler. Vücut bu yüklü taneciklerle sinir ve kas iletimini sağlar.
20 sorudan oluşan bu test ile "Atomun Yapısı" ünitesini ne kadar kavradığını gör.
Proton +1 (çekirdek, kütle 1), elektron −1 (orbital, kütle ≅0), nötron 0 (çekirdek, kütle 1). Atom altı tanecikler ayrıca gluon, graviton, lepton, foton ve kuarkı da içerir.
En büyüğü bugün için 118. Nötr taneciklerde elektron sayısına eşittir. Aynı proton sayısına sahip iki farklı atom olamaz.
Nükleon sayısı da denir. Nötron sayısı = A − Z. Atomdaki toplam tanecik = p⁺ + n⁰ + e⁻.
p⁺ = e⁻ ise nötr atom. Anyon: O²⁻, Cl⁻. Katyon: Na⁺, Al³⁺. Bağıntı: İ + e⁻ = Z.
İlk 20 atomda genellikle p⁺ = n⁰ (₆¹²C), büyük atomlarda p⁺ < n⁰ (₉₂²³⁸U).
Katyonda çap ve elektron azalır, elektron başına çekim ve koparma enerjisi artar. Anyonda tersi. Çekirdeğin çekim gücü ikisinde de değişmez.
İzotop: p aynı, n farklı (₁₇³⁵Cl−₁₇³⁷Cl). İzoton: n aynı, p farklı (₁₂²⁴Mg−₁₁²³Na). İzobar: A aynı, Z ve n farklı (₆¹⁴C−₇¹⁴N).
Elektron sayıları ve elektron dağılımları aynıdır. Fiziksel ve kimyasal özellikleri farklıdır. İki izoelektronik tanecikten en az biri iyondur.
Bu yüzden yalnız izotop ATOMLARIN kimyasal özelliği aynıdır; izotop İYONLARIN (₁₇³⁵Cl⁻−₁₇³⁷Cl) hem kimyasal hem fiziksel özelliği farklıdır.