Tip:
Highlight text to annotate it
X
Birçok konuda felsefi açıdan ilgi çekiçi
şeylerden bahsetmeden önce ileri bir düzeye gelmeniz gerekir,
fakat kimya ta başından itibaren konunun tartışılır şekilde,
felsefi açıdan en ilgi çekici
bölümüyle başlar, atomla.
Atom fikri, eskinin filozoflarınca... ve siz de
bu konu üzerine ilk felsefe yapan farklı
filozofları araştırabilirsiniz, zamanında, hey, bilirsin,
işe koyulsaydım, bilmem ki, bir elmayla işe koyulsaydım,
bir elmayla işe koyulsaydım
ve onu sürekli kesseydim -- iyi
görünen bir elma çizeyim ki bir
kalbe benzemesin.
Oldu işte.
İyi görünen bir elmanız var ve eğer bunu sürekli kesseydiniz,
küçük ve daha küçük parçalara;
en sonun öyle küçük, öyle ince bir parçanız olurdu ki
artık daha fazla kesemezdiniz
ve eminim ki filozofların bir kaçı oraya,
bir bıçakla gitmiş, bunu yapmayı denemiş ve şunun ihtiyacını hissetmişlerdir,
eğer bıçaklarını biraz daha keskinleştirebilselerdi,
elmayı defalarca daha kesebilirlerdi.
Yani bu tamamen felsefi bir yapı ve
açıkçası, birçok yönden bugünkü
atomdan pek de farlı değil.
Bu sadece evrende gözlemlediğimiz şeyleri tanımlamamıza
yarayan zihinsel bir soyutlama.
Her neyse, bu filozoflar, peki,
bizce elmanın öyle küçük bir parçası olacak ki
daha fazla parçaya bölünemeyecek, dediler,
ve buna atom adını verdiler.
Ayrıca bunun sadece elma için geçerli olmadığını söylediler,
bu evrende karşılaşabileceğiniz herhangi bir element için
doğrudur,
ve "atom" kelimesinin Grekçedeki karşılığı/anlamı "kesilemeyen"dir.
Kesilemeyen veya bölünemeyen.
Kesilemeyen.
Şimdi biliyoruz ki, gerçekte bölünebilir ve
önemsiz bir şey olmasa da, maddenin bildiğimiz en küçük
biçimi değil.
Biliyoruz ki atom birçok başka
temel parçacıktan oluşmaktadır.
Yazayım.
Nötronumuz var.
İkinci olarak çizeceğimde birbirlerine nasıl geçtiklerini ve atomun
yapısını göstereceğim.
Nötronumuz var.
Protonumuz
ve elektronlarımız var.
Elektronlar.
Belki buna alışık olabilirsiniz eğer
atomik projeler/tasarımlar* ile ilgili videoya bakarsanız, buna
benzeyen bir çizim görürsünüz.
Bir tane çizebilir miyim bakalım?
Yani bunun gibi bir şeyiniz olur
ve bunun gibi etrafta dönen
şeyleriniz.
Buna benzeyen yörüngeleri vardır
ve belki şuna benzeyen.
Bu tür çizimlerin arkasındaki genel kanı/tasarı
-- ve eminim ki hala bazı hükümet
savunma laboratuvarlarında böyle ya da buna benzer bir şey gösteriyorlar--
şu ki, atomun merkezinde çekirdek (nucleus) bulunur.
Atomun merkezinde çekirdek bulunur
ve biliyoruz ki çekirdekte nötronlar ve protonlar bulunur.
Nötronlar ve protonlar.
Hangi elementlerin kaç tane
nötronu ve protonu olduğundan sonra bahsedeceğiz
ve yörünge izlemeden, şimdilik "yörünge" kelimesini
kullanacağım, iki dakika içinde
"yörünge" kelimesinin doğru olmadığını ya da
bir elektronun ne yaptığını zihinde görselleştirmek için bile
doğru olmadığını öğreneceğiz.
Eski düşünceye göre, elektronlar
çekirdek etrafında Dünya'nın
Güneş etrafındaki ya da Ay'ın Dünya etrafındaki yörüngesine benzer
bir yörünge izlerler,
ve gösterildi ki bu aslında çok yanlış bir
yol.
Kuantum mekaniklerine geçtiğimizde bunun
neden çalışmadığını ve Güneş etrafında dönen bir
gezegen modeli yaptığınızda karşınıza çıkan problemleri
öğreneceğiz.
Bu tür bir orijinal fikir ve açıkçası
bence bu fikir çok revaçta olan bir
bir atomu gösterme yolu.
Peki, atomun felsefi açıdan ilgi çekici olduğunu söyledim.
Neden felsefi açıdan ilgi çekici;
çünkü şunları biliyoruz ki, şu an atomu incelediğimiz kabul edilen yol,
fiziksel gerçeklik ile dünya üzerinde
bilgi dediğimiz her şey arasındaki çizgiyi bulanıklaştırıyor ve
günlük yaşamımızda tanımladığımız gibi
madde veya parçacıklar yoklar.
Bilirsiniz, benim için bir parçacık, ha,
bir *** tanesine benzer.
Onu tutabilirim, dokunabilirim.
Bil dalga sırasında, bir ses dalgası olabilir. Zaman
içerisindeki enerji değişimi olabilir.
Kuantum mekanikleri yaparken,
her şeyin atomun ölçekleri ya da boyutuna geçerken birbirine girdiğini
öğreneceğiz.
Neyse, bunun yanlış bir yol olduğunu söyledim.
Doğru yol ne?
Şöyle çıkar -- bu bir bir resim, aslında bir resim değil
bu ayrıca bir tasvir.
Az önce sorduğum garip bir soru.
Bir atomu nasıl resmedersin;
çünkü aslında ışığın dalga boyları, özellikle
ışığın görülebilir dalga boyları,
atomun boyutundan büyüktürler.
Belirttiğimiz/belirtmediğimiz başka her şey, yaşamda
gözlemlediğimiz, ışık tarafından yansıtılmıştır,
fakat birden, bir atomla uğraşırken,
yansıyan ışığı çok büyük olarak inceleyebilirsiniz, ya da
ya da çok körelmiş bir aletle bir atomu gözlemleyebilirsiniz.*
Neyse, bu helyum atomunun bir tasviri/temsili gösterimi.*
Helyum atomunun iki protonu ve iki nötronu vardır,
ya da en azından bu helyum atomunun iki
protonu ve iki nötronu var
ve bunu çekirdek içinde tasvir etme yolları, şurada,
belki bunlar iki--
proton için kırmızı ve nötron için mor kullandıklarını var sayıyorum.
Mor daha tarafsız bir renk gibi duruyor.
Atomun merkezinde oturuyorlar.
Oranın etrafındaki şu bütün pus,
helyumun sahip olduğu iki elektron, ya da en azından
bu helyumun sahip olduğu.
Elektron kazanabilir ya da kaybedebilirsiniz,
fakat bunlar o iki elektronlar
ve diyebilirsiniz ki bana, hey, Sal, iki elektron nasıl bu bulanıklık olur,
atomun etrafına böyle bulaşmış.*
İşte felsefi açıdan ilgi çekici hale geldiği yer.
Yani bir elektronun çekirdek çevresindeki
yolunu, gezegenlere baktığımızda karşılaştığımız geleneksel
yörünge fikriyle ya da büyük şeyleri hayal ederek
tanımlayamayız.
Bir elektronun momentumunu ve yerini
verilen bir zamanda bilemeyeceğimiz çıkar.
Bütün bilebileceğiniz nerede olabileceğinin
dağılım olasılığı
ve bunu tasvir etmek için kullandıkları yol, siyah daha
fazla olasılık, yani burada bir elektron bulmaya,
buradakinden daha yakınsınız;
fakat elektron her yerde olabilir.
Burada bile olabilir, burası tamamı ile beyaz
olsa da, biraz çok, çok, çok, çok, çok düşük bir
ihtimalle.
Elektronun nerede olabileceğine dair bu işleme/fonksiyona*
orbital deniyor.
Orbital.
Orbitle kafanızı karıştırmayın.
Orbital.
Hatırlayın, bir orbit/yörünge şunun gibi bir şeydi.
Güneş'in etrafında giden Venüs gibi,
yani fiziksel açıdan hayal etmek için daha kolay.
Orbital matematiksel bir olasılık
fonksiyonuyken, bize
bir elektronu nerede bulabileceğimizi anlatır.
Bununla daha fazla kuantum
mekaniklerine geçince uğraşacağız, fakat bu kimya
derslerine giriş seti kapsamında olmayacak.
İlgi çekici değil mi?
Bir elektronun davranışı o kadar garip ki o boyutta,
yapamıyorsunuz -- yani bir parçacık olarak neredeyse yanıltıcı.
Bir parçacık deniyor, fakat aslında günlük hayatta alıştığımız anlamda
bir parçacık algısı değil.
Bu şu şey ki kesin olarak nerede olabileceğini bile söyleyemiyorsunuz.
Bu pus için her hangi bir yerde olabilir.
Sonraları bu pusların, atoma fazla ve daha fazla elektron eklendiğinde aldığı
farklı şekilleri göreceğiz,
fakat bana göre, felsefi sorunlardan bahsetmeye başlıyor,
madde her ne ise, ya da baktığımız şeyler,
ne kadar gerçekler?
Ya da ne kadar, en azından bizim tanımladığımız geçeklikte, gerçekler?
Neyse, size çok felsefi olmayı istemiyorum,
fakat tüm elektronlar, protonlar kavramı,
tüm türleri bu yük kavramına dayalı.
Bununla ilgili daha önce Coulomb'un yasasını öğrenirken
konuştuk.
Fizik listesindeki Coulomb'un yasaları videolarını yeniden gözden
geçirebilirsiniz, fakat fikir şudur elektron
negatif/eksi yüke sahiptir.
Bir proton ise, bazen böyle yazılır,
pozitif yüke sahiptir,
ve nötronun yükü yoktur.
Böylece bu bizi orijinal/asıl elektron modeli hakkında
cezbediyor.
Tamam derlese, bunun artı yükü varsa, değil mi?
Diyelim ki bunlar iki nötron ve iki proton.
Diyelim ki bu helyum atomu,
sonrasında artı/pozitif yükümüz olacak.
Dışarıda biraz negatif yükümüz.
Zıt yükler birbirlerini çeker
ve bu nedenle bu şeylerin biraz sürati/hızı olsaydı, yeterli
hız/sürat, etrafında yörünge izleyeceklerdi, bir gezegenin
Güneş etrafındaki yörüngesi gibi.
Şimdi, kısmen doğru olsa bile,
çekirdekten daha uzakta olan bir elektronun,
daha fazla, bu doğru, potansiyel enerjisi olduğunu öğreneceğiz.
Bundan dolayı, elektron çekirdeğe doğru hareket etmek isteyecektir,
ama bulunduğu kuantum seviyesinde mekanikleri nedeniyle,
Güneş’in etrafındaki bir kuyruklu yıldızın yapacağı gibi, böyle bir yörünge içinde
basit bir hareket yapmayacaktır, aslında elektronun
bu tür bir dalgasal davranışı vardır, onu tanımlayan bu olasılık
fonksiyonunun olduğu yerde.*
Daha uzak bir orbital, daha
fazla potansiyel.
Bunlarla ilgili gelecek videolarda daha çok gideceğiz.
Her neyse, bir elementin ne olduğunu nasıl ayırt edersiniz?
Felsefe hakkında konuştum ve başka hepsinden,
fakat bunun helyum olduğunu nasıl biliyorum?
Sahip olduğu nötron sayısından mı?
Sahip olduğu proton sayısından mı?
Sahip olduğu elektron sayısından mı?
Peki, cevap, sahip olduğu proton sayısından dolayı.
Yani eğer bir elementin proton sayısını biliyorsanız,
elementin ne olduğunu da biliyorsunuzdur ve
protonların sayısı,
atom numarası olarak tanımlanır.
Şimdi, diyelim ki bir şeyin dört protonu var.
Bunun ne olduğunu nasıl biliyoruz?
Tamam, eğer hatırlayamadıysak, elementlerin
periyodik tablosundan kontrol edebiliriz, ki bu listede onunla çok
uğraşacağız. Ha, dört proton var,
bu berilyum dersiniz.
Tam şurada.
Atom numarası, şu yukarıda gördüğünüz numaradır
ve gerçek anlamda protonların sayısıdır.
Bu bir atomu diğerinden
farklı kılan şeydir.
Eğer on beş protonunuz varsa,
fosforla uğraşıyorsunuz demektir
ve aniden, eğer yedi protonunuz varsa
azotla(nitrogen) uğraşıyorsunuz demektir.
Sekiz protonunuz varsa oksijenle.
Bir elementi tanımlayan budur.
Şimdi, gelecekte yükle ne olacağını
ve diğer şeyleri konuşacağız,
ya da elektron kazanıp kaybettiğinizde ne olduğunu.
Hangi elementle uğraştığınız fark etmez
ve ayrıca, nötron sayısını değiştirdiğinizde, bu da
uğraştığınız elementi değiştirmez,
fakat bu bariz/açık bir soruya yönlendirir, peki, kaç tane
nötron ve elektronunuz var?
Peki, eğer bir atomun yükü nötr/yüksüz ise, bu
(protonlarla) aynı sayıda elektronu olduğu anlamına gelir.
Diyelim ki karbonum var,
atomik numarası altı
ve diyelim ki ağırlık numarası 12.
Şimdi, bu ne demek?
Biraz daha ileri gidip bunun nötr bir parçacık olduğunu söyleyeyim.*
Bu nötr bir atom.
Karbonun atom numarası altı.
Bu bize kesinlikle kaç tane protonu olduğunu söyler,
yani eğer şuraya küçük bir model çizecek olsaydık, kesinlikle
kesin bir model değil.
Altı tane-- iki, üç, dört, beş, altı
proton çizeceğim merkeze.
Ayrıca her bir protonun ağırlığı* bir
atomik kütle* birimidir, bunun
kilogramla olan ilişkisini daha sonra konuşacağız.
Kilogramın çok küçük bir bölümü.
Bence, kabaca bu bir kilogramın 1.6 çarpı 10 üzeri
eksi 27'si kadar.
Diyelim ki bunların her biri bir atomik kütle birimi
ve bu yaklaşık, bence, 1.67 çarpı 10 üzeri
eksi 27 kilograma eşit. Bu çok küçük bir sayı.
Bunu göz önüne getirmek neredeyse imkansız.
En azından benim için öyle.
Bu bana bütün bir karbon atomunun kütlesini söyler,
bu belirli karbon atomunun,
ve bu karbon atomundan
karbon atomuna değişir.
Bu aslında tüm protonların kütlesi
artı nötronlar.
Her proton bir atomik kütle birimi kütleye sahip
ve her nötron bir atomik kütle birimi
kütleye sahip.
Yani bu gerçekten protonların sayısı artı
nötronların sayısı.
Yani altı protonumuzun olduğu bu durumda bu durumda
altı nötronumuz olmak zorunda.
Altı nötron art altı proton.
Şimdi, elektronlar nerede?
Peki, dedim ki bu nötrdür, bu nedenle proton,
elektronun negatif yükü kadar pozitif yüke sahip.
Yani bu nötr bir atomdur ve altı protonu ve ayrıca
altı elektronu vardır.
Çizeyim.
Burada altı nötron var dedik.
Bir, iki, üç, dört, beş, altı.
Yani şuradaki çekirdek
ve sonrasında elektronları çizecektiysek--peki,
bir leke olarak çizebilirdim, ama biraz daha iyi görselleştirmek
istiyorum, tamam diyebiliriz, yörünge izleyen
altı elektron olacak.
Bir, iki, üç, dört, beş, altı.
Bu tahmin edilemeyen yolda hareket ediyor olacaklar,
bizim olasılık fonksiyonu olarak tanımladığımız
yerde
ve bunu hakkındaki ilginç şey nedeniyle, atomun kütlesinin çoğu
şurada bulunuyor.
Şunu demek istiyorum, fark edebilirsiniz ki insanlar
kütleyle ilgilenirler, bir atomun atomik kütle numarası ile ilgilendiklerinde,
elektronları yok sayarlar.
Bunun nedeni, bir protonun kütlesi, bir proton
kütle değeri, 1,836 elektrona eşit.
Yani atomun kütlesi ile ilgili düşünürken, tüm ana
amaçlar için, elektronun kütlesini yok sayabilirsiniz.
Gerçekten de çekirdeğin kütlesi,
atomun kütlesi sayılır.
Şimdi, buradaki periyodik tabloyu görüyorsunuzdur ve
tamam diyebilirsiniz, atom numarası bize verildi şurada.
Oksijenin atom numarası 8.
8 protonu olduğu anlamına geliyor bu.
Silikonun atom numarası 14.
14 protonu vardır.
Peki, şuradaki nedir?
Karbonu görelim.
Karbonda 12.0107 yazıyor.
Bu karbonun atom ağırlığıdır.
Yamama izin verin.
Karbonun atomik ağırlığı.
Karbonun atomik ağırlığı 12.0107.
Şimdi bu ne demek?
Bu, karbonun altı protonu olduğu ve kalan olarak,
kalanın 6.0107 nötron olduğu anlamına mı geliyor, bu tür
bir oranda nötron mu var?
Hayır.
Bu, eğer dünya üzerinde bulabileceğiniz
tüm farklı karbon çeşitlerinin ve farklı
karbon çeşitlerinde bulunan nötronların
ortalamasını alsaydınız, bu, bulacağınız
sonuç olurdu.
Ortaya bu karbon çıkar, iki majör/asıl formu,
daha yaygın olanı karbon-12'dir.*
Yani işte bunun gibi.
Altı protonu ve altı elektronu var
ve başka bir karbon izotopu.
Şimdi, bir izotop farklı sayıda nötronu bulunan
aynı elementtir.
Karbonun bir diğer izotopu ise karbon-14'tür, diğerinden çok daha
nadir bulunur gezegende.
Evrende ne kadar bulunduğunu bilmiyoruz, ama gezegende az.
Şimdi, eğer bunların ortalamasını alacaksanız, sadece sıkı
bir ortalama değil, karbon 13'ü de elde edebilirsiniz, atomik
ağırlığı 13 olurdu, fakat bunu daha ağır tartarsınız çünkü
bu Dünya'da daha fazla miktarlarda bulunur.
Yani, gördüğünüz neredeyse bütün
bütün karbonlar;
fakat bundan az bir miktar var.
Eğer gereğine uygun bir biçimde tartarsanız, ortalama
bu olurdu.
Yani bulabileceğiniz karbonların çoğu-- bir yerde
karbon bulduysanız, ortalama ağırlığı atomik kütle
birimine göre 12.0107 olacaktır.
Bu izotop fikri ilginç bir şey.
Hatırlayın, nötronları değiştirince, asıl
elementi değiştirmiyorsunuz.
Sadece farklı bir izotop elde ediyorsunuz, farklı
versiyon/çeşit, bir elementin.
Yani karbonun bu iki versiyonu da karbonun izotopu.
Şimdi,bu videoyu atomlar hakkında en temiz fikirle
bırakmak istiyorum ve bunlar
konu hakkında felsefi açıdan en ilgi çekici şeyler.
Bu göreceli boyuttur--yani, bu elektronlarımız var,
atomun küçük bir ağırlığına denk gelen.
Atomun ağırlığının 1/2000'i elektronlardır
ve böyle bile olsa, onları parçacık
olarak tanımlamak bile zor, çünkü birinin kesin olarak nerede
ve ne kadar hızlı olduğunu söyleyemezsiniz.
Sadece olasılık fonksiyonu var.
Yani atomun çoğu çekirdekte duruyor VE
bu da ilgi çekici bir şey.
Ortalama bir atoma bakar ve bu
benim atomum derseniz.
Diyelim ki, birbirine bağlanmış iki atomumuz var.
Bunun ne kadarı gerçek şey?
"Şey" derken, bu çok soyut bir kavram, çünkü
çekirdek hakkında konuşuyoruz değil mi;
çünkü çekirdek tüm ağırlığın
bulunduğu yer, tüm şeylerin.
Şöyle çıkar ki, hacmi aslında olabildiğince
küçük bir miktardır atomda – bir atomun
hacmini tanımlamak zordur, çünkü elektron her yerde olabilir,
ama eğer atomu bulma ihtimalinizin
yüksek olduğu, ya da 90%
ihtimalinizin olduğu yerleri alırsanız,
çekirdek bir çok durumda,
bütün hacmin 1/10,1000’i olur.
Eğer bununla ilgili düşünürseniz, bir şeye bakarsanız, eğer
elinize bakarsanız ya da duvara bakarsanız ya da
bilgisayarınıza bakarsanız, gördüğünüzün 99.99%'u boş alandır.
Hiçbir şeydir.
Boşluktur.
Eğer ultra küçük --tahminimce onları
parçacık ya da bir şey olarak diyebiliriz-- olsaydınız baktığınız
her hangi bir şeyin içinden geçebilirdiniz.**
Yani şimdiden gerçekliği
sorgulayan bir soruya döndü.**
Orada ne olur, eğer--ve bu bir gerçektir
bir teori değil--eğer herhangi bir şeyi
tuğlalarına ayırırsanız, atomik seviyelerine, çoğu
bu tür boşluk, belirtip-belirtmediğimiz nesne, serbest
boşluktur.
İçlerinden geçebilirdiniz eğer o boyuta
ulaşsaydınız.
Bu helyum atomu resmi, bunun
bir femtometre uzunluğunda olduğunu söylerler.
Değil mi?
Bir femtometre.
Bir helyum atomunun çekirdeğinin
boyutu, değil mi?
Bir femtometre.
Bu bir angstrom değil mi?
1 angstraom 100,000 femtometre.
Oranı algılayabilmeniz için, bir angstrom 1 çarpı
10 üzeri eksi 10 metredir.
Yani atom yaklaşık olarak bir angstrom boyutunda.
Helyum konusunda, çekirdek
daha bile küçük bir boyutta.
1/100,000'i.
Yani eğer--diyelim ki sıvı helyumunuz var,
elde etmeniz için çok soğuk gerektiren.
Buna bakıyorsanız, çoğunluğu boş alandır.
Eğer bir demir parçasına bakıyorsanız, büyük, büyük, büyük,
büyük, büyük, büyük çoğunluğu boş alandır
ve konuşmuyoruz ama, belki çekirdeğin içinde de
gelecekte konuşabileceğimiz
boş alan vardır,
fakat bana göre bu sadece kafamı patlatıyor, baktığımız şeylerin
gerçekten katı olmaması.
Sadece boş alan olmaları, fakat katı gözükmeleri
ışığın yansıması ve bizi iten güçler
nedeniyle,
aslında orada dokunulabilecek bir şey yok.
Buradaki birçok şey tamamen boş alan.
Boş alan kelimesini söylediğimi düşünüyorum
ve beyin patlatan
devamını gelecek videoya bırakıyorum.