Kimyanın belki en çok üzerinde durduğu kavramlardan bir tanesi atomdur. Hatta atom bir dönem maddenin en küçük hali olarak bilinirdi ancak içerisinde proton, nötron ve elektron olduğu ortaya çıktı. Tam bunlar en küçük parça demişken başka atomaltı parçacıklar ortaya çıktı. Yine de söyleyebiliriz ki atomun temel parçacıkları proton ile nötrondur ve kütle numarası olarak bilinen nükleon sayısı tam olarak bu parçaları ifade eder.
Atom numarası nedir az çok anlamıştık, peki bu nükleon sayısı yani kütle numarası nereden çıktı diye sormayın. Çünkü atomun her bir parçası aslında onun türünü belirlemek için son derece önemli değerlerdir. Hatta öyle ki bu değerlerin farklı çıkması demek o atomun bambaşka bir tür olduğunu ortaya koyar. En iyisi gelin kütle numarası yani nükleon sayısı nedir, nasıl bulunur gibi merak edilen sorulara biraz daha yakından bakalım.
Hiç bilmeyenler için temelden başlayalım; Atom nedir?
Bildiğimiz evrende, maddenin fiziksel ve kimyasal niteliklerini taşıyan en küçük yapıtaşı atom olarak adlandırılır. Atomun çekirdeğinde proton ve nötronlar vardır, bir de bu çekirdeği saran elektronlar vardır. Atomun sahip olduğu proton, nötron ve elektron sayısına göre atomun türü belirlenmektedir.
Peki ya nükleon nedir?
Atomun, içinde proton ve nötron dolu bir çekirdek ve onu saran elektronlardan oluştuğunu söylemiştik. İşte bu proton ve nötron, nükleon ortak ismine sahiptir. Atom çekirdeğinin temel parçacığı olarak kabul edilir. Aslında tek değildir, kuark ve gluonlardan oluşan bileşik parçacıklardandadır. Atomaltı parçacıkların baryon sınıfının bir parçasıdırlar.
Kütle numarası olarak da bilinen nükleon sayısı nedir?
Aslında nükleonun tanımını yapınca nükleon sayısının da ne olduğu az çok ortaya çıkıyor. Kütle numarası olarak adlandırılan nükleon sayısı, bir atomun çekirdeğinde bulunan proton ve nötron sayısının yani nükleonların toplam değeridir.
En kolay uygulayabileceğiniz formülüyle nükleon sayısı nasıl bulunur?
- Kütle numarası yani nükleon sayısı = A
- Proton sayısı = Z
- Nötron sayısı = N
- A = Z + N
- yani
- Kütle numarası yani nükleon sayısı = proton sayısı + nötron sayısı
Kütle numarası yani nükleon sayısı bulmayı örnekler üzerinden görelim:
Örnek 1:
- Helyum atomunun 2 protonu, 2 nötronu var.
- A = Z + N
- A = 2 + 2
- A = 4
- Yani helyum atomunun nükleon sayısı 4
Örnek 2:
- Oksijen atomunun 8 protonu, 8 nötronu var.
- A = Z + N
- A = 8 + 8
- A = 16
- Yani helyum atomunun nükleon sayısı 16
Örnek 3:
- Sodyum atomunun 11 protonu, 12 nötronu var.
- A = Z + N
- A = 11 + 12
- A = 23
- Yani helyum atomunun nükleon sayısı 23
Örnek 4:
- Klor atomunun 17 protonu, 18 nötronu var.
- A = Z + N
- A = 17 + 18
- A = 35
- Yani helyum atomunun nükleon sayısı 35
Tamam ama kütle numarasını buluyoruz da ne oluyor, nükleon sayısı neyi gösterir?
Aslında atom parçasındaki en önemli değer proton sayısıdır. Çünkü buna göre atom türü belirlenir. Nükleon sayısı da bu türü belirleyen farklı bir etkendir. Mesela bir atomun proton sayısı değişirse ortaya bambaşka bir element çıkar. Elektron sayısı değişirse ortaya iyon çıkar. Nötron sayısı değişirse de ortaya bir izotop çıkar. Yani nükleon sayısı atom türünü belirlemek için son derece önemlidir.
Bir de atom numarası var:
Atom numarası, bir atomun çekirdeğinde bulunan proton sayısını ifade eder. Nötr durumda olan kimyasal elementlerde elektron ve proton sayısı eşittir ama farklı durumlar da vardır. Formülümüzde Z olarak gösterdiğimiz proton sayısı aynı zamanda atom numarasını da ifade etmektedir. Atom numarası hakkındaki detayları daha önce buradaki yazımızda anlatmıştık.
Atom içeriğinde her şey birbirine bağlıdır:
Atomun pek çok farklı alt parçacığı olduğu için kafanız biraz karışmış olabilir ancak atomun türünü belirleyen yani onu karakteristik olarak tanımlayan en temel özelliği aslında çekirdeğinde barındırdığı proton sayıdır. Aynı zamanda atom numarası olan proton sayısı, sizin hangi atoma baktığınızı şıp diye anlamanızı sağlar.
Nötron sayısı ise değişiklik gösterir. Bu nedenle proton sayısı atom numarası olarak atoma değişmez bir kimlik kazandırırken nükleon sayısı yani kütle numarası tam olarak böyle bir değer değildir. Nötron sayısı bakımından değişiklik gösteren atom formlarına izotop dendiğini zaten söylemiştik.
Yukarıda da formülünü verdiğimiz gibi kütle numarası yani nükleon sayısı, atom çekirdeğinde bulunan proton sayısı ile nötron sayısının toplamıdır. Diyelim bir atomun atom numarasını yani proton sayısını ve nükleon sayısını biliyorsunuz. Bu atomun nötron sayısını bulmak için nükleon sayısından yani kütle numarasından proton sayısını çıkarmanız yeterli.
Kimyanın en temel konularından bir tanesi olan kütle numarası yani nükleon sayısı nasıl bulunur sorusunu yanıtlayarak uygulayabileceğiniz formülü örnekler üzerinden anlattık. Elbette atom, içine daldığınız zaman kaybolacağınız bir okyanus kadar derin bir konu ancak biz bu yazımızda yalnızca ilk kez tanışanlar için temel bir bilgilendirme yapmayı hedefledik.
