Kalpsiz_
04-09-2008, 12:31
www.sonforum.org (http://www.sonforum.org)
ATOMUN YAPISI1)
Dalton Atom Teorisi
Daltonun atom kuramına göre elementler kimyasal bakımdan birbirinin aynı olan atomlar içerirler. Farklı elementlerin atomları birbirinden farklıdır. Bu atom teorisine göre kimyasal bir bileşik iki veya daha çok sayıda elementin basit bir oranda birleşmesi sonucunda meydana gelir. Kimyasal tepkimelere giren maddeler arasındaki Kütle ilişkilerine istinaden, Dalton atomların bağıl kütlelerini de bulmuştur. Modern atom kuramı Dalton'un kuramına dayanır ancak bazı kısımları değiştirilmiştir. Atomun parçalandığını, elementlerin birbirinin aynı atomlardan değil, izotoplarının karışımından meydana geldiğini biliyoruz. Daltonun atom teorisi kimyasal reaksiyonların açıklanmasına, maddenin anlaşılmasına, ve atomun temel özelliklerinin ortaya atılmasına oldukça büyük yararlar sağlamıştır. Bu sebeple ilk bilimsel atom teorisi olarak kabul edilir.
Dalton Atom kuramı üç varsayıma dayanır;
1. Elementler Atom adı verilen küçük bölünemeyen taneciklerden oluşmuştur. Atomlar kimyasal tepkimelerde oluşmazlar ve bölünmezler.
2. Bir elementin tüm atomlarının kütlesi ve diğer özellikleri aynı, diğer elementlerin atomlarından farklıdır.
3. Kimyasal bir bileşik iki yada daha fazla elementin basit bir oranda birleşmesi ile oluşur.
Dalton atom teorisi kimyasal değişme konularının da daha iyi tanımlanmasına olanak sağlar:
1. Kütlenin korunumu: Bir kimyasal reaksiyonda reaksiyona giren maddelerin kütleleri toplamı, çıkan maddelerin (ürünlerin) kütleleri toplamına eşittir.
2. Sabit oranlar Yasası: İki element birden fazla bileşik meydana oluşturuyorsa, birleşen iki elementin farklı miktarları arasında ağırlıkça tam sayılarla ifade edilen basit bir oran bulunur. Örneğin: H2O da 2 g hidrojenle 16 g oksijen birleşirken, OH de 1 g hidrojenle 16 g oksijen birleşmiştir. Buradan her iki bileşikte de aynı miktar oksijenle birleşen 2 g hidrojen ve 1 g hidrojeni birbirine oranlarsak 2 sayısını elde ederiz.
2)
Kuantum Sayıları
Dalga mekaniğinde, bir atom birden fazla elektron içerirse elektron kabuklara dağıtılır. Bir yada daha fazla orbitallerin altkabukları, bir yada daha fazla alt kabuklarında kabukları oluşturduğu düşünülür. Schrödiner denklemi polar koordinatlara göre çözülürse, eşitliğin sağ tarafı açısal fonksiyona, sol tarafı radyal (çapla ilgili) fonksiyona eşit olur. Radyal fonksiyondan yararlanarak baş kuantum sayısı (n) ve açısal fonksiyondan alt kabuk (azümütal) (l) ve orbital magnetik, ml kuantum sayıları elde edilir. Uhlenbeck ve Goudsmit elektronun çekirdek etrafında dolanırken aynı zamanda kendi etrafında da döndüğünü ortaya çıkardılar. ms ile yazılan elektronun spin kuantum sayısı kuantum mekaniğinden elde edilmemiştir. Elektronların saat yönünde + 1/2 (yukarıya doğru bir ok şeklinde gösterilir: ↑ aksi yönde dönmesi - 1/2 (aşağı doğru bir ok şeklinde gösterilir:↓. Bunlardan yararlanarak bir atomun çekirdeği etrafında dolanan elektronların birer kimlik numaraları olarak düşünülen dört ayrı kuantum sayısı şöyledir. Bir elektron yalnızca bu dört kuantum sayısı ile tarif edilir. Bunlardan bir tanesi eksikse o elektron tam olarak belirtilmiş olmaz.
Sembol İsmi Alabileceği değerler Özelliği
n Baş 1,2,3, Orbitalin enerji ve büyüklüğünü belirler
1 Alt kabuk 0,l,2,...,n-l Orbitalin şeklini belirler
mı Orbital l,-l,+1,. ..,0,1-1,1 Orbitalin yönlenmesini belirler
ms Spin +1/2, -1/2 Elektronun dönme yönünü belirler
Baş Kuantum Sayısı (n):
Baş kuantum sayısı(n) yaklaşık olarak Bohr'un tanımladığı n'ye karşılık gelir. Bu kuantum sayısı elektronun bulunduğu kabukları veya enerji düzeyini gösterir. 1,2,3,4,... gibi değerleri alır.n artı değerli bir tamsayıdır. Bu değerler büyük harflerle gösterilir. n=l K kabuğunu, n=2 L kabuğunu, n=3 M kabuğunu, n=4 N kabuğunu, ... gibi harflerle veya başkuantum sayıları ile de yazılan bu kabukların alt kabuklara ayrılması ile alt kabuk kuantum sayıları, bunların da alt yörüngelere ayrılması ile orbital kuantum sayıları oluşur. n, eletronun kabuğunu ve çekirdekten olan ortalama uzaklığını belilemektedir.
Alt Kabuk Kuantum Sayısı (1)
l, elektronun alt kabuğu ve orbitalinin şeklini verir. Verilen bir alt kabuğun her orbitali aynı enerjiye sahip bir yapıya sahiptir.Alt kabuk kuantum sayısı, sıfırdan başlayarak kaç tane alt kabuk varsa baş kuantum sayısının bir eksiğine (n-1) kadar numaralanır. Şöyle ki, n-1 (K) tabakası için l tane alt kabuk vardır. 1=0 diye numaraladığımızda ancak 1=0 numaralı alt kabuk kuantum sayılı alt kabuk olduğunu görüyoruz. n=2 (L) tabakası için iki alt kabuğun kuantum numaraları 1=0 ve 1=1 olacaktır. n=3 (M) tabakası için üç alt kabuk vardır ve bu üç alt kabuğun kuantum ayıları 1=0, 1=1 ve 1=2 olacaktır. Fakat bu sayılarla yetinmeyip, alt kabuk kuantum sayılarının gösterimini daha da sadeleştirmek için, sayılar yerine küçük harflerle gösterilirler. Örneğin, 1=0 yerine s, 1=2 yerine p, 1=3 yerine f, l=4 yerine g,... harfleri kullanılır. Bu harfler, sharp, principal, diffuse. fundamental,.,. gibi atomik spektrumlardaki çizimlere ait kelimelerin baş harfleridirler.
Kabuk Baş Kuantum Sayısı Alt Kabuk Sayısı Alt Kabuk Kuantum Sayısı Alt Kabuk Harfleri
K n=l 1 tane 1=0 s
L n=2 2 tane 1=0, 1=1 s,p
M n=3 3 tane 1=0,1=1,1=2 s,p,d
N n=4 4 tane 1=0,1=1,1=2,1=3 s,p,d,f
Orbital Kuantum Sayısı (ml)
ml, orbitalin yöneltisini belirtir.Magnetik kuantum sayısı diye de adlandırılan bu kuantum sayısı her bir alt kabukta bulunan orbitalleri belirler. Herbir alt kabuktaki orbital adeti o alt kabuğun kuantum numarasının iki katının bir fazlası yöntemi ile bulunur. (21+1).
ml = -1,..., 0,.. .,+1
Örnek verecek olursak; alt kabuk kuantum numarası 1=0 için önce orbital sayısını elde edelim: Orbital sayısı 21+1 kadar olacaktır yani 2x0+1 = 1 tanedir. Orbital kuantum numarası: mı = -1,...,0,...,+1 olduğundan ml= -0,...,0,...,+0=0 sayısı bulunacaktır. p orbitali için ( 1=1) yörünge sayısı mı=2xl+l=3 elde edilir.. mı=-l,0,+l olmak üzere mı=-l, mı=0, mı=+l olan üç orbital kuantun sayısı belirlenir. d orbitali için (1=2), ml=-2,-l,0,+l,+2 olacak şekilde mı=-2, mı=-1, mı=0, mı=+l, mı=+2 olan beş orbital kuantum numarası elde edilir.
1=0, s, bir tane s orbitaline (mı=0)
1=1, p, üç tane p orbitaline (mı=-l,0,+l)
1=2, d, beş tane d orbitaline (mı=-2,-l,0,+l,+2)
1=3, f, yedi tane f orbitaline (mı=-3,-2,-l,0,+l,+2,+3)
s alt kabuğu bir tane s orbitaline, p alt kabuğu px(p+1),py(p-1), pz(po) olarak üç tane p orbitaline, d alt kabuğu d-2, d-ı, d0, d+ı, d+2 (veya dz2, dz2-y2 ,dxy, dyz, dxz) olarak beş tane d orbitaline sahiptir. Her orbital en fazla iki elektron bulundurabilir. Bundan faydalanarak s alt kabuğu en çok 2, p alt kabuğu en çok 3x2=6, alt kabuğu en çok 5x2=10, f alt kabuğu da en çok 7x2=14 elektron üzerinde bulundurabilir. Her alt kabuk ve orbital herzaman ait olduğu baş kuantum sayısı ile belirlenir. 1s, 3s, 4px, 3p, 3dz2 gibi.
Orbitallerin Şekilleri ve Büyüklüğü
Elektronların Bohr yörüngeleri gibi bilinen daireler üzerinde değil, bulunma ihtimallerinin en fazla olabildiği bölgelerde orbital olabileceğini ortayı koyduk. Orbitalin şekli, elektronun bulunma olasılığı ile ilgili grafiğin kesit alanını almak suretiyle elde edilir. Bu şekilde elde edilen tüm s orbitalleri küresel bir yapıda bulunur. Olasılığın kesin bir sınırı olmaması nedeniyle şekli kolay gösterebilmek için dairesel bir çizgiyle gösterilir.. Baş kuantum sayısı üstte yazıldığı gibi orbitalin büyüklüğünü belirler. Baş kuantum sayısı arttıkça orbital aynı şeklini koruyarak şekli büyür. (2s küresel orbitalinin 1s küresel orbitaline nazaran büyük olması gibi).
Elektronların Yerleşim Düzeni:
Elektronik dizilişte atomun elektonik yapısı 1s, 2s, 2p gibi semboller alt kabukları, sağ üst köşedeki sayılarda her alt kabukta bulunan elektronların sayısını verir. Orbital kuantum sayısı ile spin kuantum sayılarının standart gösterimde yeri yoktur. Ancak tek tek elektronlar ele alındığında dört kuantum sayısı da gösterilebilir. Diyelim ki n=2 kabuğunun 1=0 (s) alt kabuğunun orbitallerinde 1 tane elektron bulunuyor. Bu durumda, 2s1 şeklinde gösterilebilir.
Elektronların bulunduğu yerler kabukların alt kabuklarına ait orbitallerdir.
s yörüngesi
s, p şematik gösterilişi.
s, p. d, f diye harflendirilen bu orbitallerde elektronların dizilişi gelişigüzel değildir. En düşük enerjili orbitalden b aşlayarak elektronlar dizilmeye başlarlar, aynı enerjiye sahip orbitaller birer tane elektron almadan herhangi biri çift elektron bulundurmaz.
(n+l) Kuralı:
Orbitallerin birbirlerine göre enerji seviyelerini karşılaştırmaya yarar. Elektron iki orbital seçeneğinden herzaman en düşük enerjili olanını tercih edeceği için orbitallerin göreceli enerjileri (n+1) kuantum sayılarına bakarak bulunur. (n+l) si düşük olan orbital düşük enerjili kabul edilir.Elektron bu düşük enerjili orbitali doldurur. 4s ve 4porbitallerini karşılaştıralım. 4s için n=4 ve l=0'dir. n+l si 4'tür. 4p'nin ise n=4 ve 1=1'dır. n+l'si 5'tir. 4s daha düşük enerjili olduğundan, elektron 4p yerine 4s'ye yerleşmiş olacaktır. Ayrıca iki orbitalin de n+l'si eşit olursa düşük enerjili orbital "n"si küçük olan orbitaldir. 2p ve 3s'yi karşılaştırdığımızda her ikisinin de n+l değeri 3 bulunur. Elektron 3s yerine 2p orbitalini tercih eder.
Hund Kuralı:
Hund kralına göre elektronlar bir alt kabuğun orbitallerine en fazla sayıda paralel spinli ve eşleşmemiş olacak şekilde dağılırlar. p alt tabakasının 3 tane p orbitali, d alt tabakasının 5 tane d orbitali, f alt tabakasının 7 tane f orbitali aynı enerji seviyesinde bulunurlar.Bu aynı enerji seviyeli orbitallerin her biri birer elektrona sahip olmadan önce orbitallerden herhangi biri iki elektrona sahip olamaz. Örneğin n=3, 1=1 (3p) alt tabakasında üç elektron bulunuyor. Bu kurala göre 3px orbitali iki elektron, 3py bir elektron taşıyıp da 3pz de hiç elektron olmaması bu kurala göre imkânsızdır. Bundan dolayı bu üç elektronun orbitalleri ve yerleşimi ancak ve ancak sadece 3px de l elektron, 3py de l elektron ve 3pz de l elektron şeklinde olabilir.
Pauli Dışarlama (exclusion) Kuralı:
Bir atomun içerdiği elektronların herbirinin dört ayrı kuantum sayısı (n, l, ml. ms) ile belirlenir.Bu kural bir atomda bulunan herhangi iki elektronun 4 kuantum sayısının da aynı değerler alamayacağını, en azından birer kuantum sayılarının farklı olduğunu söyler. Örneğin 2s orbitalinde bulunan iki elektron bu kuantum sayıları n=2, 1=0, ml=0 olmak üzere üçü de aynıdır. Fakat dördüncü kuantum sayıları farklıdır, bir elektronun ms = + 1/2 ve diğerinin ms = - 1/2 dir.
Elektronların orbitalterdeki düzenlenmesi a) elektron sayılarının orbitaller üzerine yazılması 1s22s22p63s2 şeklinde ve b) oklarla olmak üzere iki türlü olabilir. Oklarla gösterimde yatay çizgi (-) şeklinde gösterilen orbital üzerine elektron sayısı kadar ok çizilir. l s ↑ veya l s ↑↓ gibi.
Örneğin bor aomunun elektronik yapısını gösterirsek
B'un atom numarası 5 olduğundan 5 elektrona sahiptir. Bu 5 elektronun orbitallerde dizilişi aşağıdaki şekillerde gösterilebilir:
a) Sayılarla gösterim: En düşük enerjili orbital 1s'den itibaren başlayarak elektronların dizilişi yapılır. Burada her kabuk ancak bir s orbitaline sahip olabilir ve maksimum 2 elektron alır, p orbitalleri üç tanedir toplam 6 elektron alabilir, d orbitalleri beş tanedir 10 elektron alabilir ve f orbitalleri yedi tanedir ve 14 elektron alabilir şekilde toplu elektron sayısı gösterilir.
5B: 1s2 2s2 2p1
veya kendinden önce gelen soy gaz köşeli paranteze alarak ve geri kalan elektronları göstermek de mümkündür:
5B: [He] 2s2 2p1
b) Oklarla gösterim veya Hund kuralını uygulayarak gösterimde her bir elektron bir ok ile gösterildiğinden hangi orbitalde kaç elektron olduğu kolayca anlaşılır.
2p ↑ __
2s ↑↓_
(5B) 1s ↑↓_
Yukarı yönlü oklar ms = +1/2, aşağı yönlü oklar da ms =- 1/2 şeklinde düşünülerek elektronların dört kuantum sayısı da bu gösterimde açık bir şekilde ortaya çıkar.
Magnetik Özellikler:
Bir atomun orbitallerinde tek elektron varsa buna çiftleşmemiş elektron denir. Çiftleşmemiş elektron sayısı, ancak Hund Kuralına gösterimde görülebilir. Çiftleşmemiş elektrona sahip atom veya iyonların bir magnetik alan tarafından çekildiği, zayıfça mıknatıslık gösterdiği, deneysel olarak elde edilmiştir. Çiftleşmemiş elektronlara sahip maddelerin gösterdiği magnetik alana doğru çekilme özelliğine paramagnetizma denir. Bunun zıddı özellik (bütün elektronları çiftleşmiş maddelerin gösterdiği magnetik alan tarafından itilmesi) diamagnetizma adı verilir. Paramagnetizma sadece dışarıdan bir magnetik alan uygulandığı zaman gözlenenebilir. Birde kobalt, nikel, demir gibi ****llerin dışarıdan bir magnetik alan uygulanmadığı halde kendiliğinden magnetik özellik göstermesi özelliği vardır ki buna da ferromagnetizma denir. Ferromagnetik malzemelerde büyük sayıda paramagnetik iyonla malzeme içinde küçük bölgelerde magnetik momentleri aynı bir yönde yönlenmiş olarak toplanmışlardır. Bu bölgeler bir defa güçlü bir dış magnetik alana maruz bırakıldıktan sonra, magnetik momentleri devamlı olarak hep aynı yönde yönelirler. Halbuki paramagnetik cisimlerde dış alan etkisi kalktıktan sonra magnetik özellik de kaybolduğu gözükür.
3)Periyodik Tablo
Periyodik tablo özellikleri bakımından elementler iki büyük gruba (****ller, a****ller) ayrılır.Elementlerin %85 i ****l %15 i a****ldir. ****ller ile a****lleri ayıran sınır bölgesinde her iki grubun özelliklerini taşıyan bazı elementler bulunur.Bu elementlere yarı****l ismi verilir. Elementler tabloda A ve B grubu elementler olmak üzere ikiye ayrılırlar. A grubu elementleri baş grup elementler (s ve p), B grubu elementlerine de geçiş elementleri (d) ismi verilir. Geçiş elementleri, periyodik çizelgede IIA ile IIIA grubu elementleri arasında bulunurlar.Çizelgedeki yatay sıralara periyod, düşey sıralara grup ismi verilir. Doğadaki element sayısı 89 tane olup, laboratuvarda sentetik yolla çekirdek reaksiyonları ile elde edilen ve radyoaktif olan 20 elementle birlikte yaklaşık 109'u bulmaktadırlar. Doğadaki 89 elementin oda sıcaklığında 15'i gaz, 2'si sıvı ve 72'si de katıdır. Elementlerin isimlendirilmesi; i. o elementi keşfeden kişinin isminden yararlanarak (Küriyum, Einsteiniutn, Fermium gibi), ii. elementlerin keşfedildiği ülke veya şehrin ismine göre (Fransium, Germanyum, Polonyum,... gibi), iii. Elementin özelliğine göre (hidrojen: nydro=su, genes=üreten) ve çoğunlukla latince kelimelerle yapılmıştır, helyum: helios=güneş, lithium: lithos=kaya, selen=ay gibi latince kelimelerden türetilmiştir.
Atomik ve İyonik Çap:
Çekirdek etrafında elektron bulutları ile sarılmış küresel bir hacim işgal eden nötral bir atomun çapını kesin olarak bulmak oldukça güçtür. Ancak elektron bulutunun belirli bir hacimde sınırını çizerek oluşturulan küre atomun şeklini belirler. Buna göre belirlenmiş atomun çapı periyodik tabloda periyodlarda yatay olarak ilerledikçe -atom numarası arttıkça- küçülür. Nedeni yatay olarak ilerledikçe atomun dış kabuğuna bir elektron ve çekirdeğe de bir proton eklenir. Ancak kabuğa eklenen bir elektronun atomun hacmini genişletme gücü, çekirdeğe katılan bir protonun atomun hacmini küçültme gücüne eşit değildir. Daha küçüktür. Protonun atomun hacmini küçültme gücü galip geldiğinden atom çapı yatay olarak gittikçe küçülür.
Atomik çaplar gruplarda aşağı doğru indikçe büyür. Çünkü her grupta elektron bir üst kabuğa girer (n=2, n=3,... gibi) ve ilave protonların atom çapını küçültme etkisi, üst kabuğa girmiş bulunan elektronların çapı büyültme etkisinin yanında küçük kalır. 5B'da n=2 kabuğu varken 13Al'de n=3 kabuğu vardır. 5B'un atomik çapı 0.080 nm, 13Al'mun ki ise 0.143 nm'dir. Bütün bunların yanında elektron kaybettiği zaman oluşan iyonun çapının daha küçük, elektron kazandığı zaman oluşan iyonun çapının da daha büyük olacağı bilinmektedir.
İyonlaşma Enerjisi:
Herzaman dışarıdan ısı alan (endotermik) bir kimyasal olaydır. Gaz halindeki bir atomdan bir elektronu çıkarabilmek için gerekli minimum enerjiye iyonlaşma enerjisi ismi verilir. Bir elektronu çıkarmak için gerekli enerji birinci iyonlaşma enerjisi, ikinciyi çıkarmak için gerekli enerji ikinci iyonlaşma enerjisi üçüncüyü çıkarmak için gerekli enerjide üçüncü iyonlaşma enerjisi ismini alır. Tabii ki birinci iyonlaşmadan sonra + yüklü bir iyon oluşur. Artık bu + yüklü iyondan ikinci bir elektronu çıkarmak veya üçüncü bir elektronu çıkarmak daha büyük bir enerji gerektirir.
Atom büyüklüğü arttıkça iyonlaşma enerjisi azalır. Buna göre periyotlarda soldan sağa doğru gittikçe atom çapı küçülür ve iyonlaşma enerjisi artarken, gruplarda yukarıdan aşağı indikçe atom çapı büyüdüğünden iyonlaşma enerjisi azalır.
Bazı elementlerin I. iyonlaşma enerjileri (kJ/mol).
H He
1312 2372
Li Be B C N O F Ne
520 899 801 1086 1402 1314 1681 2081
Na Mg Al Si P S Cl Ar
496 738 578 786 1012 1000 1251 1521
K Ca Ga Ge As Se Br Kr
419 590 579 762 947 941 1140 1351
Elektron İlgisi:
İyonlaşma olayının tersine, gaz halindeki bir atomun bir elektron yakalaması ile açığa çıkan enerjiye elektron ilgisi denir. Bu durumda eksi yüklü bir iyon oluşur.
Atoma yaklaşan elektron atoma ait elektron bulutu tarafından itilirken çekirdek tarafından da çekilir. Bu çekme itmeden büyük olursa enerji yayınlanır. Birinci elektron alma çoğunlukla enerji yayınlar (ekzotermik) fakat ikinci ve üçüncü elektron almalar daima dışarıdan enerji isteye (endotermik) olaylardır.
Bazı elementlerin elektron ilgileri.
H He
-73 (21)
Li Be B C N O F Ne
-60 (240) -83 -123 0.0 -141 -322 (29)
Na Mg Al Si P S Cl Ar
-53 (230) (-50) -120 -74 -200 -349 (35)
Elektronegatiftik:
Elektronegatiflik iyonlaşma enerjisi ve elektron ilgisini birleştiren bir tanımdır. Bir atomun molekül içinde bir kimyasal bağda elektronları kendine doğru çekme yeteneğidir. Elektronegatiflik periyodik tabloda soldan sağa gittikçe artar, yukarıdan aşağı indikçe azalır. Elektronegatifliği en yüksek olan flor için 4.0 standart kabul edilerek buna göre diğer bazı elementlerin elektronegatiflik değerleri ve elementlerin atom numaraları ile elektronegatiflik değerlerinin değişimi grafiği aşağıda verilmiştir.
İzoelektronik:
Bazı elementler elektron alıp vererek diğer bazı kementlerin elektron sayısına eşit elektrona sahip olabilirler. Elektron sayıları eşit olan element veya iyonlara izoelektronik ismi verilir. Örneğin 10Ne 10 elektron, 9F 9 elektrona sahiptir. Flor bir elektron daha alarak 10 elektrona sahip (F iyonu) olur. Böylece 10Ne ile 9F - izoelektroniktir denir. Buna benzer şekilde 7N3-, 8O2-, 9F-, 10Ne , 11Na+ , 12Mg2+, 13Al 3+ birbiriyle izoelektroniktir. Hepsinin on elektronu bulumaktadır
Atomun Tarihsel Gelişimi
ATOMUN TARİHSEL GELİŞİMİ
Big Bang teorisinin de bir kez daha ortaya koyduğu gibi, Allah evreni yokluktan var etmiştir. Bu büyük patlama, her yönüyle insanı düşündüren, tesadüflerle izah edilemeyecek ince hesaplar ve detaylarla doludur.
Patlamanın her anındaki sıcaklık, atom parçacıklarının sayısı, o anda devreye giren kuvvetler ve bu kuvvetlerin şiddetleri çok hassas değerlere sahip olmalıdır. Bu değerlerin birinin bile sağlanamaması durumunda, bugün içinde yaşadığımız evren var olamazdı. Kastettiğimiz değerlerin herhangi birinin matematiksel olarak "0"a yakın bir miktarda dahi değişmesi, bu sonu hazırlamaya yeterlidir.
Kısacası evren ve onun yapı taşı olan atomlar Büyük Patlama anından hemen sonra Allah'ın yarattığı bu dengeler sayesinde yoktan var olmaya başlamıştır. Bilim adamları bu oluşum sırasında meydana gelen olayların mükemmel zamanlamalarını ve bu zamanlamalarda devrede olan fizik kurallarının düzenini anlamak için sayısız çalışmalar yapmışlardır. Bugün artık bu konuda çalışma yapan tüm bilimadamlarının kabul ettiği gerçekler sitemizin devam sayfasında verilmiştir.
"0" anı: Ne maddenin, ne de zamanın var olmadığı ve patlamanın gerçekleştiği bu "an", fizikte t (zaman) = 0 anı olarak kabul edilmektedir. Yani t=0 anında hiçbir şey yoktur. Yaratılmanın başladığı bu "an"dan önceyi tarif edebilmek için, o anda var olan fizik kurallarını bilmemiz gerekir. Çünkü şu an var olan fizik kanunları patlamanın ilk anlarında geçerli değildir.
Fiziğin tanımlayabildiği olaylar en küçük zaman birimi olan 10-43 saniyeden itibaren başlar. Bu, insan aklının asla kavrayamayacağı bir zaman dilimidir. Peki acaba, hayal bile edemediğimiz, bu küçük zaman aralığında neler olmuştur? Fizikçiler bu anda meydana gelen olayları tüm detaylarıyla açıklayabilecek bir teoriyi şu ana kadar geliştirememişlerdir. (1)
Çünkü bilim adamlarının ellerinde hesap yapabilmeleri için gereken malzeme yoktur. Matematik ve fizik kurallarının tanımları bu sınırda tıkanıp kalmıştır. Yani her bir detayı çok hassas dengeler üzerine kurulmuş bu patlamanın öncesi de, bu ilk anları da fiziğin ve insanın kavrama gücünün ötesinde bir yaratılışa sahiptir...
Zamanın olmadığı bir andan başlayan bu yaratılışı an an madde evreninin ve fizik kurallarının ortaya çıkmasını sağlamıştır. Şimdi bu patlamada çok kısa süre içerisinde büyük bir hassasiyetle meydana gelen olaylara bir göz atalım:
Yukarıda da belirttiğimiz gibi fizikte her şey 10-43 saniye sonrasından itibaren hesaplanabilir ve ancak bu andan sonra enerji ve zaman tarif edilebilir. Yaratılışın bu anında, sıcaklık değeri 1032 (100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) derecedir. Bir kıyaslama yapacak olursak, güneşin sıcaklık derecesi milyonlarla (108), güneşten çok büyük yıldızların sıcaklığı ise ancak milyarlarla (1011) ifade edilir. Şu an tespit edebildiğimiz en yüksek sıcaklık milyar derecelerle sınırlıyken, 10-43 anındaki sıcaklığın ne derece yüksek olduğu konusunda bir kıyas yapabilmek mümkündür.
10-43 saniyelik bu dönemden bir aşama ileri gidip saniyenin 10-37 olduğu zamana geliriz. Bu iki süre arasındaki aralık bir-iki saniye gibi bir an değildir. Saniyenin katrilyon kere katrilyonda biri kadar bir zaman aralığından bahsedilmektedir. Sıcaklık yine olağanüstü yüksek olup 1029 (100.000.000.000.000.000.000.000.000.000)°C değerindedir. Bu aşamada henüz atomlar yaratılmamıştır.(2)
Bir adım daha atıp 10-2 saniyelik döneme giriyoruz. Bu aralık, bir saniyenin yüzde birini ifade etmektedir. Bu zaman dilimi içinde sıcaklık 100 milyar derecedir. Bu dönemde "ilk evren" şekillenmeye başlamıştır. Daha atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötron gibi parçacıklar görünürde yoktur. Ortada sadece elektron ve onun zıttı olan pozitron (anti-elektron) vardır. Çünkü evrenin o anki sıcaklığı ve hızı sadece bu parçacıkların oluşmasına izin verir. Yokluğun ardından patlama gerçekleşeli daha 1 saniye bile geçmeden, elektron ve pozitronlar oluşmuştur.
Bu andan sonra oluşacak her atom parçacığının hangi anda ortaya çıkacağı çok önemlidir. Çünkü şu andaki fizik kurallarının ortaya çıkması için her parçacık özel bir anda ortaya çıkmak zorundadır. Hangi parçanın önce oluşacağı çok büyük bir önem taşımaktadır. Bu sıralama ya da zamanlamadaki en ufak bir oynama sonucunda, evrenin bugünkü haline gelmesi mümkün olmazdı.
Şimdi burada durup biraz düşünelim.
Büyük Patlama teorisi, evreni oluşturan tüm maddenin yokluktan ortaya çıktığını göstermesiyle Allah'ın varlığının bir delilini ortaya koymuş oldu. Ancak bununla kalmadı, Büyük Patlama'nın ardından henüz 1 saniye bile geçmeden atomun yapıtaşlarının da yoktan var olduğunu gösterdi. Bu parçacıkların sahip olduğu inanılmaz denge ve düzene dikkat etmek gerekir. İlerleyen sayfalarda daha detaylı anlatacağımız bu dengeler sayesinde evren bugünkü durumundadır ve yine bu dengeler sayesinde bizler yaşamımızı rahatça sürdürebiliriz. Kısacası, büyük bir karmaşa ve düzensizlik yaratması beklenebilecek bir patlamanın ardından mükemmel bir düzen, bizlerin "fizik kuralları" olarak adlandırdığı değişmeyen kanunlar ortaya çıkmıştır. Bu ise, Büyük Patlama da dahil evrenin yaratılışından itibaren her anın kusursuzca tasarlandığını bizlere kanıtlamaktadır.
Bir aşama sonra, 10-1 saniye kadar bir zamanın geçtiği bir ana geliriz. Bu sırada sıcaklık 30 milyar derecedir. t=0 anından bu döneme gelene kadar henüz 1 saniye bile geçmemiştir. Ancak atomun diğer parçacıkları olan nötron ve protonlar artık belirmeye başlamıştır. Daha sonra kusursuz yapılarını inceleyeceğiniz nötron ve protonlar, işte bu şekilde yokluktan "an"dan bile kısa bir süre içerisinde yaratılmışlardır.
Patlamadan sonraki 1. saniyeye gelelim. Bu dönemdeki kütlesel yoğunluğun derecesine baktığımızda, yine olağanüstü büyük bir rakamla karşı karşıya olduğumuzu görürüz. Yapılan hesaplamalara göre bu dönemdeki mevcut kütlenin yoğunluk değeri, litre başına 3.8 milyar kilogramdır. Milyar kilogram olarak ifade edilen bu rakamı, aritmetik olarak tespit edebilmek ve bu rakamı kağıt üzerinde göstermek kolaydır. Ancak, bu değeri tam olarak kavrayabilmek mümkün değildir. Bu rakamın büyüklüğünü daha kolay ifade edebilmek için çok basit bir örnek verecek olursak; "Himalayalardaki Everest tepesi bu yoğunluğa sahip olsaydı, kazanacağı çekim kuvveti ile dünyamızı bir anda yutabilirdi" diyebiliriz. (3)
Bir sonraki zaman diliminin en belirgin özelliği ise sıcaklığın oldukça düşük bir değere ulaşmış olmasıdır. Evren artık yaklaşık 14 saniyelik bir ömre sahiptir ve sıcaklık da 3 milyar derecedir ve çok müthiş bir hızla genişlemeye devam etmektedir.
Hidrojen ve helyum çekirdekleri gibi kararlı atom çekirdeklerinin oluşmaya başladığı dönem de işte bu dönemdir. Yani bir proton ile bir nötron ilk defa yan yana durabilecekleri bir ortam bulmuşlardır. Kütleleri var ile yok arası olan bu iki parçacık olağanüstü bir çekim oluşturarak, o müthiş yayılma hızına karşı koymaya başlamışlardır. Ortada son derece bilinçli, kontrollü bir gidiş olduğu bellidir. İnanılmaz bir patlamanın ardından, büyük bir denge, hassas bir düzen oluşmaktadır. Protonlar ve nötronlar bir araya gelmeye, maddenin yapı taşı olan atomu oluşturmaya başlamışlardır. Oysa bu parçacıkların, maddeyi oluşturabilmek için gerekli hassas dengeleri sağlayabilecek bir güce ve bilince sahip olmaları elbette ki mümkün değildir.
Bu oluşumu takip eden dönemde, evrenin sıcaklığı 1 milyar dereceye düşmüştür. Bu sıcaklık güneşimizin merkez sıcaklığının 60 katıdır. İlk dönemden bu döneme kadar geçen süre sadece 3 dakika 2 saniyedir. Artık foton, proton, anti-proton, nötrino ve anti-nötrino gibi atom altı parçacıklar çoğunluktadır. Bu dönemde var olan tüm parçacıkların sayıları ve birbirleri ile olan etkileşimleri çok kritiktir. Öyle ki, herhangi bir parçacığın sayısındaki en ufak bir farklılık, bunların belirlediği enerji düzeyini bozacak ve enerjinin maddeye dönüşmesini engelleyecektir.
Örneğin elektron ve pozitronları ele alalım: Elektron ve pozitron bir araya geldiğinde enerji açığa çıkar. Bu sebeple ikisinin de sayıları çok önemlidir. Diyelim ki 10 birim elektron ve 8 birim pozitron karşı karşıya geliyor. Bu durumda, 10 birim elektronun 8 birimi, yine 8 birim pozitronla etkileşime girer ve böylece enerji açığa çıkar. Sonuçta, 2 birim elektron serbest kalır. Elektron, evrenin yapı taşı olan atomu oluşturan parçacıklardan biri olduğundan, evrenin var olabilmesi için bu dönemde gerekli miktarda elektron olması şarttır. Az önceki örnek üzerinde düşünmeye devam edersek, karşı karşıya gelen elektron ve pozitronlardan, eğer pozitronların sayısı daha fazla olsaydı, sonuçta açığa çıkan enerjiden elektron yerine pozitronlar arta kalacak ve madde evreni asla oluşamayacaktı. Pozitron ve elektronların sayısı eşit olsaydı, bu kez de ortaya sadece enerji çıkacak, maddesel evrene dair hiçbir şey oluşmayacaktı. Oysa elektron sayısındaki bu fazlalık, sonradan evrendeki protonların sayısına eşit olacak şekilde çok hassas bir ölçüyle ayarlanmıştır. Çünkü daha sonradan oluşacak olan atomda, elektron ve proton sayıları birbirine eşit olacaktır.
İşte, Büyük Patlama'dan sonra ortaya çıkan parçacıkların sayısı bu kadar ince bir hesapla belirlenmiş ve sonuçta madde evreni oluşabilmiştir. Prof. Dr. Steven Weinberg bu parçacıklar arasındaki etkileşimin ne derece kritik olduğunu şu sözleriyle vurgulamaktadır:
Evrende ilk birkaç dakikada gerçekten de kesin olarak eşit sayıda parçacık ve karşıt parçacık oluşmuş olsaydı, sıcaklık 1.000.000.000 derecenin altına düştüğünde, bunların tümü yok olur ve ışınım dışında hiçbir şey kalmazdı. Bu olasılığa karşı çok iyi bir kanıt vardır: Var olmamız. Parçacık ve karşı parçacıkların yok olmasının ardından şimdiki evrenin maddesini sağlamak üzere geriye bir şeylerin kalabilmesi için, pozitronlardan biraz daha çok elektron, karşı protonlardan biraz daha çok proton ve karşı nötronlardan biraz daha çok nötron var olmalıydı.(4)
İlk dönemden bu yana toplam 34 dakika 40 saniye geçmiştir. Evrenimiz artık yarım saat yaşındadır. Sıcaklık milyar derecelerden düşmüş, 300 milyon dereceye ulaşmıştır. Elektronlarla pozitronlar birbirleriyle çarpışarak enerji açığa çıkarmayı sürdürürler. Artık atomu oluşturacak olan parçacıkların sayıları, madde evreninin oluşmasına imkan sağlayacak şekilde dengelenmiştir.
Patlamanın hızının nispeten yavaşlamasıyla birlikte neredeyse kütlesi dahi olmayan bu parçacıklar birbirlerinin etkisine girmeye başlarlar. İlk hidrojen atomu, bir elektronun bir protonun yörüngesine girmesiyle oluşur. Bu oluşumla birlikte evrende göreceğimiz temel kuvvetlerle tanışmış oluruz.
İnsan kavrayışının çok üstünde bir tasarım ürünü olan ve yapıları çok hassas dengeler üzerine oturan bu parçacıkların tesadüfler sonucu bir araya gelip, üstelik de hepsinin aynı davranışta bulunmaları kuşkusuz imkansızdır. Bu kusursuzluk, üzerinde araştırma yapan herkesi çok önemli bir gerçeğe götürür. Ortada üstün bir "yaratılış" ve bu yaratılışın her anında eşsiz bir kontrol vardır. Çünkü patlama sonrasında meydana gelen her parçacığın belirli bir zamanda, belirli bir ısıda ve belirli bir hızla oluşmaları gerekir. Öyleki bu haliyle, adeta kurulmuş bir saat gibi çalışan bu sistem, çalışmaya başlamadan önce bu ince ayarlarıyla birlikte programlanmıştır. Yani büyük patlama ve onun sonucunda ortaya çıkan kusursuz evren, patlama başlamadan önce tasarlanmış ve daha sonra harekete geçirilmiştir.
Evreni düzenleyen, tasarlayan ve kontrol eden bu irade, elbette ki her şeyin yaratıcısı olan Allah'tır.
Bu tasarım yalnızca atomda değil, evrenin büyük küçük her kütlesinde gözlemlenebilir. Başlangıçta birbirinden ışık hızıyla kopup uzaklaşan bu parçacıklardan yalnızca hidrojen atomları oluşmakla kalmamış, bugünkü evrenin içerdiği bütün muazzam sistemler, diğer atomlar, moleküller, gezegenler, güneşler, güneş sistemleri, galaksiler, kuasarlar, vs. muhteşem bir plan, ölçü ve denge içinde sırayla meydana gelmişlerdir. Sadece bir atomun oluşması için gereken parçacıkların şans eseri bir araya gelmeleri, hassas dengeleri oluşturmaları dahi imkansızken, gezegenlerin, galaksilerin, kısacası evrendeki işleyişi sağlayan tüm sistemlerin hepsinin teker teker şans eseri oluşup dengelere kavuştuğunu iddia etmek tamamen akıl ve mantık dışı olur. Bu eşsiz tasarımı yapan irade tüm evrenin Yaratıcısı olan Allah'tır.
Oluşumu tek başına bir mucize olan hidrojen atomunu diğer atomların oluşması takip etmiştir. Ancak, burada hemen akla "diğer atomlar neye göre oluştu, niçin tüm proton ve nötronlar sadece hidrojen atomunu oluşturmadılar, parçacıklar hangi atomdan ne kadar oluşturacaklarına nasıl karar verdiler?..." gibi sorular gelmektedir. Bu soruların cevabı bizi yine aynı sonuca götürmektedir: Hidrojenin ve onu takip eden tüm atomların ortaya çıkışında büyük bir kudret, kontrol ve tasarım vardır. Bu kontrol ve tasarım insan aklının sınırlarını zorlayan, ortada açık bir "yaratılış" olduğunu gösteren özelliktedir. Büyük Patlama ile ortaya çıkan fizik kuralları, aradan geçen yaklaşık 17 milyar yıllık zamanda herhangi bir değişikliğe uğramamıştır. Üstelik bu kurallar öyle ince hesaplar neticesinde var edilmişlerdir ki, bugünkü değerlerinden milimetrik sapmalar bile tüm evrendeki yapıyı ve düzeni alt üst edebilecek sonuçlar doğurabilir. Bu noktada ünlü fizikçi Prof. Stephen Hawking'in konuyla ilgili sözleri ilgi çekicidir. Hawking, anlatılan olayların aslında kavrayabildiğimizden çok daha ince hesaplar üzerine kurulduğunu şöyle açıklamaktadır:
Eğer Big Bang'ten bir saniye sonra genişleme oranı, 100.000 milyon kere milyonda bir değeri kadar az olsaydı, evren genişlemeyi bırakıp kendi içine çökecekti. (5)
Bu derece ince hesaplar üzerine kurulmuş olan Büyük Patlama, zamanın, mekanın ve maddenin kendiliğinden var olmadığını, herşeyin Allah tarafından yaratıldığını açıkça ortaya koymaktadır. Çünkü yukarıda anlatılan olayların, başıboş tesadüfler sonucu meydana gelmesi ve evrenin yapı taşı olan atomu oluşturması kesinlikle mümkün değildir.
Nitekim bu konu ile ilgilenen pek çok bilim adamı evrenin yaratılışında sonsuz bir kuvvetin varlığını ve büyüklüğünü kabul etmiş durumdadır. Ünlü astrofizikçi Hugh Ross evrenin Yaratıcısı'nın tüm boyutların üzerinde olduğunu şöyle açıklar:
Zaman, olayların meydana geldiği boyuttur. Eğer zaman, patlamayla birlikte ortaya çıkmışsa, o zaman evreni meydana getiren nedenin evrendeki zaman ve mekandan tamamen bağımsız olması gerekir. Bu bize Yaratıcı'nın evrendeki tüm boyutların üzerinde olduğunu gösteriyor. Aynı zamanda Yaratıcı'nın bazılarının savunduğu gibi evrenin kendisi olmadığını ve evreni kapladığını, sadece evrenin içindeki bir güç olmadığını kanıtlıyor. (6)
Big Bang'in en önemli özelliği, bu teoriyle insanların Allah'ın gücünü daha iyi anlama imkanı bulmalarıdır. İçinde barındırdığı tüm maddelerle birlikte bir evrenin yoktan meydana gelmesi Allah'ın gücünün en büyük delillerindendir. Patlama sırasındaki enerjinin hassas dengesi ise, Allah'ın ilminin sonsuzluğunu düşündürtmeye yönelik çok büyük bir işarettir.
ATOMUN YAPISI1)
Dalton Atom Teorisi
Daltonun atom kuramına göre elementler kimyasal bakımdan birbirinin aynı olan atomlar içerirler. Farklı elementlerin atomları birbirinden farklıdır. Bu atom teorisine göre kimyasal bir bileşik iki veya daha çok sayıda elementin basit bir oranda birleşmesi sonucunda meydana gelir. Kimyasal tepkimelere giren maddeler arasındaki Kütle ilişkilerine istinaden, Dalton atomların bağıl kütlelerini de bulmuştur. Modern atom kuramı Dalton'un kuramına dayanır ancak bazı kısımları değiştirilmiştir. Atomun parçalandığını, elementlerin birbirinin aynı atomlardan değil, izotoplarının karışımından meydana geldiğini biliyoruz. Daltonun atom teorisi kimyasal reaksiyonların açıklanmasına, maddenin anlaşılmasına, ve atomun temel özelliklerinin ortaya atılmasına oldukça büyük yararlar sağlamıştır. Bu sebeple ilk bilimsel atom teorisi olarak kabul edilir.
Dalton Atom kuramı üç varsayıma dayanır;
1. Elementler Atom adı verilen küçük bölünemeyen taneciklerden oluşmuştur. Atomlar kimyasal tepkimelerde oluşmazlar ve bölünmezler.
2. Bir elementin tüm atomlarının kütlesi ve diğer özellikleri aynı, diğer elementlerin atomlarından farklıdır.
3. Kimyasal bir bileşik iki yada daha fazla elementin basit bir oranda birleşmesi ile oluşur.
Dalton atom teorisi kimyasal değişme konularının da daha iyi tanımlanmasına olanak sağlar:
1. Kütlenin korunumu: Bir kimyasal reaksiyonda reaksiyona giren maddelerin kütleleri toplamı, çıkan maddelerin (ürünlerin) kütleleri toplamına eşittir.
2. Sabit oranlar Yasası: İki element birden fazla bileşik meydana oluşturuyorsa, birleşen iki elementin farklı miktarları arasında ağırlıkça tam sayılarla ifade edilen basit bir oran bulunur. Örneğin: H2O da 2 g hidrojenle 16 g oksijen birleşirken, OH de 1 g hidrojenle 16 g oksijen birleşmiştir. Buradan her iki bileşikte de aynı miktar oksijenle birleşen 2 g hidrojen ve 1 g hidrojeni birbirine oranlarsak 2 sayısını elde ederiz.
2)
Kuantum Sayıları
Dalga mekaniğinde, bir atom birden fazla elektron içerirse elektron kabuklara dağıtılır. Bir yada daha fazla orbitallerin altkabukları, bir yada daha fazla alt kabuklarında kabukları oluşturduğu düşünülür. Schrödiner denklemi polar koordinatlara göre çözülürse, eşitliğin sağ tarafı açısal fonksiyona, sol tarafı radyal (çapla ilgili) fonksiyona eşit olur. Radyal fonksiyondan yararlanarak baş kuantum sayısı (n) ve açısal fonksiyondan alt kabuk (azümütal) (l) ve orbital magnetik, ml kuantum sayıları elde edilir. Uhlenbeck ve Goudsmit elektronun çekirdek etrafında dolanırken aynı zamanda kendi etrafında da döndüğünü ortaya çıkardılar. ms ile yazılan elektronun spin kuantum sayısı kuantum mekaniğinden elde edilmemiştir. Elektronların saat yönünde + 1/2 (yukarıya doğru bir ok şeklinde gösterilir: ↑ aksi yönde dönmesi - 1/2 (aşağı doğru bir ok şeklinde gösterilir:↓. Bunlardan yararlanarak bir atomun çekirdeği etrafında dolanan elektronların birer kimlik numaraları olarak düşünülen dört ayrı kuantum sayısı şöyledir. Bir elektron yalnızca bu dört kuantum sayısı ile tarif edilir. Bunlardan bir tanesi eksikse o elektron tam olarak belirtilmiş olmaz.
Sembol İsmi Alabileceği değerler Özelliği
n Baş 1,2,3, Orbitalin enerji ve büyüklüğünü belirler
1 Alt kabuk 0,l,2,...,n-l Orbitalin şeklini belirler
mı Orbital l,-l,+1,. ..,0,1-1,1 Orbitalin yönlenmesini belirler
ms Spin +1/2, -1/2 Elektronun dönme yönünü belirler
Baş Kuantum Sayısı (n):
Baş kuantum sayısı(n) yaklaşık olarak Bohr'un tanımladığı n'ye karşılık gelir. Bu kuantum sayısı elektronun bulunduğu kabukları veya enerji düzeyini gösterir. 1,2,3,4,... gibi değerleri alır.n artı değerli bir tamsayıdır. Bu değerler büyük harflerle gösterilir. n=l K kabuğunu, n=2 L kabuğunu, n=3 M kabuğunu, n=4 N kabuğunu, ... gibi harflerle veya başkuantum sayıları ile de yazılan bu kabukların alt kabuklara ayrılması ile alt kabuk kuantum sayıları, bunların da alt yörüngelere ayrılması ile orbital kuantum sayıları oluşur. n, eletronun kabuğunu ve çekirdekten olan ortalama uzaklığını belilemektedir.
Alt Kabuk Kuantum Sayısı (1)
l, elektronun alt kabuğu ve orbitalinin şeklini verir. Verilen bir alt kabuğun her orbitali aynı enerjiye sahip bir yapıya sahiptir.Alt kabuk kuantum sayısı, sıfırdan başlayarak kaç tane alt kabuk varsa baş kuantum sayısının bir eksiğine (n-1) kadar numaralanır. Şöyle ki, n-1 (K) tabakası için l tane alt kabuk vardır. 1=0 diye numaraladığımızda ancak 1=0 numaralı alt kabuk kuantum sayılı alt kabuk olduğunu görüyoruz. n=2 (L) tabakası için iki alt kabuğun kuantum numaraları 1=0 ve 1=1 olacaktır. n=3 (M) tabakası için üç alt kabuk vardır ve bu üç alt kabuğun kuantum ayıları 1=0, 1=1 ve 1=2 olacaktır. Fakat bu sayılarla yetinmeyip, alt kabuk kuantum sayılarının gösterimini daha da sadeleştirmek için, sayılar yerine küçük harflerle gösterilirler. Örneğin, 1=0 yerine s, 1=2 yerine p, 1=3 yerine f, l=4 yerine g,... harfleri kullanılır. Bu harfler, sharp, principal, diffuse. fundamental,.,. gibi atomik spektrumlardaki çizimlere ait kelimelerin baş harfleridirler.
Kabuk Baş Kuantum Sayısı Alt Kabuk Sayısı Alt Kabuk Kuantum Sayısı Alt Kabuk Harfleri
K n=l 1 tane 1=0 s
L n=2 2 tane 1=0, 1=1 s,p
M n=3 3 tane 1=0,1=1,1=2 s,p,d
N n=4 4 tane 1=0,1=1,1=2,1=3 s,p,d,f
Orbital Kuantum Sayısı (ml)
ml, orbitalin yöneltisini belirtir.Magnetik kuantum sayısı diye de adlandırılan bu kuantum sayısı her bir alt kabukta bulunan orbitalleri belirler. Herbir alt kabuktaki orbital adeti o alt kabuğun kuantum numarasının iki katının bir fazlası yöntemi ile bulunur. (21+1).
ml = -1,..., 0,.. .,+1
Örnek verecek olursak; alt kabuk kuantum numarası 1=0 için önce orbital sayısını elde edelim: Orbital sayısı 21+1 kadar olacaktır yani 2x0+1 = 1 tanedir. Orbital kuantum numarası: mı = -1,...,0,...,+1 olduğundan ml= -0,...,0,...,+0=0 sayısı bulunacaktır. p orbitali için ( 1=1) yörünge sayısı mı=2xl+l=3 elde edilir.. mı=-l,0,+l olmak üzere mı=-l, mı=0, mı=+l olan üç orbital kuantun sayısı belirlenir. d orbitali için (1=2), ml=-2,-l,0,+l,+2 olacak şekilde mı=-2, mı=-1, mı=0, mı=+l, mı=+2 olan beş orbital kuantum numarası elde edilir.
1=0, s, bir tane s orbitaline (mı=0)
1=1, p, üç tane p orbitaline (mı=-l,0,+l)
1=2, d, beş tane d orbitaline (mı=-2,-l,0,+l,+2)
1=3, f, yedi tane f orbitaline (mı=-3,-2,-l,0,+l,+2,+3)
s alt kabuğu bir tane s orbitaline, p alt kabuğu px(p+1),py(p-1), pz(po) olarak üç tane p orbitaline, d alt kabuğu d-2, d-ı, d0, d+ı, d+2 (veya dz2, dz2-y2 ,dxy, dyz, dxz) olarak beş tane d orbitaline sahiptir. Her orbital en fazla iki elektron bulundurabilir. Bundan faydalanarak s alt kabuğu en çok 2, p alt kabuğu en çok 3x2=6, alt kabuğu en çok 5x2=10, f alt kabuğu da en çok 7x2=14 elektron üzerinde bulundurabilir. Her alt kabuk ve orbital herzaman ait olduğu baş kuantum sayısı ile belirlenir. 1s, 3s, 4px, 3p, 3dz2 gibi.
Orbitallerin Şekilleri ve Büyüklüğü
Elektronların Bohr yörüngeleri gibi bilinen daireler üzerinde değil, bulunma ihtimallerinin en fazla olabildiği bölgelerde orbital olabileceğini ortayı koyduk. Orbitalin şekli, elektronun bulunma olasılığı ile ilgili grafiğin kesit alanını almak suretiyle elde edilir. Bu şekilde elde edilen tüm s orbitalleri küresel bir yapıda bulunur. Olasılığın kesin bir sınırı olmaması nedeniyle şekli kolay gösterebilmek için dairesel bir çizgiyle gösterilir.. Baş kuantum sayısı üstte yazıldığı gibi orbitalin büyüklüğünü belirler. Baş kuantum sayısı arttıkça orbital aynı şeklini koruyarak şekli büyür. (2s küresel orbitalinin 1s küresel orbitaline nazaran büyük olması gibi).
Elektronların Yerleşim Düzeni:
Elektronik dizilişte atomun elektonik yapısı 1s, 2s, 2p gibi semboller alt kabukları, sağ üst köşedeki sayılarda her alt kabukta bulunan elektronların sayısını verir. Orbital kuantum sayısı ile spin kuantum sayılarının standart gösterimde yeri yoktur. Ancak tek tek elektronlar ele alındığında dört kuantum sayısı da gösterilebilir. Diyelim ki n=2 kabuğunun 1=0 (s) alt kabuğunun orbitallerinde 1 tane elektron bulunuyor. Bu durumda, 2s1 şeklinde gösterilebilir.
Elektronların bulunduğu yerler kabukların alt kabuklarına ait orbitallerdir.
s yörüngesi
s, p şematik gösterilişi.
s, p. d, f diye harflendirilen bu orbitallerde elektronların dizilişi gelişigüzel değildir. En düşük enerjili orbitalden b aşlayarak elektronlar dizilmeye başlarlar, aynı enerjiye sahip orbitaller birer tane elektron almadan herhangi biri çift elektron bulundurmaz.
(n+l) Kuralı:
Orbitallerin birbirlerine göre enerji seviyelerini karşılaştırmaya yarar. Elektron iki orbital seçeneğinden herzaman en düşük enerjili olanını tercih edeceği için orbitallerin göreceli enerjileri (n+1) kuantum sayılarına bakarak bulunur. (n+l) si düşük olan orbital düşük enerjili kabul edilir.Elektron bu düşük enerjili orbitali doldurur. 4s ve 4porbitallerini karşılaştıralım. 4s için n=4 ve l=0'dir. n+l si 4'tür. 4p'nin ise n=4 ve 1=1'dır. n+l'si 5'tir. 4s daha düşük enerjili olduğundan, elektron 4p yerine 4s'ye yerleşmiş olacaktır. Ayrıca iki orbitalin de n+l'si eşit olursa düşük enerjili orbital "n"si küçük olan orbitaldir. 2p ve 3s'yi karşılaştırdığımızda her ikisinin de n+l değeri 3 bulunur. Elektron 3s yerine 2p orbitalini tercih eder.
Hund Kuralı:
Hund kralına göre elektronlar bir alt kabuğun orbitallerine en fazla sayıda paralel spinli ve eşleşmemiş olacak şekilde dağılırlar. p alt tabakasının 3 tane p orbitali, d alt tabakasının 5 tane d orbitali, f alt tabakasının 7 tane f orbitali aynı enerji seviyesinde bulunurlar.Bu aynı enerji seviyeli orbitallerin her biri birer elektrona sahip olmadan önce orbitallerden herhangi biri iki elektrona sahip olamaz. Örneğin n=3, 1=1 (3p) alt tabakasında üç elektron bulunuyor. Bu kurala göre 3px orbitali iki elektron, 3py bir elektron taşıyıp da 3pz de hiç elektron olmaması bu kurala göre imkânsızdır. Bundan dolayı bu üç elektronun orbitalleri ve yerleşimi ancak ve ancak sadece 3px de l elektron, 3py de l elektron ve 3pz de l elektron şeklinde olabilir.
Pauli Dışarlama (exclusion) Kuralı:
Bir atomun içerdiği elektronların herbirinin dört ayrı kuantum sayısı (n, l, ml. ms) ile belirlenir.Bu kural bir atomda bulunan herhangi iki elektronun 4 kuantum sayısının da aynı değerler alamayacağını, en azından birer kuantum sayılarının farklı olduğunu söyler. Örneğin 2s orbitalinde bulunan iki elektron bu kuantum sayıları n=2, 1=0, ml=0 olmak üzere üçü de aynıdır. Fakat dördüncü kuantum sayıları farklıdır, bir elektronun ms = + 1/2 ve diğerinin ms = - 1/2 dir.
Elektronların orbitalterdeki düzenlenmesi a) elektron sayılarının orbitaller üzerine yazılması 1s22s22p63s2 şeklinde ve b) oklarla olmak üzere iki türlü olabilir. Oklarla gösterimde yatay çizgi (-) şeklinde gösterilen orbital üzerine elektron sayısı kadar ok çizilir. l s ↑ veya l s ↑↓ gibi.
Örneğin bor aomunun elektronik yapısını gösterirsek
B'un atom numarası 5 olduğundan 5 elektrona sahiptir. Bu 5 elektronun orbitallerde dizilişi aşağıdaki şekillerde gösterilebilir:
a) Sayılarla gösterim: En düşük enerjili orbital 1s'den itibaren başlayarak elektronların dizilişi yapılır. Burada her kabuk ancak bir s orbitaline sahip olabilir ve maksimum 2 elektron alır, p orbitalleri üç tanedir toplam 6 elektron alabilir, d orbitalleri beş tanedir 10 elektron alabilir ve f orbitalleri yedi tanedir ve 14 elektron alabilir şekilde toplu elektron sayısı gösterilir.
5B: 1s2 2s2 2p1
veya kendinden önce gelen soy gaz köşeli paranteze alarak ve geri kalan elektronları göstermek de mümkündür:
5B: [He] 2s2 2p1
b) Oklarla gösterim veya Hund kuralını uygulayarak gösterimde her bir elektron bir ok ile gösterildiğinden hangi orbitalde kaç elektron olduğu kolayca anlaşılır.
2p ↑ __
2s ↑↓_
(5B) 1s ↑↓_
Yukarı yönlü oklar ms = +1/2, aşağı yönlü oklar da ms =- 1/2 şeklinde düşünülerek elektronların dört kuantum sayısı da bu gösterimde açık bir şekilde ortaya çıkar.
Magnetik Özellikler:
Bir atomun orbitallerinde tek elektron varsa buna çiftleşmemiş elektron denir. Çiftleşmemiş elektron sayısı, ancak Hund Kuralına gösterimde görülebilir. Çiftleşmemiş elektrona sahip atom veya iyonların bir magnetik alan tarafından çekildiği, zayıfça mıknatıslık gösterdiği, deneysel olarak elde edilmiştir. Çiftleşmemiş elektronlara sahip maddelerin gösterdiği magnetik alana doğru çekilme özelliğine paramagnetizma denir. Bunun zıddı özellik (bütün elektronları çiftleşmiş maddelerin gösterdiği magnetik alan tarafından itilmesi) diamagnetizma adı verilir. Paramagnetizma sadece dışarıdan bir magnetik alan uygulandığı zaman gözlenenebilir. Birde kobalt, nikel, demir gibi ****llerin dışarıdan bir magnetik alan uygulanmadığı halde kendiliğinden magnetik özellik göstermesi özelliği vardır ki buna da ferromagnetizma denir. Ferromagnetik malzemelerde büyük sayıda paramagnetik iyonla malzeme içinde küçük bölgelerde magnetik momentleri aynı bir yönde yönlenmiş olarak toplanmışlardır. Bu bölgeler bir defa güçlü bir dış magnetik alana maruz bırakıldıktan sonra, magnetik momentleri devamlı olarak hep aynı yönde yönelirler. Halbuki paramagnetik cisimlerde dış alan etkisi kalktıktan sonra magnetik özellik de kaybolduğu gözükür.
3)Periyodik Tablo
Periyodik tablo özellikleri bakımından elementler iki büyük gruba (****ller, a****ller) ayrılır.Elementlerin %85 i ****l %15 i a****ldir. ****ller ile a****lleri ayıran sınır bölgesinde her iki grubun özelliklerini taşıyan bazı elementler bulunur.Bu elementlere yarı****l ismi verilir. Elementler tabloda A ve B grubu elementler olmak üzere ikiye ayrılırlar. A grubu elementleri baş grup elementler (s ve p), B grubu elementlerine de geçiş elementleri (d) ismi verilir. Geçiş elementleri, periyodik çizelgede IIA ile IIIA grubu elementleri arasında bulunurlar.Çizelgedeki yatay sıralara periyod, düşey sıralara grup ismi verilir. Doğadaki element sayısı 89 tane olup, laboratuvarda sentetik yolla çekirdek reaksiyonları ile elde edilen ve radyoaktif olan 20 elementle birlikte yaklaşık 109'u bulmaktadırlar. Doğadaki 89 elementin oda sıcaklığında 15'i gaz, 2'si sıvı ve 72'si de katıdır. Elementlerin isimlendirilmesi; i. o elementi keşfeden kişinin isminden yararlanarak (Küriyum, Einsteiniutn, Fermium gibi), ii. elementlerin keşfedildiği ülke veya şehrin ismine göre (Fransium, Germanyum, Polonyum,... gibi), iii. Elementin özelliğine göre (hidrojen: nydro=su, genes=üreten) ve çoğunlukla latince kelimelerle yapılmıştır, helyum: helios=güneş, lithium: lithos=kaya, selen=ay gibi latince kelimelerden türetilmiştir.
Atomik ve İyonik Çap:
Çekirdek etrafında elektron bulutları ile sarılmış küresel bir hacim işgal eden nötral bir atomun çapını kesin olarak bulmak oldukça güçtür. Ancak elektron bulutunun belirli bir hacimde sınırını çizerek oluşturulan küre atomun şeklini belirler. Buna göre belirlenmiş atomun çapı periyodik tabloda periyodlarda yatay olarak ilerledikçe -atom numarası arttıkça- küçülür. Nedeni yatay olarak ilerledikçe atomun dış kabuğuna bir elektron ve çekirdeğe de bir proton eklenir. Ancak kabuğa eklenen bir elektronun atomun hacmini genişletme gücü, çekirdeğe katılan bir protonun atomun hacmini küçültme gücüne eşit değildir. Daha küçüktür. Protonun atomun hacmini küçültme gücü galip geldiğinden atom çapı yatay olarak gittikçe küçülür.
Atomik çaplar gruplarda aşağı doğru indikçe büyür. Çünkü her grupta elektron bir üst kabuğa girer (n=2, n=3,... gibi) ve ilave protonların atom çapını küçültme etkisi, üst kabuğa girmiş bulunan elektronların çapı büyültme etkisinin yanında küçük kalır. 5B'da n=2 kabuğu varken 13Al'de n=3 kabuğu vardır. 5B'un atomik çapı 0.080 nm, 13Al'mun ki ise 0.143 nm'dir. Bütün bunların yanında elektron kaybettiği zaman oluşan iyonun çapının daha küçük, elektron kazandığı zaman oluşan iyonun çapının da daha büyük olacağı bilinmektedir.
İyonlaşma Enerjisi:
Herzaman dışarıdan ısı alan (endotermik) bir kimyasal olaydır. Gaz halindeki bir atomdan bir elektronu çıkarabilmek için gerekli minimum enerjiye iyonlaşma enerjisi ismi verilir. Bir elektronu çıkarmak için gerekli enerji birinci iyonlaşma enerjisi, ikinciyi çıkarmak için gerekli enerji ikinci iyonlaşma enerjisi üçüncüyü çıkarmak için gerekli enerjide üçüncü iyonlaşma enerjisi ismini alır. Tabii ki birinci iyonlaşmadan sonra + yüklü bir iyon oluşur. Artık bu + yüklü iyondan ikinci bir elektronu çıkarmak veya üçüncü bir elektronu çıkarmak daha büyük bir enerji gerektirir.
Atom büyüklüğü arttıkça iyonlaşma enerjisi azalır. Buna göre periyotlarda soldan sağa doğru gittikçe atom çapı küçülür ve iyonlaşma enerjisi artarken, gruplarda yukarıdan aşağı indikçe atom çapı büyüdüğünden iyonlaşma enerjisi azalır.
Bazı elementlerin I. iyonlaşma enerjileri (kJ/mol).
H He
1312 2372
Li Be B C N O F Ne
520 899 801 1086 1402 1314 1681 2081
Na Mg Al Si P S Cl Ar
496 738 578 786 1012 1000 1251 1521
K Ca Ga Ge As Se Br Kr
419 590 579 762 947 941 1140 1351
Elektron İlgisi:
İyonlaşma olayının tersine, gaz halindeki bir atomun bir elektron yakalaması ile açığa çıkan enerjiye elektron ilgisi denir. Bu durumda eksi yüklü bir iyon oluşur.
Atoma yaklaşan elektron atoma ait elektron bulutu tarafından itilirken çekirdek tarafından da çekilir. Bu çekme itmeden büyük olursa enerji yayınlanır. Birinci elektron alma çoğunlukla enerji yayınlar (ekzotermik) fakat ikinci ve üçüncü elektron almalar daima dışarıdan enerji isteye (endotermik) olaylardır.
Bazı elementlerin elektron ilgileri.
H He
-73 (21)
Li Be B C N O F Ne
-60 (240) -83 -123 0.0 -141 -322 (29)
Na Mg Al Si P S Cl Ar
-53 (230) (-50) -120 -74 -200 -349 (35)
Elektronegatiftik:
Elektronegatiflik iyonlaşma enerjisi ve elektron ilgisini birleştiren bir tanımdır. Bir atomun molekül içinde bir kimyasal bağda elektronları kendine doğru çekme yeteneğidir. Elektronegatiflik periyodik tabloda soldan sağa gittikçe artar, yukarıdan aşağı indikçe azalır. Elektronegatifliği en yüksek olan flor için 4.0 standart kabul edilerek buna göre diğer bazı elementlerin elektronegatiflik değerleri ve elementlerin atom numaraları ile elektronegatiflik değerlerinin değişimi grafiği aşağıda verilmiştir.
İzoelektronik:
Bazı elementler elektron alıp vererek diğer bazı kementlerin elektron sayısına eşit elektrona sahip olabilirler. Elektron sayıları eşit olan element veya iyonlara izoelektronik ismi verilir. Örneğin 10Ne 10 elektron, 9F 9 elektrona sahiptir. Flor bir elektron daha alarak 10 elektrona sahip (F iyonu) olur. Böylece 10Ne ile 9F - izoelektroniktir denir. Buna benzer şekilde 7N3-, 8O2-, 9F-, 10Ne , 11Na+ , 12Mg2+, 13Al 3+ birbiriyle izoelektroniktir. Hepsinin on elektronu bulumaktadır
Atomun Tarihsel Gelişimi
ATOMUN TARİHSEL GELİŞİMİ
Big Bang teorisinin de bir kez daha ortaya koyduğu gibi, Allah evreni yokluktan var etmiştir. Bu büyük patlama, her yönüyle insanı düşündüren, tesadüflerle izah edilemeyecek ince hesaplar ve detaylarla doludur.
Patlamanın her anındaki sıcaklık, atom parçacıklarının sayısı, o anda devreye giren kuvvetler ve bu kuvvetlerin şiddetleri çok hassas değerlere sahip olmalıdır. Bu değerlerin birinin bile sağlanamaması durumunda, bugün içinde yaşadığımız evren var olamazdı. Kastettiğimiz değerlerin herhangi birinin matematiksel olarak "0"a yakın bir miktarda dahi değişmesi, bu sonu hazırlamaya yeterlidir.
Kısacası evren ve onun yapı taşı olan atomlar Büyük Patlama anından hemen sonra Allah'ın yarattığı bu dengeler sayesinde yoktan var olmaya başlamıştır. Bilim adamları bu oluşum sırasında meydana gelen olayların mükemmel zamanlamalarını ve bu zamanlamalarda devrede olan fizik kurallarının düzenini anlamak için sayısız çalışmalar yapmışlardır. Bugün artık bu konuda çalışma yapan tüm bilimadamlarının kabul ettiği gerçekler sitemizin devam sayfasında verilmiştir.
"0" anı: Ne maddenin, ne de zamanın var olmadığı ve patlamanın gerçekleştiği bu "an", fizikte t (zaman) = 0 anı olarak kabul edilmektedir. Yani t=0 anında hiçbir şey yoktur. Yaratılmanın başladığı bu "an"dan önceyi tarif edebilmek için, o anda var olan fizik kurallarını bilmemiz gerekir. Çünkü şu an var olan fizik kanunları patlamanın ilk anlarında geçerli değildir.
Fiziğin tanımlayabildiği olaylar en küçük zaman birimi olan 10-43 saniyeden itibaren başlar. Bu, insan aklının asla kavrayamayacağı bir zaman dilimidir. Peki acaba, hayal bile edemediğimiz, bu küçük zaman aralığında neler olmuştur? Fizikçiler bu anda meydana gelen olayları tüm detaylarıyla açıklayabilecek bir teoriyi şu ana kadar geliştirememişlerdir. (1)
Çünkü bilim adamlarının ellerinde hesap yapabilmeleri için gereken malzeme yoktur. Matematik ve fizik kurallarının tanımları bu sınırda tıkanıp kalmıştır. Yani her bir detayı çok hassas dengeler üzerine kurulmuş bu patlamanın öncesi de, bu ilk anları da fiziğin ve insanın kavrama gücünün ötesinde bir yaratılışa sahiptir...
Zamanın olmadığı bir andan başlayan bu yaratılışı an an madde evreninin ve fizik kurallarının ortaya çıkmasını sağlamıştır. Şimdi bu patlamada çok kısa süre içerisinde büyük bir hassasiyetle meydana gelen olaylara bir göz atalım:
Yukarıda da belirttiğimiz gibi fizikte her şey 10-43 saniye sonrasından itibaren hesaplanabilir ve ancak bu andan sonra enerji ve zaman tarif edilebilir. Yaratılışın bu anında, sıcaklık değeri 1032 (100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000) derecedir. Bir kıyaslama yapacak olursak, güneşin sıcaklık derecesi milyonlarla (108), güneşten çok büyük yıldızların sıcaklığı ise ancak milyarlarla (1011) ifade edilir. Şu an tespit edebildiğimiz en yüksek sıcaklık milyar derecelerle sınırlıyken, 10-43 anındaki sıcaklığın ne derece yüksek olduğu konusunda bir kıyas yapabilmek mümkündür.
10-43 saniyelik bu dönemden bir aşama ileri gidip saniyenin 10-37 olduğu zamana geliriz. Bu iki süre arasındaki aralık bir-iki saniye gibi bir an değildir. Saniyenin katrilyon kere katrilyonda biri kadar bir zaman aralığından bahsedilmektedir. Sıcaklık yine olağanüstü yüksek olup 1029 (100.000.000.000.000.000.000.000.000.000)°C değerindedir. Bu aşamada henüz atomlar yaratılmamıştır.(2)
Bir adım daha atıp 10-2 saniyelik döneme giriyoruz. Bu aralık, bir saniyenin yüzde birini ifade etmektedir. Bu zaman dilimi içinde sıcaklık 100 milyar derecedir. Bu dönemde "ilk evren" şekillenmeye başlamıştır. Daha atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötron gibi parçacıklar görünürde yoktur. Ortada sadece elektron ve onun zıttı olan pozitron (anti-elektron) vardır. Çünkü evrenin o anki sıcaklığı ve hızı sadece bu parçacıkların oluşmasına izin verir. Yokluğun ardından patlama gerçekleşeli daha 1 saniye bile geçmeden, elektron ve pozitronlar oluşmuştur.
Bu andan sonra oluşacak her atom parçacığının hangi anda ortaya çıkacağı çok önemlidir. Çünkü şu andaki fizik kurallarının ortaya çıkması için her parçacık özel bir anda ortaya çıkmak zorundadır. Hangi parçanın önce oluşacağı çok büyük bir önem taşımaktadır. Bu sıralama ya da zamanlamadaki en ufak bir oynama sonucunda, evrenin bugünkü haline gelmesi mümkün olmazdı.
Şimdi burada durup biraz düşünelim.
Büyük Patlama teorisi, evreni oluşturan tüm maddenin yokluktan ortaya çıktığını göstermesiyle Allah'ın varlığının bir delilini ortaya koymuş oldu. Ancak bununla kalmadı, Büyük Patlama'nın ardından henüz 1 saniye bile geçmeden atomun yapıtaşlarının da yoktan var olduğunu gösterdi. Bu parçacıkların sahip olduğu inanılmaz denge ve düzene dikkat etmek gerekir. İlerleyen sayfalarda daha detaylı anlatacağımız bu dengeler sayesinde evren bugünkü durumundadır ve yine bu dengeler sayesinde bizler yaşamımızı rahatça sürdürebiliriz. Kısacası, büyük bir karmaşa ve düzensizlik yaratması beklenebilecek bir patlamanın ardından mükemmel bir düzen, bizlerin "fizik kuralları" olarak adlandırdığı değişmeyen kanunlar ortaya çıkmıştır. Bu ise, Büyük Patlama da dahil evrenin yaratılışından itibaren her anın kusursuzca tasarlandığını bizlere kanıtlamaktadır.
Bir aşama sonra, 10-1 saniye kadar bir zamanın geçtiği bir ana geliriz. Bu sırada sıcaklık 30 milyar derecedir. t=0 anından bu döneme gelene kadar henüz 1 saniye bile geçmemiştir. Ancak atomun diğer parçacıkları olan nötron ve protonlar artık belirmeye başlamıştır. Daha sonra kusursuz yapılarını inceleyeceğiniz nötron ve protonlar, işte bu şekilde yokluktan "an"dan bile kısa bir süre içerisinde yaratılmışlardır.
Patlamadan sonraki 1. saniyeye gelelim. Bu dönemdeki kütlesel yoğunluğun derecesine baktığımızda, yine olağanüstü büyük bir rakamla karşı karşıya olduğumuzu görürüz. Yapılan hesaplamalara göre bu dönemdeki mevcut kütlenin yoğunluk değeri, litre başına 3.8 milyar kilogramdır. Milyar kilogram olarak ifade edilen bu rakamı, aritmetik olarak tespit edebilmek ve bu rakamı kağıt üzerinde göstermek kolaydır. Ancak, bu değeri tam olarak kavrayabilmek mümkün değildir. Bu rakamın büyüklüğünü daha kolay ifade edebilmek için çok basit bir örnek verecek olursak; "Himalayalardaki Everest tepesi bu yoğunluğa sahip olsaydı, kazanacağı çekim kuvveti ile dünyamızı bir anda yutabilirdi" diyebiliriz. (3)
Bir sonraki zaman diliminin en belirgin özelliği ise sıcaklığın oldukça düşük bir değere ulaşmış olmasıdır. Evren artık yaklaşık 14 saniyelik bir ömre sahiptir ve sıcaklık da 3 milyar derecedir ve çok müthiş bir hızla genişlemeye devam etmektedir.
Hidrojen ve helyum çekirdekleri gibi kararlı atom çekirdeklerinin oluşmaya başladığı dönem de işte bu dönemdir. Yani bir proton ile bir nötron ilk defa yan yana durabilecekleri bir ortam bulmuşlardır. Kütleleri var ile yok arası olan bu iki parçacık olağanüstü bir çekim oluşturarak, o müthiş yayılma hızına karşı koymaya başlamışlardır. Ortada son derece bilinçli, kontrollü bir gidiş olduğu bellidir. İnanılmaz bir patlamanın ardından, büyük bir denge, hassas bir düzen oluşmaktadır. Protonlar ve nötronlar bir araya gelmeye, maddenin yapı taşı olan atomu oluşturmaya başlamışlardır. Oysa bu parçacıkların, maddeyi oluşturabilmek için gerekli hassas dengeleri sağlayabilecek bir güce ve bilince sahip olmaları elbette ki mümkün değildir.
Bu oluşumu takip eden dönemde, evrenin sıcaklığı 1 milyar dereceye düşmüştür. Bu sıcaklık güneşimizin merkez sıcaklığının 60 katıdır. İlk dönemden bu döneme kadar geçen süre sadece 3 dakika 2 saniyedir. Artık foton, proton, anti-proton, nötrino ve anti-nötrino gibi atom altı parçacıklar çoğunluktadır. Bu dönemde var olan tüm parçacıkların sayıları ve birbirleri ile olan etkileşimleri çok kritiktir. Öyle ki, herhangi bir parçacığın sayısındaki en ufak bir farklılık, bunların belirlediği enerji düzeyini bozacak ve enerjinin maddeye dönüşmesini engelleyecektir.
Örneğin elektron ve pozitronları ele alalım: Elektron ve pozitron bir araya geldiğinde enerji açığa çıkar. Bu sebeple ikisinin de sayıları çok önemlidir. Diyelim ki 10 birim elektron ve 8 birim pozitron karşı karşıya geliyor. Bu durumda, 10 birim elektronun 8 birimi, yine 8 birim pozitronla etkileşime girer ve böylece enerji açığa çıkar. Sonuçta, 2 birim elektron serbest kalır. Elektron, evrenin yapı taşı olan atomu oluşturan parçacıklardan biri olduğundan, evrenin var olabilmesi için bu dönemde gerekli miktarda elektron olması şarttır. Az önceki örnek üzerinde düşünmeye devam edersek, karşı karşıya gelen elektron ve pozitronlardan, eğer pozitronların sayısı daha fazla olsaydı, sonuçta açığa çıkan enerjiden elektron yerine pozitronlar arta kalacak ve madde evreni asla oluşamayacaktı. Pozitron ve elektronların sayısı eşit olsaydı, bu kez de ortaya sadece enerji çıkacak, maddesel evrene dair hiçbir şey oluşmayacaktı. Oysa elektron sayısındaki bu fazlalık, sonradan evrendeki protonların sayısına eşit olacak şekilde çok hassas bir ölçüyle ayarlanmıştır. Çünkü daha sonradan oluşacak olan atomda, elektron ve proton sayıları birbirine eşit olacaktır.
İşte, Büyük Patlama'dan sonra ortaya çıkan parçacıkların sayısı bu kadar ince bir hesapla belirlenmiş ve sonuçta madde evreni oluşabilmiştir. Prof. Dr. Steven Weinberg bu parçacıklar arasındaki etkileşimin ne derece kritik olduğunu şu sözleriyle vurgulamaktadır:
Evrende ilk birkaç dakikada gerçekten de kesin olarak eşit sayıda parçacık ve karşıt parçacık oluşmuş olsaydı, sıcaklık 1.000.000.000 derecenin altına düştüğünde, bunların tümü yok olur ve ışınım dışında hiçbir şey kalmazdı. Bu olasılığa karşı çok iyi bir kanıt vardır: Var olmamız. Parçacık ve karşı parçacıkların yok olmasının ardından şimdiki evrenin maddesini sağlamak üzere geriye bir şeylerin kalabilmesi için, pozitronlardan biraz daha çok elektron, karşı protonlardan biraz daha çok proton ve karşı nötronlardan biraz daha çok nötron var olmalıydı.(4)
İlk dönemden bu yana toplam 34 dakika 40 saniye geçmiştir. Evrenimiz artık yarım saat yaşındadır. Sıcaklık milyar derecelerden düşmüş, 300 milyon dereceye ulaşmıştır. Elektronlarla pozitronlar birbirleriyle çarpışarak enerji açığa çıkarmayı sürdürürler. Artık atomu oluşturacak olan parçacıkların sayıları, madde evreninin oluşmasına imkan sağlayacak şekilde dengelenmiştir.
Patlamanın hızının nispeten yavaşlamasıyla birlikte neredeyse kütlesi dahi olmayan bu parçacıklar birbirlerinin etkisine girmeye başlarlar. İlk hidrojen atomu, bir elektronun bir protonun yörüngesine girmesiyle oluşur. Bu oluşumla birlikte evrende göreceğimiz temel kuvvetlerle tanışmış oluruz.
İnsan kavrayışının çok üstünde bir tasarım ürünü olan ve yapıları çok hassas dengeler üzerine oturan bu parçacıkların tesadüfler sonucu bir araya gelip, üstelik de hepsinin aynı davranışta bulunmaları kuşkusuz imkansızdır. Bu kusursuzluk, üzerinde araştırma yapan herkesi çok önemli bir gerçeğe götürür. Ortada üstün bir "yaratılış" ve bu yaratılışın her anında eşsiz bir kontrol vardır. Çünkü patlama sonrasında meydana gelen her parçacığın belirli bir zamanda, belirli bir ısıda ve belirli bir hızla oluşmaları gerekir. Öyleki bu haliyle, adeta kurulmuş bir saat gibi çalışan bu sistem, çalışmaya başlamadan önce bu ince ayarlarıyla birlikte programlanmıştır. Yani büyük patlama ve onun sonucunda ortaya çıkan kusursuz evren, patlama başlamadan önce tasarlanmış ve daha sonra harekete geçirilmiştir.
Evreni düzenleyen, tasarlayan ve kontrol eden bu irade, elbette ki her şeyin yaratıcısı olan Allah'tır.
Bu tasarım yalnızca atomda değil, evrenin büyük küçük her kütlesinde gözlemlenebilir. Başlangıçta birbirinden ışık hızıyla kopup uzaklaşan bu parçacıklardan yalnızca hidrojen atomları oluşmakla kalmamış, bugünkü evrenin içerdiği bütün muazzam sistemler, diğer atomlar, moleküller, gezegenler, güneşler, güneş sistemleri, galaksiler, kuasarlar, vs. muhteşem bir plan, ölçü ve denge içinde sırayla meydana gelmişlerdir. Sadece bir atomun oluşması için gereken parçacıkların şans eseri bir araya gelmeleri, hassas dengeleri oluşturmaları dahi imkansızken, gezegenlerin, galaksilerin, kısacası evrendeki işleyişi sağlayan tüm sistemlerin hepsinin teker teker şans eseri oluşup dengelere kavuştuğunu iddia etmek tamamen akıl ve mantık dışı olur. Bu eşsiz tasarımı yapan irade tüm evrenin Yaratıcısı olan Allah'tır.
Oluşumu tek başına bir mucize olan hidrojen atomunu diğer atomların oluşması takip etmiştir. Ancak, burada hemen akla "diğer atomlar neye göre oluştu, niçin tüm proton ve nötronlar sadece hidrojen atomunu oluşturmadılar, parçacıklar hangi atomdan ne kadar oluşturacaklarına nasıl karar verdiler?..." gibi sorular gelmektedir. Bu soruların cevabı bizi yine aynı sonuca götürmektedir: Hidrojenin ve onu takip eden tüm atomların ortaya çıkışında büyük bir kudret, kontrol ve tasarım vardır. Bu kontrol ve tasarım insan aklının sınırlarını zorlayan, ortada açık bir "yaratılış" olduğunu gösteren özelliktedir. Büyük Patlama ile ortaya çıkan fizik kuralları, aradan geçen yaklaşık 17 milyar yıllık zamanda herhangi bir değişikliğe uğramamıştır. Üstelik bu kurallar öyle ince hesaplar neticesinde var edilmişlerdir ki, bugünkü değerlerinden milimetrik sapmalar bile tüm evrendeki yapıyı ve düzeni alt üst edebilecek sonuçlar doğurabilir. Bu noktada ünlü fizikçi Prof. Stephen Hawking'in konuyla ilgili sözleri ilgi çekicidir. Hawking, anlatılan olayların aslında kavrayabildiğimizden çok daha ince hesaplar üzerine kurulduğunu şöyle açıklamaktadır:
Eğer Big Bang'ten bir saniye sonra genişleme oranı, 100.000 milyon kere milyonda bir değeri kadar az olsaydı, evren genişlemeyi bırakıp kendi içine çökecekti. (5)
Bu derece ince hesaplar üzerine kurulmuş olan Büyük Patlama, zamanın, mekanın ve maddenin kendiliğinden var olmadığını, herşeyin Allah tarafından yaratıldığını açıkça ortaya koymaktadır. Çünkü yukarıda anlatılan olayların, başıboş tesadüfler sonucu meydana gelmesi ve evrenin yapı taşı olan atomu oluşturması kesinlikle mümkün değildir.
Nitekim bu konu ile ilgilenen pek çok bilim adamı evrenin yaratılışında sonsuz bir kuvvetin varlığını ve büyüklüğünü kabul etmiş durumdadır. Ünlü astrofizikçi Hugh Ross evrenin Yaratıcısı'nın tüm boyutların üzerinde olduğunu şöyle açıklar:
Zaman, olayların meydana geldiği boyuttur. Eğer zaman, patlamayla birlikte ortaya çıkmışsa, o zaman evreni meydana getiren nedenin evrendeki zaman ve mekandan tamamen bağımsız olması gerekir. Bu bize Yaratıcı'nın evrendeki tüm boyutların üzerinde olduğunu gösteriyor. Aynı zamanda Yaratıcı'nın bazılarının savunduğu gibi evrenin kendisi olmadığını ve evreni kapladığını, sadece evrenin içindeki bir güç olmadığını kanıtlıyor. (6)
Big Bang'in en önemli özelliği, bu teoriyle insanların Allah'ın gücünü daha iyi anlama imkanı bulmalarıdır. İçinde barındırdığı tüm maddelerle birlikte bir evrenin yoktan meydana gelmesi Allah'ın gücünün en büyük delillerindendir. Patlama sırasındaki enerjinin hassas dengesi ise, Allah'ın ilminin sonsuzluğunu düşündürtmeye yönelik çok büyük bir işarettir.