Konu anlatımı
Atom, çekirdek ve çevresindeki elektronlardan oluşur. Bir atomun hangi elemente ait olduğunu, kaç nötron içerdiğini ve iyon hâline geçince kaç elektronu kaldığını bulmak, bu konudaki soruların çoğunun temelidir. Bu alt başlıkta temel tanecikleri, atom ve kütle numarasını ve iyonlarda tanecik sayılarının nasıl bulunduğunu göreceksin.
Temel tanecikler
Proton pozitif (+1), elektron negatif (−1) yüklüdür; nötron yüksüzdür. Proton ve nötron çekirdekte bulunur ve kütleleri yaklaşık 1 akb'dir. Elektron çekirdeğin çevresinde bulunur ve kütlesi protonunkinin yaklaşık 1836'da biridir. Bu yüzden atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdekte toplanmıştır; atomun hacminin ise neredeyse tamamı elektronların bulunduğu boşluktur. Bu taneciklerin yüklerinin ve kütlelerinin nasıl ölçüldüğü TYT kapsamında değildir.
Atom numarası ve kütle numarası
Bir atomun çekirdeğindeki proton sayısına atom numarası denir; atom numarası elementin kimliğidir ve çekirdek yüküne eşittir. Nötr bir atomda elektron sayısı proton sayısına eşittir. Proton ve nötron sayılarının toplamına kütle numarası (nükleon sayısı) denir. Gösterimde sembolün sol üstüne kütle numarası, sol altına atom numarası, sağ üstüne iyon yükü yazılır: ²³₁₁Na yazımında 23 kütle numarası, 11 atom numarasıdır; bu atomda 11 proton, 23 − 11 = 12 nötron ve 11 elektron vardır.
İyonlar
Atomlar elektron alıp vererek iyon oluşturur; bu sırada çekirdekteki proton ve nötron sayıları değişmez. Elektron veren atom pozitif yüklü iyon (katyon), elektron alan atom negatif yüklü iyon (anyon) olur. İyonun yükü proton sayısı ile elektron sayısının farkıdır; buradan elektron sayısı = proton sayısı − yük bulunur. Na⁺ iyonunda 11 − 1 = 10, Cl⁻ iyonunda 17 + 1 = 18 elektron vardır. Proton sayısı değişmediği için iyon, atomun ait olduğu elementin bir taneciği olarak kalır; ama elektron sayısı farklı olduğu için kimyasal özellikleri atomunkinden farklıdır.
Tanecik sayısı bulma
Soruların çoğu şu dört eşitlikle çözülür:
- Proton sayısı = atom numarası
- Nötron sayısı = kütle numarası − atom numarası
- Elektron sayısı = proton sayısı − iyon yükü (X²⁻ için p + 2, X³⁺ için p − 3)
- Kütle numarası = proton sayısı + nötron sayısı
Çözümlü örnekler
Örnek 1. ⁴⁰₂₀Ca²⁺, ³⁵₁₇Cl⁻ ve ¹⁴₇N³⁻ taneciklerinin proton, nötron ve elektron sayılarını bulunuz.
Çözüm. Ca²⁺ iyonunda 20 proton ve 40 − 20 = 20 nötron vardır; atom iki elektron verdiği için elektron sayısı 20 − 2 = 18 olur. Cl⁻ iyonunda 17 proton, 35 − 17 = 18 nötron ve 17 + 1 = 18 elektron bulunur. N³⁻ iyonunda 7 proton, 14 − 7 = 7 nötron ve 7 + 3 = 10 elektron bulunur. Ca²⁺ ve Cl⁻ iyonlarının elektron sayıları eşittir.
Örnek 2. Bir X³⁺ iyonunda 10 elektron ve 14 nötron vardır. X'in atom numarası ve kütle numarası kaçtır?
Çözüm. X³⁺ iyonu, nötr X atomunun üç elektron vermesiyle oluşur. Bu yüzden nötr atomda 10 + 3 = 13 elektron, dolayısıyla 13 proton vardır; atom numarası 13'tür. Kütle numarası proton ve nötron sayılarının toplamıdır: 13 + 14 = 27. Atom numarası 13 olan element alüminyumdur.
Örnek 3. Elektron sayısı 18 ve kütle numarası 32 olan bir Y²⁻ iyonunun proton ve nötron sayısı kaçtır?
Çözüm. Y²⁻ iyonu nötr atomun iki elektron almasıyla oluşur; nötr atomda 18 − 2 = 16 elektron ve dolayısıyla 16 proton vardır. Nötron sayısı kütle numarasından proton sayısını çıkararak bulunur: 32 − 16 = 16. Atom numarası 16 olan element kükürttür.
Sık yapılan hatalar
- İyon oluşurken proton sayısının değiştiğini sanmak; iyonlaşmada yalnızca elektron sayısı değişir.
- Katyonda elektron sayısını bulurken yükü eklemek; X³⁺ iyonunda elektron sayısı p − 3 olur.
- Atomun kütlesinin elektronlarda toplandığını sanmak; kütlenin neredeyse tamamı çekirdektedir.
- Proton +1, elektron −1, nötron yüksüz; proton ve nötron yaklaşık 1 akb.
- Atom numarası = proton sayısı; kütle numarası = proton + nötron.
- Elektron sayısı = proton sayısı − iyon yükü.