31 - MADDE VE ATOM ÜZERİNDE YENİ BİLGİLER

Element: Kendisinden, başka başka özellikde maddeler çıkarılamıyan saf maddelere (Element=eleman) veyâ (Basît cism) denir. Saf şeker, bir eleman değildir. Çünki, şekerden, karbon [kömür], hidrogen ve oksigen maddeleri çıkabilir. Saf demir, bakır, kükürt birer elementdir. Yüzbeş element vardır. Her element, kimyâ tepkimelerinde bölünemiyen en küçük parçaların yığınıdır. Bu parçalara, yunanca (Atom) denir. Herbir element, birbirlerine benziyen atomlar yığınıdır.

Birbirine benzemiyen atomların yığınına, bileşik cism veyâ (Mürekkeb cism) denir. Su, mürekkeb bir cismdir. Çünki, hidrogen ve oksigen atomlarından yapılmışdır. Bileşik bir cism, başka başka özellik taşıyan maddelere ayrılabilir.

Yüzbeş element üçe ayrılır:

1 - Hakîkî metal [ma’den], yetmişsekiz dânedir. Bunlar, fizik bakımından parlakdır. İçlerinde yalnız civa, normal şartlarda, mâyi’ [sıvı] hâlindedir. Diğerleri sulb [katı]dır. Döverek levha ve tel hâline gelir. Harâreti [ısıyı] ve elektriği iyi nakl eder, iyi iletir. Kimyâ bakımından da, buhâr hâlinde, birer atom hâlinde uçar ve bileşik hâle geçince, atomları artı elektrik yüklü olur. Eksi yüklü olamaz. Elektrik yükü taşıyan atomlara (İyon) denir. İyon, serbest hâlde bulunamaz. Artı elektrik taşıyan atomlara (Katyon) denir. Eksi elektrik taşıyan atomlara (Anyon) denir. O hâlde, bir ma’den atomu, başka bir ma’den atomu ile veyâ hidrogen atomu ile birleşemez. İki element atomunun bir araya gelmesi için, başka başka elektrik taşıması lâzımdır. Çünki, benzer yüklü iki atom, birbirini çekmez, iter. Hidrogen atomları ma’den olmadığı hâlde, bileşik hâlde dâimâ artı elektrik taşır.

2 - Ma’den olmıyan [ametal] elementler, onyedi dânedir. Bunlardan bir dânesi [Brom] sıvı hâlinde, onbir dânesi gaz hâlindedir. Altısı âdî gaz olup, molekül hâlindedir. Beşi necîb [soy] gaz olup, hep atom hâlindedir. Fizik hâssaları, ma’denlerin aksidir. Kükürt gibi, katı olanları döğülünce, levha hâline gelmeyip, toz hâline gelir. Kimyâ bakımından, gaz hâlinde iken, iki atomdan yapılmış molekül hâlinde uçarlar. [Necîb gazlar müstesnâ.] Bileşik hâlde iken atomları, ba’zan artı, ba’zan eksi yüklü olabilir. O hâlde, birbirleri ile ve hidrogen atomu ile ve ma’denler ile birleşebilirler. Oksigen gazı ametaldir. Müstesnâ olarak, bileşiklerinde, hep eksi elektrik taşımakdadır. Karbon, kükürt de ametaldir.

3 - Yarı ma’denler, on adeddir. Bunlar, fizik bakımından ma’denlere, kimyâ bakımından ametallere benzer. Arsenik, kalay, kurşun yarı ma’dendir.

Bileşik cismler ikiye ayrılır:

A - Organik [veyâ uzvî] bileşik cismlerdir. Bunların suda eriyikleri dâimâ molekül hâlinde bulunur. Molekülleri karbon ile hidrogeni hâvîdirler. Başka elementler de bulunabilir. Yanıcıdırlar. Yağ, şeker, ispirto gibi.

B - Organik [uzvî] olmıyan bileşiklerdir. Bunlarda, karbon ile hidrogen bir arada bulunmaz. Bunlara, anorganik veyâ inorganik bileşikler denir. Yemek tuzu, cam gibi. Pencere camı 572 [m. 1176] da, gözlük camı 686 [m. 1287] da keşf edildi. Anorganik bileşikler ikiye ayrılır: Birinci sınıf bileşikler. İkinci sınıf bileşikler.

Herhangi bir bileşik cismi meydâna getirmek için atomlar iki dürlü birleşebilir:

1 - İki veyâ ziyâde elementin atomları, boşlukda, sıra ile dizilir. Böyle milyonlarla iyon yığını, bir cism meydâna getirir. Böyle bir cism, bir sandık kesme şekere benzer. Bunlara, (İyon şebekesi) denir. İnorganik ma’den bileşikleri, ya’nî içinde ma’den bulunan inorganik bileşikler, iyon şebekesidir. Bunlar katıdır, ısıtılınca uçmaz, parçalanır.

2 - İki veyâ dahâ ziyâde elementin mu’ayyen ve az sayıda atomu birleşerek, molekül yapar. Moleküller de, biraraya gelerek, bir cism meydâna getirir. Böyle bir cism, bir sandık şeker külâhına benzer. Bunlara, (Molekül şebekesi) denir. İçinde ma’den bulunmıyan inorganik bileşikler ve organik bileşiklerin hemen hepsi molekül şebekesidir. Bunlar, gaz hâlinde, sıvı (mâyı’) ve katı hâlde de olur. Katı ve mâyı’ hâlindekiler ısıtılınca, gaz hâle geçerek, molekül hâlinde uçarlar.

Bütün elementler, serbest element hâlinde iken, atomları elektrik yükü taşımaz, nötrdür, sıfır kıymetlidir. İki elementin birleşmesinden meydâna gelen anorganik bileşiklere, (Birinci sınıf) bileşik denir. Birinci sınıf bileşikler üçe ayrılır: Oksid, asid, tuz. İçinde üç element bulunan anorganik bileşiklere, (İkinci sınıf bileşikler) denir. Bunlar da üçe ayrılır: Asid, baz, tuz. Bir bileşik içindeki ma’den atomları dâimâ artı elektrik yükü taşır.

Yanmak, oksigen gazı ile birleşmek demekdir. Gazların, buhârların yanmasına (Alev) denir. Katı cismler alevle yanmaz. Kükürdün buhârı, odunun, mumun sıcakda parçalanmasından meydâna gelen gazlar, alevle yanıyor. Yanma yerine, (Oksidlenme) ve (Yükselme) de denir. Yanan bir atomun elektrik yükü artar. Meselâ, hidrogen gazı oksigenle birleşince, serbest hidrogen atomları, sıfır kıymetli iken, oksigenle birleşirken, oksigen atomuna elektron vererek, artı bir [+1] kıymetli olurlar. O hâlde, bir atomun değeri yükselince, bu atom yandı, oksidlendi denir. Maddeler yanarken harâret [ısı] saçar.

Şuâ’: Sulb, ya’nî katı veyâ mâyı’ hâldeki bir madde ısıtılırsa, beşyüz derecede zıyâ [ışık] yaymağa başlar ve madde değişmez. Evvelâ kırmızı zıyâ olur. Dahâ sıcakda beyâza döner. Elektrik ampullerinde, elektrik ceryânı, ampul telini ısıtdığı için, tel zıyâ yayar. Böyle zıyâ yaymağa (Şuâ’lanma) veyâ (Işıma) denir. Gördüğümüz zıyâ, elektro-manyetik dalgalardan ibâretdir. Fezâdaki elektrik akımı, sâniyede yüz binlerle def’a cihet değişdirince, elektro-manyetik dalgalar meydâna geliyor. Ya’nî şuâ’lanma oluyor. Bir sâniyedeki dalga adedine (Frekans=tekerrür) denir. Bir şuâ’lanmada meydâna gelen dalgaların boylarını aramağa, (Spektroskopi) denir. Herhangi bir madde tarafından yayılan şuâ’lanmanın spektroskopisini yaparak, bu maddede hangi elementlerin bulunduğunu aramağa (Tayf analizi=spektral analiz) denir. Spektroskopi yapılacak şuâ’lar, bir yarıkdan geçirildikden sonra, bir cam menşûrdan [prismadan] geçirilince, karşısındaki perdede parlak renkler dizilir. Bu renkli şeride tayf [Spektr] denir. Her rengin dalga boyu başkadır ve kitâblarda yazılıdır. Bu dalga boyları (Angstron) denilen, uzunluk birimi ile söylenir. Bir Angstron, bir milimetrenin onmilyonda biridir. Dalga boyları dörtbin ile sekizbin Angstron arasında bulunan şuâ’ları ışık hâlinde görebiliyoruz. Her şuâ’, bir enerjiye mâlikdir. Enerji, kudret, ya’nî iş yapabilmek demekdir. Şuâ’ emen cism, enerji almış olur ve ısınır. Şuâ’ enerjisinin, bölünemiyen en küçük parçasına (Kvant) denir. Bir madde ne kadar çok ısınırsa, yaydığı şuâ’ların dalga boyu o kadar kısa olur. Sulb ve mâyı’ maddelerin tayfı devâmlıdır. Ya’nî, bütün dalga boyları yanyana bulunur. Ampul teli ikibinbeşyüz derecede şuâ’lanıyor. Bunun tayfında, yedi renk devâmlı görülür ve kırmızı altında, görünmiyen, uzun ısı dalgaları da vardır. Kısa olan ultraviole dalgalar yok gibidir.

Tazyîkı az olan gazların ve buhârların verdikleri tayf, devâmlı tayf olmıyor, (Hatlar tayfı) oluyor. Ya’nî, tayfda, birbirinden uzak ayrı ayrı yerlerde, mu’ayyen dalga boyları bulunuyor ve herbiri, başka renkde hat şeklinde görünüyor.

Alkali ve toprak alkali ma’denlerin buhârları, hava gazı alevi sıcaklığında, kendilerine mahsûs renkde şuâ’ verdiği hâlde, gazların şuâ’ vermesi için, bunları Kroks borularına koyup, tazyîkı az iken yüksek gerilimli elektrik cereyânı geçirmek lâzımdır. Katoddan çıkan elektronlar, gazın moleküllerine çarpınca, gaz şuâ’lanır. Meselâ, iki tarafı kapalı bir cam borunun [Geissler borusunun], iki ucuna sokulmuş olan ma’den çubukları [elektrodları], tel ile bir endüksiyon makarasına bağlayıp, yüksek gerilimli akım geçirince, borudaki hava içinden elektrik geçmez. Cam boruyu, ortasındaki bir delikden, lâstik boru ile, bir hava boşaltma makinesine bağlayıp, borudaki havanın tazyîkını azaltırsak, borudaki hava içinde ışıklı çizgiler hâsıl olur. Hava elektrik ceryânını geçirir ve ışıklanır. Basıncı azaldıkca ışıklar artar ve borunun içi pembe zıyâ’ ile dolar. Boruda havadan başka gaz varsa, ışığın rengi gazın cinsine göre başka olur. Meselâ, Neon gazı varsa, kırmızı, turuncu olur. Reklâm lâmbaları ve bugün evlerde de kullanılan flüoressan lâmbalar böyle yapılmakdadır.

Borudaki gaz, dahâ boşaltılıp, tazyîkı dahâ azalırsa, ışık da azalır ve bir ân gelir ki, borunun içi zıyâsız kalır. Fekat şimdi, makaranın (-) kutbuna bağlı katodun tam karşısındaki cam üzerinde mâvi renklenme görülür. Demek ki, katoddan, görülemiyen şuâ’lar çıkmakdadır. Bunlara, (Katod şuâ’ları) denir. Katod şuâ’ları camdan geçmez, borunun dışına çıkmaz. Ba’zı cismlere çarpınca bunları mâvi renkli gösterir. Katoda dik olarak çıkarlar. Bu şuâ’lar, makaradan gelip, katoddan fırlatılan elektronlar tarafından, borudaki gaz atomlarından koparılan elektronlardır. Hâlbuki, tazyîkı dahâ yüksek olan gazlardan elektriğin geçmesi, gaz moleküllerinin, elektriklenerek iyon hâline geçmesi ile, elektroliz olayı gibi olmakdadır. [1860] senesinde Bunsen ve Kirchof, her element buhârının, kendine mahsûs hatlar tayfı meydâna getirdiğini anladı. Sodium buhârı beşbinsekizyüzdoksan angstron boyunda, dalgalardan ibâret bir sarı hat yapıyor. Ultraviyole şuâ’lar, parlak olmadığı için görülmiyor. Böyle şuâ’ların tayfı, fotoğraf alarak görülür. Tayflar hattına bakarak, her hangibir cismdeki elementleri anlamağa (Tayf analizi) demişdik.

Tayf hatlarını, atomlar meydâna getirmekdedir. Serbest bir atom, belirli bir sıcaklıkda verdiği dalgaları, aynı sıcaklıkda mas edebilir, emer. Bir ampulün devâmlı tayfı içinde, emilen dalgaların yeri siyâh hat hâlinde görünür. Ampul şuâ’ları, meselâ sodiumlu bir alevden geçerken, sodium atomları, kendilerine mahsûs olan dalgaları mas edip, tekrâr her tarafa yayıyor ve lâmbanın devâmlı tayfı üzerinde, sodium atomlarına mahsûs olan sarı hatlar, siyâh olarak görülüyor. Güneş zıyâsının tayfı devâmlıdır. Fekat, içinde binlerce siyâh hatlar vardır. Güneş sulb değildir. Gaz hâlindedir. Fekat, tazyîkı pek fazla olduğundan sulb imiş gibi, devâmlı tayf veriyor. Güneş şuâ’ları, güneş etrâfındaki tazyîksız gazlardan geçerken, bu gazlar, kendilerine mahsûs dalgaları emiyor. Bu gazların tayf hatlarına bakarak, güneşin ve yıldızların, bildiğimiz elementlerden yapılmış olduğunu anlıyoruz.