Piller ve aküler-taşınabilir elektrik.
Elektrik nedir?
Elektrik
herhangi bir yolla elde ettiğimiz enerjiyi taşımak için elektronları
kullandığımız enerji nakil yöntemidir. Elektriğin kendisi enerji değildir.
Enerji günümüz teknoloji ve bilimiyle direk alıp kullanabileceğimiz bir şey
değildir. Enerjiyi bir taşıyıcıya ekleyip öyle nakleder ve kullanırız.
En
baştan başlarsak. Maddelerin en küçük parçaları atomdur. Atomların çekirdeğinde
+ yüklü protonla yüksüz nötron bulunur. Atomun ağırlığının neredeyse tamamı bu
çekirdektedir. Çekirdeğin çevresinde – yüklü ağırlıksız kabul edilen
elektronlar sürekli hareket halindedir.
Elektronlar rastgele hareket eder
görünseler de belirli bir hareket alanları vardır. Bir anlamda güneşin
çevresinde dönen gezegen ve göktaşlarına benzerler. Sadece yörüngeleri daha
daireseldir. Işık hızına yakın hareket ederler. 1 elektron ortalama olarak 1
protonun ağırlığının 2000 de biri kadardır.
Daha iyi açıklamak gerekirse
sadece 1 elektron ve 1 proton içeren hidrojeni örnek alalım. 1 gram hidrojenin
içinde 6,02*10²³ adet hidrojen atomu bulunur. Açık yazarsak 602 000 000 000 000
000 000 000 adet hidrojen sadece 1 gram ağırlıktadır. Buradan yola çıkarak 1
protonun ağırlığının 1 gramın bu rakamda biri kadar olduğunu söyleyebiliriz.
Şimdi bu rakamı da 2000 e bölün. Elektronun ağırlığına yakın bir rakama
ulaşırsınız. Hesaplamaları karıştırdığınıza değmez.
Ortalama lise kimyasına dönersek.
Atomların farklı sayılarda elektronları vardır. Bunlar belirli bir düzen
içerisinde dönüş işlemini yapar. Yani atoma 3 boyutlu bir şekil kazandırır.
Ayrıca bilindiği üzere en dayanıklı 3 boyutlu şekil küredir. Her atom küresel
bir yapıya kavuşmak ister. Bu ancak en dış elektron kabuğunda 8 elektron
olmasıyla mümkündür. Bu dağılımın hesaplamasını burada yapmayacağım. Fazlasıyla
karışık ve ihtiyacımız yok. Ancak bilinmesi gereken son kabuğunda 3 ve daha az
elektron kalan maddeler elektronlarını vermek isterler ve metaldirler. Son
kabuğunda 5 ve daha fazla elektron bulunan maddeler elektron almak isterler ve
ametal-metal olmayan maddelerdir. Son kabuğunda 8 elektron olanlar
soygazlardır, mükemmel mimari yapıya sahip olduklarından başka maddelerle
ilişki kurmazlar ve konumuzun dışındadırlar. Son kabuğunda 4 elektron olan
maddeler hem elektron alabilir hem de verebilirler. Ancak bu özelliğe sahip 4
atomun da alışveriş istekleri farklıdır. Bu özellikteki karbon çok rahat
elektron alışverişi yaptığı için pillerde kullanılırken silikon daha az
isteklidir ve elektriğin kontrol edilmesi gereken devrelerde kullanılır.
Diğer bir husus da alınması veya
verilmesi gereken elektron sayısı ne kadar azsa istek de o kadar çoktur.
Örneğin son kabuğunda 1 elektron olan metallerin 3 elektron olan metallere göre
elektron verme isteği daha fazladır. Bu metallerle reaksiyonlar çok hızlı olur.
Ametallerde de benzeri geçerlidir. Alması gereken elektron sayısı sadece 1 olan
maddeler daha fazla olanlardan daha hızlı ve güçlü alışveriş yaparlar. Pillerin
temeli bu alışveriş istek farklılığına dayanır.
Metallerin tamamı elektron verme
heveslisidirler ancak bunu yapmaları her zaman mümkün olmaz. Örneğin bakır son
kabukta 2 elektron bulundurduğu için hemen elektronlarını vermek ister diye
düşünürüz ancak çok büyük bir atom olduğundan o elektronları verecek kadar
alıcı atoma yaklaşamaz ve alışveriş gerçekleşmez. Benzer şekilde alüminyum da
küçük bir atomdur ancak vermesi gereken 3 elektronu vardır. O 3 elektronu aynı
anda alacak atomlar çok hevesli değildir ve 3 elektron alışverişi çok enerji
gerektirdiğinden genellikle işlem gerçekleşmez. Örneğin azot 3 elektronu aynı
anda alacak kapasiteye sahiptir ancak bu kadar çok elektronun alışverişi için
gereken enerji ortalama bir yıldırımla ancak sağlanabildiğinden havada bolca
bulunan azot ve yerdeki alüminyum malzeme birleşim Al N şeklinde alüminyum azot
bileşiği oluşturmaz. 1 elektron alabilecek atomlardan 3ünü aynı anda aynı yerde
bulmak düşük bir olasılık olduğundan işlem seyrek olarak gerçekleşir. Oksijen
gibi 2 değerlikli bir alıcı ile alışveriş için 3 oksijen 2 alüminyum atomunun
aynı anda aynı yerde olması gerektiğinden ihtimal iyice düşer.
Bu tip metallerin elektronlarını
vermesi zordur ancak o son kabuk elektronlarıyla rahat da edemedikleri için o
elektronları serbest bırakırlar. Aslında bütün metaller saf haldeyken bu
durumdadırlar. Ancak pratikte bizim için önemli olan bakır olduğu için onu
örnek verdim.
Bu serbest elektronlar o madde
içinde rahatça gezinir durur. Metaller bir anlamda elektron denizinde yüzen
çekirdeklerdir. Bu serbest gezgin elektronlar çok kolaylıkla sahipleri olan
atomdan koparılabilirler. Bu nedenle belirli bir manyetik akıyı değişen yönde
uygulayarak elektronları bir yerde toplayıp tek bir yöne itmeyi başarırsanız
büyük bir metal kütleden elektrik akımı elde etmiş olursunuz. 100-150 yıl önce
bu başarılmış ve elektrik üretimi için dinamo ve alternatör bulunmuş.
Aynı mantıkla o yüzen elektronlar
elektrik akımına uyumlu hareket etmeye daha müsait olduklarından metallerin
elektriği iletme özellikleri vardır. Kablolar bu yüzden bakır veya alüminyumdan
yapılır. Bol ve ucuz olarak bulunabilirler, esnektirler, kolay işlenirler,
yukarıda sayılan sebepler yüzünden kolay kolay da oksitlenme paslanma yaşanmaz
dolayısıyla uzun ömürlü olurlar.
Burada yazılanlar kişisel denemeler sonucu öğrenilen
bilgilerdir ve bilgi paylaşımı amacıyla yazılırlar. Uygulama sırasında
kendinize, çevrenize ve eşyalarınıza vereceğiniz zararlardan sorumluluk almam.
Devrim Tuncer
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder