Modern Atom Teorisi.
Bir önceki dersimizde Bohr atom teorisini incelemiştik, aşamalarını, tek atomlu yapısında hidrojen atomunun üzerinde yaptığı çalışmaları, enerji düzeylerine açısal momentumunu, yarı çap yörüngesini, bunların Quantalı ve Kesikli olduğunu ifade etmiştik.
Peki Bohr Atom teorisinin eksiklikleri nelerdi?
Öncelikle buradan başlayalım.
Sonra modern atom teoremini detaylı bir şekilde girelim.
Bohr atom modelinin eksiklikleri.
Bohr en büyük eksiklerinden birisi tek atom olan hidrojen üzerine çalışmıştır.
Bu spektrumları analizinde başarı göstermiştir.
Fakat çok elektronlu yapılarda spektrumu açıklamak imkansız kılıyordu.
Diğer biri atomların molekülleri oluşturması yani atomların bir araya gelip molekülleri oluşturmasını açıklayamıyor.
Bu atomun dış bir manyetik alan etkisinde daha alt spektrum çizgilerine bölünmesi yani zeeman olayını açıklayamıyordu.
Spektrum analizinde bazı çizgilerin daha parlak olmasını açıklayamıyordu.
Eksikliklerimiz bunlar.
Daha sonra Louis de Broglie Bu çalışmaların sonrasında şu açıklamaları yapıyor.
Görmüş olduğunuz gibi Bohr bu açıklamaları eksik kalmıştı.
Louis de Broglie Bohr atom Bor'un elektronun klasik fizik yasalarına dayandırınca biz de Broglie madde ve dalganın birbirinden bağımsız olmayacağını ifade ederek aynı zamanda elektrona eşlik eden bir dalganın olması gerekliliğini söylemiş.
Elektrona eşlik eden bir dalganın varlığını ifade etmiştir.
O halde de Broglie göre atomun elektronları hem tanecik hem dalga özelliğine sahiptir.
Bohr atom teorisinde açısal momentumu nasıl ifade etmiştik?
H bölü iki pi'nin katları şeklinde dolanır demiştik.
Yörünge n yörünge sayımızda h Planck sabiti iki pi açısal momentumu eşitlersek burada elektronun kütlesi, elektronun hızı, elektronun yarıçapı, klasik açısal momentum tarifimiz.
Louis de Broglie burada görmüş olduğunuz elektronun kütlesi ve hızı çarpımı yerine h bölü lamdayı yerleştirmiştir.
Burada n h bölü iki pi artık düzenlense şûrada h'lar birbirini götürmüş oldu.
Nasıl bir denklem çıkartmış olduk?
2 pi r eşittir n çarpı lambda.
Burada neyi ifade ediyoruz?
R yörünge yarıçapımız pi sabitimiz.
Üç nokta 14.
n yörünge sayımız ve lambda dalga boyu.
Görmüş olduğunuz gibi her yörüngede o elektrona eşlik eden bir dalganın varlığından bahsediyor.
Bu bize neyi gösteriyor?
Elektrona eşlik eden dalganın dalga boyu yarıçaplı yörüngesine göre tam katları olduğunu ifade ediyor.
Görmüş olduğunuz bu çalışma modern atom teorisinin kapısını aralıyor ve daha sonra modern atom teorisinde Heisenberg belirsizlik ilkesiyle devam ediyoruz.
Heisenberg belirsizlik ilkesinde atomun, elektronun konumunun ve momentumunun, atomun momentumu ve konumunun yani elektronu, momentumu ve konumunu mutlak bir şekilde ölçemeyiz ifadesini kullanıyor.
Mutlak bir şekilde ölçemeyiz.
Eğer ki bir atomun elektronun belirli bir noktada iken konumunu ölçebiliyorsak momentumunu ölçemeyiz, momentumunu ölçüyorsa konumunu ölçemeyiz ifadesini kullanıyor ve şunu ekliyor.
Birbirine bağlı iki büyüklükten birine ölçülmesine duyarlı duyarlılık arttıkça diğerinin ölçmesine duyarlılık azalır.
Öyle ki ölçümler sonucunda her iki büyüklüğe ait belirsizliklerin çarpımı daima Planck sabitinden büyük ya da en az ona eşit olmak zorundadır ifadesini kullanıyor.
Burada görmüş olduğunuz gibi momentum değişimi çarpı konum değişimini şöyle ifade ediyor.
H bar bölü iki şeklinde.
Burada h dediğimiz ifademiz h bölü iki pi yani Planck sabiti bölü.
O halde burayı değiştirirse nasıl bir ifade yazarız?
h bar yerine h bölü 2 pi yazarsak şurası h bölü 4 pi ifadesini yerleştirebiliriz.
Bu şekilde bu belirsizlikten ötürü elektronun çekirdek etrafında dairesel yörüngede döndüğü deneysel olarak ispatlanamıyor.
O halde elektron çekirdek etrafında dairesel yörüngelerde.
dolanmasını ispatlayamaz.
Daha sonra bu açıklamalardan sonra Schrödinger şu açıklamayı yapıyor.
Zamandan bağımsız dalga fonksiyonunu düzenleyerek elektronun bulunma ihtimalini hesaplıyor.
Ne ile?
Schrödinger dalga denklemi ile zamandan bağımsız dalga denklemi ile bu durumu ifade ediyor ve elektronun bulunma ihtimali için şöyle konuştu.
Elektron atom içinde bulunacağı yerler çekirdekten sonsuza kadar devam eder ama belirli bir uzaklıktan sonra bu ihtimal sıfıra iner.
Atom içinde hareket eden elektronun ihtimalinin fazla olduğu bölgeleri elektron bulutu diyor şeklinde ifade ediyor.
O halde bunu da buraya not olarak ekleyelim.
Atomun içinde atomun içinde hareket eden elektronun fazla olduğu.
bölgelere -burayı farklı bir yazalım- elektron bulutu ifadesi kullanıyor, elektron bulutu denir ifadesini kullanarak daha sonra modern atom çevrenizde oluşan kabuk atomun bulunabilir.
Elektronları kimyada, özellikle spd şeklinde yazdığınız modern atom teorisi artık belirli bir seviyeye gelmiş oluyor ve aynı zamanda modern atom teorisi tek düze çembersel yörünge kavramı yerini elektron bulutu kavramı gelip getirilerek bunların değişik fiziksel özellikleri açıklanarak Bohr atom teorisindeki eksiklikler giderilmiş oluyor.
O halde y, x, z eksenini ve üç boyutlu x'imizi gösterecek olursak elektronun elektron olup bulunma olasılığını görmüş olduğunuz gibi şu elektron bulutu dediğimiz kabuklarda olacağını ifade ediyor.
Yani elektron bu alanda bir yerde.
Örneğin.
Şu veya s kabuğu derseniz, örneğin y tarafında olan p kabuğu.
Z tarafında olan d kabuğu şeklinde üç boyutlu orbital.
Yani kabuk elektronun bulunacağı orbital yani kabuk düzeyleri modern atom teorisine, modern atom teorisine ne oluyor?
Teorisine yerleşmiş olur.
Görmüş olduğunuz gibi modern atom teorisi Bohr atom teorisinin eksiklerini bir noktaya kadar epey tamamlayıp kapatıyor.
En son artık orbital ve kabuk sistemine geçerek de yörünge sistemini açıklıyor.
Bir önceki dersimizde Bohr atom teorisini incelemiştik, aşamalarını, tek atomlu yapısında hidrojen atomunun üzerinde yaptığı çalışmaları, enerji düzeylerine açısal momentumunu, yarı çap yörüngesini, bunların Quantalı ve Kesikli olduğunu ifade etmiştik.
Peki Bohr Atom teorisinin eksiklikleri nelerdi?
Öncelikle buradan başlayalım.
Sonra modern atom teoremini detaylı bir şekilde girelim.
Bohr atom modelinin eksiklikleri.
Bohr en büyük eksiklerinden birisi tek atom olan hidrojen üzerine çalışmıştır.
Bu spektrumları analizinde başarı göstermiştir.
Fakat çok elektronlu yapılarda spektrumu açıklamak imkansız kılıyordu.
Diğer biri atomların molekülleri oluşturması yani atomların bir araya gelip molekülleri oluşturmasını açıklayamıyor.
Bu atomun dış bir manyetik alan etkisinde daha alt spektrum çizgilerine bölünmesi yani zeeman olayını açıklayamıyordu.
Spektrum analizinde bazı çizgilerin daha parlak olmasını açıklayamıyordu.
Eksikliklerimiz bunlar.
Daha sonra Louis de Broglie Bu çalışmaların sonrasında şu açıklamaları yapıyor.
Görmüş olduğunuz gibi Bohr bu açıklamaları eksik kalmıştı.
Louis de Broglie Bohr atom Bor'un elektronun klasik fizik yasalarına dayandırınca biz de Broglie madde ve dalganın birbirinden bağımsız olmayacağını ifade ederek aynı zamanda elektrona eşlik eden bir dalganın olması gerekliliğini söylemiş.
Elektrona eşlik eden bir dalganın varlığını ifade etmiştir.
O halde de Broglie göre atomun elektronları hem tanecik hem dalga özelliğine sahiptir.
Bohr atom teorisinde açısal momentumu nasıl ifade etmiştik?
H bölü iki pi'nin katları şeklinde dolanır demiştik.
Yörünge n yörünge sayımızda h Planck sabiti iki pi açısal momentumu eşitlersek burada elektronun kütlesi, elektronun hızı, elektronun yarıçapı, klasik açısal momentum tarifimiz.
Louis de Broglie burada görmüş olduğunuz elektronun kütlesi ve hızı çarpımı yerine h bölü lamdayı yerleştirmiştir.
Burada n h bölü iki pi artık düzenlense şûrada h'lar birbirini götürmüş oldu.
Nasıl bir denklem çıkartmış olduk?
2 pi r eşittir n çarpı lambda.
Burada neyi ifade ediyoruz?
R yörünge yarıçapımız pi sabitimiz.
Üç nokta 14.
n yörünge sayımız ve lambda dalga boyu.
Görmüş olduğunuz gibi her yörüngede o elektrona eşlik eden bir dalganın varlığından bahsediyor.
Bu bize neyi gösteriyor?
Elektrona eşlik eden dalganın dalga boyu yarıçaplı yörüngesine göre tam katları olduğunu ifade ediyor.
Görmüş olduğunuz bu çalışma modern atom teorisinin kapısını aralıyor ve daha sonra modern atom teorisinde Heisenberg belirsizlik ilkesiyle devam ediyoruz.
Heisenberg belirsizlik ilkesinde atomun, elektronun konumunun ve momentumunun, atomun momentumu ve konumunun yani elektronu, momentumu ve konumunu mutlak bir şekilde ölçemeyiz ifadesini kullanıyor.
Mutlak bir şekilde ölçemeyiz.
Eğer ki bir atomun elektronun belirli bir noktada iken konumunu ölçebiliyorsak momentumunu ölçemeyiz, momentumunu ölçüyorsa konumunu ölçemeyiz ifadesini kullanıyor ve şunu ekliyor.
Birbirine bağlı iki büyüklükten birine ölçülmesine duyarlı duyarlılık arttıkça diğerinin ölçmesine duyarlılık azalır.
Öyle ki ölçümler sonucunda her iki büyüklüğe ait belirsizliklerin çarpımı daima Planck sabitinden büyük ya da en az ona eşit olmak zorundadır ifadesini kullanıyor.
Burada görmüş olduğunuz gibi momentum değişimi çarpı konum değişimini şöyle ifade ediyor.
H bar bölü iki şeklinde.
Burada h dediğimiz ifademiz h bölü iki pi yani Planck sabiti bölü.
O halde burayı değiştirirse nasıl bir ifade yazarız?
h bar yerine h bölü 2 pi yazarsak şurası h bölü 4 pi ifadesini yerleştirebiliriz.
Bu şekilde bu belirsizlikten ötürü elektronun çekirdek etrafında dairesel yörüngede döndüğü deneysel olarak ispatlanamıyor.
O halde elektron çekirdek etrafında dairesel yörüngelerde.
dolanmasını ispatlayamaz.
Daha sonra bu açıklamalardan sonra Schrödinger şu açıklamayı yapıyor.
Zamandan bağımsız dalga fonksiyonunu düzenleyerek elektronun bulunma ihtimalini hesaplıyor.
Ne ile?
Schrödinger dalga denklemi ile zamandan bağımsız dalga denklemi ile bu durumu ifade ediyor ve elektronun bulunma ihtimali için şöyle konuştu.
Elektron atom içinde bulunacağı yerler çekirdekten sonsuza kadar devam eder ama belirli bir uzaklıktan sonra bu ihtimal sıfıra iner.
Atom içinde hareket eden elektronun ihtimalinin fazla olduğu bölgeleri elektron bulutu diyor şeklinde ifade ediyor.
O halde bunu da buraya not olarak ekleyelim.
Atomun içinde atomun içinde hareket eden elektronun fazla olduğu.
bölgelere -burayı farklı bir yazalım- elektron bulutu ifadesi kullanıyor, elektron bulutu denir ifadesini kullanarak daha sonra modern atom çevrenizde oluşan kabuk atomun bulunabilir.
Elektronları kimyada, özellikle spd şeklinde yazdığınız modern atom teorisi artık belirli bir seviyeye gelmiş oluyor ve aynı zamanda modern atom teorisi tek düze çembersel yörünge kavramı yerini elektron bulutu kavramı gelip getirilerek bunların değişik fiziksel özellikleri açıklanarak Bohr atom teorisindeki eksiklikler giderilmiş oluyor.
O halde y, x, z eksenini ve üç boyutlu x'imizi gösterecek olursak elektronun elektron olup bulunma olasılığını görmüş olduğunuz gibi şu elektron bulutu dediğimiz kabuklarda olacağını ifade ediyor.
Yani elektron bu alanda bir yerde.
Örneğin.
Şu veya s kabuğu derseniz, örneğin y tarafında olan p kabuğu.
Z tarafında olan d kabuğu şeklinde üç boyutlu orbital.
Yani kabuk elektronun bulunacağı orbital yani kabuk düzeyleri modern atom teorisine, modern atom teorisine ne oluyor?
Teorisine yerleşmiş olur.
Görmüş olduğunuz gibi modern atom teorisi Bohr atom teorisinin eksiklerini bir noktaya kadar epey tamamlayıp kapatıyor.
En son artık orbital ve kabuk sistemine geçerek de yörünge sistemini açıklıyor.
