İKİNCİ HAFTA

Atomun yapısı. Spektroskopi. Atom modelleri.

ATOMUN YAPISI

Çevremizdeki eşyaların analizi bize, eşya  malzeme  madde  element  atom sırasını verir. Görülüyor ki çevremizde, boşlukta bir hacim işgal eden her şeyin temeli madde element ve atom olmaktadır.

Öyleyse atom nedir?

Dalton Atom Teorisi

1.

Elementler atom denilen bölünemeyen parçacıklardan oluşmuştur. Kesirli değildir. Tam sayılarla ifade edilen miktarlarla belirlenir.

2. Belirli bir elementin bütün atomları tıpatıp aynı özelliklere sahiptirler. Aynı kütleye sahiptirler. Farklı elementlerin atomları farklı kütleye sahiptir.

3. Atomlar kimyasal değişmelerin birimleridir. Kimyasal değişme; birleşme, ayrılma ve atomların yeniden düzenlenmesini içine alır. 4. Bir element için verilen kimyasal sembol aynı zamanda o elementin atomu için de kullanılır.

5. Atomlar birleştiğinde molekülleri oluştururlar. Bileşikler değişik atomların birleşmesinden oluşur. Aynı atomların birleşmesi ile de elementin molekülleri oluşur (H 2 , O 2 , Cl 2 ,... gibi).

6. Atomlar parçalanamaz, yaratılamaz veya değiştirilemez.

Elektronun Keşfi

1833’de M.Faraday bakır-II-klorür ü elektroliz ederek elektrik akımını kullandı. Kimyasal değişimin elektrik miktarı ile orantılı olduğunu buldu. 1874’de Faradayın deneysel sonuçları G.J.Stoney’i elektriğin madde gibi parçacıklardan ibaret olduğu sonucuna sevketti. Atomların yapısında bulunan bu parçacıklara elektron adını verdi. Bu arada W.Crooks ve birçok bilim adamı havası boşaltılabilen, iki ucundaki iletkenlerle elektrik akımı uygulayabilen gaz deşarj tüpleri üzerinde çalışıyorlardı. 1886’da W.Crooks, bu gaz deşarj tüpünde birçok gazın davranışını inceledi.

Katot ışınları

(1) katottan anoda doğru düz bir yolda ilerlerler, (2) önlerine bir metal levha konursa geçemezler ve gölgesini yaparlar, (3) tüpün cam çeperlerinde floresans oluştururlar, (4) metal bir yaprağı akkor hale ısıtırlar, (5) gaz moleküllerini iyonlaştırırlar, (6) fotoğraf plakalarında iz yaparlar, (7) bir metale çarptıkları zaman yüksek giriciliği olan x ışınlarını oluştururlar, (8) çarptıkları metali negatif yükle yüklerler, (9) elektrik ve magnetik alanda saparlar

Elektron Yükünün Belirlenmesi

R. A. Millikan 1909 da yağ damlası deneyi ile elektronun Yükünü ve kütlesini ayrı ayrı başarı ile hesaplamıştır Millikan’ın yağ damlası deneyi

Elektronun m kütlesinin hesabı

Kanal Işınları, Protonun Keşfi

1886 da E.Goldstein bir Crooks tüpünde delik katot kullanarak pozitif yüklü ışınları keşfetti. Neon gazı bulunan bir Crooks tüpünde katot ışınlarının neon molekülüne çarpmasıyla oluşan artı yüklü neon iyonlarının delik katottan geçerek tüpün iç çeperini ışıldatması pozitif yüklü iyonların varlığını ispatladı.

X-Işınları ve Radyoaktiflik

1895 de W.Roentgen, katot ışınları bir metale çarptığında yepyeni türde ışınlar oluştuğunu buldu. Bu ışınlara X-ışınları veya Roentgen ışınları adını verdi. X-ışınlarının elde edildiği daha gelişmiş düzeneklere daha sonraları Coolidge tüpü adı verildi.

Bir Coolidge tüpünde X-ışınlarının oluşumu.

Elektromanyetik Işık

Elektromanyetik spektrumu oluşturan ışıma bölgelerinin kaynakları:

Kozmik ışınlar atmosfer dışından bize gelen ışınlardır.  ışınları radyoaktif elementlerin salıverdikleri bir cins ışımadır. X ışınları katot ışınlarının bir elemente çarparak oluşturdukları ışımadır. Ültraviyole, görünür ve infrared ışınlar genel olarak ısıtılan cisimlerin yayınladıkları ışınlardır. TV ve radyo dalgaları bir antenden alternatif akım geçirildiğinde oluşurlar.

Elektromanyetik Dalga Spektrumu.

Kuantum Teorisi

1900’de Max Planck’ın ortaya koyduğu Kuantum teorisi, elektronun bir harmonik ossilatör gibi davrandığı temeline dayanır

Kara Cisim Işıması

Kara cisim, dışı siyaha boyanmış ve üzerine bir delik açılmış metal bir küredir (Şekil 2.11.a). Üzerine düşen bütün ışınları absorblayan (emen, soğuran) bir cisimdir. Cisim ısıtıldığı zaman üzerinde bulunan delikten ışımalar yayılmaya başlar.

Fotoelektrik Olay

1902 yıllarında bilinen bu olay metallerin üzerine vakum yapılmış bir cam tüp içinde, yeterli enerjiye sahip bir ışık düşürüldüğü zaman bir elektronun koparılması olayıdır.

Bir fotoelektrik hücrede fotoelektrik olayın meydana gelişi.

ATOM MODELLERİ

Rutherford’un önerdiği atom modeli, merkezde bir çekirdek ve etrafında dönen elektronlar şeklindedir.

Atomu oluşturan temel parçacıklar.

Atom Spektrumları

Rutherford’un atom modelinde fizik kurallarına ters gelen ve açıklanamayan eksiklikler vardı. Bir kere çekirdek etrafında dönen elektronların ışıma yaparak enerji kaybedip çekirdeğe yapışması gerekir. Halbuki atomlarda normal halde bir enerji kaybı sözkonusu değildir. Bu gibi eksik noktalar yeni bir atom modeline gerek duyuyordu. 1913 de Bohr atom modelini ortaya koydu. Bohr atom modelini anlamak için 19.yüzyıla kadar yapılan spektroskopik çalışmaları gözden geçirelim.

Spektrumlarda görülen ışığın üç çeşit dağılımı vardır:

(1)

Devamlı spektrum

güneş, ampuldeki flamanın ışığı, görünür bölgedeki tüm dalga boylarını içerirler. 500 yukarısında ısıtıldığında katı ve sıvılarla çok yoğun gazlar devamlı spektrum verirler.  C nin (2)

Çizgi spektrumları

spektrumları verir. ışıma sadece özel dalga boylarında yayınlandığı zaman oluşur. Fazla enerji absorblamış gaz halindeki atomlar tarafından yayınlanır. Gaz deşarj tüpündeki hidrojen gazı ve sodyum buharı çizgi (3)

Bant spektrumu

bazı ısıtılmış gaz moleküllerinin çizgi spektrumları birbirine çok yakın olduğu zaman bant şeklinde gözlenir.

Bohr Atom Teorisi

Hidrojen atomunda bulunan elektron dairesel bir yörüngede hareket eder ve çekirdeğin Coulomb çekimi dairesel hareketteki merkezkaç kuvvetle dengelenir. Herhangi bir elektronun enerjisi sabittir.

Sadece, elektronun açısal momentumu (mvr’nin) h/2  ’nin tam katları değerine eşit olan yörüngelere izin verilir. Elektron bir yörüngeden daha düşük enerjili bir alt yörüngeye geçtiğinde bir ışık yayınlanır.

Bohr’a göre ışık serilerinin oluşumu

Bohr’a göre X- Işınlarının oluşumu

1. Kesiksiz Spektrum:

Katottan çıkan elektronların antikatot üzerinde birdenbire durdurulmasıyla oluşur. Akkor haldeki katı ve sıvıların verdikleri spektrumlarda olduğu gibi dalga boyu kesiksiz bir biçimde değişen ışımalar dizisinden ibarettir.

2. Kesikli Spektrum (Çizgiler Spektrumu):

çizgi spektrumlarıdırlar.

Antikatoda gönderilen elektronlar bu elementin atomunda bulunan kabuklardan elektronlar koparır. Koparılan bu elektronların yerini doldurmak için elektronlar üst kabuklardan bu boşluklara atlarlar. Böylece yüksek enerjiden düşük enerjiye düştükleri için aradaki enerji farkını ışık olarak yayınlarlar. İşte bunlar X-ışınları X ışınları çizgiler spektrumunun oluşumu.