MODERN ATOM TEORİSİ

De Broglie ve Madde Dalgaları

De Broglie tanecik ve dalganın birbirinden bağımsız olmadığını, atomdaki elektronların hem tanecik hem de dalga özelliğine sahip olduğu öne sürmüştür. Her taneciğe bir dalganın eşlik ettiğini savunmuştur.

Heisenberg Belirsizlik İlkesi

Elektron gibi taneciklerin konumunu belirlemek için üzerine uygun dalga boylu ışın gönderildiğinde yansıyan ışın sayesinde taneciğin anlık yeri bilinebilir. Ancak ışın ile etkileşen taneciğin konumu ve hızı değişmiş olur. Böylece taneciğin konumunda ve momentumunda belirsizlik oluşur.

Heisenberg elektronun yerinin ve momentumunun aynı anda kesin olarak bilinemeyeceğini ileri sürdü. Buna göre, elektronun yeri bilindiği anda momentumu belirsizleşir, momentumu bilindiği anda ise yeri belirsizleşir.

Madde ile ilgili bu belirsizlik ilkesi ölçüm araçlarının yetersizliğinden değil, maddenin doğasından kaynaklanır.

Elektronların Bohr atom modelinde ileri sürüldüğü gibi çekirdek etrafında belirli çembersel yörüngelerde dolandıkları ispatlanamaz.

Schrödinger Dalga Denklemi ve Elektron Bulutu

Elektronların çekirdek etrafında bulunma olasılığı olan bölgelerden söz edilebilir. Bu bölgelere elektron bulutu denir. Elektron bulutunun net sınırları yoktur.

Schrödinger dalga fonksiyonunun uzaya ve zamana bağlı denklemini yazarak elektronların atom içinde bulunma ihtimali yüksek olan yerler, enerjileri ve momentumları hakkında hesaplamalar yapmaya imkan sağladı.

Hidrojen atomundaki elektronun konumu ile ilgili birçok kez yapılan ölçümler sonucunda hidrojen atomunun elektron bulutu şekildeki gibi çizilmiştir.

Atomun her enerji seviyesi için elektron bulutunun dağılımı farklı olur.

Schröndinger denkleminde elektronların bulunabileceği enerji düzeyleri üç kuantum sayısıyla gösterilir. Bunlar; baş kuantum sayısı, açısal momentum kuantum sayısı ve manyetik kuantum sayısıdır. Bazı durumlarda dördüncü bir kuantum sayısına ihtiyaç duyulmaktadır. Spin kuantum sayısı olarak bilinen dördüncü kuantum sayısı ile elektronların davranışı açıklanır.

Kuantum Sayıları

1. Baş kuantum sayısı (n): Elektronun bulunduğu kabuk ya da yörünge numarası

2. Açısal momentum kuantum sayısı  : Elektron bulutlarının şekillerini ve şekil farkı nedeni ile enerji seviyelerinde nasıl ayrılmanın olabileceğini belirtmek için kullanılan kuantum sayısıdır.

3. Manyetik kuantum sayısı : Manyetik alan etkisindeki orbitallerin yönelim biçimini belirtir.

4. Spin kuantum sayısı : Elektronların kendi eksenleri etrafında da dönüş biçimini belirtir.

Wolfgang Pauli’nin elektronların kuantum sayılarıyla ilgili Pauli dışlama ilkesine göre aynı yerde, aynı anda iki elektron bulunamaz.

ESR (Elektron Spin Rezonans), MR (Manyetik Rezonans), LASER gibi teknolojik cihazlar modern atom teorisinin günlük yaşantımıza kazandırdığı bazı uygulamalardır.

Nano teknoloji, süper iletkenlik, katı hâl fiziği ve yarı iletken fiziği de modern atom teorisinin sunduğu imkânlar sonucunda elde ettiğimiz kazanımlardır.

Çözümlü Örnek:

Modern atom teorisine göre;

I. Her taneciğe bir dalga eşlik eder.
II. Elektronun yeri ve momentumu aynı anda tam olarak bilinemez.
III. Elektronun bulunduğu değil, bulunma ihtimali olan yerlerden söz edilebilir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I, II ve III

Çözüm: Modern atom teorisi ile maddenin tanecik ve dalga özelliği birleştirilerek her taneciğe bir dalganın eşlik ettiği ortaya konulmuş ve taneciğe eşlik eden dalganın dalga boyu hesaplanmıştır.

Modern atom teorisine göre elektronun bulunduğu yer anlık olarak tespit edilebilir ancak, tespit etmek için yapılan etkileşim elektronun momentumunu değiştirir.

Momentumu anlık ölçüldüğünde ise yeri değişmiş olur. Bu nedenle bu iki nicelik aynı anda tam olarak bilinemez.

Ancak elektronun bulunma olasılığı yüksek olan yerler hesaplanabilir. Hesaplamalarla elde edilen yerler elektron bulutunu oluşturur. Cevap E