Modern Atom Teorisi 1. Bölüm Teknofem

Modern Atom Teorisi 2. Bölüm Teknofem

Modern Atom Teorisi 3. Bölüm Teknofem

Bohr atom modeli, yetersizliklerine rağmen klasik mekanikten kuantum mekaniğine geçişte önemli adımlar atılmasını sağlamıştır. 1925 yılından sonra Schrödinger ve Heisenberg gibi önemli bilim insanlarının katkılarıyla kuantum mekaniği teorisi geliştirilmiş ve Bohr atom modelinin yetersizlikleri ortadan kaldırılmıştır. Kuantum mekaniği, atom ölçeğinde madde ve ışığın özelliklerini açıklayan parçacık ve dalga modelini birleştiren bir fizik dalıdır. 1923 yılında Lowis de Broglie, hazırladığı doktora tezinde ışığı oluşturan fotonların hem parçacık hem de dalga özelliğine sahip olduğundan maddesel parçacıkların da dalga özelliğine sahip olabileceğini belirtmiştir. Avusturyalı Fizikçi Erwin Schrödinger (Ervin Şördinger, 1887-1961) (Görsel 4.3) 1926 yılında bir dalga denklemi oluşturmuştur. Bu denklem, madde dalgalarının uzay ve zaman içindeki değişimini açıklayarak kuantum mekaniği teorisinin gelişmesine önemli katkıda bulunmuştur. Schrödinger’in oluşturduğu denklem Broglie tarafından ortaya konan parçacıkların dalga yapısına da uygundur. Max Born (Maks Born), 1926 yılında Lowis de Broglie dalgalarının fiziksel bir dalga olmadığını, bir olasılık dalgası olarak yorumlanması gerektiği düşüncesini ortaya atmıştır. Buna göre parçacıklar, de Broglie dalgasının bulunduğu her yerde bulunur. Dalganın güçlü olduğu yerlerde yüksek, zayıf olduğu yerlerde de düşük olasılıkla bulunur. Bu sebeple parçacığın konumu doğal bir belirsizlik taşır. Max Born, bu çalışmalarından dolayı 1954 yılında Nobel Ödülü’nü kazanmıştır. Dalga karakterine sahip küçük parçacıkların konumunun belirlenmesine yönelik Alman Fizikçi Werner Heisenberg (1901-1976) (Görsel 4.4) tarafından bir ilke ortaya konmuştur. Heisenberg Belirsizlik İlkesi olarak bilinen ifadeye göre “Bir parçacığın konumunun ve momentumunun aynı anda ve kusursuz olarak ölçülmesi mümkün değildir.” Klasik fizikte hassas yöntemlerle bir cismin hem konumunun hem de momentumunun kusursuz olarak ölçülmesinde bir engel yoktur.

Modern atom teorisinde elektron yörüngelerinden bahsedilmez. Elektronun yeri tam olarak bilinmemesine karşın elektronun belli bir zaman aralığında nerede bulunabileceği olasılığı açıklanabilir (Şekil 4.14). Modern atom teorisinde yörünge yerine atom orbitali terimi kullanılır. Orbitaller elektronların bulunma ihtimalinin yüksek olduğu bölgelerdir.

Hidrojen atomu için Schröndinger denklemi çözümünde elektronların bulunabileceği enerji düzeyleri ve buna karşılık gelen dalga fonksiyonları üç kuantum sayısıyla gösterilir. Bu sayılar elektronların atomdaki dağılımlarını açıklar. Baş kuantum sayısı, açısal momentum kuantum sayısı ve manyetik kuantum sayısı atom orbitallerinin ve bu orbitallerde yer alan elektronların belirlenmesinde kullanılır. Ancak bazı gaz atomlarının spektrum çizgilerinde görülen alışılmışın dışındaki bir görünümü açıklamak için dördüncü bir kuantum sayısına ihtiyaç duyulmaktadır. Spin kuantum sayısı olarak bilinen dördüncü kuantum sayısı ile elektronların davranışı açıklanır.