ATOM MODELLER

ATOM MODELLER
THOMSON ATOM MODEL
-parçacığının sapma açısı, (
10
Bu modele göre atom yaklaşık 10 metre çaplı bir
küre şeklindedir.
Pozitif yükler bu küre içine düzgün olarak
Dağıtılmıştır. Negatif yüklü elektronlar ise küre
içinde atomu leyecek şekilde düzenli olarak atom
içinde gömülmü tür. Bu yüzden üzümlü keke
benzetilmi tir.
Thomson'un önerdi i bu atom modeli ba arılı
olmamı tır.
TEOR ;
1. Atomda elektronlar vardır.
2. Elektronlarla birlikte protonlar vardır.
3. Elektronların kütlesi yok denebilecek kadar az
oldu undan atomun kütlesini pozitif yükler
olu lturur.
EKS KL KLER:
1. Çekirdek yapısından bahsetmemi tir.
2. Elektronlar atom içinde gömülü de il, çekirdek
etrafında dolanmaktadır.
RUTHERFORD ATOM MODEL :
Rutherford, +2e yüklü helyum çekirde i kullanarak altın bir
levhaya - tanecikleri göndermiş ve -taneciklerinin düz
bir do rultuda de ilde her do rultuda saçıldı ını
gözlemlemi tir.
tan
);
q α .q ç 1
θ
= k.
.
2
2.E k b
q : -ı ınlarının yükü
EK : -ı ınlarının kinetik enerjisi
qç : Çekirde in yükü
b : Ni an hatası
k : Coulomb sabiti k = 9.10
9
N.m 2
C2
-ı ınlarının çekirde e en fazla yakla abildi i r 0 uzaklı ı, ı ınlarının kinetik enerjisi çekirdekten r 0 uzaklıkta potansiyel
enerjiye dönü ece inden yararlanarak çekirde in
yarıçapının büyüklü ü bulunabilir.
Eα =
qα qç
1
2
.m α .V α = k.
r0
2
ise,
r0 = k.
q α .q ç
Eα
-taneci i ile çekirdek etkile mesi sırasında:
1. Çekirdek hareket etmedi i için -taneci inin enerjisi
de i mez.
2. Açısal momentum korunur.
3. Çekirde in -taneci ine uyguladı ı elektriksel itme,
taneci in momentumundaki de i meye e ittir.
TEOR :
1. Elektronlar, güne sisteminde oldu u gibi çekirdek
etrafında dairesel yörüngelerde dolanmaktadır.
2. Atom yarıçapı Thomson ’nun buldu undan daha
küçüktür.
3. Atom yarıçapının çekirdek yarıçapından 1000 kat
büyük olması atom içinde bo luk oldu unu gösterir.
EKS KL KLER:
1. Spektrum çizgileri sürekli de il kesiklidir.
2. Rutherford, elektronların çekirdek etrafında dairesel
yörüngelerde ivmeli hareket yaptı ını söyler. vmeli
hareket yapan elektronun ı ıma yapması gerekir ve
enerji kaybederek çekirde in üzerine dü er ve atom
çöker.
Bazı parçacıkları geri döndüğüne göre atomun
çekirdeğine çarpmıştır.Bazıları sapmaya
uğradığına göre çekirdek etrafını dolanmıştır.
Bazıları sapmadığına göre çekirdek ile elektron
arasında boşluk vardır demiştir.
FRANK - HERTZ DENEYLER
Atom tem el hale geçerk en dalga boyu
Franck - Hertz deneylerde; bir atomun iç enerjilerinin
belli adımlarla de i tirilebilece i sonucuna varmı lardır.
Birinci Uyarılma Enerjisi :
Bir atom tarafından alınabilecek en küçük enerji
miktarına birinci uyarılma enerjisi denir. Bu de er civa için
4,9 eV, sezyum atomu için ise 1,4 eV dur.
Temel Hal:
Herhangi bir uyarılma enerjisi verilmeden önce atomun
içinde bulundu u hale temel hal denir. Yani; atom un
hiç enerji almadı ı haldir.
ENERJ
SEV YELER
Bir atomun ardarda alabilece i iç enerjilerine, o atom un
enerji seviyeleri denir.
Atoma elektronlar tarafından verilen enerji, atomun
uyarılma kademeleri için verilen enerjiden daha büyükse,
atomun kararlı ı bozulur. Bu durumda atomdan bir
elektron fırlar ve geriye (+) yüklü iyon kalır. Atomu iyon
haline sokan bu enerjiye yonla m a enerjisi denir. Her
elementin atomunun yonla ma enerjisi farklıdır. Bu yolla
atomlar birbirlerinden ayırt edilebilirler.
A a ıdaki ekillerde civa ve sezyum atomlarının enerji
seviyeleri ve iyonla ma enerjileri gösterilmi tir.
λ =
h.c
E
olan bir ı ıma yapar.
Bir atomun uyarılması 4 ekilde olabilir;
1.
2.
3.
4.
Elektronla
Fotonla
Sıcaklıkla
Atomları çarpı tırarak
Bir atomu uyarmak için gönderilen elektronun
enerjisi çarpı ma yapaca ı atomun uyarılma
enerjisine e it yada büyük olmalıdır.
Bir atomu uyarmak için gönderilen fotonun enerjisi
ise atomun uyarılma enerjisine e it olmalıdır.
E er gelen fotonun enerjisi uyarılm a
enerjisinden daha büyükse atomu iyonla ma
düzeyine uyarır. yonla ma bölgesinin belirli bir
sınırı olmadı ı için atom fotonu so urur ve
elektron sökülür. En son enerji seviyesinden arta
kalan enerji sökülen bu elektrona aktarılır. Bundan
sonra atom temel hale geçemez. Çünkü
atomdan elektron kopmu ve atomun kararlı ı
bozulmu tur.
BOHR ATOM MODEL :
Bohr, Rutherford atom modelini temel alarak, kararlı haldeki
atomların hepsinde elektronların çekirdek çevresinde
dairesel hareket yaptı ına inanmı tır.
Bohr, bu konuda iki görü ileriye sürmü tür.
ATOMUN UYARILMASI
Temel halde bulunan bir atoma, üst enerji seviyelerine
geçmesi için yeterli bir enerji verilirse, atom bu enerjiyi
so urarak uyarılmı hale geçer. Atomlar genellikle
hızlandırılmı elektronlarla ya da fotonlarla uyarılabilir.
1. Elektronlar çekirdek çevresinde, açısal momentumu
h
L=
'nin tam katları olan kararlı yörüngelerde ı ıma
2.π
yapmadan dolanırlar.
1. Esnek Çarpı ma:
Bir elektronun enerjisi çarptı ı atomun ilk uyarılma
enerjisinden küçükse esnek çarpı ma yapar. Atomu
uyarmadan ve enerjisini kaybetmeden yoluna devam eder.
2. Esnek olmayan çarpı ma :
Bir elektronun enerjisi çarptı ı atomun uyarılma
enerjisine e it yada büyükse atom uyarılır. Uyarılan atom
bir üst enerji seviyesine çıkar. Ancak daha sonra çarpı ma
yapabilmek için tekrar temel hale döner. Bu sırada atom,
enerji seviyesine uygun enerjiyi alır ve sonra bu enerjiye
uygun bir foton yayar. Geri kalan enerji ise elektronda
kalır. Uyarılmı bir atom kararsız bir halde oldu u için ilk
fırsatta temel hale geçmek ister.
Elektronu yörünge üzerinde tutan merkezcil kuvvet
çekirdekle elektron arasındaki coulomb kuvvetiyle
sa lanır.
Fe = Fmer
k.
Z.e
2
r2
2
=
m.V 2
r
2
k.Z.e = m.V .r
elektronun yörünge düzlemine dik ve çekirdek
merkezinden geçen dik eksene göre eylemsizlik momenti;
rn : Elektronun dolandı ı n. kararlı yörüngenin yarıçapını
gösterir.
2
Bohr yörüngelerinin yarıçapları n ile do ru
orantılıdır.
2
I = m.r
Açısal hız;
V
W=
r
Açısal momentum:
2
L = I.W = m.r .
V
r
Bohr Atomundaki Elektronun Toplam Enerjisi;
Tek elektronlu atomda, elektron d hızıyla çekirdek
çevresinde r n yarıçaplı yörüngede dolanırken,
Potansiyel enerjisi;
Ze 2
r
Kinetik enerjisi;
L = m.V.r
L=
EP = − k
n.h
= m.V.r
2.π
EK =
1
.m.V 2
2
Z : Atom numarası
m : Elektronun kütlesi ( 9,1.10
e : Elektronun yükü ( 1.6.10
-31
-19
9
kg)
EK =
Ep
2
Coulomb )
2
2
= −k.
Z.e 2
2.r
Toplam enerjisi;
k : Coulomb sabiti ( 9.10 N.m /Coul .}
2
v : Elektronun çizgisel hızı (m./sn )
ET = E K + EP
r : Elektronun yörünge yarıçapı (m.)
h : Planck sabiti
En = −
n : 1 , 2 , 3 ,… . ..olup, elektronun hangi enerji
2.π 2 .k 2 .e 4 .m Z 2
. 2
n
h2
seviyesinde dolandı ını gösterir.
E n = −R
2. Bir elektron yüksek enerjili bir kararlı yörüngeden,
dü ük enerjili ba ka bir kararlı yörüngeye
kendili inden geçerken enerjisi; E = h.f ‘ye e it olan bir
foton yayınlar.
Z2
n2
R; Rydberg sabiti
R = 13,6 eV ‘dur.
Z2
E n = −13,6 .
n2
Yayılan bu fotonun enerjisi;
Eilk – Eson = h.f
ba ıntısı ile bulunur.
f : Yayılan fotonun frekansı
Eilk : Elektronun ilk yörüngedeki enerjisi
Eson: Elektronun son yörüngedeki enerjisi
h : Planck sabiti
Elektronlar bir üst enerji seviyesinden (Eilk) daha dü ük bir
enerji seviyesine (E son) geçerken fazla enerjiyi foton
olarak yayınlarlar. Bu olaya emisyon denir.
Ya yı la n f ot o n un d alg a b o yu ;
1
λ
R
=
1
1
h.c n 2son
−
n 2ilk
Bohr yörünge yarıçapları:
Bundan sonra gerekli i lemler yapılıp elektronun
çekirdek çevresinde dolanabilece i kararlı yörüngelerin
yarıçapları yani; Bohr yörüngelerinin yarıçapları:
rn = 0,53
n2 O
A
Z
0’
eklinde bulunur.
a : Bohr yarıçapı olup, 0,53 A e e ittir.
Bir elektronun herhangi bir yörüngedeki çizgisel
hızı:
v = sbt.
Z
n
, , olarak gösterilen geçi ler Lym an
serisini,
H , H olarak gösterilen geçi lerde Balm er
serisini olu turur.
Bohr atom modeline göre hidrojen atomunun enerji
seviyeleri;
Hidrojen atomunun ilk dört Bohr yörüngesi;
En = − R
En = −
13,6 2
n2
Z2
n2
……… Z = 1 için
Elektronlar de i ik dı yörüngelerden aynı bir iç
yörüngeye geçerken ı ımalar yaparlar. Yayılan bu
ı ımalar a a ıdaki spektrum serilerini olu turur.
Elektronlar üst enerji seviyelerinden ( 2, 3,4…)
birinci enerji seviyesine geçerken L ym a n
(m or ö t es i ı ı n lar b ö lg e si) s er is in i
olu tururlar.
Elektronlar üst enerji seviyelerinden ( 3, 4.5…)
ikinci enerji seviyesine geçerken Balmer
(görünür ı ınlar bölgesi) serisini olu tururlar.
Elektronlar üst enerji seviyelerinden ( 4, 5,6,..)
üçüncü enerji seviyesine geçerken Paschen
(kırmızı ötesi ı ınlar bölgesi) serisini
olu tururlar.
TEOR :
1. Çekirdek etrafında dolanan elektronun açısal
momentumu ve enerjisi kesikli de erlere sahiptir.
EKS KLER:
ns = 1; ni = 2. 3. 4
için L ym an serisi
ns = 2; ni =: 3, 4, 5
için Balmer serisi
ns = 3; ni = 4. 5, 6
için Paschen serisi
1.
Bu teori, tek elektronlu atomlar için ba arılıdır. Fakat
çok elektronlu atomların davranı larını açıklayamaz.
2.
Elektronlar çekirdek etrafında dairesel yörüngelerde
de il, elektron buluları halindedir. Elektronun bulunma
olasılı ı olan yerler vardır. Bunlara orbital denir.
EM SYON
LAZER:
Uyarılmı bir atomun, elektronların bulundu u enerji
düzeyinden daha alt enerji düzeylerine dü erken foton
yayınlamasına emisyon denir.
Lazerler aynı fazda ve frekansta ı ık yayan kaynaklardır.
Özellikler:
1. Uyarılmı emisyon yoluyla elde edilir.
Kendili inden emisyon:
Elektronun bulundu u enerji düzeyinden daha alttaki bir
enerji düzeyine kendili inden dü üyorsa buna kendili inden
emisyon denir.
2. Aynı fazlı, aynı frekanslı ve aynı yönlü dalgalardır.
3. Tek renkli ı ıktır.
4. Lazer ı ı ı, normal ı ı a göre çok daha az da ılan
bir ı ıktır. Çok uzaklara da ılmadan gidebilir.
5. Lazer ı ı ı yo unla tırılarak milyonlarca derecelik
sıcaklık olu turulabilir.
6. Lazer güçlü bir kaynak olmasına ra men verimi çok
dü üktür.
7. lazerle üç boyutlu görüntü elde edilebilir.
Özellikler:
1. n1 > n2 ise kendili inden emisyon olur.
2. I ıma ve dalgalar aynı fazda de ildir.
2
3. I ımanın toplam iddeti n.a ile do ru orantılıdır.
n : foton sayısı
8.
Lazer ı ı ı atmosfer olaylarından etkilenebilir.
a : dalganın genli i
THOMSON ‘NUN e/m ORANI:
Uyarılmı emisyon:
Uyarılmı atomun kendili inden de ilde foton zoruyla temel
düzeye inmesidir.
Bir elektron ilk hızla magnetik alana fırlatıldı ında düzgün
dairesel hareket yapar.
Fmag = F mer
B.e.V =
Gelen foton atomu uyarmak yerine uyarılmı atomun ı ıma
yapmasına neden olabilir. Buna uyarılmı emisyon denir.
e
V
=
m B.r
e/m oranı J.J.Thomson tarafından 1,76.10
Özellikler:
1. n3 > n2 ise uyarılmı emisyon gerçekle ebilir.
2. I ıma ve dalgalar aynı fazdadır.
2 2
3. I ımanın toplam iddeti n .a ile do ru orantılıdır.
n : foton sayısı
m.V 2
r
a : dalganın genli i
-11
ölçülmü tür.
Buda elektronun varlı ını kesin ıspatlamı tır.
C
kg olarak