KİM-117 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü

Transkript

1 KİM-7 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Akara Üiversitesi Kimya Bölümü Bu slaytlarda alatılalar sadece özet olup ayrıtılı bilgiler ve örek çözümleri derste verilecektir.

2 BÖLÜM 3 ATOMUN YAPISI

3 *Maddei atomlarda oluştuğuu biliyoruz. Bu gerçek M.Ö. 5 y.y. Yualılar a kadar uzaır. *Yualılar, bir madde küçük parçalara bölümeye devam edilirse, e souda atom dee bölüemeye taecikleri meydaa geleceğie iaıyorlardı. Atomus sözcüğüü ortaya ata ilk kişi M.Ö. 440 lı yıllarda yaşamış DEMOKRITOS dur.

4 ATOMUN YAPISI. DALTON atom modeli. Elektrou keşfi 3. THOMSON Atom Modeli 4. Elektro yüküü ölçülmesi (MİLLİKAN Deeyi) 5. Atom çekirdeğii keşfi (RUTHERFORD Deeyi) 6. Hidroje Spektrumu ve BOHR Atom Modeli 7. Kuatum Atom Modeli (SHRODINGER Atom Modeli)

5 Elektro * Dalto ve Yualıları kuramlarıa göre atom maddei e küçük taeciği olarak kabul edilmiştir. *874 yılıda J.J.Stoey, elektriği taeciklerde oluştuğuu ve bu taecikleri de atomu yapısıda buluduğuu öermiştir. Stoey, 89 yılıda bu taecikleri elektro olarak adladırmıştır.

6 Katot Işıı Tüpü (Crooks Tüpü) Bu deeyde, her tarafı kapalı bir cam vakum tüpüü iki ucua bağlı iki metal elektrotta oluşa bir düzeek kullaılmıştır. Bu sisteme elektrik verildiğide, ışık ışılarıı iki elektrot arasıda hareket ettiği gözlemiştir. Katotda (egatif elektrota) aoda doğru bir elektrik akımı olur ve katotda aoda (pozitif elektrota) doğru hareket ede bu elektrik yüküe KATOT IŞINLARI deir. Yai, katot ışılar ları hızlı aka elektrolardır.

7 Katot ışıları ile yük/kütle (e/m) oraıı belirlemesi Elektroa uygulaa mayetik ala kuvveti FHev Elektroa uygulaa merkezkaç kuvveti F mv r İki eşitliği toplamı mv r Hev e m v Hr r, ölçülebilir, H belli, v hızıı buluması gerekir. Thomso v yi bulabilmek içi, elektriksel ala ile magetik alaları birbirie dik olarak ve ayı zamada uygulamıştır.

8 Elektrou, elektriksel alada saptıra kuvvet,elektriksel ala şiddeti, E ve elektro yükü e ile oratılıdır. FEe Elektriksel ve mayetik ala ikisi birde uygulaırsa: HevEe ve/h e m e m v Hr E H r E ve H i değeri bilidiğide ve r ölçüldüğüde e/m oraı hesaplaabilir. e/m -,76x0 Coulomb/kg

9 Milika ı Yağ Damlaması Deeyi Elektrou yükü 908 de R.A Milika tarafıda ölçülmüştür. X-ışıları gibi ışılar, iyolar (elektrik yüklü atom ya da moleküller) oluşturur. (Elektrou yükü) y ) e-,6x0-9 Coulomb e/m -,76x0 Coulomb/kg (Elektrou kütlesi) k m9, x0-3 kg

10 Pozitif Parçac acıklar, PROTON Crooks tüpüde egatif parçacıklar gözlediğie göre, maddei ötral elektriksel yapısı edeiyle pozitif yüklü parçacıkları da buluması gerekir. Bu ışılarda crooks tüpüde gözlemiştir ve bulara da pozitif ışılar veya kaal ışıları deir ve ilk olarak E. Goldstei tarafıda gözlemiştir. Proto içi yük Proto içi kütle e+,6x0-9 Coulomb m,67x0-7 kg (Protou kütlesi elektrou kütlesii 836 katıdır.)

11 Atom Çekirdeği (Rutherford deeyi) Rutherford, Thomso u atom modelii doğruluk derecesii alamak içi yaptığı deeyler soucuda yei bir atom modeli geliştirmiştir. Rutherford, deeyide α-taecikleri ( 4 He + ) (iki elektro kaybetmiş helyum atomlarıda ibaret radyoaktif ışılar) ice bir demet halide Au, Pt, Ag, Cu da yapılmış çok ice bir metal levhaya gödermiştir. Göderile alfa parçacıkları pek çoğu hiç etkilemede metal levhada geçer, ama küçük bir kısmı değişik açılarda saparak sapmaya uğrarlar.

12 Rutherford u atomu yapısıı icelemek içi α-taeciklerii kulladığı deeyleri souçlarıa göre. Atomu tam merkezide bir çekirdek vardır.. Atom kütlesii çok büyük bir çoğuluğu ve pozitif yükü tamamı atomu çekirdeğide yoğulaşmıştır. 3. Atomu hacmii oluştura elektrolar ise çekirdeği etrafıdadır ve ou etrafıda çok hızla hareket etmektedirler.

13 Dalga Boyu (λ) :Ard arda iki dalgaı bezer iki oktası arasıdaki mesafedir. Dalga sayısı (ν ): /λ ya deir. Gelik (A): Dalgaı yüksekliği veya deriliğii bir ölçüsüdür. Frekas (υ): Belli bir oktada bir saiyede geçe dalga sayısıdır. Işık hızı (c): Vakumda, bütü elektromagetik dalgalar, dalga boyu e olursa olsu, ayı hızda hareket ederler. Bua ışık hızı deir. c,9979x 0 8 m/s 3x 0 8 m/s Belli bir ışıma içi dalga boyu ile frekası çarpımı bir saiyede alıa yola eşittir. cλ.υ Veya υc/λ Frekası birimi /s veya s - dir. SI birim ise hertz (Hz) dir. Hz /s

14 Elektromagetik ışımaı dalga ve parçacık yapısıda olma özelliği vardır.. Kırıım (diffractio) ve girişim (iterferece) ışığı dalga özelliği ile açıklaır.. Siyah cisim ışıması ve Fotoelektrik olaya göre ışık taeciktir. Siyah cisim ideal bir cisimdir, ve. Üzerie düşe bütü ışıları absorplar.. Her dalga boyuda ışıma yapar. 3. Işıma şiddeti ve spektrumu sıcaklığa bağlıdır.

15 Plack, ışık eerjisii kuata deile eerji paketcikleri halide taşıdığıı ileri sürmüştür. Daha sora 905 yılıda, Eistei bu eerji paketciklerii foto olarak ifade etmiştir. Farklı rekteki her bir ışığı eerjisi de farklıdır. Fotoları eerjisi; E h x υ ν c/λ E h c / λ

16 FOTOELEKTRİK OLAY Işığı metallerde elektro koparması olayıa fotoelektrik olay, söküle bu elektrolara da fotoelektro deir. Elektro sökülebilmesi, hem ışığı özelliğie hem de metali türüe bağlıdır. Eistei, bir ışık kayağıda çıka ışıları, foto sağaağı şeklide hareket ettiğii ve her bir fotou eerjisii aşağıdaki şekilde olduğuu ileri sürmüştür. E h.ν E hc/λ

17 Fotoelektroları yüzeyde sökülmesi içi gereke e düşük eerjiye fotoelektrou bağlama eerjisi (E b ) veya eşik eerjisi (E o ) deir. E düşük frekasa ise eşik frekası deir. E 0 h.ν 0 Metal atomuda elektro koparabilmek içi eşik frekasıda daha yüksek frekaslıışıma gerekir. Işımaı eerjisi (E h.ν) elektro koparmak içi gerekli eerjide (E 0 h.ν 0 ) büyükse aradaki fark elektroa kietik eerji olarak verilir ki bu da elektrou fırlamasıa ede olur. E E 0 + /mv hν hν 0 + /mv

18 ATOM SPEKTRUMLARI Bir ışı bir prizmada geçirildiğide kırılır. Bu kırılmaı derecesi ışıı dalga boyua bağlı olarak değişir. Kısa dalga boylu yai yüksek frekaslı ve yüksek eerjili ışılar daha çok kırılır. Uzu dalga boylu yai düşük frekaslı ve düşük eerjili ışılar daha az kırılır. Beyaz ışı görüür bölgede her dalga boyuda ışı içerir.

19 Gaz veya buhar halideki bir madde, bir elektrik arkıda geçirildikte sora oluşa ışık bir prizmada geçirildiği zama, bir çizgi spektrumu meydaa gelir. Bu çizgileri her biri farklı dalga boyudaki ışılara aittir. Bu spektrumlara yayıma spektrumu deir. Elemetleri çizgi spektrumları birbirie bezemez, her elemeti kedie özgü bir çizgisi vardır.

20 Beyaz ışık hidroje dolu bir gaz boşalma tüpüde geçirilirse hidrojei görüür bölgedeki absorbsiyo spektrumu elde edilir.

21 Balmer, Hidrojei görüür bölgedeki spektrum çizgilerii dalga boylarıı ve frekaslarıı icelemiş ve buları şu eşitliklerle hesaplaabileceğii ileri sürmüştür (Deeysel). λ m ( ) Rydberg sabiti m υ c υ c λ 3 x0 3,9 8 m x0 / 5 s 3,4,5,6... Hz ( ) içi uygu bir değer seçilerek, spektrumdaki bir çizgii dalga boyu buluabilir. Öreği: 3 ise m λ / λ m - ( λ m m 3 )

22 Hidrojei yayıma spektrumu λ m ( ) 3,4,5, λ 656,3 m 4 λ 486,3 m 5 λ 43,4 m 6 λ 40,3 m Görüldüğü gibi bu değerler hidroje i yayıma spektrumuu görüür bölgedeki dalga boylarıa karşılık gelir ve bu seriye Balmer serisi deir.

23 Hidroje içi gözlee diğer spektrum çizgileri Rydberg Eşitliği ile hesaplaır. λ , tam sayılardır. m ( ) 3,4,5,6... < ( i de büyük olma koşulu vardır.) υ 3,9 x0 5 Hz ( )

24 Bua göre bazı Hidroje spektrum serileri taımlaır. Lyma,3,4,5... Balmer 3,4,5,6... Pasche 3 4,5,6,7... Brackett 4 5,6,7,8,... Pfud 5 6,7,8,9... UV Görüür Ala IR λ m ( )

25 ÖRNEK; Hidroje spektrumuu Brackett seriside üçücü spektrum çizgisii dalga boyuu buluuz. Brackett 4 5, 6, 7,8,.... λ λ λ ,66 x0 m 6 m m ( 4 7 ) m 0-9 m 66 m

26 BOHR ATOM KURAMI Bohr herhagi bir yörügedeki elektrou eerjisii hesaplamak içi bir eşitlik türetmiştir. E orbit -A ZA E orbit,8 x0 8 Z J A ı değeri.8 x0-8 J dür.,,3,. değerleri olabile tam sayıdır ve baş kuatum sayısı olarak adladırılır. E i egatif değeri, çekirdeğe yakı elektrou eerjisii sosuz uzaklıktaki elektrou eerjiside ( ve E0) daha düşük olduğuu gösterir. Bu durumda her bir yörügedeki elektrou eerjisi egatiftir.

27 dış tabakadaki ( d ) elektrou eerjisi E d iç tabakadaki ( i ) elektrou eerjisi E i Dış tabakada içteki tabakaya elektro geçtiği zama, bu tabakalardaki eerji farkıa eşit bir foto yayılaır. Fotou eerjisi hυ dir. E hυ E d -E i hν,8x0 J,8X0 8 8 d i h6,66 x 0-34 J/s J ( 3, 89 x 0 s ) i d ν s - ) Z 5

28 Hidroje içi seviyeside daha yüksek eerji seviyelerde elektro geçişi soucu oluşa spektral çizgileri frekası ve dalga sayısı şöyle olur. ( ) 5 0 3,89 d s x ν 3,4, d d m c λ λ ν

29 Atom Numaraları ve Periyodik Yasa Moseley Eşitliği Katot ışıları, aot olarak kullaıla bir eleme ile çarpıştığıda iç elektrolarıı uyarılması ile yüksek frekaslı bir ışıma ola X-ışıı oluşur. Bu da çekirdek yüküe bağlı olduğu içi oluşa X-ışıı frekası aottaki metali atom umarası (çekirdek yükü) ile oratılıdır. Bua Moseley eşitliği deir. ν:x-ışıı frekası Z:çekirdek yükü a ve b: sabitler ν a( Z b) Moseley bu bağıtı yardımı ile heüz bulumaya bir çok elemeti özelliğii tespit etmiştir.