1 Ünite ünite MODERN ATOM TEORİSİ BÖLÜMLER Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler Bölüm 2: Atom Modellerinin Tarihsel Gelişimi Bölüm 3: Atomun Kuantum Modeli Bölüm 4: Periyodik Sistemi Tanıyalım Bölüm 5: Periyodik Özellikler Bölüm 6: Elementleri Özellikleri ve aptıkları Bileşiklerin Adlandırılması
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ BÖLÜM - 1 Atomla ilgili ilk düşünceler MÖ 6. yüzyılda Hindistan'da ortaya atılmıştır. Daha sonra MÖ 5. ve 4. yüzyıllarda unanlı filozof Democritus atomu bölünemez anlamına gelen "atomus" olarak nitelemiştir. Atomla ilgili ilk bilimsel düşünceler ise İngiliz bilim insanı John Dalton tarafından öne sürülmüştür. Dalton Atom Teorisi J. Dalton 1700'lü yıllarda yapılan deneysel çalışmalar sonucunda kimyasal tepkimeler için geçerli kütlenin korunumu kanunu, sabit oranlar kanunu ve katlı oranlar kanununun sonuçlarından yararlanarak John Dalton aşağıdaki teoriyi önermiştir. Atomla İlgili Düşünceler Uyarı Dalton, atom teorisinde atomun elektriksel yapısı hakkında herhangi bir yaklaşımda bulunmamıştır. Açıklama Model: Gerçek haline göre büyütülmüş, küçültülmüş ya da basitleştirilmiş, gerçek sistemleri anlatmakta kullanılan benzetimlerdir. Modeller gerçeği bire bir yansıtmazlar. Teori: Olayları ve durumları mantığın kabul edebileceği varsayımlarla şekillendirilmiş bir model üzerinden açıklayan bilimsel akıl yürütme ve matematiksel düşünce imkanlarını kullanan açıklamalardır. Bir atom modeli atomu hayalimizde canlandırmamıza yardımcı olurken, o modele göre açıklanan atom teorisi, atomun yapısını, atomların birbirleri ile olan etkileşimlerini ve maddenin görünür özelliklerini de anlamamızı sağlar. 1. Bilinen en küçük tanecik atomdur. Atomlar parçalanmazlar veya yeniden yapılamazlar. Örnek - 1 Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler 2. Bir elementin tüm atomları kütle ve diğer özellikleri bakımından özdeştirler. Diğer elementlerin atomlarından farklıdırlar. 3. Elementler bir bileşiği oluştururlarken her iki elementin birleşen atom sayıları oranı hep sabittir. 4. Kimyasal değişimlerde atom sayıları değişmez, atomlar yeniden düzenlenerek farklı maddeleri oluştururlar. 5. Atomlar içi dolu kürelerdir. Radyoaktifliğin keşfi ile atomun parçalanabileceği ispatlandığından birinci madde geçersizdir. Bir elementin farklı izotopları olduğundan ikinci madde geçersizdir. Sabit oranlar kanunu " Belli bir bileşiği oluşturmak üzere birleşen elementlerin, birleşen kütle oranları her zaman sabittir" şeklinde ifade edildiğinden üçüncü madde günümüzde geçerlidir. 4. maddede kimyasal tepkimeler sonunda atom sayılarının değişmediğini belirtiyor. Atom sayısı değişmiyor, atomların sadece yerleri değişiyorsa bu bizi "Kütlenin Korunumu Kanunu"na götürür. Bu yüzden 4. madde de günümüzde geçerlidir. Günümüzde atomların içi dolu küreler olmadığı aksine büyük bir kısmının boşluk olduğu bilindiğinden 5.madde de geçersizdir. 235 1 142 91 1 U+ n Ba + Kr + 3 n 92 0 56 36 0 93 93 0 Kr Rb + e 36 37 1 2Al + 3S $ Al 2 S 3 tepkimeleri Dalton atom teorisinde geçen; I. Atomlar bölünemez II. Bir elementin bütün atomları her bakımdan özdeştir III. Kimyasal değişimlerde atom sayıları değişmez, atomlar yeniden düzenlenerek farklı maddeleri oluştururlar varsayımlardan hangileri ile ters düşmektedir? A) alnız I B) alnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III İlk tepkimede Uranyum atomu Ba ve Kr atomlarına bölünmektedir (I. öncül ile ters düşer) İlk iki tepkimeye bakıldığında Kr atomunun özdeş olmayan 91 36 Kr ve 93 36 Kr izotop atomları görülmektedir. (II. öncül ile ters düşer) Son tepkimeye bakıldığında tepkimeye 2 tane Alüminyum ve 3 tane Kükürt atomu girmiş, aralarında yeniden düzenlenerek 1 tane Al 2 S 3 taneciği oluşturmuşlardır. Oluşan tanecikte yine 2 tane Al, 3 tane S atomu bulunmaktadır. (III.öncül ile uyumludur) anıt C 2
Atom Altı Tanecikler Dalton'un atomun bölünemez yüksüz kürecik olduğu görürüşü kısa zamanda geçerliliğini kaybetmeye başlamıştır. Çünkü bu görüş cisimlerin sürtünme ile elektriklenmesi, şimşek ve yıldırım oluşması gibi birçok olayla çelişmektedir. Örneğin ipek kumaşa sürtülen cam çubuğun elektrik yükü kazanması kumaş ile cam çubuk arasında bir yük alışverişi olduğunu gösterir. Alınıp verilen yüklü tanecikler atomlar olamaz. Çünkü atomlar yüksüzdür. Atomlarda daha büyük taneciklerde olamazlar çünkü onlarda atomlardan oluşmuşlardır. O halde sürtünme esnasında atomlardan daha küçük ve elektrikle yüklü taneciklerin alınıp verilmiş olması gerekir. Bu durum bize atomda, atom altı tanecikler olabileceğini ve atomun bölünebileceğini göstermektedir. Atom altı taneciklerin varlığını nicel olarak ilk kez Michael Faraday elektroliz deneyi ile ispatlamıştır. Faraday'ın Elektroliz Deneyleri M. Faraday (1830), yaptığı elektroliz deneylerinin sonucunda belirli bir miktar elektriğin belirli bir miktarda madde biriktiğini bulmuştur. Aynı elementin farklı tuzlarının çözeltilerini elektroliz ettiğinde aynı elektrik miktarının farklı miktarlarda madde toplayabildiğini, ancak M. Faraday bu farklı miktarlar arasında tam sayılarla gösterilebilen bir oranın bulunduğunu görmüştür. Örneğin Bakır (II) klorür tuzundan 1 tane Cu atomu elde etmek için kullanılan elektrik miktarı ile Bakır (I) klorür tuzundan 2 tane Cu atomu elde edilmektedir. Cu 2+ + 2e $ Cu (k) 2Cu + + 2e $ 2Cu (k) Faraday'ın yaptığı deneylerden, bir atomun ancak belirli bir miktar veya bu miktarın bazı basit katları kadar elektrik yükü taşıyabileceği sonucu çıkarılabilir. O halde elektrik yükleri parçacıklar halinde taşınmaktadır. Elektrik yükünün parçacıklar halinde taşınması, elektriğin taneciklerden meydana geldiğini göstermektedir. Atomlar da elektrik yükleri taşıdıklarından bu taneciklerin de atomlarda bulunması gerekir. Faraday, yaptığı elektroliz deneylerinin sonucunda elektrotlarda toplanan madde miktarının devreden geçen akım miktarı ile doğru orantılı olduğunu ispatlamıştır. m = A. I. t Elektrotlarda toplanan kütle Maddeye bağlı sabit Elektrik yükü miktarı (Q) Elektrik yükü, devreden geçen akım (I) ve bu akımın uygulandığı süre (saniye) ile doğru orantılıdır. (Q = I. t) Elektrik yük birimi Coulomb (C)'tur. 1 C, AgNO 3 çözeltisinin elektrolizinde katotta 1,118 mg Ag oluşmasına neden olan yük miktarıdır. Açıklama Atom altı taneciklerin varlığı ile ilgili tahminler ve çalışmalar 1. Antik dönemde Grekler yüne sürtülen Kehribar taşının küçük tüy, saç gibi bazı maddeleri çektiğini gözlemlemişler. Ancak bunu Kehribar taşının gizemi olarak görmüşlerdir. 2. 1600 yılında İngiliz bilim insanı William Gilbert maddelerin sürtünmesi sonucu sahip oldukları diğer maddeleri çekme özelliğini belirtmek için elektrikus (eski unancada Kehribar) terimini kullandı. 3. 1646 yılında Thomas Browne, Gilbert'in elektrikus teriminden esinlenerek ilk kez elektrik kelimesini kullandı. 4. 1750 yılında Benjamin Franklin reçinedeki ve cam çubuktaki elektriklenmenin farklı olduğunu öne sürdü. Reçine türü elektriklenmeyi negatif ( ), cam türü elektriklenmeyi pozitif (+) işaretini kullanarak belirtti. 5. 1780'li yıllarda Luigi Galvani kurbağa bacağının kas sinirlerine farklı metaller dokundurduğunda seğirdiğini gözlemledi. Ona göre bu biyolojik elektriklenmeden kaynaklanan bir durumdu. 6. 1800'lü yıllarda Alessandro Volta Cu - Zn levha çiftlerinden oluşturduğu pil düzeneğinde Zn levhadan Cu levhaya elektrik akımının geçtiğini gözlemledi. 7. 1800'lü yıllarda Sir Humprey Davy elektroliz deneyleri yapmıştır. (Daha sonra Faraday ile birlikte çalışmışlardır.) 8. 1830 yılında M. Faraday atom altı taneciklerin varlığını ilk kez nicel olarak ispatladı. Örnek - 2 I. Elektroliz olayı II. Birbirine sürtünen nesnelerin elektrik yükü kazanması III. ıldırım oluşması ukarıdaki olaylardan hangileri "atom bölünemez" tezini çürütmektedir? A) alnız II B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III I. Elektroliz olayında, elektrik akımı sayesinde çözeltideki iyonlara birşeyler eklenmekte veya onlardan bir şeyler ayrılmaktadır. Bu olayda alınıp verilen tanecikler, atomdan ayrılır veya atoma eklenir. O halde atom bölünemez değildir. (Çürütür) II. Sürtünme esnasında atomlardan daha küçük ve elektrik yüklü tanecikler alınıp verilir. O halde atom bölünemez değildir. (Çürütür) III. ıldırım, bulutlar ile yeryüzü arasında ani elektrik boşalması olayıdır. ani bulutlardan yeryüzüne yüklü parçacıklar aktarılmasıdır. O halde atom bölünemez değildir. (Çürütür) anıt: E 1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler 3
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Elektronun Keşfinin Tarihsel Gelişimi William Crookes'un çalışması Katot ( ) Metal Anot (+) ( ) (+) (Crookes Tüpü) Saptırıcı Plaklar William Crookes 1870'li yılların başında şekilde verilen tüpe benzer bir tüp kullanarak havanın iletkenliğini ölçmeye çalıştı. Katot tüpünde elektrotlar arasına yüksek voltaj uygulandığında katottan anota hareket eden yeşilimsi ışınlar gözlemledi. Bu ışınlara katottan çıkıp anota gittikleri için katot ışınları dedi. Katot ışınlarına elektrik alan uyguladığında ışınların (+) yüklü levhaya saptıklarını gözlemledi. Bu gözlemi ışın zannetiği şeylerin aslında ışın olmadığını gösterdi. Çünkü ışınlar elektrik alanda sapmaya uğramazlar. Böylece Crookes elektronun varlığına dair ilk somut kanıtları bulmuştur. Crookes'un bu deneyde kullandığı tüplere Crookes tüpü adı verildi. Bu tüpler günümüzde kullandığımız televizyon tüplerinin ilk örneğidir. Katot ( ) (+) Metal Anot Floresan ekran Şekil - I Thomson tüpe elektriksel alan uyguladığında elektronların artı (+) yüklü levhaya doğru sapıp floresan ekran yüzeyine çarptığını görmüştür. (Şekil - II) Işığın sapma yönü eksi yüklü taneciklerden, yani elektronlardan oluştuğunu göstermektedir. Katot ( ) Metal Elektrik yüklü saptırıcı plaklar Anot ( ) (+) Şekil - II (+) Floresan ekran (üklü bir parçacığın elektriksel alanda sapma miktarı yükü ile doğru, kütlesi ile ters orantılıdır.) Daha sonra Thomson elektrik alana dik olacak şekilde manyetik alan uyguladığında elektronların eğimli bir yol çizerek floresan ekran yüzeyine çarptığını görmüştür. (Şekil - III) Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler George Stoney'in Çalışması 1874 yılında George Stoney yaptığı çalışmalar sonucunda katot ışınlarını oluşturan negatif yüklü parçacıklara "elektron" adının verilmesini önerdi. Elektronların elektrik akımını taşıyan tanecikler olduğunu ilk defa Stoney öne sürdü. J.J Thomson'un Çalışması (Elektron ükünün Kütlesine Oranının m e J.J Thomson Bulunması) 1858 yılında Juilus Plücker katot tüpünün yakınına bir mıknatıs getirerek oluşan katot ışınlarının manyetik alandaki davranışlarını incelemiştir. Plücker yaptığı deneylerde oluşan ışınların yerini değiştirmeyi başarmıştı, ancak tüpün havasını yeterince boşaltamadığı için tam başarılı olamamıştır. 1897 yılında J.J Thomson Plücker'in yaptığı çalışmalardan da yararlanarak elektronun yükü ile kütlesi arasındaki oranı hesaplamıştır. Bu amaçla yaptığı deneyde tüpte katottan çıkan elektronları yüksek elektrik gerilimi ile hızlandırmış ve küçük bir delikten geçirmiştir. Delikten geçen elektronların doğrusal yayılarak florasan ekranda parlak bir leke meydana getirdiğini görmüştür. (Şekil - I) Katot ( ) (+) Metal Anot Katot ışınları S S N N Mıknatıslar (Manyetik alan) Şekil - III Floresan ekran Thomson manyetik alan etkisindeki elektronların sapmasını ölçmüştür. Manyetik alan etkisindeki elektronlara elektrik alan da uygulayarak sapmayı durdurmuş ışınların doğrusal olarak floresan ekrana çarpmasını sağlamıştır. (Şekil - IV) N Elektrik yüklü S saptırıcı plaklar Anot ( ) Katot ( ) Metal (+) N S Mıknatıslar (Manyetik alan) (+) Şekil - IV Floresan ekran Katot ışınları Thomson yaptığı bu deneylerin sonuçlarından yararlanarak yü k( e) elektronun oranı hesaplamıştır. kütle( m) Elektron için m e = 1,7588.10 11 Ckg 1 4
Açıklama Plücker, Crookes ve Thomson 'un yaptığı çalışmalar sonucunda katot ışınlarının özellikleri belirlenmiştir. Katot Işınlarının Özellikleri 1. Katottan anota doğru hareket ederler. 2. Hareketleri doğrusaldır. 3. Manyetik ve elektrik alandan etkilenirler. 4. Kullanılan elektrotun cinsine bağlı değillerdir. 5. Tüpün içerisindeki gazın cinsine bağlı değillerdir. 6. Negatif yüklü taneciklerdir. Milikan'ın ağ Damlası Deneyi (Elektronun ükü ve Kütlesinin Bulunuşu) 1908 yılında Robert Andrews Milikan aşağıdaki düzeneği kullanarak yağ damlacıkları ile deneyler yapmıştır. Üst bölmeden püskürtülen yağ damlacıkları delikten aşağıya inerken X-ışınlarına maruz bırakılırlar. Işınlar havadaki N 2 ve O 2 gaz tanecikleri ile çarpışarak elektron koparırlar. Kopan R. Andrews Milikan bu elektronlar yağ damlacıkları tarafından yakalanırlar. Böylece (-) yükle yüklenmiş olurlar. Milikan alt plakayı negatif ( ), üst plakayı pozitif (+) yükle yüklediğinde yağ damlacıklarının durduğunu hatta yukarı hareket edebildiklerini gördü. Milikan deneyi defalarca tekrarlayarak damlacığın düşmesini engellemek için uygulaması gereken yük miktarını yağ damlacıkları üzerindeki yükün en büyük ortak bölenini yani -1,6022.10-19 Coulomb değerini bulmuştur. Delik X-Işınları e e e e e yağ damlaları + üklü levha üklü levha + e yakalanmış yağ damlaları Üreteç Milikan'ın yağ damlası deney düzeneği Püskürtücü Teleskop Milikan bu değeri Thomson'un e/m değerinde yerine koyarak elektron kütlesini aşağıdaki gibi hesaplamıştır. m e = 1,7588.10 11 Ckg 1 e = 1,6022. 10 19 C olduğu bilindiğine göre; 1, 6022. 10 19C m = 1, 7588. 10 11Ckg 1 m = 9,1096. 10-31 kg dır. Atomda Elektronun ükü İle Pozitif ükler Arasındaki İlişki Eugen Goldstein, Thomson'un elektronu keşfinden sonra atomlar nötr olduklarından atomda elektronları dengeleyecek pozitif yüklü taneciklerin de bulunması gerektiğini düşündü. Bunun üzerine 1886 yılında yaptığı çalışmalarda kanal ışınlarını gözlemledi. Goldstein, Crooks tüpüyle yaptığı çalışmada katot ışınlarının tüpün içinde bulunan gaz taneciklerinden elektron kopardığında pozitif yüklü iyonlar oluştuğunu gözlemledi. Bu iyonların pozitif yüklü elektrottan negatif yüklü elektrota hareket ettiklerini gördü. Bunlara kanal ışınları adını verdi. Katot olarak delikli metal katot kullanıldığında floresan boya ile kaplı arka yüzeyde ışıldama görülür. (Şekil - I) Anot H H H e e Delikli Metal Katot Şekil - I H + H + H + Floresan boya ile kaplı yüzey Bunun sebebi tüpte oluşan elektron akımı sırasında katottan çıkan elektronların nötral gaz atomları (H) ile çarpışarak onlara elektron kaybettirmesi ve pozitif yüklü parçacıklar(h + ) haline getirmesidir. Bu pozitif yüklü iyonlar katot tarafından çekilip bir kısmı deliklerden geçerek floresan yüzeye çarparlar. 1906 yılında J.J Thomson, Goldstein'in bulduğu kanal ışınları ile katot ışınları üzerine yaptığı deneylerin benzerlerini (elektrik ve manyetik alan uygulama) yaparak pozitif yüklü yük e iyonların kütle ( m ) oranlarını belirledi. Ancak farklı atomlarla yaptığı deneylerde pozitif ışınların m oranın tüpteki gazın e cinsine bağlı olduğunu tespit etti. Kütlesi en küçük oduğundan hidrojenin m oranının en büyük olduğunu e saptadı. H + iyonu pozitif yüklü en küçük tanecik olduğundan yükü bir elektronun yüküne eşit fakat zıt yüklüdür. ani H + iyonun yükü +1,6022.10-19 C'dur. Kütlesi ise 1,67.10-27 kg'dır. Elektronun kütlesi 1 1 H izotopundan türeyen H + iyonunun kütlesinin 1836 da biridir. Elektron kaybetmiş olan bu en küçük hidrojen iyonuna "proton" adı verildi. 1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler 5
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Açıklama Kanal Işınlarının Özellikleri 1. Anottan katota doğru hareket ederler. 2. Pozitif yüklü ışınlardır. 3. Elektrik ve manyetik alandan etkilenirler. 4. Katot ışınlarından daha büyük kütleye sahiptirler. 5. Taneciklerin sapma açısı tüpün içindeki gazın cinsine bağlıdır. 6. Doğrusal hareket ederler. Moseley X-ışınları spektrumuna bakarak elementlerin atom numaralarını doğru olarak buldu. Moseley çalışmalarına dayanarak periyodik yasayı "Elementlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri atom numarasının periyodik işlevidir." şeklinde yeniden tanımlayarak periyodik cetveli atom numarası artışına göre yeniden düzenledi. Ayrıca Moseley atom numarasının atom çekirdeğinde bulunan artı yüklü birimlerin sayısı olduğunu söyledi. Nötronun Keşfi 1920 yılında E. Rutherford çekirdekte yüksüz tanecikler olabileceği görüşünü ortaya attı. Ancak deneysel olarak ispatlayamadı. Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler Atomun Proton Sayısının Belirlenmesi Henry G. Moseley 1913-14 yıllarında Henry G. Moseley, X ışınlarını kullanarak elementlerin X ışınları spektrumlarını incelediğinde birbirlerinden farklı sadece birkaç karakteristik spektral (Fraunhofer) çizgi içeren spektrumlar gözlemlemiştir. Karakteristik olan bu çizgiler ard arda gelen her elementte deneyde kullanılan X-ışınları frekansının artma yönünde sistematik olarak sola doğru kaymaktadır. Spektral çizgileri inceleyen Moseley Ca ve Ti elementlerinin Fraunhofer çizgilerinin diğer elementlerinki gibi sistematik olmadığını gördü. Atom kütlelerine göre sıralamaya bakıldığında iki element arasında başka bir elementin bulunması gerektiğini belirtti. Buradan hareketle Sc elementi keşfetti. Ayrıca Moseley X-ışınları frekanslarının atomun çekirdeğindeki yükün karakteristiği olduğunu anlamıştı. Bu yüzden atom numarası 13 ile 75 arasında olan elementlerin X-ışınları spektrumlarını inceledi. Her element için o elemente karşılık gelen karakteristik spektrum çizgisini kullandı. Elementin atom numarası ile çizgi frekansının karekökü arasında doğrusal bir ilişki olduğunu buldu. o 4.10 9 3.10 9 2.10 9 1.10 9 0 10 20 30 40 43 61 72 50 60 70 80 Atom numarası (Z) 1932 yılında James Chadwich bazı çekirdek tepkimeleri üzerinde yaptığı çalışmalar sonucunda, çekirdekte protonlardan başka, kütlesi protonun kütlesine yaklaşık olarak eşit olan yüksüz taneciklerin bulunduğunu ispatladı. Bu yüksüz taneciklere "nötron" adını verdi. Nötronun kütlesi 1,6749.10-27 kg, protonun kütlesi ise 1,6726.10-27 kg dır. Görüldüğü gibi kütleleri yaklaşık olarak birbirine eşittir. Protonlar ve nötronlar atomun çekirdeğinde bulunduğundan ortak isim olarak nükleonlar olarak anılırlar. Örnek - 3 Aşağıdaki olaylardan hangisi atom altı taneciklerin varlığını nicel olarak ispatlamıştır? A) 1780'li yıllarda Luigi Galvani'nin kurbağa bacağının kas sinirlerine farklı metaller dokundurduğunda seğirdiğini gözlemlemesi. B) 1800'lü yıllarda Alessandra Volta'nın Cu-Zn levha çiftlerinden oluşturduğu pil düzeneğinde Zn levhadan Cu levhaya elektrik akımı geçtiğini gözlemlemesi. C) 1830 yılında Michael Faraday'ın elektroliz deneyleri sonucunda devreden geçen elektrik yükü ile katotta biriken madde mikltarları arasındaki bağıntıyı bulup hesaplamalar yapması. D) Cam çubuğu ipek kumaşa sürttüğümüzde cam çubuğun pozitif (+), ipek kumaşın ise nagatif (-) yükle yüklenmesi. E) Kehribar taşının yün kumaşa sürtündüğünde bazı hafif tanecikleri kendisine doğru çekmesi. A, B, D ve E seçeneklerindeki olaylarda atom altı taneciklerin varlığı nitel olarak (sayısal veriler kullanılmadan) ispatlanmaktadır. Faraday, elektroliz deneylerinden elde ettiği sayısal verileri kullanarak elektronun varlığını nicel olarak ispatlamıştır. anıt C 6
Örnek - 4 "Elektronların varlığına dair ilk kanıt 1870'lerde... tarafından bulunmuştur. yü k( e) "Elektronun oranını 1897 yılında... bulmuştur. kü tle( m) "Elektronun yükü 1908'de... tarafından ölçülmüştür" "Faraday'ın çalışmalarına dayanarak..., atomlar da elektrik yüklü birimlerin bulunduğundan söz etti ve 1891'de bunlara elektron adının verilmesini önerdi. ukarıdaki boşluklara hangi bilim insanlarının isimlerinin getirilmesi uygundur? 1. W. Crookes 2. J.J. Thomson 3. R.A. Milikan 4. G.J Stoney J.J. Thomson 1897 yılında katot ışınlarına elektrik ve manyetik alan uygulayarak elektronun e/m oranını bulmuştur. ( I ) Milikan 1908 yılında yağ damlası deneyi ile elektronun yükünü bulmuştur. ( IV ) Kronolojik sıralama III, II, I, IV şeklindedir. Örnek - 6 anıt B ün kumaş ve tarağın birbirine sürtülmesi sonucu gerçekleşen elektriklenme olayı ile ilgili; I. Atom alış verişi ile gerçekleşmiştir II. Atom altı taneciklerin varlığını göstermektedir III. Maddenin kimliği değişmiştir ifadelerinden hangileri yanlıştır? A) alnız I B) alnız II C) alnız III 1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ D) I ve III E) II ve III Örnek - 5 I J.J Thomson III Elektron II G.J.Stoney IV ün kumaş ve tarağın birbirine sürtünmesi sonucunda elektrik yükü kazanması yün kumaş ile tarak arasında bir yük alış-verişi olduğunu gösterir. Atomlar yüksüz olduklarından alınıp verilen tanecikler atomlar olamaz. (I. öncül yanlıştır) O halde sürtünme esnasında atomlardan daha küçük ve elektrik yüklü taneciklerin alınıp verilmesi gerekir. Bu da bize atomda atom altı taneciklerin olabileceğini göstermektedir. (II. öncül doğrudur) Bu olayda kimyasal değişim olmadığından yün kumaşın ve tarağın cinsi değişmemiştir. (III. öncül yanlıştır) anıt D W. Crookes R.A. Milikan Elektronun keşfinin tarihsel sürecinde çalışmalar yapan yukarıdaki bilim insanlarının çalışmalarının kronolojik sıralaması aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir? A) I, II, III, IV B) III, II, I, IV C) III, I, II, IV D) III, IV, I, II E) II, III, IV, I Elektronların varlığına dair ilk bulguları katot tüpüyle yaptığı deneyde Crookes bulmuştur. (1870'li yıllar) ( III ) 1891'de Faraday'ın çalışmalarından yararlanarak Stoney atomda yüklü tanecikler olabileceğini ve bunlara elektron denilmesini önerdi. ( II ) Örnek - 7 Faraday'ın elektroliz deneylerinin sonuçları Dalton atom teorisinde geçen; I. Atom yekparedir II. Atom bölünemez III. Aynı elementin atomları özdeştir görüşlerinden hangileri ile çelişir? A) alnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler 7
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Faraday yaptığı elektroliz deneylerinden bir atomun ancak belirli bir miktarda veya bu miktarın bazı basit katları kadar elektrik yükü taşıyabileceği sonucunu çıkarmıştır. O halde elektrik yükleri parçacıklar halinde taşınmaktadır. Bu da bize atomun yekpare olmadığını atom altı taneciklerden oluştuğunu, bölünebileceğini göstermektedir. Bu yüzden I. ve II. öncüllerde verilen bilgiler Faraday'ın bulduğu sonuçlarla çelişir. III. öncülün Faraday'ın bulduğu sonuçlarla bir ilgisi yoktur. Burada verilen bilgi izotopların varlığı işe çelişir. Faraday izotopların varlığından bahsetmemiştir. anıt B Örnek - 9 1913-1914 yıllarında Henry G. Moseley X-ışınları ile elementlerin X-ışınları spektrumlarını elde etmiştir. Moseley yaptığı bu deneylerin sonucunda; I. Elementlerin atom numaralarını doğru bir şekilde belirledi II. Sc elementini keşfetti III. Mendeleyev'in hazırladığı periyodik cetvelin hatalı olduğunu ispatladı ifadelerden hangileri doğrudur? A) alnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III Örnek - 8 Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler Kimya Öğretmeni Ali Efe 'den kanal ve katot ışınlarının ortak özelliklerini söylemesini istiyor. Ali Efe'de; I. Elektriksel yükleri aynıdır II. Elektrik alanda sapmaya uğrarlar III. Elektrotlara yüksek gerilim uygulanması sonucu oluşurlar IV. Tüpün içindeki gazın cinsine bağlıdırlar şeklinde sıralıyor. Buna göre Ali Efe'nin söylediği cümlelerden hangileri doğrudur? A) alnız II B) alnız III C) II ve III D) I, II ve IV E) II, III ve IV Katot ve kanal ışınları Crookes tüplerinde elektrotlara yüksek gerilim uygulanarak elde edilirler. (III. öncül ortak ) Tüpe elektrik alan uygulandığında ( ) yüklü olan katot ışınları (+) levhaya, (+) yüklü olan kanal ışınları ( ) levhaya doğru saparlar. (II. öncül ortak, I. öncül ortak değildir.) Tüpün içerisindeki gazın cinsi değiştirildiğinde katot ışınları değişikliğe uğramazken, kanal ışınları değişikliğe uğrarlar. ( IV. öncül ortak değildir.) anıt C Moseley atom numarası 13 ile 79 arasında olan 38 elementin X-ışınları spektrumunu inceledi. Her element için o elemente karşılık gelen karakteristik spektrum çizgisini kullanan Moseley elementin atom numarası ile çizgi frekansının kare kökü arasında doğrusal bir ilişki olduğunu buldu. ani elementlerin atom numarası artışına göre sıralandığında spektrum çizgisine ait frekansın karekökünün bir elementten diğerine gittikçe sabit bir miktar arttığını tespit ederek elementlerin atom numaralarını doğru bir şekilde tespit etti. (I. öncül doğrudur.) Bu çalışmalarına dayanarak periyodik cetvelde elementlerin kütle numaralarına göre sıralanmalarının yanlış olduğunu, sıralamanın atom numarasına göre yapılması gerektiğini ispatladı (III. öncül doğrudur) Moseley Ca ve Ti elementlerinin spektrum çizgilerini karşılaştırdığında diğer elementlerin çizgileri gibi sistematik artmadığını gözlemledi. Atom kütlelerine göre sıralamaya baktığında iki element arasında başka bir elementin bulunması gerektiğini belirtti. Bu gerçekten hareketle Sc elementini keşfetti. (II. öncül doğrudur.) anıt E 8
A. Aşağıdaki bilgileri doğru (D), veya yanlış () olarak değerlendiriniz. 1. Bir elementin bütün özelliklerini gösteren en küçük yapı taşına atom denir. 2. Atomla ilgili ilk bilimsel düşünceler M. Faraday tarafından öne sürülmüştür. Bölüm Kavrama Soruları B. Aşağıdaki cümlelerin boşluklarını verilen uygun kelimelerle doldurunuz. Moseley J.J Thomson R. Milikan pozitif E. Goldstein teori negatif model G.Stoney 1. 1874 yılında yaptığı çalışmalar sonucuna negatif yüklü parçacıklara elektron adının verilmesini öneren bilim insanı dir. 1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ 3. Dalton atom teorisini kütlenin korunumu, sabit oranlar ve katlı oranlar kanunlarından yararlanarak hazırlamıştır. 2. Elektronun yükünün kütlesine oranını (e/m) bulan bilim insanı dır. 4. ıldırımın oluşması atom altı taneciklerin varlığını gösteren bir olaydır. 3. Elektronun yükünü bulduktan sonra kütlesini de hesaplayan bilim insanı dır. 5. Atom altı taneciklerin varlığını nicel olarak ilk kez M. 4. Kanal ışınları.yüklü ışınlardır. Faraday elektroliz deneyleri ile ispatlamıştır. 6. Elektronu ilk keşfeden bilim insanı Eugen Goldstein'dir. 5. Sc elementini keşfeden bilim insanı dır. 7. Milikan yağ damlası deneyi sonucunda elektronun 6. üne sürtülen ebonit çubuk yükle yüklenir. yükünü bulmuştur. 8. Katot ışınları anottan katota doğru hareket ederler. 7. Kanal ışınlarını bulan bilim insanı.... dir. 9. Kanal ışınları pozitif yüklü ışınlardır. 8. Olayları ve durumları mantığın kabul edebileceği varsayımlarla şekillendirilmiş bir model üzerinde açıklayan bilimsel akıl yürütme ve matematiksel düşünce imkanlarını kullanan açıklamalara... denir. 10. Henry G. Molesey X-ışınlarını kullanarak elementlerin atom numaralarını tespit etmiştir. 9. Gerçek haline göre büyütülmüş, küçültülmüş ya da basitleştirilmiş gerçek sistemleri anlatmakta kullanılan benzetimlere denir. C. Aşağıda sol tarafta yer alan bilim insanlarını sağ tarafta yer alan çalışmaları ile eşleştiriniz. I. R.Milikan a. Elektronun keşfi II. J.J Thomson b. Elektroliz deneyleri III. W. Crookes c. Nötronun keşfi IV. M. Faraday d. Elektronun e/m oranının bulunması V. E. Goldstein e. ağ damlası deneyi VI. J. Chadwick f. Kanal ışınlarının bulunması A. 1. D 2. 3. D 4. D 5. D 6. 7. D 8. 9. D 10. D B. 1. G.Stoney 2. J.J. Thomson 3. R.A. Milikan 4. pozitif 5. H. Moseley 6. negatif 7. E. Goldstein 8. teori 9. model C. I - e, II - d, III - a, IV - b, V - f, VI - c 9 Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ 1. Dalton atom teorisinde geçen; "Kimyasal değişimlerde atomların sayıları ve türleri değişmez, atomlar yeniden düzenlenerek farklı maddeleri oluştururlar." ifadesi kimyanın hangi temel kanununu açıklar? Uygulama Soruları 4. Elektriklenme olayı ile ilgili; I. Dalton atom teorisinde geçen atom parçalanamaz tezini çürütmüştür II. Maddede elektrikçe yüklü tanecikler olduğunu gösterir III. İki madde arasında atom alışverişi ile oluşur 2. Dalton atom teorisinde geçen "elementler belirli bir bileşiği oluştururken her iki elementin birleşen atom sayıları oranı hep sabittir" ifadesi hangi kanun ile ilişkilidir? 5. I. Şimşek çakması II. Kapı tokmağına dokunduğumuzda kıvılcım oluşması III. ünlü kumaşa sürtülen balonun musluktan akan suya yaklaştırılmasıyla suyun akış doğrultusunun değişmesi ukarıdaki olaylardan hangileri atom altı taneciklerin varlığına delildir? Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler 3. Dalton atom teorisi; I. İzotop atomların varlığı II. Atom çekirdeğinin parçalanabilirliği III. Moleküllerin oluşumu IV. Kütlenin korunumu kanunu V. Elektriklenme ve elektrik akımı hangilerini açıklayamamıştır? 6. I. Atom parçalanamaz değildir. II. Atomda yüksüz tanecikler vardır. III. Katotta biriken madde miktarı devreden geçen elektrik yükü ile doğru orantılıdır. IV. Bir atom ancak belirli bir miktar veya basit katları kadar elektrik yükü taşıyabilir. ukarıdakilerden hangileri Faraday'ın elektroliz deneyinin sonuçlarından değildir? 10 1. Kütlenin konumu kanunu 2. Sabit oranlar kanunu 3. I, II ve V 4. I ve II 5. I, II ve III 6. alnız II
7. J.J Thomson'un katot tüpü ile yaptığı deneyde farklı gazların oluşturduğu katot ışınlarındaki taneciklerin ey ( ü k) oranının aynı olması neyi ifade etmektedir? mk ( ü tle) 8. Katot ışınları ile ilgili; I. Negatif yüklüdürler II. Elektrik ve manyetik alanda sapmaya uğrarlar III. İlk kez Stoney tarafından fark edilmişlerdir IV. Kullanılan elektrotun cinsine bağlı değillerdir 11. Nötronun keşfi Elektronun keşfi Elektronun m e oranının bulunuşu I III W. Crookes J. J. Thomson J. Chadwick ukarıda bazı bilimsel gelişmeler ve bunları gerçekleştiren bilim insanları eşleştirilmiştir. Buna göre yapılan eşleştirmelerden hangileri yanlıştır? II 1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ 9. Kanal ışınları ile ilgili; I. Eugen Goldstein tarafından keşfedilmişlerdir II. Pozitif yüklüdürler III. Anottan katota doğru hareket ederler IV. Elektrik alanda negatif yüklü plakaya doğru saparlar 12. Moseley ile ilgili; I. X-ışınları ile elementlerin atom numaralarını belirledi II. Protonu keşfetti III. Günümüzde kullandığımız periyodik cetvelin öncüsüdür 10. I. J.J Thomson, Crookes tüpünde oluşan katot ışınlarına elektrik ve manyetik alan uygulayarak elektronu keşfetmiştir. 13. Atom altı taneciklerin tarihsel olarak tanımlanma sırası nasıldır? II. R. Milikan yağ damlacıkları deneyinde damlacıkların yüklerinin en büyük ortak bölenini bularak elektronun yükünü hesaplamıştır. III. Moseley X-ışınlarını kullanarak elementlerin atom numararını bulmuştur. ukarıdaki ifadelerden hangileri yanlıştır? Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler 7. Katot ışınlarının kullanılan gazın cinsine bağlı olmadığı 8. I, II ve IV 9. I, II, III ve IV 10. alnız I 11. I ve III 12. I ve III 13. e, p, n 11
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ TEST - TEST 2-1 1. "Kutup ışıkları (aurora) güneşten gelen ışınlarda bulunan elektron (e ) ve protonların (p + ) dünya atmosferindeki gazların atom ve moleküllerine çarpması ve enerji yayımlaması sonucu meydana gelir." ukarıdaki paragraftaki bilgiler Dalton atom teorisinde geçen; I. Bilinen en küçük tanecik atomdur II. Atomlar bölünemez III. Bir elementin bütün atomları her bakımdan özdeştir ifadelerinden hangileri ile ters düşmektedir? A) alnız I B) alnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III 2. Bilimsel çalışmalarda, ölçmeye dayalı özelliklerin belirlenmesi nicel gözlem, ölçmeye dayalı olmayan özelliklerin belirlenmesi nitel gözlem olarak ifade edilir. Buna göre; I. Kehribar taşının yüne sürtüldüğünde elektrikle yüklenerek küçük cisimleri çekmesi atom altı taneciklerin varlığının nitel kanıtıdır II. Televizyonu kapatıp dokunduğumuzda bazı çıtırtılar duymamız atom altı taneciklerin nitel kanıtıdır Atomla ilgili Düşünceler 4. Elektronun keşfinin tarihsel gelişimi ile ilgili aşağıdaki açıklamalardan hangisi yanlıştır? A) Plücker elektronun kütlesini 9,1096.10 31 kg olarak hesapladı. B) Milikan elektronun yükünü 1,6022.10 19 C olarak hesapladı. C) W. Crookes katot ışınları ile elektronun varlığın kanıtladı. D) Stoney ( ) yüklü taneciklere elektron adını vermeyi önerdi. E) J.J. Thomson elektronun yük/kütle oranını buldu. 5. Sinem bir katot tüpünde negatif yüklü taneciklerin oranını ölçmektedir. Sinem bu deneyde; yü k( e) kü tle( m) I. Katot tüpünü Helyum yerine Argon gazı ile doldurursa yük negatif yüklü taneciklerin kütle oranı azalır II. Tüpe manyetik alan uygularsa negatif yüklü tanecikler manyetik alana dik bir düzlem içinde saparlar III. Atomda elektirikçe yüklü kısımların bulunduğunu kanıtlar A) alnız I B) alnız II C) alnız III D) II ve III E) I, II ve III III. Faraday'ın AgNO 3 çözeltisini elektrolizinde 1, 118 mg Ag açığa çıkaran elektrik yükü miktarını 1C olarak ölçmesi atom altı taneciklerin nicel kanıtıdır A) alnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 6. Milikan yağ damlası deneyinin sonucunda aşağıdakilerden hangisini bulmuştur? yük A) Elektronun kütle oranını B) Atomların proton sayılarını C) Kanal ışınlarını D) X-ışınlarını E) Elektronun yükünü Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler 3. Elektriklenme ve elektrik yükü ile ilgili; I. Maddelerin elektriklenmeleri sırasında atom alışveriş olmaz II. Elektriklenme olayında maddenin kimlik yapısı değişmez III. Ebonit çubuk bir kumaş parçasına sürtüldüğünde oluşan elektrik yükü pozitif (+) tir A) alnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 7. Moseley ile ilgili; I. X-ışınları ile elementlerin atom numaralarını tespit etti II. Protonu keşfetti III. Günümüzde kullanılan periyodik cetvelin öncüsüdür A) alnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 12
8. Delik X-Işınları + Üreteç e e e e e yağ damlaları + üklü levha üklü levha e yakalanmış yağ damlaları Püskürtücü Teleskop ukarıda Milikan'ın yağ damlası deneyinin düzeneği verilmiştir. 11. I. Chadwick tarafıdan varlığı ispatlanan tanecik... dur. II. Atomlara uygulanan enerji ile atomun yaydığı X-ışınlarının incelenmesi sonucu tespit edilen tanecik... dur. III. Katottan anota doğru hareket eden atom altı tanecik... dur. ukarıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere aşağıdakilerdan hangisinin getirilmesi uygundur? I II III A) nötron proton elektron B) nötron elektron proton C) proton nötron elektron 1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Milikanın yağ damlası deneyi ile ilgili, I. ağ damlacıklarına gönderilen X-ışınları havayı oluşturan moleküllerden elektron koparılmasını sağlamıştır D) proton elektron nötron E) elektron proton nötron II. Elektronun kütlesini hesaplamıştır III. Elektronun yükünü bulmuştur A) alnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 9. Kimya öğretmeni, Berin'den kanal ışınları ile ilgili öğrendiklerini yazmasını istiyor. Berin'de; I. Negatif yüklü ışınlardır II. Manyetik alanda elektrona göre zıt yönde hareket ederler III. Negatif yüklü elektrottan çıkıp pozitif yüklü elektrota doğru giderler IV. Elektron olarak adlandırılabilirler V. W. Crookes tarafından keşfedilmişlerdir Buna göre Berin'in yazdığı cülelerden kaç tanesi yanlıştır? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 10. I. Elektrotlarda açığa çıkan maddelerin kütleleriyle elektroliz devresinden geçen elektrik yükü doğru orantılıdır. II. Bir atom ancak belirli miktar ya da bu miktarın basit katları kadar elektrik yükü taşıyabilir. III. Elektrik yükü parçacıklar halinde taşınır. ukarıdaki ifadelerden hangileri Faraday'ın elektroliz deneylerinin sonuçlarındandır? A) alnız III B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 12. Katot ışınları ve kanal ışınları ile ilgili; I. Kanal ışınları olarak adlandırılan tanecikler protonlardır II. Vakum tüpünde kanal ışınları katot ışınlarının tersi yönünde ilerler III. Kanal ışınlarının kütlesi katot ışınlarının kütlesinden fazla olduğu için elektriksel alanda sapma açıları daha küçüktür A) alnız II B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 13. Aşağıda verilen ifadelerden hangisi yanlış bilgi içermektedir? yük A) J.J. Thomson yaptığı deneylerle elektronun kütle oranını bulmuştur. B) Luigi Galvani kurbağa bacağının kas sinirine farklı metaller dokundurduğunda kaslarda hareket gözlemlemiştir. C) E. Goldstein yaptığı deneyler sonucunda katot ışınların keşfetmiştir. D) Alessandro Volta, metal çiftler arasındaki etkileşimle oluşan elektriklenmeden yararlanarak kendi adı ile bilinen volta pilini geliştirmiştir. E) Michael Faraday, yaptığı deneylerle atom altı taneciklere nicel kanıtlar bulmuştur. Bölüm 1: Atomla İlgili Düşünceler 1. C 2. E 3. B 4. A 5. D 6. E 7. C 8. E 9. D 10. E 11. A 12. E 13. C 13
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Bölüm 2: Atom Modellerinin Tarihsel Gelişimi Thomson Atom Teorisi (1897) J.J. Thomson katot tüpleri ile yaptığı deneylerin ve Faraday'ın elektroliz deneylerinin sonuçlarından yararlanarak kendi adıyla bilinen atom teorisini önerdi. Bu teoriye göre ; 1. Atomlar yarıçapları yaklaşık 10-8 cm olan kürelerdir. 2. Elektronların kütlesi atomun kütlesinden çok küçük olduğuna göre atomların kütlesinin çoğunu artı yükler oluşturmuştur. 3. Atomlar, negatif yüklü elektronların içinde yüzdüğü, pozitif yüklü elektrikten meydana gelmiş kürelerdir. (Şekil - 1) Atomlar nötr olduklarından (+) ve (-) yüklü taneciklerin sayıları birbirine eşittir. + + + + + + + + + + + + + Şekil 1. Thomson Atom Modeli Thomson tasarladığı atom modelini üzümlü keke; kekteki üzümleri elektronlara kekin hamurunu ise protonlara benzetmiştir. Rutherford Atom Teorisi (1911) Rutherford, bir radyoaktif kaynaktan çıkan α-taneciklerini (He 2+ ) bir demet halinde dar bir aralıktan geçirip çok ince altın bir levhaya gönderdi. Rutherford'a göre büyük bir enerji ile gelen a tanecikleri ince altın levhadan kolayca geçebilmeli ve yönlerini değiştirmemeliydiler. Ancak gözlemleri beklediğinden farklı E. Rutherford çıktı. a taneciklerinin çok büyük bir kısmı yönlerini değiştirmeden levhayı geçtiler. Ancak bir kısmı yönlerinden saptılar. Sapmaya uğrayan taneciklerin açısal dağılımını ZnS sürülmüş levha üzerinde görünen parıldamalar sayesinde belirledi. Hiç beklemediği halde taneciklerin çok küçük bir kısmı da levhaya çarpıp geri döndü. (Şekil 2) Bilinen kanunlara göre a tanecikleri ancak kendilerininken çok büyük kütle ve elektrik yüklerine çarptıkları zaman geri dönebilirler. ZnS Sürülmüş levha BÖLÜM - 2 Altın levha Alfa ışın kaynağı Doğrultusu değişmeyen ışınlar Doğrultusu değişen ışınlar Şekil 2 Rutherford'un altın levha deneyi Atom Modellerinin Tarihsel Gelişimi Bu gözleme dayanarak Rutherford, Thomson modelinde önerildiği gibi kütle ve artı yükün atomun içinde düzgün bir şekilde dağılmadığını söyledi. Rutherford'a göre a tanecikleri atomun merkezinden çok küçük bir bölgeden geri döndüklerinden kütle ve artı yükler atomun merkezinde toplanmalıdır. Kütlenin büyük bir kısmının bulunduğu bu merkeze Rutherford çekirdek adını vermiştir. Rutherford a taneciklerinden yön değiştirmeyenlerin ve çeşitli açılarla sapanların sayılarını inceleyip çekirdeğin yarıçapının atomun yarıçapından yaklaşık 10 4 kat daha küçük olduğunu buldu. Rutherford bulduğu bu sonuçlardan yararlanarak kendi adıyla anılan atom teorisini öne sürdü. Bu teoriye göre; 1. Bir atomda pozitif yükün tamamı atomun merkezinde çekirdek denilen küçük bir bölgede toplanmıştır. 2. Alfa parçacıklarının çoğu sapmaya uğramadığına göre atomun büyük bir kısmı boşluktur. 3. Pozitif yüklerin toplam kütlesi atomun kütlesinin yaklaşık yarısıdır. 4. Elektronlar çekirdek etrafında bulunur ve pozitif yüklere eşit sayıdadırlar. Rutherford çalışmaları sonucunda çekirdekte pozitif taneciklere eşit kütlede yüksüz tanecikler bulunduğundan söz etmiştir. Ancak kanıtlamamıştır. (Nötronların varlığı 1932'de James Chadwick tarafından kanıtlanmıştır.) Rutherford atom modeli iki temel yönden geçersiz sayılmıştır. Birincisi çekirdek etrafında ivmeli hareket yaparak dönen elektronların neden çekirdeğe düşmediğini açıklayamamasıdır. İkincisi ise atomların yaydığı spektrumları açıklamada yetersiz kalmasıdır. Bu durum yeni atom teorilerinin ortaya atılmasına neden olmuştur. Bu teorilerin oluşturulmasında ışığın önemli katkısı olmuştur. Şimdi ışığın özelliklerini inceleyerek atom modellerine katkılarını öğrenelim. Elektromanyetik Işınların Dalga Modeliyle Açıklanması Işığın apısı Işık bir elektromanyetik dalgadır. Elektrik yüklü bir cisim çevresinde bir elektrik alan oluşturur. Bu cisim titreşim hareketi yaparsa elektrik alanı bir dalga haline dönüşür ve bir manyetik alan dalgası oluşturur. Bir elektromanyetik dalga; dalga boyu, genlik, frekans, hız gibi kavramlarla tanıtılır. Şimdi bu kavramları irdeleyelim. 14
1. Dalga Boyu (m): Ard arda gelen iki maksimum ya da minimum nokta arasındaki uzaklıktır. A 2. Genlik (A): Bir dalgada maksimum yükseklik ya da minimum derinliktir. Dalganın şiddeti genliğin karesi (A 2 ) ile doğru orantılıdır. 3. Frekans(ν): Belirli bir noktadan bir saniyede geçen dalga sayısıdır. Birimi hertz (Hz)dir. λ A Aynı dalga boyuna sahip ışınlardan oluşan ışığa monokromatik ışık, dalga boyları farklı ışınlardan oluşan ışığa polikromatik (çok renkli) ışık denir. eşil boyalı ampülden geçen ışık monokromatik ışığa, güneş ışığı ise polikromatik ışığa örnektir. Bütün frekansları kapsayan elektromanyetik ışın dizisine elektromanyetik dalga spektrumu denir. Spektrum, elektromanyetik ışının frekansı veya dalga boyuna göre gruplandırılır. λ (cm) 10 11 10 9 10 7 10 3 10 1 10 10 3 γ ışınları X-ışınları yüksek enerji yüksek frekans kısa dalga boyu mor ötesi (ultraviyole) ışınlar Hertz dalgaları (radyo, TV) mikro dalgalar kızıl ötesi düşük enerji (infrared) düşük frekans ışınlar uzun dalga boyu 1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ 4. Hız (C): Bir dalga hareketinin birim zamanda aldığı yoldur. Boşlukta elektromanyetik dalgalar dalga boyları ne olursa olsun ışık hızı (C) ile hareket ederler. C = 2,99. 10 8 m/s dir. aklaşık 3.10 8 m/s olarak alınır. C = m ν görünür bölge (ışık) mor mavi yeşil sarı turuncu kırmızı λ (nm) 380 400 500 600 700 760 800 Elektromanyetik dalga spektrumu Şimdi elektromanyetik spektrumun farklı bölgelerini inceleyelim. Uzunluk Ölçü Birimleri 1 Terametre (Tm) = 10 12 m 1 Gigametre (Gm) = 10 9 m 1 Megametre (Mm) = 10 6 m 1 Kilometre (km) = 10 3 m 1 Hektometre (hm) = 10 2 m 1 Dekametre (dm) = 10 m 1 Metre (m) = 1 1 Desimetre (dm) = 10 1 m 1 Santimetre (cm) = 10 2 m 1 Milimetre (mm) = 10 3 m 1 Mikrometre (nm) = 10 6 m 1 Nanometre (nm) = 10 9 m 1 Angstrom (A ) = 10 10 m 1 Pikometre (pm) = 10 12 m 1 Femtometre (fm) = 10 15 m Elektromanyetik Dalga Spektrumu Beyaz ışık bir cam prizmadan geçirildiğinde çeşitli renklere ayrılır. Görünen her renk belirli bir dalga boyuna sahip ışıktan oluşur. 1. Görünür Bölge: İnsan gözünün algıladığı bölgedir. Elektromanyetik spektrumun çok dar bir bölgesidir. Dalga boyları 380 nm ile 760 nm arasında olan ışınlardır. Kırmızıdan mora doğru gidildikçe dalga boyu küçülür frekans ve enerji artar. 2. Kızıl Ötesi Işınlar (IR): Dalga boyu 760 nm den büyük, düşük enerjili ( düşük frekanslı) ışınlardır. Sıcak cisimler tarafından yayılırlar. Bazı hastalıkların teşhisinde kullanılırlar. 3. Mor Ötesi Işınlar (UV): Dalga boyu 380 nm den küçük, yüksek enerjili (yüksek frekanslı) ışınlardır. Bu ışınların büyük bölümünün kaynağı güneştir. eryüzüne çok azı ulaşır. Güneş çarpmasına sebep olurlar. Kuartz camdan geçebilirler ama normal camdan geçemezler. Bakteri öldürücü özelliğe sahip olduklarından gıda sanayinde kullanılırlar. 4. Radyo Dalgaları: Dalga boyları 30 km ile 1 mm arasında değişen dalgalardır. Haberleşmenin temelini oluştururlar. Tahta ve betondan geçebilirler. 5. Mikrodalgalar: Radar sistemlerinde ve yiyeceklerin pişirilmesinde kullanılırlar. Düşük enerjili ışınlardır. 6. X-Işınları: üksek enerjili ışınlardır. üksek enerjili elektronların metal bir yüzeye çarptırılarak durdurulması sırasında oluşurlar. 7. Gama Işınları: En yüksek enerjili dalgalardır. Doku ve hücreleri öldürebilirler. Çekirdek tepkimelerinde fazlalık olan enerji çekirdekten gama ışınları alarak yayılır. Bölüm 1: 2: Atomla Modellerinin İlgili Düşünceler Tarihsel Gelişimi 15
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Açıklama Spektroskopi: Elektromanyetik ışımanın atom ve moleküllerle etkileşmesini inceleyen bilim dalına spektroskopi ve spektrumların kaydedildiği aletlere de spektrometre denir. Sürekli Spektrum: Bir dalga boyundan diğerine geçişin sürekli olduğu spektrumlara denir. Örneğin beyaz ışık bir prizmadan geçirilirse sürekli spektrum elde edilir. (Şekil-I) Renkler arasında kesintisiz bir geçiş vardır. Prizma Perde Kırmızı Turuncu Sarı eşil Mavi Mor Şekil - I Sürekli Spektrum Sürekli spektrum verebilecek beyaz ışık bir gazdan (H 2, He gibi) geçirildikten sonra prizmadan kırılırsa elde edilen spektrumda belirli frekanslarda siyah çizgiler görülür. Bu çizgilerin yeri ve sayısı ışığın içinden geçtiği maddenin türüne bağlıdır. Bu yüzden çizgi spektrumları elementler için parmak izi gibi ayırt edici özelliğe sahiptir. 3.10 8 = 4.10-7.ν 310. 8 ν = 410. 7 1 ν = 7,5.10 14 Hz Örnek - 2 Bir radyo istasyonu olan RADO-X FM bandı 120.0 MHz frekansından yayın yapmaktadır. Bu radyo istasyonunun yayınladığı radyo dalgalarının dalga boyu kaç nm dir? 120,0 MHz = 120,0.10 6 Hz c = 3.10-8 m/s c = m.ν 3.10 8 = m.120,0.10 6 310. 8 m = 120. 106 m = 2,5 m 1nm 10 9m x 2, 5 m x = 2, 5. 109nm Bölüm 2: Atom Modellerinin Tarihsel Gelişimi H 2 Beyaz ışık H 2 (g) Örnek - 1 Prizma Perde Hidrojenin yayınma çizgi spektrumu Prizma Hidrojenin soğurma çizgi spektrumu Perde Kırmızı eşil Mavi Mor Sodyum lambasından çıkan ışığın dalga boyu 400 nm ise frekansı kaç Hz dir? 1nm = 10-9 m m = 400nm = 4.10-7 m c = 3.10 8 m/s c = m.ν Siyah Çizgiler Örnek - 3 anıt 2,5.10 9 Aşağıda verilen elektromanyetik dalgalardan hangisinin frekansı en büyüktür? A) Kızıl ötesi B) Mor Ötesi C) X-ışınları X-Işını D) Görünür ışık E) Mikrodalga Mor Ötesi Görünür Işık Kızıl Ötesi Mikro Dalga Dalga boyu büyür, frekans küçülür Işığın İkili Doğası Radyo Dalgası anıt C Işığı araştıran bilim insanlarının bir kısmı ışığın tanecik modeli ile bir kısmı da dalga modeli ile yayıldığını öne sürmüştür. a) Işığın Dalga Özelliği Işığın tanecikler halinde yayıldığını öne süren ilk bilim insanı Newton'dur. Işığın tanecikler halinde yayılması yansıma 16
ve kırılma gibi bazı olayları açıklıyordu. Ancak ışığın girişimi ya da kırılması gibi olayları açıklamakta yetersiz kalmaktaydı. Newton hayattayken Christian Huygens, çok yüksek frekanslı titreşimler meydana getiren ışık kaynaklarından çıkan ışık ışınlarını dar bir delikten geçirerek bu ışınların önündeki ekranda karanlık ve aydınlık alanlar oluşturduğunu gözlemledi. Bu gözleme dayanarak ışığın dalgalar halinde yayıldığını öne sürdü. Ancak bu görüş hemen kabul görmedi. Huygens'in görüşü yüzyıla yakın bir süreden sonra Thomas oung tarafından deneysel olarak ispatlandı. Thomas oung aşağıdaki düzeneği kurarak deney yaptı. Aydınlık sonucuna vararak ışığın tanecikler halinde yayıldığını anlatan kuantum kuramını önermiştir. Bu kuruma en büyük desteği 1905 yılında Albert Einstein vermiştir. Einstein fotoelektrik etkiyi kuantum kavramı ile açıklamış ve ışık hızı ile yayılan bu kuantumlara foton adını vermiştir. Siyah Cisim Işıması T Üzerine gelen bütün ışınları soğuran cisme siyah cisim denir. Işığın dalga modeli sıcaklık arttıkça siyah cisimden yayılan ışınların dalga boyunun sürekli küçülüp şiddeti ve enerjisinin artmasını hatta sonsuz olmasını öngörmektedir. 1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Işık demeti A B A: (Tek yarıklı engel) B: (Çift yarıklı engel) oung çift yarıklı girişim deneyi Karanlık Aydınlık Karanlık Aydınlık Karanlık Aydınlık Karanlık Aydınlık C ekranı Bu deneyde, ışık demeti ortasında yarık bulunan A engeline çarptığında bu yarık noktasal ışın kaynağı gibi davranarak ışık dalgaları yayar. Dalgalar A levhasından yayılarak üzerinde iki yarık bulunan B levhasına çarptığında bu yarıklar etrafa ışık dalgaları yayar. Bu dalgaların birbiri içine girmesi (girişim) C ekranı üzerinde aydınlık ve karanlık şeritler oluşturur. Bu durum ışığın dalga özelliğini kanıtlar. B levhasındaki yarıklardan biri kapatıldığında aydınlık ve karanlık şeritler yok olur. Işık ışınları denizdeki dalgalar gibi davranarak bazen birbirini kuvvetlendiriyor, bazen de söndürüyordu. Bu durumun tanecik modeli ile açıklanması mümkün değildi. 1850'de Jean Foucault ışığın sıvılardaki hızının havadakinden az olduğunu göstererek tanecik teorisinin yetersizliğini kanıtladı. Işık sadece tanecikli yapıda olsaydı sıvıdaki hızı havadaki hızından fazla olurdu. b) Işığın Tanecik Özelliği Elektromanyetik ışımanın dalga özelliği günlük hayatta gökkuşağının oluşumu, CD üzerinde görülen renkler, çay bardağındaki kaşığın görüntüsünün kırılması ve kırınım olaylarını açıklamaktadır. Işığın tanecikli yapısı ise siyah cisim ışıması ve fotoelektrik olaylarını açıklamaktadır. Işığın tanecikler halinde yayıldığını ilk olarak Newton öne sürmüştür. Daha sonra Max Planck ışık enerjisinin belirli büyüklüklerdeki paketler (kuantumlar) halinde alınıp verileceği Siyah Cisim Ancak yapılan deneyler bunun beklendiği gibi olmadığını göstermektedir. Örneğin farklı üç sıcaklıkta siyah cisim ışıması ile yapılan deneysel çalışmalarda dalga boyu ışık şiddeti grafiği aşağıdaki gibi elde edilmiştir. Işık Şiddeti 5000K 4000K 3000K Klasik teoriye göre 5000K (mor ötesi felaket) Dalga boyu Grafiklerin altında kalan alan siyah cismin yayınladığı toplam enerjiyi göstermektedir. Grafiklerden anlaşılacağı gibi sıcaklık arttıkça toplam enerji de artmaktadır. Ayrıca grafikleri tepe noktaları düşük dalga boyuna kaymaktadır. Klasik yaklaşıma göre 5000 K de ışığın dalga boyu küçüldükçe şiddeti sonsuz olmalıdır. Bu durum deneysel yolla elde edilen grafiğe uygun değildir. ani dalga modeli ile bu olayı açıklamak mümkün değildir. Bu durumu 1900 yılında Max Planck Kuantum Kuramı ile açıklamıştır. Planck'ın Kuantum Kuramı Deneysel verilerle siyah cisim ışımasının klasik dalga kuramıyla çeliştiğini gören Max Planck 1900 yılında yaptığı deneylerde ısıtılan bir katının önce kırmızı, sonra sarı en sonunda da beyaz rengi aldığını gördü ve şu sonuca ulaştı; eğer ışık klasik yaklaşımın kabul ettiği gibi sürekli bir enerjiye sahip olsaydı, bu şekilde farklı farklı renkler yerine sürekli şiddeti artan tek renk ışık görülürdü. O halde klasik kuramın dediği gibi enerji sürekli değil, belirli paketler halinde kesiklidir." Ayrıca Planck sıcaklık değiştiği halde yayılan her bir ışının enerjisinin sabit kaldığını belirledi. Mesela; sıcaklık artsa da yayınlanan sarı ışığın frekansı değişmez. Bu durumdan bir katı ancak belirli enerjiye sahip ışınlar (sarı, kırmızı, yeşil...) yayınlayabilir sonucunu çıkardı. Bölüm 1: 2: Atomla Modellerinin İlgili Düşünceler Tarihsel Gelişimi 17
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Planck'ın Kuantum Teorisi Enerji sürekli değildir. Enerji kuantum (bölüm, miktar, paket) denilen birbirinden ayrı enerji paketçikleri halinde yayılır. (ani siyah cisimden yayınlanan ışınların enerjileri sürekli değil kesiklidir, yani kuantumlar halindedir.) Bu durumda ν frekanslı bir kaynağın yaptığı ışımanın değerleri; hν, h2ν, h3ν... hnν, şeklindedir. (paketcikler halinde) Başka bir ara değer alamaz. Buna göre her bir kuantumun enerjisi; E = hν formülünden hesaplanır. h: planck sabiti ( 6,6226.10-34 J.s) Belirli frekanstaki bir ışımanın şiddeti artırıldığında kopan elektronun enerjisinde ve hızında değişme olmaz, ancak eş enerjili fotonların sayısı artar. Bu da koparılan eş hızlı elektron sayısını artırır. (Şekil - II) e e Metal ν: Frekans E: Enerji Enerji kuantumlardan oluştuğuna göre enerji maddeler tarafından kuantumlar halinde alınıp verilir. Kuantumlar ışık hızı ile yayılırlar. Şekil II Işığın frekansı artırıldığında enerjisi artar, kopan elektron sayısı değişmezken, kopan elektronların hızları artar. (Şekil - III) Hızlanmış Elektron üksek Frekanslı Işıma Planck'ın bu kuramı başlangıçta yeterli kabul görmedi. Einstein'ın fotoelektrik olayı açıklamak için bu kuramı kullanmasından sonra Planck'ın kuramı kabul gördü. Metal Einstein, ışık hızı ile hareket eden kuantumlara "foton" Bölüm 2: Atom Modellerinin Tarihsel Gelişimi adını verdi. Fotoelektrik Olay Metal yüzeyine yeterli enerjiye sahip ışınlar gönderildiğinde yüzeydeki atomlardan elektronların kopması ve bu elektronların bir akıma dönmesi olayına fotoelektrik olay denir. Sökülen elektronlara da fotoelektron denir. Bir fotonun metal yüzeyinden elektron koparabilmesi için en az elektronun bağlanma enerjisi kadar enerjiye (eşik enerjisi) sahip olması gerekir. Fotoelektrik olayda metal yüzeyinden elektron sökme işlemi bir foton ile atomun bir elektronu arasında gerçekleşir. Foton yeterli enerjiye sahipse elektronu yüzeyden koparır. Fazla enerjisi varsa kopan elektrona aktarır. Enerjisi yetersiz ise foton aynı enerji ile yoluna devam eder. Sonuç olarak bir foton ancak bir elektron koparabilir. (Şekil - I) Elektron Işıma Metal Şekil I Şekil III Einstein yaptığı bu çalışmalar sonucu da fırlatılan elektronların enerjisinin dalga kuramının söylediği gibi ışımanın şiddetine bağlı olmadığını, ışımanın frekansı ile orantılı olduğunu gözlemiştir. Işımanın şiddetinin artırılmasının eş enerjili foton sayısını artırdığı buna bağlı olarakta kopan elektron sayısını artırdığını ispatlamıştır. Böylece Planck 'ın enerjinin kuantumlar halinde taşındığı tezini deneysel olarak ispatlamıştır. Bu kuantumlara "foton" adını vermiştir. Atom Spektrumları Bir elektromanyetik ışın demeti prizmadan geçirilirse ışın demetinin kırıldığı görülür. Bu kırılma ışının dalga boyu kısaldıkça artar. Beyaz ışık önce dar bir demet yapıcı yarıktan daha sonra da prizmadan geçirilirse görünür bölgede kırmızıdan mora kadar bütün renkleri içeren kesiksiz (sürekli) spektrum elde edilir. Renkler arasında kesintisiz bir geçiş olur. Elementler, gaz veya buhar halinde yeterince ısıtılırsa ışıma yayımlarlar. Bu ışımanın prizmadan geçirilmesi kesikli (çizgi) spektrumu verir. Bu spektrumda elementler görünür bölgenin değişik bölgelerinde parlak çizgiler oluştururlar. Bunun nedeni atomların enerji aldıklarında kendine özgü dalga boylarında ışık yayınlamasıdır. Bu da her elementin kendine özgü yayınma (emisyon) spektrumu olmasına sebep olur. Her elementin kendine özgü bir yayınma (emisyon) spektrumu olduğu gibi bir de soğurma (absorpsiyon) 18
spektrumu vardır. Çünkü elementler hangi dalga boyunda ışıma yapıyorsa, o dalga boyundaki ışımaları da soğururlar. Oluşan bu spektrumlar atomların parmak izi gibidir. Türü bilinmeyen atomlar, bilinen atomların spektrumları ile karşılaştırılarak türleri tespit edilir. Açıklama Fraunhofer Çizgileri: Güneş ışığının (beyaz ışık) kesiksiz spektrumunda soğurma dalga boyları siyah çizgiler şeklinde görülür. Bunlara Fraunhofer çizgileri denir. Bu çizgiler güneş yüzeyinde gaz halindeki elementlerin ışığın bazı dalga boylarını soğurmaları nedeniyle oluşur. Bohr Atom Teorisi 1913 yılında Niels Bohr Planck'ın kuantum, Einstein'ın foton teorileri ve Rutherford atom modelini birleştirerek hidrojen atom spektrumunu açıklayan atom teorisini hazırlamıştır. Bohr'a göre hidrojenin çizgi spektrumu ışımanın kuantumlar halinde yayıldığını göstermektedir. Kuantlaşan elektronlar yüksek enerjili bir düzeyden düşük enerjili bir düzeye geçerken enerji farkı ışıma kuantumu olarak yayılmakta ve yayınma spekturumundaki bir çizgiye karşılık gelmektedir. Bütün bu gerçeklerden yola çıkan Bohr çekirdek ve çekirdek etrafında çekirdeğe düşmeyen elektronlardan oluşan atom teorisini öne sürdü. 1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Hidrojen Atomunun Spektrumu Hidrojen tek elektronlu olduğu için yayınma ve soğurma spektrumları çok basittir. Hidrojenin görünür bölgedeki spektrumu dört çizgiden oluşur.en parlak çizgi 656,3 nm dalga boyunda kırmızı, 486,1 nm de yeşilimsi mavi, 434 nm' de menekşe ve 410,1 nm de mor renk görülür. Bu teoriye göre; 1. Elektronlar, çekirdeğin etrafında belirli uzaklıklardaki enerji düzeylerinde dairesel yörüngelerde hareket edebilirler. Her yörünge (enerji düzeyi) belirli bir enerjiye sahiptir. örüngeler çekirdek merkezli K, L, M, N, O gibi harflerle gösterildiği gibi 1, 2, 3, 4, 5... gibi rakamlarlada gösterilebilir. 2. Bir atomda elektronlar en kararlı durum olan en düşük enerjili halde bulunmak isterler. Buna temel hal düzeyi denir. Elektronlar kararlı halde iken ışın yayınlamazlar. Hidrojen ile dolu gaz boşalma tüpü arıklar λ nm Mor 410,1 Prizma Mavi 434,0 486,1 Ekran Kırımızı 656,3 Hidrojenin görünür bölge çizgi spektrumu 3. Temel haldeki atom ısıtıldığında elektronları daha yüksek enerji düzeyine geçer. Bu duruma uyarılmış hal denir. Uyarılmış haldeki elektron kararsızdır, kararlı hale (temel hale) geçerken ışın yayar. üksek enerji düzeyindeki elektron düşük enerji düzeyine geçerken aradaki enerji farkına eşit enerjide ışın yayar. DE = E yüksek E düşük Hidrojenin görünür bölge yayınma (emisyon) çizgi sektrumu J.Balmer ve J Rydberg hidrojenin görünür bölge yayınma spektrumundaki en uzun dalga boylu üç çizginin ( kırmızı, yeşil, mavi ) dalga boylarını hesaplamaya yarayan bir eşitlik geliştirdiler. Bu eşitlik "Rydberg eşitliği" olarak bilinen; 1 1 1 R m = ; 22 n2 E'dir. (n > 2) Bu eşitlikte; n = Spektrumdaki çizgilere karşılık gelen bir tam sayı R = Raydberg sabiti (1,0974.10 7 m 1 ) m = Dalga boyudur. n = 3 alındığında kırmızı çizginin dalga boyu n = 4 alındığında yeşil çizginin dalga boyu n = 5 alındığında mavi çizginin dalga boyu elde edilir. Görünür bölgenin bu grubu (n = 3, 4, 5...) çizgilerine Balmer serisi denir. Bir dış yörüngedeki (n d ) elektronun enerjisi E d ve bir iç yörüngedeki (n iç ) elektronun enerjisi E i ise; elektron dış yörüngeden iç yörüngeye geçtiğinde E d E i kadar enerji foton şeklinde yayılır. Planck eşitliğine göre bir fotonun enerjisi E = hν olduğu için 1 1 Ed Ei = ho = Ac n 2 n 2 m i d A 1 1 o = h c 2 2 n n m c c = mo. o = m i yerine yazılıp gerekli işlemler yapıldığında, 1 hc A 1 1 n m = c 2 n 2 m olur. i d h: Planck sabiti = 6,626.10-34 J.s A: sabit sayı = 2,18.10-18 J A hc = 1,979.10 7 m 1 d Bölüm 1: 2: Atomla Modellerinin İlgili Düşünceler Tarihsel Gelişimi 19
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ 1,979.10 7 m -1 değeri Raydberg sabitine (R) yaklaşık olarak eşit A olduğundan ; hc yerine R yazılabilir. Bu eşitlik Balmer tarafından bulunan deneysel eşitlikle uyumludur. 1 R. 1 1 m = c n 2 n 2 m i d Elektron yüksek enerji düzeylerinden n = 2 düzeyine olan geçişlerinde elde edilen spektrum çizgilerinin frekansı; A. 1 1 o = h c 22 n2 m d A h = 3,289.10 5 değeri yerine yazıldığında; 1 1 o = 3, 289. 1015 c 22 2 n m d bağıntısı ile hesaplanır. (n d = 3,4,5...) Hidrojen Atomunda Bazı Elektron Geçişleri ve Spektrumları Uyarı Bohr atom teorisi hidrojenin atom spektrumunu açıklamak için basit bir model oluşturmaktadır. Bu teori aynı zamanda hidrojen gibi tek elektronlu 2 He + ve 3 Li 2+ iyonları içinde kullanılır. 2 He+ ve 3 Li 2+ ' nin enerji düzeylerindeki elektronların enerjisini veren bağıntı; 2, 18. 10.Z En = 8 2 n 2 Z = Atom numarası n = Enerji seviyesidir. 2 DEn = 2,18.10 18 Z Z f 2 n n d i 2 2 p Enerji düzeyi n = E = 0 n = 6 n = 5 n = 4 n = 3 n = 2 Pfund serisi Brackett serisi Paschen serisi görünür bölge Balmer serisi spektrum mor kırmızı λ nm 400 500 600 700 364 410,1 434,0 Lyman serisi UV n Şekil = 1 E 1.2.13 Hidrojenin atomunda 1 = 2,18 x 10 elektron 18 J geçişleri enerji düzeyi ve spektrum çizgileri IR Hidrojenin atomunda elektron geçişleri enerji düzeyi ve spekturum çizgileri 486,1 656,3 Örnek - 4 Hidrojen spektrumunda n = 3'ten n = 2'ye olan elektron geçişinin dalga boyu kaç nm dir? (h = 6.10-34 J.s A = 2.10-18 J C = 3.10 8 m/s alınacak) Bölüm 2: Atom Modellerinin Tarihsel Gelişimi Lyman Serisi: Elektron yüksek enerjili bir katmandan n = 1 katmanına inerse mor ötesi ışık (ultraviyole = UV) şeklinde enerji yayınlanır.lyman spektral serisi oluşur. Balmer Serisi: Elektron yüksek enerjili bir katmandan n = 2 katmanına inerse elektron geçişleri görünür bölge de gerçekleşmiş olur ve Balmer serisi adını alır. Paschen Serisi: üksek enerjili bir katmandan n = 3 katmanına olan elektron geçişlerinde kızılötesi (IR = infrared) bölgede spektrum çizgileri oluşur. Paschen serisi adını alır. Bracket Serisi: Elektronun yüksek enerjili bir katmandan n = 4 katmanına olan elektron geçişlerinde Bracket serisi oluşur. Pfund Serisi: üksek enerjili bir katmandan n = 5 enerji katmanına olan geçişlerde Pfund serisi oluşur. Bu geçişlerin dalga boyları: Pfund serisi > Brackett serisi > Paschen serisi > Balmer serisi > Lyman serisi serisi şeklindedir. 1 hc A 1 1 =. m c 2 2 n n m i 1 210. 18 1 1 = 610. 34. 3. 108 a 22 32k m 1 1 111107 1 =,. a 4 k m 9 1 1, 541. 106 = m 1 0, 648. 10 6 m = 1, 541. 106 = = 64810,. 7m 1nm 10 x d 64810,. x = 648 nm 9 7 m m anıt 648 nm 20