2009-2010

YEN

KMYA-10

Kimya retmeni | Mehmet TRK

1.

nite : ATOMUN YAPISI: 16 Saat

A. nitenin Amacrenciler, ilkretim Fen ve Teknoloji ile 9.snf Kimya derslerinde atomun varl fikrini ve atom alt paracklar rendiler.Bu nitede, elektronun kefinden itibaren atomun yapsn aklamaya ynelik modeller, tarihsel geliimine uygun olarak verilmitir. Ayrca maddenin elektrikle etkilemesinin atom alt paracklarn varl ile ilikilendirilmesi, ktle, mol says, bal atom ktlesi kavramlarna da vurgu yaplarak rencilerden bu kavramlar ieren problemler zmeleri beklenmektedir.

B. nitede nerilen Konu Balklar Konu Balklar ve nite Konu ile ilgili Aklamalar Kavramlar 1. Atom ve Elektrik Atomun elektronik yaps anlatlacak, atomun ntrallii zerinde durulacak a) Elektroliz : Elektroliz olay ksaca anlatlacak b) Faraday elektroliz Faraday kanunlar zerinde durulacak, hesaplamalar yaplacak. kanunlar Elektronun varlnn aklanmasnda tarihi sre zerinde durulacak. Elektronun yk ve ktlesinin bulunmasyla ilgili aratrmalarda bahsedilecek. (Thomson ve Milikan c) Elektron deneylerinin bantlar verilmeyecektir.) Milkan deneyini anlatan okuma paras verilecek. (Moseley deneyleri ve ktle spektrometresi ilenirken matematiksel ayrntlara girilmeyecek.) d) Proton Atomun ekirdek yknn deneysel olarak nasl belirlendii konusu verilecek. 2. Atom Modellerinin Tarihsel Geliimi Thomson Atom modelinin Rutherfort atom modeliyle nasl geersiz hale geldii konusu a) Thomson atom Modeli serinde durulacak. b) Rutherfort Atom modeli ok ksa anlatlacak c) Elektromanyetik n Elektro manyatik nlar ve grnr blge nlar anlatlacak d) Frekans, Dalga boyu, Dalga says, Genlik, In elektromanyatik dalga ve foton modeli anlatlacak. Spektrum e) Hidrojen atom Hidrojenin emisyon/absorsiyon hatlarnn elektronun enerji almas ve vernesi temelinde spektrumu, In aklanmas. Hirojen atom spektrumunun neden izgisel olduu ve bu izgilerin neden absorpsiyonu, In seriler halinde bulunduu zerinde durulacak. emisyonu Bohr atom modeliyle birlikte atomlarn sourma/yayma zellikleri anlatlacak. Bu -18 2 2 konuda hesaplamalara girilmeyecek ancak E=-2,18 10 Z /n jule bants verilecektir. f) Bohr Atom Modeli Konunun Okuma paras olarak ta spektroskopi biliminin uygulamalar balamnda gne ve yldzlardaki elementlerin nasl belirlendii konusu aklanacaktr. 3. Kuantum Mekaniinin Geliimi Dalga ve tanecik zelliinin atom alt taneciklerin doas olduu konusu zerinde durulacak. De Brogle hipotezinin szel ve matematik formu irdelenecek elektrona ait dalgalarn a)Kuantum Hipotezi frekans ve dalga boyu hesaplamalarna rnekler verilecek (E=h.). Davidson-Germer deneyi ksaca verilecek. Heisembergin belirsizlik ilkesi ksaca anlatlacaktr. 4. Atomun Kuantum Modeli Schrdinger denklemi hakknda denklem bantsna girilmeden ksa bilgi verilecek. Orbitalle ilgili geni bilgi verilecek. Yrnge kavramnn kullanlmamasna dikkat edilecek. a) Orbital Elektronlarn orbitallere dalm ve temel-uyarlm hal zerinde durulacak. 5. Bal Atom Ktlesi Yaklam ve Mol Kavram a) b) c) d) e) f) g) Bal atom ktlesi Atom ktlesi Avogadro says zotop Ktle spektrometresi Mol Mol ktlesi Bal atom ktlesi fikrinin tarihsel sreci aklanacak. Akb cinsinden atom ktlesi tanm verilecektir. Avagadro says zerinde durulacak zotop kavram zerinde durulacak zotoplarn taspit edilmesi konusunda detaylara inilmeden ktle spektrometresinden bahsedilecek. Mol kavram ayrntl olarak hesaplanacak Elementlerin mol ktlelerinin tam saydan sapmas konusu anlatlacak.

2

NTE-1 ATOMUN YAPISI: 1. Atom ve Elektrik:Demokrit (M.. 460-370); Budayn blnerek una dnmesi, byk kum taneciklerinin ufalanmasn, hatta en saf madde olan altnn bile anmasn gryor, yleyse atom; maddelerin blnemeyen en kk birimi olmaldr, diyordu. Aradan geen uzun sre sonunda atomun yapsyla ilgili olarak nemli bir merhale alnamad. 19.yz yln balarnda Dalton; atomu blnemez kat krecikler olarak tanmlamtr. Daltonun almasndan sonra, bu husustaki aratrmalar yeniden srat kazand. Atom hakkndaki nemli bilgiler, n madde ile etkileiminin incelenmesinden sonra elde edildi. Ancak bu srece gelininceye kadar da bu hususta ok nemli almalar oldu. Bu almalarn banda kukusuz ilk retimde grdmz statik elektriklenme ve ardndan elektroliz olay yani Faraday Kanunlar gelmektedir. OKUMA PARASI:1 ELEKTRO KMYASAL PLLER: 1800 ylnda Volta, volta pili yada Galvanik Pil denilen pili buldu. Volta pilinde elektrii reten ey, maddenin yapsnda oluan kimyasal deimedir. Yandaki dzenekte de grld gibi, Zn ubuk znyor, elektronlar d devreden Cu elektroduna doru haraket ediyordu. NOT: Bu olay, elektriin kaynann, madde ya da maddesel deiim olduunu gsteriyordu.

Konu 1/a: Elektroliz 1807-1808 ylnda ngiliz Kimyac Davy, baz bileiklerin elektrik enerjisiyle bileenlerine ayrtn grd. Bu olay elektrik enerjisinin kimyasal deiimi gerekletirdiini gsteriyordu. Elektrik enerjisi ile, kimyasal tepkimelerin oluumunu salayan dzeneklere, elektrolitik pil; bu olaya da elektroliz denir.

Asit, baz ve tuzlar sv halde ya da zeltileri elektrik akmn iletirler. Elektrik akmn ileten bu svlara elektrolit denir. Elektrolit maddelerden, elektrik akm geirilirse bunlarn zeltilerinde bulunan katyonlar indirgenerek katot elektrodunda, anyonlar ykseltgenerek anot elektrodunda toplanrlar. Elektroliz kabnda birden fazla cins katyon varsa bu katyonlardan ilk nce en kolay indirgenebilen, yani indirgenme potansiyeli en byk olan indirgenir. Daha sonra sras ile indirgenme devam eder. Kapta birden fazla cins anyon varsa, anotta ilk nce en kolay ykseltgenebilen yani ykseltgenme potansiyeli byk olan anyonlar toplanr. NaCl eriiyinin elektrolizi: Anot tepkimesi : 2Cl Cl2 + 2e + Katot tepkimesi : 2Na + 2e 2Na(k) + Net tepkime : 2Na + 2Cl 2Na(k) + Cl2(g)

YORUM: Devreye akm verildiinde anoda () ykl iyon (anyon) gider elektron vererek ve ykseltgenir. Anoda verilen elektronlar d devreden katoda doru hareket eder. Katoda giden (+) ykl iyonlar anottan gelen elektronlar alarak indirgenir. Yukardaki olayda anottan Cl2 gaz karken, katotta Na(k) toplanr.

3

Konu 1/b: Faraday Elektroliz Kanunlar Elektrik ile maddesel deiiklikler arasndaki banty 1832-1833 ylnda ngiliz bilgin M.Faraday ortaya att. 1. Elektrolizde elektrotlarda aa kan madde miktar, devreden geen yk miktarna baldr. ( 96500 coulomb =1 faradaylk yk=1 mol elektron yk=1 edeer gram ) 2. Elektroliz kaplarndan ayn elektrik miktar geirildiinde, elektrotlarda toplanan maddelerin edeer gram saylar birbirine eittir. ( Devreden 1 mol elektron geirildiinde, anotta ve katotta 1 edeer gram madde toplanr. (A/e)) Elektrolizde toplanan madde miktar: m : Elektrolizde toplanan madde miktar (gram) I : Akm iddeti (amper) t : Sre (saniye) A : Metalin arl n : Metalin deerlii

RNEK: Seri elektroliz kaplarnda elektroliz edilen Na,Mg, Al tuzlar iin devreden 2F lk akm getiinde katotta; a. b. c. Kagram Na Kagram Mg Ka gram Al toplanr?

ZM: Devreden 1 Faradaylk akm getiinde katotta 1 edeer gram madde aa kar. Maddelerin edeer gram miktarlar: Na = 23/1 = 23 gram Buna gre: Devreden 1Faradaylk akm getiinde katotta 23 g Na, 12 g Mg, 9 g Al toplanr. Orantlarsak: Devreden 2Faradaylk akm getiinde katotta 46 g Na, 24 g Mg, 18 g Al toplanr. Ca= 40/2 = 20 gram Al=27/3=9 gram

NOT: Devreden geen elektron yk miktar, katotta belli miktar maddenin aa kmasna sebep oluyorsa, bu maddelerin elektronlar alarak serbest hale getikleri kesindir. yle ise elektronlar, maddenin yapsnda olan ykseltgenme olaynda ortama salnd gibi, indirgenme olaynda da maddenin yapsna giren taneciklerden baka bir ey deildir. Bu dnceler bilim adamlarn elektronla ilgili almalara yneltti. Maddenin i yapsna ynelik almalar bundan sonra hz kazanmtr.

4

OKUMA PARASI:2 KATOT IINLARI Hava ve dier gazlar, normal durumlarda yaltkandrlar. Ancak basn 0,01 mmHg gibi ok kk bir deere drlp, gerilim 10.000 volt gibi yksek bir deere kartlrsa, gazlar k yayarak elektrii iletir. Katottan anoda doru dik dorultuda yaylan bu nlar 1859 da J.Plucker gzlemledi. 1869 Alman fiziki Hittorf bu nlarn manyetik alanda pozitif kutba doru kaydn grd. Bu hususta uzun yllar hummal almalar oldu. 1897 ylnda J.J. Thomson, katot nlarnn elektriksel alanda pozitif kutba yneldiini grd. Bu ynelmeden yararlanarak yk/ktle orann belirledi. (e/m=-1,7588.10 coul/g) Hzlarn lt ve elektronlarn tm atomlarn yapsnda olduunu kantlad. NOT: Katot nlar negatif ykl taneciklerin, bir saanadr. Gazn cinsi ne olursa olsun yaylan nn zellikleri ayndr. Katot nlarn oluturan tanecikler, hem maddenin ve hem de elektriin ortak maddesidir.8

OKUMA PARASI:3 MLKAN DENEY: Amerikal Fiziki R.A.Milikan (1909) ya damlacklar deneyi diye bilinen deneyinde; Elektrik alan iindeki bir gaz ocana ya damlacklar pskrtt. Bu damlacklar da x-nlaryla bombardman etti.

Yksek enerjili nlar olan x-nlar, gaz molekllerine arpp o molekllerden elektronlarn koparmaktadr. Sklen bu elektronlar, ya damlacklarna yaparak onlar elektrikle ykler. Ancak farkl ya damlacklar farkl yklerle yklenirler. (Milikan, bu karmak ortamda, ya damlalarnn ykn belirlemitir. Milikan deney ortamn kla aydnlatarak, gne nda tozlarn parlamas gibi, damlacklarn elektronlara koularn denetlemeye yneldi.) Elektrot potansiyellerini ayarlayarak, bir damlac hareketsiz kld. Bu damlaca; Elektrik alannn, yer ekiminin, havann kaldrma kuvvetinin etkisi vardr. Milikan, bu deneyleri ile, ok sayda lmeler yapt. Her damlack, belli bir edeer ykn, ya kendisi ya da tam katlar -19 eklinde yk taya biliyordu. Milikan q nun en kk deerinin -1,6021.10 coulump olduunu buldu. Farkl ykler bu rakamn tam katlar eklinde oluyordu. Milikan bu olay daha hassas deneylerle tekrar etti, ayn sonular pekitirdi. Milikann birim yk, Thomson orannda yerine konularak elektronun ktlesi de bulundu.

5

Konu 1/c: Elektron Dalton ; atom yksz ve kresel taneciklerdir. eklinde ki aklamasndan sonra bu husustaki almalar hz kazand. Pillerin yapsnn aklanmas, elektronun kaynann madde olduunu gsteriyordu. Ardndan elektroliz olaynn anlalmas, elektronun varl hakkndaki delilleri daha da glendirdi. Ardndan katot nlarnn srrnn zlmesi, elektronlarn ykl tanecikler olduunu aklyordu. Ardndan Milikan deneyi; elektronun yknn hesaplanmasn salad(-1,6021.10-19

coulump).

Thomsonun daha nce bulduu; yk/ktle oranndan yararlanarak elektronun ktlesini bile bulunmasn salad. Bu gn bu negatif ykl taneciklere elektron diyoruz.ELEKTRON e YK/KTLE -1,7521.10 coulump/g8

YK (-1) -1,6021.10-19

YK/Yk/Ktle 9,0196.10 -28 g

coulump

Elektronun Kefi Atomun Yapsyla lgili Olarak; 1. 2. 3. Atomun ntrallii temelinden dnldnde, atomun yapsnda pozitif yklerinde bulunaca fikrini ortaya karyordu. Bu da protonun aratrlmas fikrini dourdu. Ancak bu + ve ykl taneciklerin atomun neresinde olduu fikri henz net deildi. Tm bu dncelerden yararlanarak Thomson; kendi adyla bilinen atom modelini ortaya atmtr.

OKUMA PARASI:4 KANAL IINLARI : Katot nlar incelenirken, dzenein iinden anota doru da nlarn yayld grld (1886). Katot nlar tp iinde yol alrken, arptklar atom ya da molekllerden elektron koparrlar. Bu elektron saanann oluturduu bu pozitif iyonlar, katot ynne geerler. Tpn ortasndan kanallar alarak grle bildiinden dolay bu nlara kanal nlar ya da pozitif nlar denilmitir. Kanal nlar, katot nlarnn tam tersi ynde hareket ettiklerine gre, bu nlar zerine yaplan almalar daha ksa srede tamamland. 1898 de Alman fiziki W. Wien, kanal nlarnn pozitif elektrik ykl olduunu grd. Kanal nlarnn yk/ ktle orann kabaca hesaplad. Bu oran tpteki gazn cinsine gre deiiyordu. Bunun sebebi; tpte bulunan gazn cinsine gre farkl iyonlarn olumasyd. Pozitif nlarla ilgili sonu alc almalar 1906 ylnda Thomson aklad. Buna gre; Tp iersine H2 gaz konulduunda yk/ktle oran: 9.5791.10 coul/g pozitif ykl taneciklerin olutuu grlyordu. Elektronunu kaybetmi olan bu en kk hidrojen taneciine, proton ad verildi. Protonun yk elektronun yk ile eit ama zt iaretlidir. Yk yerine, pozitif elektronun yk konulduunda; Buna gre, protonun ktlesi ise, bir elektronun ktlesinin yaklak 1840 olduu grlm oldu.4

6

OKUMA PARASI:5 X-nlar: 1895 Prof. Rngen katot nlarnn etkilerini aratrrken bulduu ancak ne olduunu anlayamad iin x-nlar demitir. ekirdee en yakn enerji dzeyindeki elektrona, hzl elektronlar arptnda (katot nlar), bu elektronlar yerinden oynar ve st enerji dzeyine srar. Boalan bu yere st enerji dzeyinden bir elektron iner. Bu srada ortaya bir enerji yaylr bu enerjiye x-mas diyoruz. Ya da ekirdee en yakn i elektronlarn uyarlm durumdan, temel enerji duruma inerken ortama saldklar yksek enerjil nlardr. X nlar; 1. 2. 3. 4. Yksek enerjili (frekansl) (3.10 cm/sn hzla) Manyetik ve elektriksel alanda sapmazlar.( Elektro manyetik) Grnmez Giricilii ok yksek nlardr.10

OKUMA PARASI:6 MOSELEY DENEYLER: x-nlar zerine almalar yapan Mosoley, anottaki metal deitike, oluan x-nn frekansnn da deitiini, her elementin kendine zg bir xn yaydn grd. Ancak anotta bulunan metalin x-nlar vere bilmesi iin, anota gelen elektronlarn belli bir hzla arpmas gerekmektedir. Ayrca bu hz da her metal iin farkl farklyd. Metalden kan x-nlar, o metale zg bir x-n serisi veriyor, her serinin de kendine zg bir frekans bulunuyordu. Bu seriler K,L,M,N serisi olarak bilinir. Atom numaras 30 a kadar olan elementlerde yalnzca K serisi vard,daha sonrakilerde L, ar metallerde de M serisi gzleniyor. Moseley; K ile L arasndaki enerji farknn, L ile M arasndaki farkndan byk olduunu gsterdi. Ayrca moseley, periyodik tabloda alminyumdan - altna kadar 38 elementin, x-nlar tayfn inceledi. Bu incelemeler 1932ye kadar uranyuma kadar uzatld. Atom arl arttka, yaylan x-nlarnn da frekansnn artt zleniyordu. Ancak, kullanlan elementinin atom arlnn, onlarn karttklar x-nlar frekanslarnn kare kk arasnda bir grafik izildiinde baz sapmalarn olduunu grd. O zamana kadar, elementlerin kimyasal zelliklerinin, atom arlklaryla deitii dnlyordu. Moseley, atom arl yerine ekirdek yk alndnda bu sapmalarn ortadan kalktn grd. Moseley yapt deneylerde; Moseley; X-nlar tayflarna dayanarak, atom numaralarn doru olarak hesaplamay baarmtr. Moseley; Kimyasal deimelerde, ekirdek yknn korunduunu ispatlamtr. Moseley; Elemente kimyasal zelliini kazandran taneciinde ekirdek yknn olduunu ispatlad. Moseley; ekirdek ykne, atom numaras dedi. Moseley; Ntral atomlarda ekirdek yk, elektron saysna eittir.Moseley; o gne kadar periyodik tabloda eksik olan elementlerin atom numaralarn tespit etmitir.

7

PROTON: Moseley, X-nlar tayflarna dayanarak, atom numaralarn doru olarak hesaplamay baarmtr. Moseleyin deneyi yukarda ak biimde verilmitir.Moseley, atomun ekirdeinde bulunan bu + ykl taneciklere proton adn vermitir. Atom numaras olarak bilinir. ekirdek ykn belirler. Atoma kimyasal zelliini kazandran taneciklerdir. Ntr atomlarda proton saysna eittir.PROTON p YK/KTLE 9,5791.10 4 coulump/g YK (+1) +1,6021.10 -19 coulump YK/Yk/Ktle 1,6726.10 -24 g

NTRON: Atomun toplam ktlesini aklaya bilmek iin 1920 de Ernest Rutherford atomda yksz bir taneciin var olduunu savundu. Bu tanecikler yksz olduklar iin onu incelemek ve tanmlamak zordu. 1932de James Chadwick, ntronun varln kantlayan almalarn yaynlad. Chadwick, atom ktlesi kk olan baz elementleri alfa tanecikleriyle bombardman edildiinde ktlesinin protona ok yakn ama yksz taneciklerin frlatldn grd.9 4 Be

+ 2 He

4

12 6

C+0 n

1

Ntron; elektrik ve manyetik alanda sapmayan ve giricilii ok yksek olan bir taneciktir. ekirdek dnda ntron kararszdr. Yar mr 12,8 dakika olan bir 1 1 0 beta mas yapar. 0 n 1 p + -1 NTRON: Atomun ekirdeinde bulunan yksz taneciklere ntron denilmitir. Atoma kimyasal zelliini etki etmezler. Atomun fiziksel yapsna etki ederler. Kararl atomlarda proton saysna eit ya da daha fazladr. ekirdek dnda ok kararszdrlar. NTRON PROTON KTLES 1,6726.10-24

KnYK

Yk

Ns Ps

g

0

X

Es

Ksaca zetlersek: ATOM ALTI TANECKLER PROTON NTRON ELEKTRON KTLES 1,6726.10 1,6749.10 9,1096.10-24 -24 -28

akb g g g 1,007277 1,00865 0.00054859

YK +1 0 -1

BRM YK +1,6021.10-19

coul

Yksz -1,6021.10-19

coul

8

Konu 2/a: Thomson Atom Modeli 1897 ylnda Joseph John Thomson, katot nlaryla yapt deneylerde, yksek voltaj uygulanan katot nlarnn, negatif kutup tarafndan iletildiini ve pozitif kutba doru ekildiini belirledi. Bu deney

sonucuna gre, katot nlar negatif olmalyd. Negatif ykl bu taneciklere elektron denildi. Thomson, yapm olduu deneyler sonucuna gre elektronun ykn ve ktlesini hesaplayamam, ancak yk/ktle orann hesaplamtr. Elektronun ktlesi ok kk olduuna gre, atomun ktlesi pozitif yke bal olmalyd. yle ise atomun hacminin byk blmn pozitif yk oluturmalyd. Ona gre atom; ap yaklak 10 cm olan, ii dolu, ok kk kreciklerdi. Bu kreciin ana gvdesi, pozitif yklerden oluuyor, elektronlar ise dzenli bir ekilde bu kreciin iinde dalmt.-8

Thomson yapm olduu deneylerin sonucuna gre; Atom, yarap 10 cm olan ii dolu, ntr, kreciklerdir. Pozitif ykler, bu kreciin gvdesini oluturmaktadr. Bu kre iersinde elektronlar, kararl bir elektrostatik dzen oluturacak ekilde dalmlardr. Bu dalm, zmn kek iinde dalmna benzetilmitir. zmler (-) ykl elektronlar, kekin hamur ksm da (+) yk temsil etmektedir. Atomlarda pozitif yk says kadar negatif yk vardr. Dolaysyla atomlar ntrdr. Elektronlarn ktlesi, atomun ktlesi yannda ihmal edile bilecek kadar kktr. Atomun arln byk lde pozitif ykler tekil etmektedir.-8

Thomson Atom Modelinin yanllar: Bu gn biliyoruz ki atomlarn gvdesi, pozitif ykl taneciklerden olumamaktadr. Elektronlar atom zerinde rastgele dalmamlardr. Ntron hakknda bilgi yoktur.

9

Konu 2/b: Ruterford Atom Modeli 1911 ylnda Rutherford, radyoaktif maddeden elde ettii +2 ykl alfa taneciklerini, ok ince metal yaprak zerine gndermitir. Bu nlarn ok byk bir ksmnn

sapmadan, az bir ksmnn ise saparak metal yapraktan getiini ok az bir ksmnn ise geriye yansdn saptamtr. Rutherford, Thomson atom modeliyle bu sonular

aklayamamtr. Atom homojen bir yapda olsayd, btn a paracklarnn levhay gemesi veya gememesi gerekirdi. Bu taneciklerin bazlarnn ok az sapmas veya geri dnmesi, atom iinde (+) ykl iyonlarn gemesini zorlatran bir blmn varln gsterdi. Bu nedenle Rutherford, atomda pozitif ykn ve ktlenin atom merkezinde ok kk hacimde toplandn dnd ve bu blme ekirdek adn verdi. Deney srasnda sapan veya geri dnen taneciklerinin ekirdee ok yakn gelen veya tam ekirdek zerine isabet eden tanecikler olduunu belirtti. Belli bir adan salan alfa taneciklerinin says Datc levhann kalnl ile ve ekirdek yknn karesiyle doru orantl. Taneciklerin hznn drdnc kuvvetiyle ters orantldr. Rutherforta gre: Atomda pozitif yk ve ktle, atom merkezinde ekirdek olarak adlandrlan ok kk bir hacimde toplanmtr. -8 -12 -13 Atomun ap 10 cm, ekirdein yar ap 10 - 10 cm 5 civarndadr. Atomun ap, ekirdein apnn yaklak 10 ve 6 10 civarndadr. Bu da gsteriyor ki atomun nemli bir ksm boluklardan olumaktadr. ekirdekteki pozitif yk miktar bir elementin btn atomlar iin ayn ve dier atomlarnkinden farkldr. Pozitif yk says atom ktlesinin yaklak yarsna eittir. Yani ktleye etki eden baka bir tanecikte vardr. Ancak bu gn ntron olarak bildiimiz bu yksz tanecikleri Ruterfordun rencisi olan Chadwick kefetti. Atomlarn ntrln salamak zere, proton saysna eit sayda elektron, ekirdek etrafnda bulunur. Atom hacminin byk bir blm, ok hzl hareket eden elektronlar tarafndan doldurulur. Rutherfortun eksiklikleri: Rutherford modeli atomdaki elektronlarn hareketlerini aklayamad gibi elektronlarn niin ekirdek zerine dmedikleri sorusunu da yantlayamamaktadr. Daha sonraki yllarda Chadwick, atom ekirdeinde ntron denilen yksz bir taneciin varln saptamtr. Bu ekilde, atomun temel tanecikten olutuu anlalmtr. Daha sonraki yllarda atomda, proton, ntron ve elektronun yan sra ok sayda taneciin bulunduu anlalmtr. Ancak atomlarn davranlarn proton, ntron ve elektron saylar belirler.

10

Konu 2/c: Elektro Manyetik Imalar

Elektromanyetik malar, atomlardan eitli ekillerde ortaya kan enerji trleri ve bunlarn yaylma ekillerine verilen addr. Bu malar maddelerin yaplarn anlamamzda ok nemli bir yere sahiptirler. Tek bir dalga boyuna sahip a, tek renkli anlamna gelen monogromatik k denir. Dalga boylar farkl nlardan oluan a, ok renkli anlamna gelen polikromatik k denir. Ik grnen ya da grnemeyen, farkl frekanslarda bileenleri olan bir enerji biimidir. Yukardaki ekilde grld gibi, insan gz ancak bu n ok kstl -5 -5 bir ksmn gre bilmektedir. nsan gz, dalga boyu; 4.10 cm ila 7,5 .10 cm arasndaki grebilir. In bu blgesine Grnr Blge diyoruz. Grnr blge na beyaz k diyoruz. Beyaz k bir prizmadan geirildiinde (400 nm760 nm) mordan-krmzya doru deien eitli renklere ayrlr( Mor-Mavi-Yeilsar-truncu-krmz). Renkler arasnda krmz en uzun dalga boylu, en dk frekans; mor en ksa dalga boylu en yksek frekansa sahiptir. Bu mann, ierdii farkl dalga boylu ve farkl frekansl, bileenlerine ayrlmasna, spektrum ya da tayf denir. Btn frekanslar kapsayan elektromanyetik k dizisine, elektromanyetik dalga spektrumu ya da k spektrumu denir. Madde ile elektromanyetik mann etkileimini inceleyen bilim dalna spektroskopi denir. Spektroskopi genellikle kullanlan elektromanyetik nmn bulunduu blgeye gre isimlendirilirler. Dalga boylarnn durumuna gre spektrumlar, bykten ke doru; Radyo, televizyon,Radar,Mikrodalga,IR,Grnr,Mor tesi,X nlar, nlardr. Bir dalga boyundan dierine geiin srekli olduu spektrumlara srekli spektrum denir. Mesela, beyaz k bir prizmadan geirilip dalga boylarna gre ayrlrsa, srekli spektrum elde edilir. Ancak beyaz k bir He gazndan geirildikten sonra prizmadan geirilirse, elde edilen spektrumda belirli frekanslarda belli sayda karanlk izgiler grlr. Bu izginin yeri ve says n iinden getii maddenin yapsna baldr. Bu sayede maddeyi tanr ve dierlerinden ayrrz. Spektrumun belli blgelerinde siyah izgilerin grlmesi, maddenin ancak belirli enerjideki nlar sourduu anlamna gelir. Bu tip spektrumlara sourma spektrumlar denir ki bu sayede maddeleri bir birlerinden ayrm oluruz. Spektrumu incelenmek istenen gaz, k verebilecek scakla kadar stlp gazn verdii k bir prizmadan geirilirse, elde edilen spektrumda belli blgelerin siyah olduu ve yalnzca sourma spektrumundaki siyah izgiler yerine renkli izgilerin olduu grlr. O halde kzdrlan gazlar da kendilerine zg k yaymaktadrlar. Bu tr spektruma da ma spektrumu denir. Sourma ve ma spektrumlar kesikli olduu iin bunlara izgi spektrumlar denir. Ksaca zetlersek; Ik ile madde etkilemektedir. Bir madde elektro manyetik mann ancak belli enerjiye karlk gelen blgelerini soura bilmektedir. Madde kzdrldnda , sourma spektrumundaki izgilere karlk olan enerji veya renklerde n yayar. Sourma ve ma spektrumlar kesikli olduu iin bunlara izgi spektrumlar denir.

a. b. c. d.

11

Elektromanyetik malarn ortak zellikleri ; a. Bolukta dz bir dorultuda yaylrlar. b. Hzlar k hzna (yaklak 300.000 km/sn) eittir. c. Getikleri ortama; frekanslaryla doru orantl, dalga boylaryla ters orantl olmak zere enerji aktarrlar. d. Enerjileri; maddeyi geerken, yutulma ve salma nedeniyle azalr, bolukta ise uzakln karesiyle ters orantl olarak azalr. In yaylm alanna dikey birim alandan birim srede geen enerji miktarna intensite ad verilir. e. Bu formle gre k kaynana 2x uzaklkta n intesitesi, x uzaklna gre 4 kat azalr.

Konu 2/c: Elektro Manyetik Imalarda Kullanlan Baz kavramlar. Elektromanetik Dalgalar; Maxwell denklemleri ile aklanan uzayda enerji iletim modelidir. Modele gre, deien bir elektriksel alan deien bir manetik alan ve deien tekrar bir elektriksel alan oluturarak devam eden hareketle uzayda yryen bir elektromanetik enerji dalgas meydana gelmektedir. ekilde; bir elektromanetik dalgann Y-Z dzlemine paralel bir dzlem iinde X ekseni boyunca ilerlemesini gstermektedir. Elektromanetik dalgalar; doal olaylarla (gne , radyoaktif elementlerdeki malar gibi) veya elektronik dzenlerle (radyo dalgalar vs) gibi meydana gelebilirler. Elektromanetik dalgalar; oluum biimlerine gre adlandrlarak, frekanslaryla veya dalga boylaryla tanmlanrlar. DALGA BOYU (): ki tepe noktas arasndaki mesafedir. FREKANS (): Bir saniyede belirli bir noktadan geen dalga saysdr. HIZ: Dalga boyu () ile frekansn ( ) arpmna eittir 8 C = . = Ik Hz = 3.10 m/s GENLK: Elektrik vektrn en uzun olduu uzaklktr. FOTON: In parack teoremine gre, elektromanyetik mann da en kk birimi fotondur. Fotonlarn ktlesiz olduu ve bolukta k hznda enerji paketleri eklinde yayld kabul edilir. Made ile n arasndaki ilikileri inceleyen Max Planck; 1900 ylnda, elektro manyatik dalgann enerjisini, E=h. eklinde ifade etti. Burada h=planck sabiti olup; h=6,547.10-27

erg.sn dir.

12

OKUMA PARASI:7 ELEKTRO MANYETK IIMA TRLER: 1. RADYO DALGALARI: Radyo dalgalar, elektro manyetik spektrumun en uzun dalga boyuna sahiptir. Altarnatif akm kaynaklaryla elde edilirler. Evlerimizde televizyon zerinde bulunan anten, televizyon istasyonundan yaylan sinyali elektro manyetik dalga biiminde almaktadr. Alnan bu dalga TV deki grnt cihaz tarafndan ilenerek karmza grnt olarak kmaktadr. Cep telefonlarnda da bilgi iletiimi iin, bilgi materyallerini tayan radyo dalgalardr. Bu dalgalarn dalga boylar, TV ve FMin sahip olduu dalga boylarndan daha kktr. 2. MKRO DALGALAR: Mikro dalgalar, cm mertebesinde lle bilen dalga boylarna sahiptir. Mikro dalgalarn kayna molekllerin dnme hareketleridir. Mikro dalgalar, mikrodalga frnnda bulunan yiyeceklerimizi stan dalgalardr. Bu dalgalar, atom ve molekllerle etkileerek onlarn hareketlerinde meydana getirdikleri srtnme nedeniyle, ortaya s enerjisinin kmasna neden olmaktadr. Bu ekilde mikro dalgaya maruz kalan maddeler snmaktadrlar. Ksa dalga boylarna karlk gelen mikrodalgalar, radar sistemlerin dede kullanlmaktadr. Ayrca telefon ve bilgisayar verilerini bir ehirden baka bir ehre intikal etmek iinde kullanlmaktadr. 3. KIRMIZI ALTI BLGE(KIZIL TES): Spektrumun bu blgesine, infredat nmlar olarak ta isimlendirilir. Kzl tesi dalgalarn kayna molekllerin titreim hareketleridir. Yakn infrared; grnen blge nmnn dalga boyuna ok yakn, uzak infrared ise mikrodalgalar blgesine yakn olan ksmdr.Uzak infrared dalgalar, ssal zellie sahiptir. ok ksa yakn infrerad dalgalar, hi scak deildirler. Bu ksa dalga boylar, TV uzaktan kumanda sistemlerinde kullanlmaktadr. 4. GRNR BLGE IIK DALGALARI: Ik, grnen veya grnmeyen, farkl frekanslarda bileenleri olan bir enerji biimidir. nsan gz, dalga -5 -5 boyu ; 4.10 cm ila 7,5 .10 cm arasndaki grebilir. Grnr nlarn kayna atomun en d elektronlarnn yer deitirmesidir. Bir mann, ierdii farkl frekansl (dalga boylu) bileenlerine ayrlmasna, tayf ( spektrum) denir. Grnr k dalgalar, elektro manyetik dalgann sadece plak gzle grle bilen ksmna karlk gelir. Cam prizmadan geirilen, gne (beyaz k), renkli bir gk kua grnts oluturur. Buradaki her bir renk farkl bir dalga boyuna karlk gelir. Krmz rengin dalga boyu en byk, mor n dalga boyu da en ksadr. 5. ULTRAVOLE (MOR TES) DALGALARI: Mor tesi( ultraviole UV) grnr blgeden daha ksa dalga boylarna sahiptirler. Bu dalgalar her ne kadar insan gzyle grnmeseler bile, eek ars gibi baz bcekler tarafndan grlr. Bu nlarn kayna, atomda i elektronlarn yer deitirmesidir. Yakn mor tesi (NUV); grnen blgeye yakn, Ar mor tesi (ekstrem); x-nlarna yakn blgelere karlk gelir. Uzak mor tesi(FUV); arada kalan ksmdr. UV klar insan vcudu iin zararldr. Ancak, Gneten gelen UV nlarnn byk bir ksm atmosfer tarafnda absorbe edilmektedir. 6. X-IINLARI

In dalga boyu azaldka, enerjileri artmaktadr. X-nlarnn dalga boylar ok kk ve frekanslar ok byk olduundan, dalga zelliinden daha ok tanecik zellii gstermektedir. Kayna, atomun en i ksmndaki elektronlarn yer deitirmesiyle oluur. Kemikler ve dilerin younluu derimizden daha fazla olduu iin, x-nlarn derinin sourduundan daha fazla sourmaktadr. Bu sebeple deri bu tamamen geirirken, kemikler ve diler ounu sourduu iin, film zerine kemik ve dilerin sileti der. Metaller ise x-nlarn daha fazla sourduu iin, di iersinde bulunan dolgu maddesi de rahatlkla grlr. 7. GAMA IINLARI: Gama nlar, elektromanyetik spektrumun en fazla enerjiye sahip olduu blgesine ve en ksa dalgaboyuna sahip olduu ksmna karlk gelen blgesidir. Bu dalgalar, radyo aktif atomlar veya nkleer patlamalar sonucu olumaktadr. Gama nlar, n en enerjik biimine sahip olup evrenin en scak blgeleri tarafndan retilmektedir. Ayrca uzaydaki, radyo aktif bozunmalardan dolay olumaktadr. Gama nlar, canl hcrelerini ldre bilir. Bu zellii tpta, kanserli hcreleri ldrmek iin tedavi amal kullanlmaktadr.

13

OKUMA PARASI:8 IIN ABSORBSYONU: Kararl bir atom dk enerjilidir ve bu hale temel hal denir. Atomlar bir elektrik ve ya bek alevi ile stldnda, elektronlar enerji absorblayarak, daha yksek enerji dzeyine karlar. Bu tr atomlara uyarlm haldedir. Uyarlm atomlar fazla enerji tadklar iin kararszdrlar. Bu duruma n abrobsiyonu denir. IIN EMSYONU: Bir atom tarafndan absorplanan (sourulan) k ile dk eneji seviyesindeki elektron daha yksek enerjili bir seviyeye kar. Bir atom iin bu durum kararsz bir haldir. Elektron burada belirli bir sre kalr ve ardndan daha kararl olan temel hale dner. Bir elektron yksek enerji dzeyinden daha dk bir enerji dzeyine getiinde belli miktarda enerji yaynlanr. Yksek enerji dzeyi ile dk enerji dzeyi arasndaki fark bir k kuantumu halinde yaynlar. Yaylan enerji; E=h eklinde ifade edilir. Bu duruma n emisyonu denir.

Konu 2/d: Hidrojen atom spektrumu: Sourma ve ma spektrumlarndaki izgilerin her madde iin farkl olmas, bilim adamlarnn ilgisini ekmitir. Hidrojen atomlarnn grnr blgedeki tayflarn inceleyen Balmer(1885); izgilerin frekanslarn () ve saysn (a-b) arasnda;Frekans (V)= R 1 ns2 1 nb2

R= Raydberg sabiti = 3,29 .10 sn

15

-1

nb= Elektronun balang enerji dzeyini gstermektedir. (burada nb=2,3,4,5 gibi sabit saylar) ns= Elektronun son enerji dzeyini gstermektedir. (Balmer serisinde ns=2) Daha sonraki yllarda bu bantnn mor tesi ve kzl tesi iinde kullanla bilecei anlald. Dier frekans blgeleri izelgede gsterilmitir. Her blge bulucularnn isimleriyle isimlendirilmitir. Serinin Ad Lyman Balmer Paschen Brackett Pfun ns 1 2 2 4 5 ns 2,3,4,5 3,4,5 4,5,6 5,6,7 6,7,8 Tayf Blgesi Mor tesi Grnr Kzltesi Kzltesi Kzltesi

Tek elektronu olan hidrojen atomunun tayf en basittir. + +2 +3 He , Li ve Be iyonlarnn tayflar tek elektronlu olduklar iin hidrojen atomuna benzer. ok elektronlu atomlarn kendilerine zel tayf izelgeleri vardr ancak tayflar olduka karmaktr.

14

Konu 2/f: Bohr Atom Modeli: Hidrojen atomunun tayfn inceleyen Danimarkal fiziki Niels BOHR; Rutherforun atom modeliyle yeni bulularn elikilerine son vermek iin 1913 ylnda yeni bir atom modeli nerdi. Rutherforda gre atom, hemen-hemen btn ktlenin topland + ykl bir ekirdek, ve bu + yk evresinde dolaan elektronlardan olumaktadr. Ancak Rutherfordun modeli baz ynlerden yetersiz kalmaktadr. En nemli eksiklii, elektronlarn ekirdek etrafnda enerjisini kaybetmeden nasl dndnn aklanamamasyd. Bohr, tamda bu noktadan yola karak teorisini aklad. Bohr gre: 1. Hidrojen atomunun elektronu sadece belli kresel yrngelerde buluna bilir. Bu yrngelere; enerji dzeyleri ve ya kabuklar denir. Kabuklarn ortak merkezi ekirdek olup, her kabuk K,L,M,N,O gibi bir harf ve ya 1,2,3,4,5..gibi bir n deeri ile belirlenir. 2. Her yrngenin belli bir enerjisi vardr. ekirdee en yakn olan K yrngesin de bulunan elektron en dk enerjiye sahiptir. ekirdekten uzaklaldnda atomun yar ap ve o kabukta bulunan elektron enerjisi artar. Hidrojen 2 atomunda her hangi bir enerji dzeyinin enerjisi; E= -313,6/ n dir. 3. Kararl bir atom dk enerjilidir ve bu hale temel hal denir. Atomlar bir elektrik ve ya bek alevi ile stldnda, elektronlar enerji absorblayarak, daha yksek enerji dzeyine karlar. Bu tr atomlara uyarlm haldedir. 4. Bir elektron yksek enerji dzeyinden daha dk bir enerji dzeyine getiinde belli miktarda enerji yaynlanr. Yksek enerji dzeyi ile dk enerji dzeyi arasndaki fark bir k kuantumu halinde yaynlar. Yaylan enerji; E=h eklinde ifade edilir. (E= Eyksek - Edk= h ) 5. Enerji dzeyleri ekirdek etrafnda belirli yar apl dairesel yrngelerdir. Elektronlar bu yrngelerde dairesel olarak hareket ederler. Dairesel yrnge zerinde hareket eden her tanecik gibi elektronunda bir asal momentumu vardr (m.v.r). Bu da nh/2 nin katlar kadardr.

mvr = n

h

2

m= Elektronun ktlesi v=Elektronun hz r=Dairesel yrngenin yarap n=Yrnge numaras (Kuvantum Says) h=Planch sabiti Bohr hidrojenin ekirdeinin ktlesini, 1,67 . 10 g ; ap, 10 .yrngedeki hzn da 2200 km/sn olarak hesaplad.+ +2 +3 -24 -15

cm; yk 1,6.10

-19

coulomb olarak, Elektronlarn

Bohr modeli kullanlarak; H, He ,Li ,Be gibi tek elektronlu sistemler incelenebilir. Hidrojen atomunun yrngelerinin enerjilerini aadaki bant ile hesaplaya biliriz.En = -313,6Z2 n2

Kkal/mol

Burada Z=Atom numaras, n=yrnge numarasdr. E1= - 313,6 Kkal/mol Elektron bir yrngeden baka bir yrngeye indiinde, ortaya kan enerji de aadaki bantyla hesaplanr. E= Eyksek - Edk= h

hv = -313,6

1 nb2

-

1 ns2

Kkal/mol

15

RNEK : Uyarlm hidrojen atomlarnda, elektronun 6. Enerji dzeyinden 2. Enerji dzeyine inerken yaynlanan fotonlarn -14 enerjisi ka k.cal/mol dr? Bu n dalga boyunu hesaplaynz? (h= 9,54 .10 k.cal/mol)hv = -313,61 nb2 1 ns2

Kkal/mol

1 E=-313,6 22

1 62

E=313,6. ( 8/36)=-69,69 k.cal/mol Dalga boyu;

=

hc E

=

9,54 .10-14. 3 .1010 69.69

= 0,408.10-4cm =4088A0

OKUMA PARASI:9 GNE VE YILDIZLARDAK ELEMENTLERNKEF Gnein kendi gvdesinin tayf srekli tayftr. Gnein atmosferindeki daha souk buharlar ise, eitli elementlere karlk olan izgi tayflar oluturur. Gnein gvdesinden gelen iddetli k gnein atmosferinde bulunan elementlerce sorulur. Daha souk buharlar tarafndan salnan k,sourulmam olan srekli tayfa gre pek zayf kald iin srekli tayfn zerine karanlk izgiler takm ile kesilmi grnr. Bu durum gk yzne yneltilmi spektroskop cihaz ile kolayca grlr. lk olarak bu izgileri alman fiziki Joseph Von Fraunhofer tarafndan gzlemlendii iin, Fraunhofer izgileri olarak bilinirler. Ancak bu izgilerin anlamn yaklak 50 yl sonra Alman Fiziki Gustaf Kirhcoff aklad. Kirchoff inceledii ger medenin kendine has izgiler verdiini grd. Kirchoff ayn deneyleri dier yldzlardan gelen nlar inceleyerek te yapt. Kirchoffun incelemelerinden 2 kural kartlabilir. 1. 2. Her element (buhar ve gaz halinde) tpk parmak izi gibi kendine has tipik bir tayf verir. Her elementten yaylan k, ayn artlarda, o elementin nceden sourmu olduu ktr. (Kirchoff Yasas)

Kirchoff denemeleri srasnda 1859 ylnda deiik tayf izgileri ieren yeni bir elemente rastlad. Bu elemente en belirgin tayf renginden tr (mavi) mavi gk anlamna gelen, sezyum adn verdi. Ksa bir sre sonra Rubidyum elementide bulunmu oldu. Bu yntemle hangi gezegende hangi elementlerin bulunduu saptanabilir. Mesela gnete, dnyada bulunan elementlerden 70 tanesinin bulunduu tespit edilmitir.

16

Konu 3/a: Kuantum Hipotezi: ok elektronlu atomlarn her enerji dzeyinde, 2n kadar elektron buluna bileceini atom spektrumlar gsteriyordu. Gene atom ya da iyon spektrumlarnn yrngelerin yarlmalara uradn gsteridi. Bohr, atom teorisinde izgisel yrngelerden bahsetmi, bu durum elektron dalm hidrojene benzeyen atomlar iin doru ancak ok elektronlu sistemler iin istenilen neticeyi vermiyordu. Enerji seviyesindeki bu yarlmalar aklamak zere A.Sommerfeld, her enerji dzeyinde dairesel yrngelerle beraber, eliptik yrngelerinde ola bileceini ne srerek Bohr Atom Teorisini gelitirmek istedi. Bohr-Sommerfeld kuram denilen bu almalara gre, elipsel yrngelerin says Ba Kuvant Saysna eitti. Ancak bu almalar da atomun yapsn aklamakta yetersiz oldu. Bu konuyla ilgili olarak hemen hemen ayn anda, Fransada de Brogle, Almanyada Schrdinger ve Heisenberg, ngilterede Dirac bir birlerinden bamsz ama bir birine benzer 4 farkl almay yaptlar.2

Louis de Broglie; 1924 ylnda n parack ya dalga ayrl yerine, bunlar badatrd dncesini ortaya att. Bir fotonun enerjisini = h. (Planck Eitlii) Bir maddenin enerjisi=mc (Einstin Bants) De Brogle ite bu 2 eitlii bitletirdi h. = mc Bu eitlikte frekans ekersek; = mc /h olur. In dalga boyu= = c/ olarak biliyoruz. Bu eitlikte frekans yerine koyarsak; = h/mc olur. Burada; = n dalga boyu, h=plank sabiti, m= fotonu ktlesi c=fotonun hz Bu ekilde De Broglie nn hem foton hem de dalga zellii gsterdiini gsterdi. Maddenin ikili doas kk taneciklerin ok yksek hzdaki hareketleri srasnda byk nem tayordu. Krnm, giriim gibi olaylar n dalga ynn sergiler. yle ise bir prizmadan geirilen elektron demeti tpk k demeti gibi krnm gstermeliydi. Bu olay C.Davisson - L.Germer elektron krmn denel olarak gsterdiler.2 2 2

Bohr Atom Modelinin mkanszl: Dalga zellii tayan elektronlar, yle hareket etmelidir ki, elektron dalgas, dalga boyunun tam katlar kadar olmaldr. Yani elektronlarn dairesel yrngede kararl olarak hareketini srdre bilmesi iin, n= 2r eklinde olmas gerekmektedir. Elektronun hareketi dalga zellii gsterdiine gre, dairesel olmazd. Bohrun yrngeleri kesinlikle yarapldr. Ancak dalga zellii tayan yrngelerin belli ve kesin yarap olamazd. Ancak ortalama bir yar aptan bahsedile bilir.

Heisenbergin Belirsizlik Prensibi Heisenberg; 1925 ylnda Belirsizlik Prensibi adyla bilinen kuramn ortaya att. Buna gre; ktlesi ok kk ve hz ok byk olan taneciklerin yeri ve hz ayn anda belirlenemez. Elektronun yerini belirlerken, hznn bulunmasnda bir hata oluur. Hzn tespit ederken de, yerinin bulunmasnda bir hata oluur. yle ise yerini ve hzn tam olarak lemediimiz elektronlarn, kesin yarapl olmadn syleye biliriz.

17

Erwin Schrdinger; de Broglenin bulduu bu ilikiyi, elektronun dalga karakterini tanmlayan bir denklemin gelitirilmesinde kulland. Schrdinger denklemi dalga mekaniinin temelidir. Bir elektronun dalga fonksiyonu, bir orbitali tanmlar. Elektronun belli bir blgede bulunma olasl, o noktada ki yk bulutunun younluuyla orantldr. Hidrojen atomu iin, n=1 halindeki bir elektronun yk bulutu ekirdee yakn blgede en youndur. ekirdekten uzaklatka bu younluk azalr. Elektronun bulunma olaslnn %100 olduu blgenin snrn izmek olas deildir. Fakat elektronun bulunma olasl yksek olan (%90) olduu hacim birimlerini kapsayan ve eit olaslk noktalarnn birletirilmesinden elde edilen bir yzey belirlenebilir. te elektronlarn bulunma olaslnn maximum olduu bu uzay parasna orbital denir.

Konu 4: Atomun Kuantum Modeli: Dalga Mekaniinde, birden ok elektron ieren bir atomda elektronlar kabuklara datlmtr. Kabuklarn bir veya daha fazla alt kabuktan, alt kabuklarnda bir veya daha fazla orbitalden olutuu var saylr. Atomun her elektronu, kabuk, alt kabuk, orbital ve elektronu gsteren 4 kuantum numarasyla tanmlanr.

1. Ba kuantum numaras (n); Bohrun tanmlad, ne karlk gelir. Elektronun ait olduu kabuu ya da enerjiyi belirtir. Yrnge numaras olarak ta bilinir. n=1,2,3,4..gibi tam saylardr. 2. Tali (ikincil) (Orbital) kuantum numaras (l)Her kabuk bir ya da daha fazla alt-kabuktan oluur. Her yrngedeki alt kabuk says yrnge numarasna eittir. n=1 alt kabuk says 1, n=2 alt kabuk says 2, n=3 alt kabuk says 3 tr. Bir kabuktaki her alt-kabuk bir yan (tali) kuantum numaras (l) ile tanmlanr. l=0,1,2,3 (n-1). n=1 ise l sadece 0 deerini alr; n=1 iin sadece 1 alt kabuk vardr. n=2 ise l srasyla 0 , 1 deerini alr; n=2 iin sadece 2 alt kabuk vardr. n=3 ise l srasyla 0 , 1,2 deerini alr; n=3 iin sadece 3 alt kabuk vardr. Alt-kabuklar gstermek iin bazen baka semboller de kullanlr. l=0,1,2,3,4,5 Notasyon: s, p, d, f, g, h. NOT: Biz bu kural; her yrngede yrnge numaras kadar orbital tr (alt-kabuk) bulunur, eklinde ifade ediyoruz.

Her alt-kabuk bir yada daha ok orbital ierir. Bir alt kabuktaki orbital says=2l+1 kadardr. RNEK: l=0 ( s-orbitali ) alt kabuunda 2.0+1= 1 orbital. l=1 ( p-orbitali ) alt kabuunda 2.1+1= 3 orbital. l=2 ( d-orbitali ) alt kabuunda 2.2+1= 5 orbital NOT: Ya da her yrngede n kadar orbital bulunur.2

18

3. Manetik Orbital Kuantum Says(ml); Belli bir alt kabukta bulunan her orbital, bir manyetik orbital kuantum numarasyla tanmlanr. Her bir alt-kabuk iin m nin deerleri, aadaki serinin terimleri ile belirlenir. Buna gre; l=0 (s) iin ml sadece 0 olabilir. (1 tane s orbitali) l=1(p) iin ml, +1,0,-1 olabilir. (3 tane p orbitali) l=2(5) iin ml; +2,+1,0,-1,-2 (5 tane d orbitali)

Orbitallerin Ksaca Tantlmas:

s orbitali: s orbitali 1 orbitalden oluur. S orbitali kresel olduundan manetik bir alan bir s elektronun enerjisine etki etmez. Bir kreyi nasl evirirsek evirelim belli bir referans noktasna gre kre ayn grnr.

p orbitali: P orbitali kresel deildir. P-alt-kabuklarndan her biri yneltileri deiik olan 3 orbitalden olumutur. Her bir p orbitali manetik alan iinde kuvvet izgilerine gre farkl durumlar gsterir. Ancak her 3 p orbitali enerji bakmndan eittirler.

d-orbitali orbitali; 5 orbitalden olumutur. Her biri yneltileri farkl olan 5 orbitalden olumulardr. Ancak hepsinin enerjileri eittir.

4. Manetik Spin (dnme) Kuantum Says; Bir orbital iinde bulunan bir elektron ancak kendi ekseni etrafnda dnd varsaylarak aklana bilen baz zelliklere sahiptir. Sadece 2 dnme yn mmkn olduu iin, ms in +1/2 ve -1/2 olmak zere 2 deeri vardr. Dnmekte olan bir yk magnetik alan oluturur. Bundan dolay her elektronun dnmesinden oluan ve kendisine ait olan bir manetik momenti vardr. Ters ynde dnen 2 elektronun manetik momentleri bir birini yok eder. Bu yzden her bir orbital, ancak spinleri ters olan 2 elektron ierir.

Kuantum saylarn zetlersek; 1. 2. 3. 4. n, elektronun kabuunu ve ekirdekten olan ortalama uzakln belirler. l, Elektronun alt kabuunu ve orbitalin trn belirler. Ayn alt-kabuun enerjileri eittir. Ml, orbitalin yneltisini belirler. Ms,elektronun spini ile ilgilidir.

Bu durum daha anlalr bir ekilde zetlenirse;

19

1. 2. 3. 4.

Bohrun yrngelerini belirler. n=1,2,3,4,5.. ve n=K,L,M,N,O,P,Q.gibi harflerle gsterilir. Ancak yrnge tabiri uygun deildir, bu yzden katman ya da kabuk tabirleri daha uygundur. Her orbital tr; 2l+1 kadar orbital ieriri. S or bitali=1 orbital, p orbitali=2 orbital, d orbitali=5 orbital. ml, orbitalin yneltisini belirler. S orbtali kresel, p orbitali, px,Py ve Pz orbitallerinden oluur. Bir orbitale ancak zt spinli 2 elektron yerlee bilir.

PAUL DILAM LKES: Ayn atomda 2 elektronun 4 kuantum numaras ayn zamanda eit olamaz. 2 elektronun n,l,m l deerleri ayn olsa bile ms si mutlaka farkl olacaktr. Konu 4/b: ok elektronlu atomlarda Orbitallerin Enerji Sras (Elektronik Konfigrasyon) Yan tarafta verilen tabloda, obitallerin enerji durumlar verilmitir. ekirdee en yakn olan 1s in enerjisi en dktr. Katmanlarn enerji sras n1