Bohr, 1913 yılında Rutherford atom modelindeki eksiklikleri gidermek, Balmer’ın hidrojen atomu spektrumuna ait bulduğu formülü açıklamak amacıyla Planck’ın kuantum modeli ve Einstein’ın foton teorilerini değerlendirerek bir model oluşturdu.
Bohr’un Atom Modeli’ndeki görüşleri şunlardır:
- Elektronlar çekirdek çevresinde elektrostatik kuvvet etkisiyle, küresel kararlı yörüngelerde ışıma yapmadan dolanır. Her yörünge belli bir enerjiye sahiptir. Bu nedenle yörüngeler enerji düzeyi (n) ya da kabuk olarak isimlendirilir. Yörüngelerin ortak merkezi çekirdektir. Yörüngeler K, L, M, N, O… gibi harflerle ya da 1, 2, 3… gibi sayılarla gösterilir.
- Yörüngelerde hareket hâlinde olan elektronların açısal momentum değerlerinin büyüklüğü n bölü 2 pi Yani elektronlar çekirdek çevresinde rastgele yerlerde değil, açısal momentum büyüklüklerinin sabit sayısının tam katlama eşit olan yörüngelerde dolanır. Bu görüşüyle Bohr elektronların yeri ve hareketi hakkında ilk kez açıklama getiren bilim insanı olmuştur.
- Atomda elektronlar genellikle en az enerjili n = 1 seviyesinde bulunur. Bu seviyede bulundukları sürece enerji yaymazlar. Ancak bir elektron diş etkilerle daha yüksek enerji seviyelerine (n = 2, 3, 4, … gibi) geçmiş olabilir. Bu durumdaki atomlar uyarılmış hâldedir. Yüksek enerji seviyesine çıkan bir elektron daha kararlı olan düşük enerji seviyesine geçerken bir miktar enerjisini foton olarak yayınlar. Yayınlanan bu enerji, yüksek enerji seviyesi ile düşük enerji seviyesi arasındaki fark kadar enerjidir. Foton şeklinde atomdan dışarıya enerji yayınlanması olayına ışıma (emisyon) denir . Elektrontar tarafından yayınlanan ya da soğurulan ışımanın enerjisi ile frekansı arasında aşağıdaki bağıntı vardır.
Bohr Atom Modelinin Yetersizliği Ve Eksiklikleri
Hidrojenin ışıma spektrumu manyetik alanda incelendiğinde tek bir çizgi gibi görünen, bir renge ait, dalga boyları birbirine yakın alt çizgilerin varlığı da gözlenir. Bohr modeli bu alt çizgileri açıklayamamıştır. Fizik kurallarına göre çekirdek çevresindeki dairesel yörüngelerde belli bir hızla dönen elektronlar, bir süre sonra enerji kaybederek çekirdeğe yaklaşmalı ve sonunda çekirdeğe çarpmalıdır. Ancak atomda bu olay gözlenmemiştir. Bohr modeli, katı ya da sıvı maddelerdeki atomların bağlarını ve birleşerek molekülleri nasıl oluşturduğunu açıklayacak bilgiler içermemektedir. Bohr modelinin açıklayamadığı bir diğer olay, atom çekirdeğinin 1. enerji düzeyindeki elektronunu yakalayarak başka bir çekirdeğe dönüştüğü radyoaktif değişimlerdir.
Bohr modeli, birden fazla elektronlu element atomlarında, elektronların çekirdekle ve birbirleriyle etkileşimlerini hesaba katmamış, elektronlar arası elektrik ve manyetik alan etkilerini dikkate almamıştı. Atom üç boyutlu olduğu halde, elektronun çizgisel bir yörüngede bulunduğunu kabul etmişti. Elektronların dalga özelliklerinin keşfi, bir dalganın konumunun nasıl belirleneceği problemini ortaya çıkarmıştı. Dalganın uzayda yayılması konumunun tam olarak belirlenebilmesini engelliyordu. Ayrıca elektronun çok küçük bir kütleye sahip olması da dalgatanecik ikiliğini anlamayı zorlaştırmıştı. 1920’li yıllarda Werner Heisenberg (Vernır Hayzınbörg) bir dalga gibi davranabilen elektron gibi küçük taneciklerin konumunun belirlenmesi amacıyla çalışmalar yaptı. Uyguladığı deneyler sonucunda yaptığı hesaplamalarda, elektronun konumundaki belirsizlik ile elektronun momentumundaki belirsizliğin çarpımının, toplam belirsizlik’den küçük olamayacağını buldu. Heisenberg’e göre elektronun atom içindeki yeri ne kadar belirlenirse hızı o kadar belirsizleşir.
Elektronun hızı ne kadar net belirlenirse yeri o kadar belirsizleşir. Bu nedenle elektronun, tam olarak tanımlanmış yörüngelerde dönen bir tanecik olarak düşünülmesi doğru değildir. Heisenberg bu durumu açıklarken ölçüm yapmak için kullanılan araçların, ölçülen şeyin özelliklerini değiştirebileceğini düşünmüştü. Bu da belirsizliğe neden olmaktaydı. Elektronların yerini ve hızını belirlemek için ışık, araç olarak kullanılır. Elektron gibi küçük bir cismi görebilmek için kullanılacak ışığın dalga boyu kısa olmalıdır. Bu ışık elektrona çarptığında, enerji kazanan elektronun hızını ve yerini değiştirir. Elektrondan yansıyarak gözümüze ulaşan ışık demeti elektronun gerçek yerini ve hızını yansıtamaz. Bu nedenle elektronların atom içinde hareket ettiği kesin bir çizgiden söz edilemez. Heisenberg’ün 1925’te ileri sürdüğü görüşleri, atom içi hareketlerin ve dolayısıyla atomun kuantum modelinin temelini oluşturdu.