Hidrojen Atomunun Spektrumu Ve Bohr Atom Modeli

 

Işığın kırılma nedeni herhangi bir ortamdaki hızının boşluktaki hızından daha düşük olmasıdır. Işığın ne kadar kırıldığı ise dalga boyuna bağlıdır. Işığın dalga boyu kısaldıkça kırılma miktarı artar. Daha önce de söz ettiğimiz gibi beyaz ışık, görünür bölgedeki tüm dalga boylarını içeren dalgalardan oluşmuştur. Prizmadan geçirildiğinde çeşitli renklerden oluşmuş bir gökkuşağı görünümünde, renkler arasında boşluk olmayan bir spektrum elde edilir. Buna sürekli (kesiksiz) spektrum adı verilir. Gaz hâlindeki maddeler ısıtıldığında ışık yayınlar. Bu ışığın ince bir demeti prizmadan geçirildiğinde renklerin sürekli olmadığı ve bazı koyu çizgilerin yer aldığı bir spektrum elde edilir. Buna çizgi (kesikli) spektrum adı verilir. Her elementin kendine özgü bir çizgi spektrumu vardır.

Hidrojen Atomunun Spektrumu Ve Bohr Atom Modeli

Element atomları hangi dalga boyunda ışıma yapıyorsa o dalga boyundaki ışımaları soğurabilir. Bu durumda her element atomunun kendine özgü bir ışıma (emisyon) spektrumu olduğu gibi bir de soğurma (absorbsiyon) spektrumu olmalıdır. Yani atomlar hangi dalga boyunda ışıma yapıyorlarsa o dalga boyundaki ışımayı soğurabilir.

 

Kesikli spektrumlan incelemek için yapılan çalışmalarda olduğu gibi beyaz ışık, yüksek sıcaklığa kadar ısıtılmış bulunan gaz odasına gönderilir. Gaz odasından çıkan beyaz ışık, prizmadan geçirilip fotoğraf filmi üzerine düşürüldüğünde filmdeki sürekli spektrum üzerinde bazı yerlerde siyah çizgiler gözlenir. Bu çizgiler beyaz ışığın enerjisinin bir kısmının gaz odasındaki atomlar tarafından soğurulduğunu gösterir. Elde edilen bu spektruma soğurma (absorbsiyon) spektrumu denir.

Bunu düşünen bazı bilim insanları, soğurulan bu enerjinin atomlar tarafından her yöne saçıldığını ileri sürmüşlerdir. Bu düşünceyi kanıtlamak için yapılan çalışmalarda gaz odasından dışarıya ışıma yapıldığı fark edildi ve bu ışınlar prizmadan geçirilip fotoğraf filmi üzerine düşürülerek incelendi. Film üzerinde elde edilen spektrum siyah bir zemin üzerinde değişik renkli parlak çizgiler içermekteydi. Çizgiler incelendiğinde renkli çizgilerin soğurma spektrumundaki siyah çizgilerle aynı yerlerde olduğu gözlendi. Bu spektrumlara da ışıma (emisyon) spektrumu adı verildi. Rutherford Atom Modeli, element atomlarına ait çizgi spektrumlarını açıklayamıyordu. Rutherford atom modeline göre atomlar ışıma yaparsa sürekli spektrum oluşturmalıydı. Bu da atomların çizgi spektrumlarının varlığı ile ters düşüyordu.

1860’tan 1885’e kadar birçok bilim insanı spektrum çizgileri ile ilgili çalışmalar yaptı. Spektrum çizgileri en kolay incelenebilen element hidrojendi. Hidrojen atomunun çizgi spektrumu görünür renklerde çok belirgin çizgiler içermekteydi. 1885 yılında Johann Jacob Balmer (Yohan Yakop Balmır) bu çizgilerin yerlerinin bir formüle uyduğunu belirledi. Ancak formülün gerçeklerle sağladığı uyumu tam olarak açıklayamadı. Hidrojen spektrumundaki çizgilerin frekansları arasındaki ilişkiler daha sonra Johannes Rydberg (Cohanes Rıdbörg) ve Walther Ritz (Valtır Ritz) tarafından açıklandı. Balmer, Rydberg ve Ritz sadece atomların çizgi spektrumlarıyla ilgili yorumlar yaparak bir formül oluşturmuşlardı. Spektrumların atom modeli ile ilgili sağladığı bilgiler yıllar sonra Niels Bohr tarafından belirlendi.

 

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.
 

25 Yorum

Yorum Yap

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.