Cevaplar

  • Eodev Kullanıcısı
2012-10-28T08:55:31+02:00

Atom Spektrumları:
Spektrumlar arasında en bilineni 1666 yılında Newton tarafından bulunmuştur. Newton bir prizma üstü-
ne düşen beyaz ışığın gökkuşağındaki renklere ayrıldığını göstermişti. Bu deney beyaz olarak gözlediğimiz
ışığın, aslında farklı renklerin (farklı dalga boylarının) bir karışımı olduğunu kanıtlamıştır.
1814’de Fraunhofer, güneş ışığı spektrumuna daha dikkatli bakıldığında, renkli bölgeler arasında karanlık
çizgiler olduğunu gördü. Bu, güneşten bize ulaşan ışıkta bazı dalga boylarının eksik olduğunu gösteriyordu.
Güneşin dış atmosferindeki gazlar bazı frekanslardaki ışığı soğurmakta ve bize ulaşan ışıkta Fraunhofer‟in
gözlediği karanlık saçaklar oluşmaktadır. 19. yüzyılın ortalarında tüm gazların ışığı soğurduğu, bu soğurmanın
da atom ve moleküllerin cinsine bağlı bazı özel dalga boylarında olduğu biliniyordu. Örneğin tek bir atom
türünden oluşan gaz içinden beyaz ışık geçirilirse, gaz atomlarının karakteristiği olan bazı dalga boylarındaki
ışık soğurulacaktır. Bu gazı geçen ışık bir prizmadan geçirilirse, soğurma (adsorbsiyon) spektrumu denilen
gökkuşağının renklerinin arasında karanlık soğrulma çizgileri olan bir spektrum elde edilir.
Şekil 1 Hidrojen elementinin adsorbsiyon spektrumu
Ayrıca gaz yeterince ısıtıldığında ışık salar. Yayınlanan bu ışığı oluşturan dalga boyları beyaz ışığın bu
gaz tarafından soğurulan dalga boylarına eşit olur. Yayınlanan bu ışık bir prizmadan geçirilirse, karanlık bir
zeminde parlak renkli çizgiler gözlenir ki; buna ışıma(emisyon) spektrumu denir. En basit çizgi spektrumu,
atom halindeki hidrojende gözlenmiştir. Civa, neon gibi diğer atomlar tamamen farklı çizgi spektrumları yayınlarlar. İki element aynı çizgi spektrumunu yayınlamadıkları için bu olay bize bilinmeyen elementleri tanı-
mak için pratik ve duyarlı bir teknik sunar.
Şekil 2Hidrojen elementinin emisyon spektrumu
Bohr teorisi(modern kuantum teorisi) karakteristik spektrumları tümüyle farklı bir şekilde açıklar. Bir atomun νa, νb, …gibi
karakteris-tik frekanslarda ışık yayınlaması, o atomun, enerjileri
h.νa, h.νb,… olan ışıma (fotonlar salması) yapması demekti. Bu karakteristik enerjiler, atomdaki elektronların toplam enerjisinin
E1,E2,E3,… gibi kesikli de-ğerlerde olması (kuantlaşması) ile açıklanır. E2 > E1 ise, atom E2 den E1‟e geçtiğinde E2 − E1 kadar enerjisini
salması gerekir. Bu da enerjisi hν = E2 − E1 olan ışık (bir foton) şeklindedir. Benzer şekilde atomun E1‟den E2‟ye geçmesi için E2 − E1
kadarlık enerji eksiğini gidermesi gerekir. Bu da enerjisi hν= E2 − E1
olan ışığın (fotonun)soğurulmasıyla olur. Böylece ışınan ve soğurulan ışığın (fotonların) karakteristik frekanslarda oluşu atomun kuantlaşma karakteristik enerjileri arasındaki
farkla açıklanmış olur. En basit atom Hidrojen olduğundan, atomik hidrojen spektrumu ilk incelenen spektrum
oldu.
Balmer‐Rydberg Formülü
Görünür bölgedeki 4 dalga boyu Balmer tarafından formüle edildi.
1
λ
=
1
m2 −
1
n
2
(1) m ve n=3,4,5,…. R‟de Rydberg sabiti (R=1,097.10
7
m-1
)
λ.ν=c olduğundan yukarıdaki formülde λ yerine “c.ν “ yazabiliriz. İşlemleri yaptığımızda
ν=3.289.10
15

1
m2 −
1
n
2
(2)
denklemini elde ederiz. Bu formülle yayılan ışığın frekansını hesaplayabiliriz.
Yayılan ışığın enerjisini hesaplamak istersek; E=h.ν E=h.
c
λ
, λ =h.
c
E
olduğundan (1) denkleminde λ yerine h.
c
E
konulduğunda
E=R.h.c
1
m2 −
1
n
2
(3) denklemini elde ederiz.
Ancak 1913’lere kadar ne Balmer ne Rydberg, ne de diğerleri bu formülün neden hidrojen spektrumunu
verdiğini açıklayamadılar. Bohr elektron yörüngeleri arasında sadece kesikli yörüngeler kümesinin kararlı
dengede olabileceğini öne sürdü. Buna kararlı yörüngeler dendi. Yörüngeler kesikli değerler alabildiği için
bunların enerjileri de kesikli olmalı, yani atomdaki elektron enerjileri kuantlaşmış oluyordu. Bir atomun sahip
olabileceği enerjiler E1,E2,E3,… olduğu doğruysa, klasik emd öngördüğü şekilde atomun sürekli olarak enerji
kaybetmesi önlenmiş oluyordu.
Elektron yüksek enerjili bir katmandan m=1 „e inerse mor ötesi ışık
(ultraviyole) şeklinde enerji yayınlar.
Lyman serisi adı verilen spektral seri
meydana gelir.
Elektron Yüksek enerjili yörüngelerden
m=2 yörüngesine geçiş yaparsa görünür
bölgede ışıma yapar. Oluşan bu seriye
Balmer serisi denir. Lyman serisinde,
Balmer serisine göre enerjisi daha
büyük olan ışımalar yapılır. Bu serideki
ışığın dalga boyu da daha küçüktür.
Yine aynı şekilde yüksek enerjili bir
yörün-geden m=3 yörüngesine olan
elektron geçişleri ise kızılötesi
(Infrared) bölgede spektrum çizgi-leri
oluşturarak Paschen serisi adını alır.
Paschen serisindeki çizgiler Balmer
serisindeki çizgilere göre daha uzun
dalga boylarında oluşur.
Yüksek enerjili yörüngeden m=4 yörüngesi-ne olan elektron geçişlerine
Brackett serisi, m=5 yörüngesine olan elektron geçişlerine ise Pfund serisi adı verilir.
Bohr’un postulası
1
“Kararlı bir yörüngedeki elektron, dış etki olmadığı sürece, hiçbir enerji ışımadan aynı yörüngede kalır”
Ancak Bohr kararlı yörüngedeki elektronların niçin enerji ışımadığını açıklamıyordu. Bohr, kararlı ve
kuantalaşmış yörüngeler için;
En →Em geçişlerinde
En>Em ise enerjisi En-Em olan foton yayınlanır. En<Em ise enerjisi En-Em olan foton soğurulur. Her iki durumda
da foton enerjisi atomik yörünge enerjilerinin h farkına eşit olmalıdır. Öte yandan değişik atomlar için

1
Postüla, ispat edilmeye gerek duyulmadan doğru olarak benimsenen önermeye verilen ad.

1 1 1