Atom kuramlari

4,965 views

Published on

Atom Kuramlarına Genel Bir Bakış, Demokritos, Dalton, Thomson, Rutherford, Sommerfeld , Bohr, ve Modern Atom Modelleri ve karşılaştırılması.

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
4,965
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
44
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Atom kuramlari

  1. 1. Atom KuramlarıProf.Dr. İbrahim USLU Prof.Dr. İbrahim USLU
  2. 2. Atomun Yapısı•Atom bir elementi meydana getiren ve o elementinbütün fiziksel-kimyasal özelliklerini taşıyan entemel yapıtaşıdır.•Atomun maddenin bölünemez en küçük parçasıolması fikri ve ilk atom modeli eski Yunanistan’daLökipos, Demokritus ve Epikür’e kadar uzanır.•Bu dönemlerde atomların neden bir araya gelerekmaddeyi oluşturduklarını izah edebilmek içinatomların bazılarının çengelli oldukları gibi hayalimodeller üretilmiştir.•Ancak kimyasal ilkelere dayanan ilk atom modeli19. yüz yılın başında Dalton tarafından önerilmiştir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  3. 3. Demokritos• Demokritos’a göre evren bölünemeyen atomlardan oluşmuştur• Sonsuz sayıdaki atomlar sonsuz boşlukta hareket ederler.• Atomların büyüklükleri, biçimleri, kütleleri değişiktir.• Atomlar yeniden yaratılamaz ve yok edilemezler.• Devinirler ve devindikçe de çarpışırlar. Kimileri belirsiz yönlere savrulurken, başkaları da, biçimlerinin, büyüklük, konum ve düzenlerinin uyumuna göre, karşılıklı kenetlenirler. Böylece çarpışan kimi atomlar bir arada kalırlar ve sıkı sıkıya yapışırlar ve böylece insan ruhu ve zekasına varıncaya kadar her şeyi oluştururlar. Çevreden gelen daha güçlü bir zorunluluk onları sarsıp dağıtana değin, öylece kalırlar.• Bütün bu oluşumlar devinen atomların birbirlerine değme, itme ve çarpışmasıyla gerçekleşiyor. Prof.Dr. İbrahim USLU
  4. 4. Demokritos’un Düşünceleri Prof.Dr. İbrahim USLU
  5. 5. Atom Modelleri•Dalton Atom Modeli•J.J. Thompson Atom Modeli•Rutherford Atom Modeli•Bohr Atom Modeli•Sommerfeld Atom Modeli Prof.Dr. İbrahim USLU
  6. 6. Dalton’un Atom Modeli• Dalton farklı elementlerin farklı özelliklere sahip olduğuna düşünerek, örneğin hidrojen atomlarının bir küreye benzediğini, sodyum ve potasyum atomlarının daha çok yumurtayı andırdığını, oksijen atomunun ortası çukur bir disk şeklinde olduğunu düşünmüştür. Prof.Dr. İbrahim USLU
  7. 7. Demokritos ve Dalton’un Atom Modellerinin karşılaştırılması Prof.Dr. İbrahim USLU
  8. 8. Dalton’un atom hakkında ileri sürdüğü görüşler• Bütün maddeler, çok küçük bölünmez atomlardan oluşmuştur.• Aynı cins elementlerin atomları birbirinin aynıdır. Diğer bir elementin atomları ise farklıdır.• Atomlar parçalanamaz, yok edilemez ve yoktan var edilemez.• Atomlar belirli sayılarda birleşerek molekülleri oluştururlar. Bir bileşiğin molekülleri birbirinin aynısıdır.• Dalton sabit oranlar, katlı oranlar ve kütlenin korunumu kanunlarını açıklayabildiği hâlde atomun yapısını tam olarak açıklayamamıştır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  9. 9. Dalton’a göre:• Bir elementin bütün atomları şekil, büyüklük ve kütle yönüyle aynıdır.• Atomlar içi dolu küreciklerdir.• Bilinen en küçük parçacık atomdur.• Atomlar parçalanamaz, yeniden oluşturulamaz.• Atomlar belirli oranlarda birleşerek molekülleri meydana getirir. Elementin bütün atomları aynı olduğu gibi bir bileşiğin de bütün atomları aynıdır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  10. 10. Dalton atom teorisindeki eksiklik ve hatalar:• Bir elementin bütün atomları aynı değildir. O dönemde nötron tanecikleri tespit edilemediği için izotop atomların farkına varılamadı. Bir elemente ait bütün atomların proton ve elektron sayısı aynı olmak zorundadır. Nötron sayısı farklı olsa da aynı elemente aittir fakat farklı atomdur.• Atomların içi dolu değildir. Aksine boşluklu yapıya sahiptir.• Bilinen en küçük parçacık atom değildir.• Bir elementin bütün atomları aynı olmadığı gibi bir bileşiğin bütün molekülleri de aynı değildir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  11. 11. Prof.Dr. İbrahim USLU
  12. 12. J. Dalton’un Eaglesfield, Cumberland’da doğdu Prof.Dr. İbrahim USLU
  13. 13. Thomson’un Atom Modeli•J.J. Thomson, 1904’te düşündüğü atommodelinde elektronlar, artı yüklü atomkütlesinin üzerine, tıpkı bir kekteki üzümlergibi gömülmüştür. Böylece elektronların toplamyükü ile kürenin pozitif yükü birbirlerini yokediyorlardı ve atom bütünüyle yüksüz (nötr)duruma geliyordu. Prof.Dr. İbrahim USLU
  14. 14. Thomson’un Atom Modeli Pozitif yüklü e- e- e- küre e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- - e- eJ.J. Thompson ‘un üzümlü kek Atom Modeli Prof.Dr. İbrahim USLU
  15. 15. Thomson atom teorisine göre• Protonlar (+1) birim yüke, elektronlar ise (-1) birim yüke sahiptir.• Nötr atomda proton sayısı kadar elektron bulunmaktadır.• Elektronların kütlesi protonların kütlesinden çok küçüktür. Bu nedenle ihmal edilebilir.• Protonlar ve elektronlar atomda rasgele dağılmıştır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  16. 16. Thomson’un Atom Modeli• Thomson’un atom modelinde artı yük atomun her yanına düzgün bir şekilde dağılmışsa radyum kaynağından çıkan alfa tanecikleri altın levhadaki atomun neresine gelirse gelsin hep aynı şekilde itilecek, yönlerini değiştirmeden altın levhadan geçip hep birden kaynaktaki deliğin tam karşısına gelen noktayı vurup ışıldatması beklenecekti. (bir silahtan atılan mermilerin ince bir duvardan yön değiştirmeden geçmesi gibi). Detector Detector FoilRadyum Kaynak(alfa-parçacıkları) Kolimator Prof.Dr. İbrahim USLU
  17. 17. Thomson’un Atom ModeliThomson’un atom modeli 1911’de E. Rutherfordve arkadaşları tarafından çürütülmüştür. Prof.Dr. İbrahim USLU
  18. 18. Rutherford’un Atom ModeliRutherford flüoresan bir madde sürülmüş kabıiçine alfa tanecikleri yayan radyoaktif birmadde koymuştu. Radyum ve polonyum gibiradyoaktif elementler bozunmaları sırasındayüksek enerjili alfa tanecikleri yayarlar.Deneyde kabı delik yüzeyi önüne çok ince (10-6cm) altın levha koyulmuştu. Detector Detector Foil Radyum Kaynak (alfa-parçacıkları) Kolimator Prof.Dr. İbrahim USLU
  19. 19. Rutherford’un Atom ModeliYapılan deneyde alfa tanecikleri gerçektende hemenbütünüyle yön değiştirmeden altın levhadan geçmişti.Ancak sayıları az da olsa kimi alfa tanecikleri çeşitliaçılarla yön değiştirmişti.Hatta taneciklerin 10 binde biri de olsa bazıları tersyönde geri fırlatılmıştı. (çok ince bir duvara sıkılanmermilerin bazıları gerisin geriye sıkanın üstünegeliyor). Prof.Dr. İbrahim USLU
  20. 20. Rutherford deneyinde ne bekledi ne buldu Prof.Dr. İbrahim USLU
  21. 21. Rutherford’un Atom Modeli• Atom çok büyük ölçüde boştur.• Atomun çekirdeğini 1 mm çaplı bir toplu iğnenin başı kadar düşünsek atomun yarı çapını 50 m olan bir küre kadar olması gerekir.• Elektronların bulunduğu hacim, çekirdeğin bulunduğu hacimden çok büyüktür. Atomun büyük bir kısmı boşluklu yapıya sahiptir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  22. 22. Rutherford’un Atom Modeli• Alfa (α) taneciklerinin sapmasına yol açan yoğun kesim çekirdekte toplanmıştır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  23. 23. Rutherford Deneyinin Sonucu• Elektronlar çekirdekten oldukça uzakta yer alırlar. Prof.Dr. İbrahim USLU
  24. 24. Rutherford Deneyinin Sonucu• Elektronlarla çekirdek arasındaki etkileşme Coulomb çekim kuvveti olup, elektronun dairesel yörüngesi üzerindeki dolanımı elektron üzerine etki eden merkezkaç kuvveti ile Coulomb kuvvetinin dengesi sayesinde olmaktadır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  25. 25. Rutherford’n Atom Modeli FC= kZe2/r2 FM= 1/2 mv2 + e-Rutherford’ un öngördüğü modelde elektronlar pozitif yüklüküre etrafında merkezkaç kuvveti (FM) ve Coulombkuvvetlerinin (FC) dengesi altında dönerler. Prof.Dr. İbrahim USLU
  26. 26. Rutherford Atom ModeliO halde atom hacminin büyük kısmı boş ancak büyük kütleli fakatküçücük hacimli kısmında da artı yüklü tanecikler olmalıydı tıpkıgüneş sistemi gibi.Rutherford’un gezegen modelli yada çekirdekli atom modelinde çokküçük bir hacim kaplayan artı yüklü çekirdeğin etrafında elektronlargezegenlerin güneş etrafında dolanması gibi dolanırlar. Güneş Prof.Dr. İbrahim USLU
  27. 27. Prof.Dr. İbrahim USLU
  28. 28. Bohr Atom Modeli• Rutherford atom modeli ilk bakışta dengeli ve kararlı gibi görülse de modelde öngörülen yörüngelerde ivmeli bir hareket yapan elektronlar Klasik Elektromagnetizma kanunlarına göre ışıma yapmalıydı ve bir süre sonra enerjisi tükenen elektron çekirdek üzerine düşecekti !.. Oysa gözlemlerden böyle bir sonuç ortaya çıkmıyordu. Bohr bu probleme çözüm olarak 1913 yılında kendi adı ile anılan bir atom modeli ile çözüm sunmuştur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  29. 29. Bohr Atom Modelinde Rutherford ile benzerliklerAtom, pozitif yüklü bir çekirdek ile bunun etrafında daireselyörüngeler üzerinde dolanan negatif yüklü elektronlardanoluşmuştur ve atomun toplam yükü 0 dır.Elektronlarla çekirdek arasındaki etkileşme Coulomb çekimkuvveti olup, elektronun dairsel yörüngesi üzerindeki dolanımıelektron üzerine etki eden merkezkaç kuvveti ile Coulombkuvvetinin dengesi sayesinde olmaktadır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  30. 30. Rutherford’ un modelinden farklılıklar• Elektronlar Klasik Elektromagnetizma Kanunlarının öngördüğü gibi dairesel donanımları sırasında yörünge değiştirmedikçe hiçbir ışıma yapmazlar• Elektronlar aldıkları enerji ile daha üst yörüngelere geçebilir veya enerji vererek alt yörüngelere inebilirler. Bu sırada elektronun ayrıldığı ve geldiği yörüngelerdeki enerjilerin farkına eşit enerjili bir foton yayınlanır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  31. 31. Bohr’un yörünge takıntısıGümüş Atomu Prof.Dr. İbrahim USLU
  32. 32. Atomun iç Yapısı Çekirdeğin Çapı;~ 5.10-14 m Atomun Çapı; ~ 5.10-11 m;elektronprotonnötronBugün de kabul edilen Bohr atom modeline göre atomunçekirdeği proton ve nötronlardan oluşurken elektronlar çekirdeketrafındaki yörüngelerde dolanmaktadır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  33. 33. Bohr Atom Modeli + FC= kZe2/r2 FM= 1/2 mv2Bohr Atom Modeli ile ilk defa elektronların farklı yörüngelerdedolandığı fikri ortaya atıldı. Yörüngeler arasında elektrongeçişleri dışarıya elektromanyetik radyasyon salınmasınaneden olur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  34. 34. Bohr Atom Modeli hν= E1- E2 E2 E1 + FC= kZe2/r2 FM= 1/2 mv2Bohr Atom Modeli ile ilk defa elektronların farklı yörüngelerdedolandığı fikri ortaya atıldı. Yörüngeler arasında elektron geçişleridışarıya elektromanyetik radyasyon salınmasına neden olur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  35. 35. Bohr yarıçapı h2a 0.529 x 10 10 metre o 2 πmke2 h = planck sabiti = 6.626x10-34 J s m = elektron kütlesi = 9.1x10-31 kg k = kulomb sabiti = 8.988x109 J m/Kulomb2 e = elektron yükü=1.62x10-19 kulomb Prof.Dr. İbrahim USLU
  36. 36. Bohr Modeli ve atomik etkileşmeler Prof.Dr. İbrahim USLU
  37. 37. Bazen iki atomun çarpışmazından da elektronlar üst enerji seviyelerine uyarılırlar Prof.Dr. İbrahim USLU
  38. 38. Bohr Atom Modeli Prof.Dr. İbrahim USLU
  39. 39. UyarılmışHal Prof.Dr. İbrahim USLU
  40. 40. İyonlaşma Prof.Dr. İbrahim USLU
  41. 41. İyonlaşma Prof.Dr. İbrahim USLU
  42. 42. Vücudumdaki Hücrelerimde Bulunan Atomlardaki elektronlardan bazıları Bir Saniye sonra nerede olabilir?• Elektronlar ışık hızına yakın enerjileriyle her zaman her yerde bulunabilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  43. 43. Elektronumuz şu anda nerde Prof.Dr. İbrahim USLU
  44. 44. Kimin eli kimin cebinde Prof.Dr. İbrahim USLU
  45. 45. Demir Atomu Prof.Dr. İbrahim USLU
  46. 46. Değişik Büyüklükte Atomlar Prof.Dr. İbrahim USLU
  47. 47. Elektronların hızı yaklaşık olarak ne kadardır?• Elektronlar çok çeşitli hızlara sahip olabilirler. Düşük Hız: Bir elektrik telinden akım geçerken içinde elektronların hareket ettiğini biliyoruz. 2 mm çapında ve 10 A akım taşıyan bir bakır teldeki elektronların hızı saniyede ortalama 0.024 cm civarındadır. Yüksek Hız: Hidrojen gibi atomlarda elektronun hızı yaklaşık saniyede 2,000,000 metredir. Yani ışık hızının % 1’i civarında. Çok Yüksek Hız: Bir çekirdek bozunmasında açığa çıkan beta (elektron) parçacığının hızı ışık hızına çok yakındır (300,000,000 m/s). Bunun yanında ,büyük çekirdekli atomların (Uranyum) en iç yörüngesindeki elektronların hızı da ışık hızına yakındır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  48. 48. Yıldırım Prof.Dr. İbrahim USLU
  49. 49. Yıldırım• When atoms form a compound such as in the case of salt, the electrons remain in an internally stable state; but once an electron flies off the atom, it becomes a free electron. When these electrons move to places where there are insufficient electrons, they become electric current. If there is no place for the electrons to go, and they remain in a free state, they become static electricity. Lightening is an example of electricity in nature. Lightening occurs when electrons from negatively charged clouds (water vapor) are discharged to the earths surface or positively charged clouds. Prof.Dr. İbrahim USLU
  50. 50. Yüksek volt uygulayarak hasta tedavisi Prof.Dr. İbrahim USLU
  51. 51. Prof.Dr. İbrahim USLU
  52. 52. Bohr ve Einstein• Bir gün Bohr ile Einstein kırda kuantum kuramını tartışarak geziyorlarmış.• Tartışmanın hararetli bir anında karşılarına iri yarı bir ayı çıkmış.• Bohr, hemen ayakkabı bağcıklarını sıkıca bağlamak üzere eğilmiş. Onu izleyen Einstein "Yahu Niels ne yapıyorsun, ayıdan daha hızlı koşacağını mı sanıyorsun?" diye sormuş.• Bohr da "Hayır Albert, ayıdan daha hızlı koşacağımı düşünmüyorum. Sadece senden daha hızlı koşmayı düşünüyorum" demiş! Prof.Dr. İbrahim USLU
  53. 53. Bohr Teorisinin Eksik Tarafları• Bohr modeli, Rutherford atom modeline göre oldukça üstün tarafları olsa da eksik yönleri söz konusudur.• Bohr atom modeli yalnızca tek elektronlu H, He+ ve Li2+ atom spektrumlarını açıklamada başarılıdır.• Çok elektronlu sistemlerin spektrumlarını açıklamakta yetersiz kalmaktadır.• Bohr dairesel bir yörüngedeki elektronu merkeze doğru iten kuantlaşmış bir açısal momentin varolduğu kabullenişinin temel bir dayanağının olmadığını, zamanında anlamıştır.• Bohr kuramı klasik fizikten yeni kuantum fiziğine geçiş için bir sıçrama tahtası olmuştur. Bu nedenle Bohr kuramının bilimsel gelişimdeki önemi küçümsenmemelidir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  54. 54. Sommerfeld Atom Modeli• 1916 –1925 arasında Sommerfeld ve daha sonrasında Uhlenbeck ve Gouldmith ile devam eden çalışmalar ile Kuantum Mekaniği çerçevesinde Bohr atom modelini temel alan yeni bir Atom modeli yaratıldı.• Sommerfeld elektronun elips biçiminde yörüngelerde de dönebileceğini düşündü.• Elips biçimli yörüngede dönen elektronun hem açısal hızı hem de çekirdeğe olan uzaklığı değişir.• Bohr modelinde tek değişken olan dönüş açısı hızı yerine iki ayrı kuantum koşulu ortaya çıkmış oldu (açısal kuantum sayısı ve yarıçapsal kuantum sayısı. Prof.Dr. İbrahim USLU
  55. 55. Sommerfeld ve Bohr AtomModellerinin karşılaştırılması Prof.Dr. İbrahim USLU
  56. 56. Bohr ve Kuantum Modeli Prof.Dr. İbrahim USLU
  57. 57. Sommerfeld Atom ModeliBu modele göre atomların elektron düzeninde 4Kuantum sayısı etkili olmaktaydı Prof.Dr. İbrahim USLU
  58. 58. Ana Kuantum Sayısı (n)• Bohr atom Modelinde öngörülen n sayısı ile aynı olup,elektronların çekirdekten olan uzaklığını gösteren R kalınlığındaki bir ana kabuğu tanımlar n=1,2,3. . (veya K,L,M. . ) değerleri alabilirler. Prof.Dr. İbrahim USLU
  59. 59. Yörünge Kuantum Sayısı (l)• R kalınlığındaki ana kabuk içindeki elektron yörüngelerini yani alt kabuk yada alt yörünge sayısını gösterir.• l=0,1,2,3. . (veya s,p,d,g. . . ) Prof.Dr. İbrahim USLU
  60. 60. Magnetik Kuantum Sayısı (ml) Elektronun çekirdek etrafında dairesel veya eliptik kapalı bir yörünge üzerinde dolanması nedeniyle oluşan manyetik alan içinde l’nin alabileceği değerleri vermektedir. Başka bir ifade ile; l yardımcı kabuğu içinde mümkün olan yörünge düzlemlerinin sayısını vermektedir. ml= -l, -(l-1),(-(l-2),. . . ,0,. . . (l-2),(l-1),l değerlerinin alabilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  61. 61. 4. Spin Kuantum Sayısı (ms)• 1925’de Uhlenbech ve Goudsmit, Elektronların çekirdek etrafında hızla dolanmalarının yanı sıra kendi çevrelerinde de topaç gibi dönme hareketi olduğunu düşündüler.• Elektronun kendi ekseni etrafında dönüşünden dolayı kazandığı manyetik momentin değeri +1/2 ve -1/2 değerlerini alır ve bu değere spin kuantum sayısı değeri adını verilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  62. 62. Spin Kuantum SayısıElektronlar spinleri nedeniyle birbirine eşit fakatzıt yönde bir manyetik momentuma sahip olurlar. Yukarı spin Aşağı spin Prof.Dr. İbrahim USLU
  63. 63. Prof.Dr. İbrahim USLU
  64. 64. Modern atom modeli Prof.Dr. İbrahim USLU
  65. 65. H2+ Molekülü Prof.Dr. İbrahim USLU
  66. 66. Trityumun Molekül Yapısı Prof.Dr. İbrahim USLU
  67. 67. Hidrojen Atomu• Hidrojen Atomunun en belirgin özelliği de, dalga boyu 21 cm olan radyasyon yaymasıdır.• Bu uzunluk tüm evrende aynı olduğu için evrensel sabit adını alır ve bilim adamları, diğer dünyalarla radyo iletişimi kurma çalışmalarında hidrojen dalgası kullanırlar.• Eğer o dünyalarda zeki yaratıklar yaşıyorsa 21 cm dalga boyunun ne anlama geldiğini bilmeleri gerekmektedir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  68. 68. Hidrojen Atomu ve 21 cm evrensel sabit Prof.Dr. İbrahim USLU
  69. 69. 21 cm dalga boyu gözlemi Prof.Dr. İbrahim USLU
  70. 70. Sommerfeld Atom Modeli m=0 Düzlemi l=2 l=1 l=0 l=1 S=-1/2 l=0 + n=1 n=2 n=3 l=0R S=1/2 Prof.Dr. İbrahim USLU
  71. 71. Modern Atom ModeliKlasik fiziğe göre, bir atom protonun etrafında belirli bir geometrik yörüngede(dairesel ya da eliptik) dönen elektron şeklinde tasvir edilir. Oysa bu hiçdoğru değildir;Çünkü ivmeli olan bu elektron sürekli elektromanyetik dalga ışıyarak spiral biryol izleyip çekirdeğin üzerine düşer. Kuantum mekaniğine göre elektron,çekirdek etrafında her yerde bulunabilir.Elektronların yoğunluğu, elektronların değişik yerlerde bulunmaolasılığını temsil eder. Prof.Dr. İbrahim USLU
  72. 72. Modern Atom Modeli• Elektron gibi küçük taneciğin yeri ve hızı aynı anda kesin olarak bilinemez.• Buna bağlı olarak ta elektronların çekirdek etrafında dairesel yörüngeler izlediği söylenemez.• Yörünge yerine, elektronların çekirdek etrafında bulunma olasılıklarının fazla olduğu bölgelerden söz etmek gerekir.• Modern atom modeli, atomun yapısını ve davranışını diğer atom modellerine göre, daha iyi açıklamaktadır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  73. 73. Prof.Dr. İbrahim USLU
  74. 74. Modern Atom Modeli (Özet)– Elektron hem tanecik hem de dalga özelliği göstermektedir.– Atomdaki elektronun aynı anda yeri ve hızı saptanamaz.– Elektronların çekirdek etrafında bulunma olasılığının en yüksek olduğu bölgelere yörüngemsi (orbital) denir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  75. 75. Atom Modelleri Prof.Dr. İbrahim USLU

×