Bohr Atom Modeli

BOHR ATOM MODELİ

Niels Hendrik Bohr, Rutherford atom modeli ile Planck’ın kuantum teorisini

kullanarak 1913 yılında yeni bir atom modeli öne sürdü. Bu yeni model Rutherford

modelinin açıklayamadığı noktalara ışık tutuyordu. Bohr’un atom teorisi 3 temel

varsayıma dayanır.

Bir atomda bulunan her elektron çekirdekten ancak belirli uzaklıklardaki

yörüngelerde bulunabilir. Her yörünge belirli bir enerjiye karşı gelir ve

elektron yörüngelerden birinde hareket ederken enerji kaybederek çekirdeğe

doğru yaklaşmaz.

Yüksek enerji düzeyinde bir elektron düşük enerji düzeyine inerse enerji

düzeyleri arasındaki enerji farkına eşit enerji yayınlanır.

Elektronlar çekirdek çevresinde dairesel yörüngeler izlerler ve

elektronların açısal momentumları ancak belirli değerler alabilirler. Bu

değerler planck sabitine bağımlıdır.

Bu yaklaşımlarla Bohr spektrumlardaki çizgileri ve Rutherford atom teorisinin

açıklayamadığı diğer noktaları açıklamayı başardı

Her atomun bir çekirdeği ve elektronları olduğu anlaşılmıştı. Thomson, atomik

hacmin pozitif elektrik yüküyle dolu olduğunu elektronların da bu pozitif yüklü

ortamda gömülü, hareket edemez durumda bulunduğunu tasarlamıştı.

Rutherford'un modelindeki elektronlar ise durgun olamaz. Bu elektronlar,

kütlenin ve pozitif yükün yoğunlaştığı çekirdek tarafından çekilir. Buna göre

elektronlanrı çeken elektrostatik kuvvete karşı onları yerinde tutacak hiçbir

kuvvet yoktur. Klasik fizik ( o zamana dek bilinen fizik yasalarına) göre

eletronlar ivmelendirilmiş elektrikle yüklü parçacıklar olarak ışıma yaparak

saniyenin yüz milyonda biri kadar bir sürede (yol bu kadar) spiral bir hareketle

çekirdek üzerine düşmelidir.

Doğrudan denendiği başka olgularda başarılı olan elektromanyetik kuram, bu

öngörüde başarılı olamadı. Çünkü çekirdekli atımunu yaşadığı bir gerçekti. Bu

çelişki şu anlama geliyor: Makroskopik dünyada geçerli olan fizik yasaları,

atomal boyutta, yani mikroskopik dünyada geçerli olmamaktadır.

İncelenen olayın ölçeği küçüldükçe klasik fiziğin geçerliliği de azalıyor ve

atom anlaşılmak istenirse, kesinlikle dalgaların parçacık gibi, parçacıkların da

dalgalar gibi davrandığını dikkate almalıyız. Günlük yaşantımızdan edinilenn

kavramlarla Kuantum Kuramı'nın kavramları arasında hiçbir bağlantı yok ne yazık

ki.

Niels Bohr, zamanındaki çağdaş bulguları birleştiren bir kuram üretti. Onun

önünde biriken denel sonuçlar ve kendi buluşları şöylece özetlenebilir:

1. Rutherford'un 1911'de varlığını kanıtladığı çok yoğun, çok küçük hacimde

istiflenmiş, pozitif yüklü atom çekirdeği; bu çekirdek çevresinde dolanan

elektronlar.

2.Gaz halindeki atomların verdiği çizgisel tayf (spektrum) ve tayf çizgileriyle

ilgili yasalar

3. Her elementin, insanlardaki parmak izi gibi, kendine özgü x-ışınları tayfı

vermesi

4. Bütün bunları birbirine bağlamayı olanaklı kılan, Planck'ın 1900'de

açıkladığı Kuantum Kuramı.

Bohr, yaklaşık 40 yıl yeni fiziğin, yani Kuantum Kuramı'nın, 1920'lerdeki

aşamasının, Einstein'e karşı bilimsel itirazların en büyük adıdır.

Negatif yüklü, pek küçük kütleli elektronlar, pozitif yüklü olan ve neredeyse

atomun kütlesinin tümünü taşıyan pozitif çekirdeğin çekimiyle neden çekirdek

üzerine düşmüyor? Elektronlar her enerjiyi değil de belli enerjileri alabildiği

için.

Daha 1885'te J. Johann Balmer (1825-1898), hidrojen spekturmunun görünür

bölgesini incelemiş ve her çizginin belli bir dalga boyuna karşılık geldiğini

denel olarak göstermişti. İşte bu spektrum çizgilerinin aynı zamanda hidrojen

atomu içindeki ayrı enerji düzeylerini de gösterdiğini Bohr gördü.

Bohr, hidrojen atomunda her enerji düzeyinin belirli ve sabit bir enerjisi

olduğunu anladı. Atom içindeki elektron işte bu belirli enerjileri alabiliyor,

ama bunlar arasındaki herhangi bir enerji değerini alamıyordu. Işığın 'atomu'

yani ışığın kuantumu fotondu. Bir madde, bir, iki, üç, dört,... foton alabilir

ya da salabilirdi. Ama sözgelimi bir buçuk, iki buçuk foton alıp veremezdi.

Beyaz ışık, farklı dalga boyundaki ışınlar içerir. Newton, ışığa bakmaya

başladığında ilk bulduğu şey beyaz ışığın renklerin karışımı olduğuydu. Bayaz

ışık, bir cam prizmadan geçirildiğinde kırmızı ışık en az, mor ışık en çok

kırılır. Kırmızıdan mora doğru, arada turuncu, sarı, yeşil, mavi ve menekşe

renkle yer alır. Kırmızı ışğın dalga boyu, mor ışığınkinden daha uzundur.

Aslında görünen ışık uzun bir skalanını yalnızca küçük bir parçasıdır; tıpkı

işitebileceğimizden daha yüksek ve daha alçak notalar içeren müzik skalası gibi.

Işık skalası, frekans adı verilen sayılarla düzenlenir. Sayılar büyüdükçe ışık

kırmızıdan maviye, mora ve mor ötesine geçer. Morötesi ışığı görekmeyiz ama bu,

fotoğraf filmlerini etkiler. Bu hala ışıktır, ama sadece sayı farklıdır.

Eğer sayıyı artırmayı düşünürsek x-ışınlarına, gama ışınlarına ve ötesine

erişiriz. Eğer ötei yönde değiştirirsek, maviden kırmızıya, kızılötesi(ısı)

dalgalarına sonra televizyon ve radyo dalgalarına varırırız.

Newton, ışığın taneciklerden oluştuğunu düşünmüş ve bunlara " cisimcik"

(korpüskül) adını vermişti. Bunda haklıydı (ama bu sonuca vardıran akıl

yürütmesinde hatalıydı). Işığın taneciklerden oluştuğunu biliyoruz; çünkü

üzerine ışık düştüğünde tıkırdayan, çok duyarlı bir alet kullanır ve görürürz ki

ışık zayıfladığında her tıkırtının sesi hâlâ aynı şiddetle çıkmakta, yalnız

aralıkları uzamaktadır. Demek ki ışık yağmur damlalarına benzer -her bir küçük

ışık topağına bir foton denir- ve ışığın hepsi aynı renkteyse "yağmur

damlalarının" hepsi aynı boydadır.

Elektromanyetik dalgaların farklı dalga boyundaki bileşenlerine ayrılmasına

spektrum (tafy) denir. Beyaz ışığın prizmadan geçmesiyle oluşan renk kurdelası,

bir fotoğraf filmi üzerine kaydedilir. Böylesi düzeneklere spekrograf

(tayfölçer) denir. Işık, bant ya da renk spektrumu şeklinde ayrılır.

Beyaz ışığın spekrumu, kesiksiz bir renk bandı şeklindedir. Yani beyaz ışğın

spekturumu, süreklidir. Gaz halindeki atomların spekturumu ise belirli sayıda

renkli çizgiler ve bunlar arasında oluşan karanlık çizgiler taşır. Gaz halindeki

atomların verdiği bu tip kesikli spektrumlara çizgi spektrumu denir. Gaz

atomların tümü çizgi spektrumu verir.

BOHR TEORİSİNİN EKSİK TARAFLARI

Bohr modeli rutherforad atom modeline göre oldukça üstün tarafları olsa da bu

kuramında eksik yönleri söz konusudur.

Elektronun, maddesel nokta şeklinde düşünüldüğünden, yörünce üzerinde enerji

yayımlamadan dönüşleri, yörüngeden yörüngeye atlayışı ve açığa çıkan enerjinin

ışıma halinde alınıp verilmesi açıklanması kolay olmayan bir durumdur.

Bohr atom modeli yalnızca tek elektronlu sistemlerin spektrumlarını

açıklayabilir. Ve çok elektronlu sistemlerin spektrumlarıı açıklamakta yetersiz

kalır. Çok elektronlu atomların spektrumlarında enerji düzeylerinin herbirinin

iki ya da daha fazla düzeye ayrıldığı görülmektedir.

Yine hidrojen gazı, bir elektrik alanı veya magnetik alanda soğurma spektrumları

incelenirse, enerji düzeylerinin çok elektronlu sistemlerde olduğu gibi iki ya

da daha fazla enerji düzeyine ayrıldığı görülür.

[AyTeK54]

tşkler imparator