Elektromagnetik Radyasyon (Işıma)

1. Elektromagnetik Radyasyon (Işıma) • Elektromagnetik radyasyon, elektriksel ve magnetik alanların birbirine dik yönde yayılması ile meydana gelir.

2. Elektromagnetik Radyasyon (Işıma) • Elektromagnetik radyasyon, uzayda dalga hareketi ile ilerler. Bir dalga üç özelliği ile tanımlanır: • Dalgaboyu-l(lamda): Art arda gelen iki dalga üzerindeki iki benzer nokta arasındaki uzaklıktır. dalga boyu

3. Elektromagnetik Radyasyon (Işıma) • Genlik (a): Bir dalgada, maksimumun yüksekliği veya minimumun derinliğidir. a

4. Elektromagnetik Radyasyon (Işıma) • Radyasyon Frekansı-n(nü): Belli bir noktadan, birim zamanda (genellikle 1 saniyede) geçen dalga sayısıdır.

5. Elektromagnetik Radyasyon (Işıma) • Elektromagnetik radyasyon, boşlukta 2,9979 x 108 m/s lik sabit bir hızla yayılır. • Bu değere ışık hızı denir ve c harfi ile simgelenir. • Işık hızı, dalga boyu ve frekans arasında aşağıdaki bağıntı vardır.

6. Elektromagnetik Radyasyon Türleri • g-Işınları • X-Işınları • Ultraviyole (mor ötesi) ışınları (UV) • Görünür Işık (beyaz Işık) • Infrared (kırmızı ötesi) Işınları (IR) • Mikro dalga Işınları • Radyo-TV dalgaları

7. ELECTROMAGNETİK SPEKTRUM Artan frekans 1 nanometre (nm) = 1 x 10-9 m = 10 Å

8. Gökkuşağı

9. Alıştırma Soruları • Soru: Bir sodyum buharlı lambadan yayılan ışığın büyük bir bölümü, 589 nm dalga boyuna sahiptir. Bu ışığın frekansı kaç hertz(Hz) yani (s-1) dir? • Soru: Bir FM radyo istasyonu 91,5 megahertz (MHz) frekansta yayın yapmaktadır. Bu radyo dalgalarının dalga boyu kaç metredir?

10. Elektromagnetik Işıma • Işığın dalga karakterinde olduğu çok önceden bilinmekteydi. • Ayrıca, fotoelektrik olayından sonra, dalga özelliğine ilaveten ışığın, tanecik özelliğine de sahip olduğu tespit edildi. • Işığı oluşturan taneciklere foton (kuant) adı verilir.

11. Elektromagnetik Işıma • Her bir foton’un enerjisi, E = hnbağıntısı ile verilir. • Bu bağıntıya (E = hn) Planck eşitliği denir. • Burada h, Planck sabiti olup değeri h = 6,626 x 10-34 Js dir.

12. Elektromagnetik Işıma Max Planck

13. Atomik Spektrumlar • Beyaz ışık bir prizmadan geçirilip ekran üzerine düşürüldüğünde, kırmızıdan mora kadar uzanan kesiksiz bir renk bandı oluştururlar. • Ekran üzerindeki farklı renklerden oluşan bu görünüme “spektrum” denir. • Beyaz ışığın spektrumu süreklidir.

14. Atomik Spektrumlar • Işığın, prizmadan geçtikten sonra farklı renklere ayrılması, farklı dalga boylu ışınların değişik derecelerde kırılmaya uğramasından kaynaklanmaktadır.

15. Atomik Spektrumlar • Çeşitli atomların buharları ısıtıldığında veya bir deşarj tüpü içerisinde bulundurulduğunda, ışın yayarlar. • Bu ışınların bir prizmadan geçirilerek ekran üzerine düşürülmesi ile oluşan spektrumlar, belirli sayıda renkli çizgiler ve bunların arasında bulunan karanlık boşluklar taşır.

16. Atomik Spektrumlar Böyle sürekli olmayan (kesikli) spektrumlara, atom spektrumu yada çizgi spektrumu denir. Her elementin kendine özgü çizgi spektrumu vardır.

17. Atomik Spektrumlar • Atomik spektrumlar, atomların yapısı hakkında önemli bilgiler verir.

18. Bohr Atom Modeli • Rutherford atom modelinde, elektronların çekirdek çevresinde ne şekilde bulundukları hakkında herhangi bir bilgi bulunmamaktadır. • Bir atomdaki elektronların, tıpkı bir gezegenin güneş etrafındaki yörüngesel hareketi gibi, hareket halinde oldukları düşünüldü.

19. Bohr Atom Modeli • 1913 yılında Hollandalı Fizikçi Niels Bohr klasik fizik ve kuantum kuramının ilginç bir sentezini yaparak hidrojen atomu içinyeni bir model ileri sürdü. Niels Bohr (1885-1962)

20. Bohr Atom Modeli Bu modelde yer alan görüşler, şu şekilde özetlenebilir: 1. Elektron, çekirdek etrafında, dairesel yörüngelerde hareket etmektedir. 2. Elektronun hareket edebildiği yörüngelerin belli enerji değerleri vardır. Elektron, bu belli enerjiye sahip yörüngelerde bulunduğu sürece enerji yaymaz.

21. Bohr Atom Modeli 3. Elektron bir üst enerji düzeyinden (yörüngeden), alt enerji düzeylerine düştüğünde ışıma şeklinde enerji yayar. Yayımlanan ışık fotonunun enerjisi E =hn’dür.

22. Bohr Atom Modeli • Hidrojen atomundaki enerji düzeyleri’nin (yörüngeler) enerjisi, aşağıda verilen eşitlik ile hesaplanır. A En = A = 2,179 x 10-18 J n2 n = 1, 2, 3,…. n sayısı, kuantum sayısı olarak adlandırılır.

23. Bohr Atom Modeli • Bohr tarafından önerilen atom modeli, aşağıdaki şekilde şematize edilebilir. n = 4 n = 3 n = 2 n = 1 Enerji DüzeyiKabuk n = 1 K n = 2 L n = 3 M n = 4 N n = 5 O n = 6 P n = 7 Q N M L e- K

24. Bohr Atomu

25. Bohr Atom Modeli • Hidrojen atomunda, yayılan bütün ışınların frekansları aşağıdaki eşitlikten hesaplanabilir.

26. Dalga-Tanecik İkiliği • 1924 yılında Louis de Broglie, hareket eden küçük taneciklerin de dalga özelliği gösterebileceğini ileri sürdü. L. de Broglie (1892-1987)

27. Dalga-Tanecik İkiliği • De Broglie, elektronun tanecik özelliğinden başka dalga özelliğine de sahip olduğunu düşündü. • De Broglie bu düşüncesini, bir elektron demetini kristal üzerine gönderdiğinde tıpkı X-ışınlarında olduğu gibi kırınıma uğraması ile deneysel olarak kanıtladı.

28. Dalga-Tanecik İkiliği • Elektronların dalga özelliğinin keşfi ile, elektron mikroskobunun yapılabilirliği gerçekleşti. • Elektron mikroskobu bilimde devrim yaptı. • Günümüzde, modern elektron mikroskopları sayesinde biyolojik dev moleküller gerektiği gibi incelenebilmektedir.

29. Dalga-Tanecik İkiliği • De Broglie’ye göre bir elektronun dalga boyu aşağıdaki eşitlikle ifade edilir.

30. Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi • Heisenberg’e göre, elektron gibi çok küçük taneciklerin yeri ve momentumu (hızı) aynı anda hassas bir şekilde belirlenemez. • Yeri hassas olarak belirlenmeye çalışıldığında, momentumunda belirsizlik artar.

31. Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi • Momentumu hassas olarak belirlenmeye çalışıldığında ise yerindeki belirsizlik artar. • Bu durum, matematiksel olarak şöyle ifade edilir. Dx :taneciğin yerindeki belirsizlik Dp:taneciğin momentumundaki belirsizlik h :Planck sabiti

32. Bohr Atom Modelindeki Yanlışlıklar • De Brogli’ye göre, elektron dalga özelliğine de sahiptir. • Heisenberg ise elektronun yerinin hassas bir şekilde belirlenemeyeceğini ileri sürmektedir. • Bu görüşlerin ışığında, Bohr atom modeline yeniden bakıldığında, bu modelin kısmen yanlış olduğu görülmektedir.

33. Bohr Atom Modelindeki Yanlışlıklar • De Broglie ve Heisenberg’in görüşleri doğru ise (doğruluğu kabul edilmektedir) atomda elektronların kesin yörüngeler üzerinde hareket ettiğini söylemek yanlıştır. • Yani, elektronun çekirdek etrafında dairesel yörüngelerde hareket ettiği görüşü günümüzde geçerli değildir (Bohr atom modelindeki 1. madde).

34. Dalga Mekaniği Atom Modeli (Modern Atom Kuramı) • 1927 yılında Erwin Schrödinger, elektronların dalga özelliğine sahip olduğu gerçeğinden hareket ederek, elektron gibi çok küçük taneciklerin üç boyutlu uzaydaki hareketini tanımlayan bir denklem ileri sürdü.

35. Modern Atom Kuramı Schrödinger Denklemi : Y(psi): dalga fonksiyonu E :toplam enerji x, y, z :uzay koordinatları V :potansiyel enerji m :elektronun kütlesi

36. Modern Atom Kuramı • Schrödinger denkleminin çözümünden, n, l, ml şeklinde üç kuantum sayısı bulunur. • Bu kuantum sayılarının üçünün belli değerleri, elektronların bulunma ihtimalinin yüksek olduğu yerlere karşılık gelir. • Elektronun bulunma ihtimalinin yüksek olduğu yerlere “orbital” denir.

37. Modern Atom Kuramı • Orbitallerin kesin sınırları olmamakla beraber, elektronun zamanının %90-95’ini geçirdiği bölgeye orbital denmektedir.

38. Modern Atom Kuramı • Schrödinger denkleminin çözümüyle elde edilen hidrojen atomuna ait bilgilerde artık yörünge kavramı tamamen çürütülmüştür. • Yeni atom modelinde, elektron, kesin yörüngeler üzerinde değil, orbital adı verilen uzay parçalarında hareket etmektedir.

39. Kuantum Sayıları • Baş kuantum sayısı (n):Enerji düzeylerini ve elektronun çekirdeğe olan ortalama uzaklığını gösterir. • n = 1, 2, 3, 4, ……∞ kadar pozitif tamsayılı değerler alır.

40. Kuantum Sayıları • Açısal kuantum sayısı (l): Bu sayı, orbital türünü belirler. • Alabildiği değerler; l = 0, 1, 2, 3, ….(n-1). • n = 1 l = 0 haline karşılık gelen orbital s • n = 2 l = 1 haline karşılık gelen orbital p • n = 3 l = 2 haline karşılık gelen orbital d • n = 4 l = 3 haline karşılık gelen orbital f

41. Kuantum Sayıları • Magnetik kuantum sayısı (ml): Magnetik kuantum sayısı, orbitallerin sayısı ve uzaydaki yönelişlerini belirler. • ml = -l, …., 0, …., +l kadar değer alır. • Örneğin: • l = 1 ise ml = -1, 0, +1

42. Kuantum Sayıları • Kuantum sayılarının takımı, orbitalleri nasıl etkiler? • Her 3 kuantum sayısının bir setine, 1 orbital karşılık gelmektedir. Örneğin: n = 1 ise l = 0 ve ml = 01sorbitali

43. Kuantum Sayıları • Soru: n = 2 ve n = 3 enerji düzeylerini, kuantum sayıları ve orbitaller açısından tanımlayınız. • Soru:n = 4, l = 2 ve ml = 0 kuantum sayılarına karşılık gelen orbital hangisidir?

44. Kuantum Sayıları • Baş kuantum sayısı n’ye kabuk, açısal kuantum sayısı l’ye ise alt kabuk da denir. • Her bir kabukta (yani enerji düzeyinde) n2 tane orbital vardır. • Her bir alt kabuk (2l + 1) tane orbital içerir.

45. Atomik Orbitaller • Atomik orbitaller; s, p, d ve f notasyonları kullanılarak gösterilir. • Bütün s-orbitalleri küresel yapılıdır.

46. Atomik Orbitaller • p-Orbitalleri üç tane olup eş enerjilidir. Bu orbitaller; x, y ve z eksenleri üzerinde yer alıp, ikişer lob’a sahiptir. • x-Ekseni üzerinde yer alan orbitale px, y-ekseni üzerinde bulunan orbitale py ve z-ekseni üzerinde bulunan orbitale ise pz orbitali denir.

47. p-Atomik Orbitalleri (a) px, (b) pz, (c) py

48. d-Atomik Orbitalleri • d-Orbitalleri dörder lob’lu olup, eksenler üzerinde ve eksenler arası bölgelerde bulunurlar. • dx2-y2 ve dz2 exenler boyunca; dxy, dyz ve dzx orbitalleri ise eksenler arası bölgelerde yönlenirler.

49. d-Atomik Orbitalleri d-Orbitalleri

50. f-Atomik Orbitalleri • 7 tane f-orbitali olup, bunlar altışar lob’lu dur. • Dışardan herhangi bir magnetik etki olmadıkça, bütün f-orbitalleri eş enerjilidir.