K uantum Me kaniğinin Tarihçesi

1. Kuantum Mekaniğinin Tarihçesi Kuantum Kimyası Dersi Balıkesir Üniversitesi

2. Kuantum mekaniğinin doğuşu • Cisimlerin hareketleri 17. yüzyıl sonlarında Isaac Newton un ortaya attığı klasik mekanik kanunları ile açıklanır. • Fakat 20. yüzyılın başlarında bu kanunların elektron ve çekirdek gibi taneciklerin hareketlerini açıklamaya yetmediği belirlenmiştir. Örneğin: • Siyah cisim ışıması, fotoelektrik olay, ısı sığaları, atomik ve moleküler spektrumlar….. Bunlar KUANTUM mekaniği prensiplerine göre açıklanmaya başlamıştır. • Aslında Kuantum mekaniği ışığın tanecikli yapıda olduğunun gösterildiği çalışmalardan sonra doğmuştur.

3. 1925: • Heisenberg belirsizlik ilkesini ileri sürdü • Wolfgang Pauli 4. kuantum sayısını (spin sayısını) geliştirdi. • 1922: • Stern-Gerlach Deneyi (Uzay kuantlaşma teorisini doğruladı) 1940: Pauli Spin-Statistik Teoremini sundu. • 1905: • Albert Einstein Fotoelektrik olayını enerjinin kuantlaşmasıyla açıklayan bir makale yayınladı. "On a Heuristic Viewpoint Concerning the Production and Transformation of Light“; 1926: Dalga mekaniği ve Schrödinger eşitliği üzerine bir paper yayınlandı Bugün kuantum kimyası • 1924: • Louis De Broglie doktora tezini yayınladı,elektron dalgaları teorisini sundu. • 1933: • Otto Stern protonların magnetik momentlerini ölçtü • Schrodinger fizik nobel ödülünü kazandı • 1900: • Max Planck siyah cisim ışımasını açıkladı. • 1913: • Neils Bohr atomun yapısını kuantum teorisine göre yeniledi.

4. Max Planck(1858-1947) • Klasik mekaniğin açıklayamadığı siyah cisim ışımasını açıklayarak kuantum fikrinin doğmasına neden oldu. • İlk fikirlerini 19 Ekim 1900 da bir toplantıda sundu. • Temel olarak iddası: Enerji her zaman kuant denilen belirli paketçiklerle yayılır ve absorbe edilir. • Enerjinin elektromanyetik radyasyon olarak absorbe edilebildiği/ yayıldığı en küçük enerji miktarına kuantum adını verdi. • Bu fikir ona 1918 de nobel fizik ödülünü kazandırdı.

5. Albert Einstein(1879-1955) • 1905 te peş peşe 4 makale yayınladı(mucize yıl) • Fotoelektrik olayının kanunlarını açıklayabildiği için 1921 de nobel fizik ödülünü kazandı. • Görelilik kuramını formüle etti ve bu kuantum mekaniği ile istatistik mekaniğine önemli katkılarda bulundu. • E = mc2formülü ile madde ve enerji arasında bir ilişki kurdu. • Belirsizlik ilkesine her zaman karşı oldu, “Tanrı zar atmaz, bu durum bizim ölçmedeki yetersizliğimizdir” dedi.

6. Otto Stern(1888-1969) • Walter Gerlach ile birlikte meşhur Ster-Gerlach deneyini gerçekleştirdi, Gümüş demetini düzgün olmayan bir manyetik alandan geçirince atomlar yanlızca 2 banda ayrıldılar. • Moleküler ışık metodunu geliştirdi. Atomun ve molekülün dalga yapısını gösterdi. • Atomik magnetik momentleri ölçtü. Protonların magnetik momentlerini düzeltti • 1943 te nobel fizik ödülü.

7. Neils Bohr (1885-1962) • 1913 te kuantum fiziğinden esinlendiği fikirleri kullanarak bugün bile doğruluğu devam eden atom modelini ileri sürdü. • Çekirdeğin etrafındaki dairesel orbitallerde elektronların hareket ettiğini söyleyen ilk bilim adamıdır. • Bir elektron yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine indiğinde bir foton yayınlanır. Fikrini ortaya koydu. • 1922 de nobel fizik ödülünü aldı.

8. Prens Louis-Victor de Broglie • Nobel fizik ödülünü, 1925 yılında sunduğu doktora tezinden dolayı 1929 da aldı • Broglie ;”Bütün maddeler dalga gibi benzer yapılardır, her hareket eden objeye bir dalga eşlik eder” iddasında bulundu. • Fizikte dalga mekaniği denen ve ışık ile madde fiziğini birleştiren yeni bir alan yarattı.

9. Werner Heisenberg(1901-1975) • 1927 yılında kendi adıyla anılan Heisenberg ilkesini ortaya attı. 1932 te nobel ödülünü kazandı. Çalışması kuantum mekaniğinin oluşturulması ve hidrojen allotroplarının keşfi üzerineydi. • Matriks mekaniğini keşfetti. • Bohr ile birlikte Kuantum mekaniğinin Kopenhang yorumunu ortaya attı.

10. Wolfgang Ernst Pauli(1900-1958) • 1945yılında fizikte Nobel Ödülüaldı. • “Bir atomda aynı kuantum haline sahip birden fazla elektron olamaz”,Spin-statik teoremini sundu. • Heisenberg in desteğiyle gözlenen hidrojen atomu spektrumunu türetti. • Nötrino kavramını ilk kez kullandı.

11. Erwin Schrödinger • İlk makalesi 20. yüzyılın en önemli başarılarından biri olarak kabul edilir, hem fizikçiler hem de kimyacılar için kuantum mekaniğinde bir devrim yaratmıştır. • 1933 te Nobel Ödülü • Schrödingerin Kedisi Düşünce Deneyi 1935.

12. Erwin Schrödinger(1887-1961) • 1926’da Zürih Üniversitesinde 4 makale yayınlandı. • Dalga Mekaniği ve Shrondingerin Eşitliği • Kuantum Harmonik Ossillasyonun çözümü, 2 atomlu moleküller ve yeniden türetilmiş eşitliği • Yaklaşımların Heisenberg le karşılaştırılması. • Eşitliğin zamanla nasıl çalıştığının gösterimi.

13. Schrödingerin Kedisi • Gazın bozunması kediyi öldürür. • Gazın bozunma olasılığı %50 • Kedinin ölme olasılığı %50 • Kutu açılmadan önceki durumla ilgili bilgimiz yok.

14. Kuantum kimyası nerelerde kullanılır? • Gazların entropi ve ısı kapasitelerinin hesaplanmasında • Moleküllerin spektrumlarının açıklanmasında • Bağ açısı ve bağ uzunluğu gibi özelliklerin teorik hesaplanmasında • Organik moleküllerin dayanıklıklarının saptanması, ara ürünlerin özelliklerinin bulunması, reaksiyon mekanizmasının belirlenmesinde, NMR spektrumlarının yorumlanmasında ÖNEMLİ NOT: Kuantum kimyası kimyanın bütün anabilim dallarına uygulanabildiği için son derece önemlidir.