Elementlerin Parmak İzi: Atomların Tayf Çizgileri

Elementlerin Parmak İzi: Atomların Tayf Çizgileri Elementlerin Parmak İzi: Atomların Tayf ÇizgileriBir ışımanın, içerdiği farklı frekanslı(farklı dalga boylu) bileşenlerine ayrılmasına tayf (spektrum) denir. Belirli bir sıcaklıktaki tüm cisimler, dalga boylarının sürekli bir dağılımı ile karakterize edilen termik ışınım yayınlar. Dağılımın şekli cismin özelliklerine ve sıcaklığa bağlıdır. Kızgın katıların yaydığı ışınlar bir pirizmadan geçirilirse, bütün frekansların yanyana bulunduğu kesiksiz (sürekli) tayf elde edilir. Yani arada karanlık çizgiler olmaksızın tüm renkler birbirini izler. Elektrik ampulü ve mum ışığı kesiksiz tayf oluşturur. Bir gaz ya da buharın yaydığı ışık ise iki tür olabilir: Gaz molekülleri (iki ya da daha çok atomlu moleküller) şeritli (bantlı) tayf verir; gaz atomları ve monoatomik iyonlar ise çizgili (hatlı) tayf verir. Elektrik deşarjına uğrayan düşük basınçlı gazlar ise sürekli spektrum değil, çizgi spektrumu yayınlar. Verilen bir çizgi spekturumunda dalga boyları, ışığı yayan elementin karakteristiğidir. Yani her element, tıpkı bir insandaki parmak izi gibi, kendine özgü bir spektrum oluşturur. En basit çizgi spektrumu, atom halindeki hidrojende gözlenmiştir. İki element aynı çizgi spektrumunu yayınlamadıkları için bu olay bize bir örnekteki elementleri tanımak için pratik ve duyarlı bir teknik sunar(spektral analiz). Helyum, talyum ve indiyum elementleri, bu yöntemle bulunmuştur.Bilim adamları 1860"tan 1885"e kadar spektroskopik ölçümleri kullanarak önemli veriler topladılar. İsviçreli bir öğretmen olan Johann Jacob Balmer (1825–1898) 1885"te hidrojenin dört görünür yayınlama çizgisinin (kırmızı, yeşil, mavi ve mor) dalga boylarını doğru olarak öngören bir formül türetti. Balmer"in keşfinden sonra hidrojenin diğer tayf çizgileri de bulundu. Bu spektrumlara bulucularının onuruna Lyman, Paschen ve Brackett serileri denir. Atomların yaydığı ve soğurduğu karakteristik tayf çizgilerinin anlamı klasik fiziğin açıklayamadığı bir olaydı. Her element niçin belirli dalga boyunda tayf çizgileri yayınlıyordu? Ayrıca niçin her element yalnızcı yayınladığı dalga boylarını soğuruyordu? Bu soruların açıklamasını Bohr yaptı. Bohr, Planck"ın kuantum kuramını, Einstein’in ışığın foton kuramını ve Rutherford"un atom modelini birleştirdi.1913"te Danimarkalı fizikçi Niels Bohr (1885–1962), hidrojen atomunun tayf çizgilerini kuantum kuramına dayanarak açıkladı. Buna göre çekirdek çevresindeki elektron, her enerjiyi değil, ancak belirli enerjileri alabiliyordu. En düşük enerjili durumdaki atoma temel durumdaki atom, enerji verilmiş atomlara da uyarılmış atom denir. Elektron yüksek enerjili durumdan daha düşük enerjili duruma sıçrayarak düşer, bu sırada ışık yayınlanır. Bohr modeli hidrojen atomunun yanısıra bir elektronlu helyum(+1 yüklü helyum iyonu) ve lityum iyonu (+2 yüklü lityum iyonu) tayf çizgilerine başarıyla uygulandı. Bununla birlikte, kuram çok elektronlu atom ve iyonların karmaşık tayf çizgilerini açıklamakta yetersiz kaldı.

Döküman Arama

Başlık :

Kapat