Bohr Atom Modelinin Yetersizliği

CNCN · 24 Tem 2011

BOHR ATOM MODELİNİN YETERSİZLİĞİ

Bohr atom modeli deneyle uygunluğu yönüyle etkileyici olmakla beraber önemli eksiklikleri vardır.
1. Spektrum çizgileri dikkatle incelendiğinde birbirine yakın iki ya da daha fazla çizgiden oluştuğu gözlenir.
Bohr atom modeli spektrum çizgilerindeki bu çok katlılığı açıklayamaz.
2. Spektrum çizgilerinin şiddetlerini yani geçişlerin olasılığı hakkında bilgi vermez. 2. uyarılma seviyesine uyarılmış bir atomun 1. uyarılma seviyesine geçme olasılığımı daha fazladır yoksa temel enerji seviyesine geçme olasılığımı daha fazladır. Bunu açıklamaz.
3. Çok elektronlu atomların enerji seviyelerini açıklamakta yetersizdir.

ELEKTRON KABUKLARI

Bir elektronu tanımlamak için 4 kuantum sayısının bilinmesi gerekir.
1. Baş kuantum sayısı ( n )
Baş kuantum sayıları aynı olan elektronların çekirdekten ortalama uzaklıkları ve enerjileri aşağı yukarı aynı değerde olup aynı kabukta bulunurlar. Baş kuantum sayısı n = 1. 2. 3. 4. .... gibi değerler alır.
n = 1 için K kabuğu
n = 2 için L kabuğu
n = 3 için M kabuğu
n = 4 için N kabuğu
NOT: Baş kuantum sayısı aynı olan elektronlar aynı kabukta bulunurlar.
2. Yörünge kuantum sayısı ( Açısal momentum kuantum sayısı ) ( ℓ )
ℓ = 0, 1, 2, 3 ..... ( n - 1 ) şeklinde özel değerler alır. Açısal momentum vektörünün şiddetini ayarlar.

Bir kabukta bulunan açısal momentum kuantum sayıları aynı olan elektronlar aynı alt kabukta bulunurlar. Karmaşık atomlarda aynı kabuğa ait elektronların enerjileri değişir. Çünkü açısal momentumları farklı elektronlar çekirdek çevresinde farklı yörüngeler çizerler. Yörüngenin şekli açısal momentum kuantum sayısına bağlıdır. ℓ büyükse yörünge dairesel, ℓ küçükse elips şeklinde olur. ℓ arttıkça elektronun enerjisi artar.
Bir kabuktaki elektronlar açısal momentum sayılarına göre alt kabuklara ayrılır.
Örneğin n = 4 kabuğunda

NOT: Baş kuantum sayısı n olan bir kabukta n tane alt kabuk bulunur.
NOT: n ve ℓ si aynı olan elektronlar aynı alt kabukta bulunurlar.
3. Mağnetik kuantum sayısı ( mℓ )
Bir atom magnetik alan içinde olduğunda

vektörünün yöneliminden dolayı magnetik enerji kazanır Elektronlar çekirdeğin çevresinde yörüngelerde dolanırken küçük akım devreleri oluşturur. Bu akım devrelerinin oluşturduğu magnetik alanlar birbirleriyle ve dış magnetik alanla etkileşir.

büyüdükçe etkileşim artar. Magnetik kuantum sayısı mℓ ,

ile

arasındaki açıyı tayin eder. Böylece atom magnetik alan içinde olduğundan atomun toplam enerjisindeki magnetik katkıyı ayarlar.
Açısal momentum kuantum sayısı ℓ olan bir elektronun magnetik alan içinde açısal momentumu;
mℓ = 0,±1±2, ..... ±ℓ olmak üzere ( 2ℓ + 1 ) tane yönetime sahiptir. Bu nedenle enerji seviyelerinde yeniden ayrılmalar gözlenir. Oluşan bu alt kabuklara orbital denir.
NOT: Baş kuantum sayısı n olan bir kabuktan n² tane orbital bulunur.
Yörünge kuantum sayısı ℓ olan alt kabukta ( 2ℓ + 1 ) tane orbital her orbitalde de 2 elektron bulunur.
Spin Kuantum Sayısı ( ms = ± 1/2 )
Elektronlar çekirdeğin çevresindeki yörüngelerde dönerken aynı zamanda kendi eksenleri etrafında da dönerler. Bu nedenle spin açısal momentumları vardır. Spin açısal momentum vektörünün büyüklüğü;
Ls = √ s ( s + 1 ) ( h/2π ) = √3 /2 ( h/2π ) ( s = 1/2 ) dir.
Bir elektron mağnetik alan etkisinde kalırsa spin açısal momentum vektörünün mağnetik alan üzerindeki bileşeni 1/2 ( h/2π ) ya da - 1/2 ( h/2π ) olacak şekilde yönelir. Bu farklı yönelimden dolayı enerji seviyeleri yeni alt seviyelere ayrılır. Spektrum çizgilerinde gözlenen ince yapının nedeni budur.
PAULİ PRENSİBİ
Bir atomda bütün kuantum sayıları birbirinin aynı olan iki elektron bulunmaz. n, I, mℓ, ms kuantum sayılarından en az bir tanesi farklı olmak zorundadır.