Bilim Son Makaleler

KUANTUM SAYILARI

Tarafından yazılmıştır admin

Kuantum mekaniğinde, hidrojen ve diğer atomlardaki elektron dağılımlarını açıklamak için 3 kuantum sayısı gereklidir. Bu kuantum sayıları Shrödinger denkleminin hidrojen atomu için gerçekleştirilen matematiksel çözümünden elde edilmiştir ve bu sayılar, baş kuantum sayısı, açısal momentum kuantum sayısı ve manyetik kuantum sayısı olarak adlandırılır. Kuantum sayıları, atom orbitallerinin ve bu orbitallerde yer alan elektronların belirlenmesinde kullanılır. Spin kuantum sayısı olarak bilinen dördüncü kuantum sayısı ise, belirli bir elektronun davranışını açıklar. Böylece atomlardaki elektronların tanımlanması tamamlanmış olur.

Baş Kuantum Sayısı (n)

Baş kuantum sayısı (n) sadece 1,2,3, . . . gibi tam sayılarla ifade edilir. Eşitlikteki [En=RH(1/n2)] kuantum sayısına karşılık gelir. Örneğin hidrojen atomundaki orbital enerjilerini, n’ nin değeri belirler. Çok elektronlu atomlardaki durum farklıdır. Baş kuantum sayısı, belirli bir orbitaldeki elektronun çekirdeğe olan ortalama uzaklığıyla da ilişkilidir. Baş kuantum sayısı ne kadar büyük olursa, orbitaldeki elektronun çekirdeğe olan ortalama mesafesi ve buna göre de orbital o kadar büyük olur.

Açısal Momentum Kuantum Sayısı ()

Açısal momentum kuantum sayısı () orbitallerin şekillerini açıklar. Açısal momentum kuantum sayısının (ℓ’ nin) alabileceği değerler, baş kuantum sayısı n’ nin değerine bağlıdır. Herhangi bir n değeri için, ℓ’nin alabileceği değerler 0 ile n-1 arasındaki tam sayılardır. Eğer n = 1 olursa, sadece bir değer alabilir. Bu durumda ℓ = n -1 yani ℓ = 1- 1 olacağından, sadece sıfır olabilir. Eğer n = 2 olursa, 0 ve 1 olamak üzere ℓ’ nin alabileceği 2 değer vardır. Eğer n = 3 olursa, 0, 1 ve 2 olmak üzere ’nin üç değer alabilmesi söz konusudur. Genellikle ℓ’nin değeri aşağıda gösterildiği gibi s, p, d, . . . harfleri ile belirtilir.

 

 Buna göre ℓ = 0, s orbitaline; ℓ=1, p orbitaline vs karşılık gelmektedir.

Aynı n değerine sahip orbitaller topluluğu genellikle kabuk olarak adlandırılır. Aynı n ve değerlerine sahip bir veya daha fazla sayıdaki orbitaller ise, alt kabuk olarak anılır. Örneğin, n = 2 kabuğu, ℓ = 0 ve ℓ = 1 olmak üzere iki alt kabuktan oluşmaktadır (n = 2 için izin verilen değerler). Bu alt kabuklar 2s ve 2p alt kabukları olup, buradaki 2 sayısı n’nin değerini s ve p ile ℓ’ nin değerlerini belirtmektedir.

Manyetik Kuantum Sayısı (m)

Manyetik kuantum sayısı (m), orbitalin uzaydaki yönlenmesini gösterir. Bir alt kabuk için m’ nin alabileceği değerler açısal momentum kuantum sayısı ℓ’nin değerlerine bağlıdır. Verilen bir ℓ değeri için, aşağıda belirtildiği gibi toplam (2ℓ + 1) adet farklı m değerleri bulunabilir.

-ℓ, (-ℓ + 1 ), . . . 0, . . . (+ℓ – 1 ), +ℓ

Eğer= 0 olursa, m = 0 olur. Ancak= 1 olursa, bu durumda [(2 X 1 ) + 1 ] veya -1, 0 ve 1 değerlerinde toplam üç adet farklı m değeri olacaktır.= 2 olduğunda ise, [(2 X 2 ) + 1] ya da -2, -1, 0, 1, +2 değerlerinde toplam beş adet farklı m değeri olacaktır. Belirli bir alt kabuğundaki orbitallerin sayısı, o alt kabuğun m değerlerinin sayısal toplamına eşittir.

Söz konusu bu üç kuantum sayılarına yönelik incelemeyi, n = 2 ve = 1 durumunu ele alarak inceleyelim. Verilen n ve değerleri, 2p alt kabuğunu göstermektedir. Ve bu alt kabukta üç tane 2p orbitali bulunur (çünkü m nin alabileceği değerler -1, 0 ve +1’ dir).

Elektron Spin Kuantum Sayısı (ms)

Hidrojen ve sodyum atomlarının yayılma spektrumlarına yönelik yapılan deneyler, dış bir manyetik alan uygulandığında spektrum çizgilerinin yarıldıklarını göstermiştir. Fizikçiler bu olayı ancak elektronları minik birer mıknatıs gibi varsayarak açıklayabilmişlerdir. Eğer, aynen dünya gibi, elektronların da kendi eksenleri etrafında döndükleti düşünülürse, manyetik özelliklerinin nedeni daha iyi anlaşılabilir. Elektromanyetik kuramına göre, dönen yüklü bir tanecik manyetik bir alan yaratır ve bu hareket elektronun bir mıknatıs gibi davranmasına neden olur.

Elektronun saat yönünde ve tersine dönme spin hareketlerinin göz önüne alınmasıyla, spin kuantum sayısı (ms) olarak adlandırılan ve +1/2 ile -1/2 değerlerini alabilen, dördüncü bir kuantum sayısı tanımlanmıştır.

 

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: