Atom Molekül Dersi (Kerem Cankoçak) Bu belgeler ders notları olarak değil, Atom Molekül Ders konularının bir kısmına yardımcı olacak materyeller olarak düzenlenmiştir. Atom teorisinin köşe taşları 2400 yıl önce Anaxagoras, Demokritos 1807 J. Dalton 1811 Avagadro (ideal gazlar kanunu;moleküller) 1869 D. Medeleev : Peryodik cetvel 1900 Max Planck: Kuantum
Atom, çekirdek, kuarklar ve leptonlar Atom çekirdeği Proton gluonlar Atom Proton
Boyutlar ve Enerji Protonun içine bakmak için:
Klasik Fizikten kopuş Stefan yasası Wein’s yasası Raylegh-Jeans yasası Soru n! Çözüm: Planck (1900)
19. Yy sonu Soru: atomik spektra neden “kuantize”?
Fotoelektirik etki ; X-ışınları
Compton saçılması
Atom modelleri JJ Thompson modeli (üzümlü kek) Atomun içinde elektronlar atomik radyasyonu açıklayamıyor Rutherford deneyi (1909) beklenengözlenen Geri saçılmalar Thompson modeli ile açıklanamaz Saçılma hızı ~
Rutherford modeli Altın atomları Pozitif yüklü çekirdek Alfa parçacıklarının kinetik enerjileri 10 MeV’den küçük olursa Problem: ivmelenen yüklü cisim elektromanyetik radyasyon yayar =
Klasik Fizik: atomlar çökmeli ! Klasik Elektrodinamik: yüklü parçacıkların hız vektörü değiştiğinde EM enerji salarlar (foton). Dolayısıyla elektronun çekirdein üstüne çökmesi gerekir
Bohr modeli Açısal momentum kuantize’dir Bohr yarıçapı
Atomik spektra Rydberg sabitinin tekrar bulunuşu Ölçülen değer: Düzeltme: indirgenmiş kütle
Bohr modelinin ötesi Bohr modelinde elektronun hızı:
Açısal Momentum Heisenberg Belirsizlik ilkesi, L açısal momentumunun mekanda belirli bir konum almasını engeller L' nin izdüşümü ölçülebilir --> L z Z-axis
Eşdeğerlik ilkesi n+1 düzeyinden n düzeyine geçiş :
Franck-Hertz deneyi, Mosely ve X-ışını spektrumu İçinde gaz bulunan bir Katod tüpü içerisinde ivmelendrilen elektronların kinetk enerjileri, seviye değişimine neden oluyorlar atom yörüngeleri kuantizedir İç yörüngelerde x- ışını yayınımı ve soğurulması K-kabuğuna geçiş
Çekirdek A: atomik kütle (Z+N) Z: atom sayısı (proton sayısı) N: Neutron sayısı İzotoplar: Aynı Z farklı A İzobar: Aynı A farklı Z İzoton: Aynı N farklı A Atomik kütle birimi: Dikkat ! Bağlanma enerjisi
Açısal momentum ve spin Manyetik dipol moment Harici bir manyetik alan içinde tork ortaya çıkar: Potansiyel enerji: Minimum enerji Maximum enerji
Atomik Dipol Açısal momentum: Manyetik dipol moment Enerji seviyeleri Zeeman etkisi
Stern-Gerlach deneyi İki ayrıştırma çizgisi gözleniyor elektron içsel bir açısal momentuma sahip == spin Elektron spini = 1/2 Manyetik dipol moment
Klasik Alanlar Korunumlu Kuvvetler Enerji denklemi örnek E<V 0 için çözüm yok
Kuantum Mekaniğinin Temelleri-1 Düzlem dalga fonksiyonu: Göreli olmayan parçacık için Zamana bağlı Schrödinger denklemi Parçacığı t zamanında x’de bulma olasılığı: (normalizasyon) ortalama
Kuantum Mekaniğinin Temelleri-2 Potansiyel zamandan bağımsız olursa Değişkenlerine ayırma sadece x sadece t İki taraf da bir sabite eşit olmalı: bu sabite E diyelim Zamandan bağımsız Schrödinger denklemi
Kuantum Mekaniğinin Temelleri-3 Örnek:
Sonlu kuyu-1 Potansiyel = 381 eV (diğer bölgelerde) Schrödinger denklemini cözelim Kuyunun içinde Dışarda Sını koşulları Simetrik:
Sonlu kuyu-2 Anti-simetrik: Enerji özdeğerleri Simetrik Anti-simetrik
Mathematica çözümleri
Mathematica çözümleri- devam
Doğrusal Harmonik Titreşken Çözümler: