Kuantum Mekaniğinin Tarihçesi Kuantum Kimyası Dersi Balıkesir Üniversitesi

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.

1940: Pauli Spin-Statistik Teoremini sundu. 1905: 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.

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.

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 = mc2 formülü ile madde ve enerji arasında bir ilişki kurdu. Belirsizlik ilkesine her zaman karşı oldu, “Tanrı zar atmaz, bu durum bizim ölçmedeki yetersizliğimizdir” dedi.

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.

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.

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.

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.

Wolfgang Ernst Pauli(1900-1958) 1945yılında fizikte Nobel Ödülü aldı. “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.

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.

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.

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

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.