Bohr Atom Modeli

Bohr Atom Modeli, önceden ortaya atılan atom modellerine göre; atomun çekirdeğinde,(+) yüklü protonların bulunduğu ve bunların çekirdek çevresinde dairesel yörüngelere halinde dolaştığını açıklarken, Bohr Atom Modeli; elektronları bu hareketlerini inceleyerek, nasıl bir yörüngede dolaştığı, hızı ve momentumu gibi kavramları ortaya koydu. Danimarkalı Fizikçi Niels Henrik Bohr tarafından ortaya atılan Bohr Atom Modeli, atomların davranışını anlamamız için gereken bir konudur.

Danimarkalı Fizikçi Niels Bohr (1885–1962), gelmiş geçmiş en etkili bilim adamlarından biriydi. Bohr, 20’li yaşlarının ortalarında doktorasını kazanmış ve aynı zamanda Danimarka Akademisi’ndeki çalışmaları için altın madalya kazanmıştı. 1912’de, atom teorisi üzerinde çalışmaya başladığı Manchester’daki Ernest Rutherford’un grubuna katıldı.

1913 yılında önerdiği Bohr Atom Modeli, daha önceki klasik tanımlardan radikal bir şekilde ayrılarak, dahil edilen ilk modeldi. Bu model, kuantum teorisi ve kuantum-mekanik modellerin öncüsüydü. Bohr Atom Modeli, kendinden önceki Rutherford Modelinden yola çıkılarak ortaya çıkar bir atom modeli olduğu için; bazı kaynak ve kişiler tarafından Rutherford-Bohr Modeli olarak da adlandırılmaktadır.

Bohr Atom Modelinin Ortaya Çıkışı

1913 yılı öncesinde; bir atomun, rastgele yarıçaplı dairesel yörüngelerde dönen hafif, gezegensel negatif elektronlarla çevrili, çekirdek adı verilen küçük, pozitif yüklü ağır bir çekirdekten oluştuğu düşünülüyordu. Bohr, yapmış olduğu çalışmalarda modern kuantum mekaniğine dayanan atomun yapısını ortaya attı.

Akkor ampul yandığında, ışığın tüm farklı dalga boylarını yayar. Bu filaman ısındıkça, sıcak filaman nedeniyle tüm farklı dalga boyları o ampulden çıkar. Yine de, hidrojen gazı akkor haline gelecek şekilde yüksek bir sıcaklığa ulaştığında, oldukça ayrı bir dalga boyu ortaya çıkar, bu dalga boyunda kırmızı bir çizgi olduğu görülür. Atomun yapısına bağlı olarak; mavi ve sarı çizgiler hatta belki de her biri çok özel bir dalga boyuna sahip başka çizgiler de olabilir.

Bohr, bunun elektronların herhangi bir olası seviyede olduğunu kabul etmek yerine, bir atomda çok spesifik enerji seviyelerini olduğunun benimsenmesi gerektiğin öne sürdü. Parlayan hidrojendeki bu çizgiler, elektronların daha yüksek bir enerji seviyesinden daha düşük bir enerji seviyesine atladığı ve sonuç olarak, bu çok spesifik dalga boylarında bir görünür ışık fotonu yaydığı zamanları temsil ettiğini söyledi. Birinci korunum yasasına göre enerji korunmalıdır. Böylece zıplamadan kaybolan enerji bir foton olarak yayılır.

Bohr Atom Modeli her ne kadar bazı hatalar içerse de, modern versiyonun tüm üst düzey matematiği olmadan atom teorisinin kabul edilen özelliklerinin çoğunu tanımladığı için önemlidir.

Bohr Atom Modelini açıklarken; güneşin yörüngesindeki gezegenlere benzediğini (yörüngelerin düzlemsel olmaması dışında) söyleyebiliriz. Bohr Atom Modeli, negatif yüklü elektronların, küçük, pozitif yüklü bir çekirdeğin yörüngesinde döndüğü bir gezegen modeline benzer yapıdadır. Güneş sistemin bulunan yerçekimi kuvveti; matematiksel olarak pozitif yüklü çekirdek ve negatif yüklü elektronlar arasındaki Coulomb (elektrik) kuvvetine benzer yapıdadır.

Bohr Modelinin Özellikleri

  • Elektronlar, belirli bir boyut ve enerjiye sahip yörüngelerde çekirdeği yörüngede döndürürler.
  • Yörüngenin enerjisi büyüklüğü ile ilgilidir. En düşük enerji en küçük yörüngede bulunur.
  • Bir elektron bir yörüngeden diğerine geçtiği zaman; radyasyon emilir veya yayılır.

Hidrojenin Bohr Modeli

Bohr Atom Modelinin çıkış noktasındaki element hidrojendi. Bohr Atom Modelinin en basit örneği Hidrojen olduğu için, Hidrojenin Bohr modeli üzerinden inceleme yaparak konuyu örneklendirelim.

Hidrojen atomu (Z = 1) veya negatif yüklü bir elektronun küçük bir pozitif yüklü çekirdeğin yörüngesinde döndüğü hidrojen benzeri bir iyon (Z > 1) içerir. Bir elektron bir yörüngeden diğerine hareket ederse elektromanyetik enerji emilir veya yayılır. Yalnızca belirli elektron yörüngelerine izin verilir. Olası yörüngelerin yarıçapı, n 2 olarak artar, bu temel kuantum sayısını ifade eder. 3 → 2 olan geçiş ise;  Balmer serisinin ilk satırını oluşturmaktadır. Hidrojen (Z = 1) için 656 nm (kırmızı ışık) dalga boyuna sahip bir foton oluşturur.

Daha Ağır Atomlar İçin Bohr Modeli

Daha ağır atomların çekirdek yapısında; hidrojen atomundan daha fazla proton vardır. Tüm bu protonların pozitif yükünü ortadan kaldırmak için daha fazla elektron gerekiyordu. Bohr, her elektron yörüngesinin, belli miktarda elektron tutabileceğini öne sürmüştü, seviye dolduğunda; ek elektronlar bir sonraki seviyeye yükseltilirdi. Böylece, Bohr Atom Modeli; daha ağır atomlar için elektron kabuklarını tanımlamış oldu. Bohr Atom Modeli sayesinde; daha önce hiç üretilmemiş olan daha ağır atomların bazı atomik özelliklerini açıklığa kavuşmuş oldu.

Kabuk modeli, daha fazla proton ve elektrona sahip olmalarına rağmen, atomların; periyodik tablonun, bir periyodu (sırası) boyunca hareket ederken neden küçüldüğünü açıkladı. Ayrıca asil gazların neden inert olduğunu ve periyodik tablonun sol tarafındaki atomların elektronları çekerken sağ taraftakilerin neden elektronları kaybettiğini açıkladı.

Bohr Atom Modeli ile İlgili Sorunlar

  • Heisenberg Belirsizlik İlkesini ihlal ediyor çünkü elektronların hem bilinen bir yarıçapı olduğu hem de bir yörüngeye sahip olduğunu ifade ediliyor.
  • Bohr Modeli, temel durum yörünge açısal momentumuyla ilgili yanlış bir değer sağlar.
  • Daha büyük atomların spektrumları ile ilgili zayıf tahminler yapar.
  • Spektral çizgilerin göreli yoğunluklarını tahmin etmez.
  • Bohr Atom Modeli, spektral çizgilerde ince yapıyı ve aşırı ince yapıyı açıklamaz.
  • Zeeman Etkisini açıklamaz.

Atom Bombasının Geliştirilmesinde Bohr’un Rolü

Dünya Savaşı sırasında Bohr, Amerika Birleşik Devletleri’ne kaçtı ve atom bombasını yapan Manhattan Projesi’ne katıldı.

Sadece nükleer silahların geliştirilmesinin savaşı tamamen sona erdirebileceği görüşünü ifade eden ilk insanlardan biriydi çünkü herhangi birinin nükleer silah kullanması düşünülemezdi. Bohr, savaştan hemen sonra kurulan Danimarka Atom Enerjisi Komisyonu’nun da kurucu üyesiydi.

Sonuç

Her şeye rağmen; Bohr Atom Modeli, fizikçiler tarafından benimsendi çünkü atomların davranışlarını, özellikle de bir atomun ışıkla etkileşimi gibi şeyleri modellemede son derece başarılıydı. Atomun tuhaflığı, Dünyanın bu atom altı düzeydeki tuhaflığını yansıtır ve Bohr bunu başarıyla açıklayabilirdi. Niels Bohr, atom üzerindeki tüm bu çalışmaları için 1922 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandı ve bu ödül kazanmış olduğu birçok ödülden sadece bir tanesiydi.

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here