BOHR ATOM MODELİ
Niels Hendrik Bohr, Rutherford atom modeli ile Planck’ın kuantum teorisini
kullanarak 1913 yılında yeni bir atom modeli öne sürdü. Bu yeni model Rutherford
modelinin açıklayamadığı noktalara ışık tutuyordu. Bohr’un atom teorisi 3 temel
varsayıma dayanır.
Bir atomda bulunan her elektron çekirdekten ancak belirli uzaklıklardaki
yörüngelerde bulunabilir. Her yörünge belirli bir enerjiye karşı gelir ve
elektron yörüngelerden birinde hareket ederken enerji kaybederek çekirdeğe
doğru yaklaşmaz.
Yüksek enerji düzeyinde bir elektron düşük enerji düzeyine inerse enerji
düzeyleri arasındaki enerji farkına eşit enerji yayınlanır.
Elektronlar çekirdek çevresinde dairesel yörüngeler izlerler ve
elektronların açısal momentumları ancak belirli değerler alabilirler. Bu
değerler planck sabitine bağımlıdır.
Bu yaklaşımlarla Bohr spektrumlardaki çizgileri ve Rutherford atom teorisinin
açıklayamadığı diğer noktaları açıklamayı başardı
Her atomun bir çekirdeği ve elektronları olduğu anlaşılmıştı. Thomson, atomik
hacmin pozitif elektrik yüküyle dolu olduğunu elektronların da bu pozitif yüklü
ortamda gömülü, hareket edemez durumda bulunduğunu tasarlamıştı.
Rutherford’un modelindeki elektronlar ise durgun olamaz. Bu elektronlar,
kütlenin ve pozitif yükün yoğunlaştığı çekirdek tarafından çekilir. Buna göre
elektronlanrı çeken elektrostatik kuvvete karşı onları yerinde tutacak hiçbir
kuvvet yoktur. Klasik fizik ( o zamana dek bilinen fizik yasalarına) göre
eletronlar ivmelendirilmiş elektrikle yüklü parçacıklar olarak ışıma yaparak
saniyenin yüz milyonda biri kadar bir sürede (yol bu kadar) spiral bir hareketle
çekirdek üzerine düşmelidir.
Doğrudan denendiği başka olgularda başarılı olan elektromanyetik kuram, bu
öngörüde başarılı olamadı. Çünkü çekirdekli atımunu yaşadığı bir gerçekti. Bu
çelişki şu anlama geliyor: Makroskopik dünyada geçerli olan fizik yasaları,
atomal boyutta, yani mikroskopik dünyada geçerli olmamaktadır.
İncelenen olayın ölçeği küçüldükçe klasik fiziğin geçerliliği de azalıyor ve
atom anlaşılmak istenirse, kesinlikle dalgaların parçacık gibi, parçacıkların da
dalgalar gibi davrandığını dikkate almalıyız. Günlük yaşantımızdan edinilenn
kavramlarla Kuantum Kuramı’nın kavramları arasında hiçbir bağlantı yok ne yazık
ki.
Niels Bohr, zamanındaki çağdaş bulguları birleştiren bir kuram üretti. Onun
önünde biriken denel sonuçlar ve kendi buluşları şöylece özetlenebilir:
1. Rutherford’un 1911′de varlığını kanıtladığı çok yoğun, çok küçük hacimde
istiflenmiş, pozitif yüklü atom çekirdeği; bu çekirdek çevresinde dolanan
elektronlar.
2.Gaz halindeki atomların verdiği çizgisel tayf (spektrum) ve tayf çizgileriyle
ilgili yasalar
3. Her elementin, insanlardaki parmak izi gibi, kendine özgü x-ışınları tayfı
vermesi
4. Bütün bunları birbirine bağlamayı olanaklı kılan, Planck’ın 1900′de
açıkladığı Kuantum Kuramı.
Bohr, yaklaşık 40 yıl yeni fiziğin, yani Kuantum Kuramı’nın, 1920′lerdeki
aşamasının, Einstein’e karşı bilimsel itirazların en büyük adıdır.
Negatif yüklü, pek küçük kütleli elektronlar, pozitif yüklü olan ve neredeyse
atomun kütlesinin tümünü taşıyan pozitif çekirdeğin çekimiyle neden çekirdek
üzerine düşmüyor? Elektronlar her enerjiyi değil de belli enerjileri alabildiği
için.
Daha 1885′te J. Johann Balmer (1825-1898), hidrojen spekturmunun görünür
bölgesini incelemiş ve her çizginin belli bir dalga boyuna karşılık geldiğini
denel olarak göstermişti. İşte bu spektrum çizgilerinin aynı zamanda hidrojen
atomu içindeki ayrı enerji düzeylerini de gösterdiğini Bohr gördü.
Bohr, hidrojen atomunda her enerji düzeyinin belirli ve sabit bir enerjisi
olduğunu anladı. Atom içindeki elektron işte bu belirli enerjileri alabiliyor,
ama bunlar arasındaki herhangi bir enerji değerini alamıyordu. Işığın ‘atomu’
yani ışığın kuantumu fotondu. Bir madde, bir, iki, üç, dört,… foton alabilir
ya da salabilirdi. Ama sözgelimi bir buçuk, iki buçuk foton alıp veremezdi.
Beyaz ışık, farklı dalga boyundaki ışınlar içerir. Newton, ışığa bakmaya
başladığında ilk bulduğu şey beyaz ışığın renklerin karışımı olduğuydu. Bayaz
ışık, bir cam prizmadan geçirildiğinde kırmızı ışık en az, mor ışık en çok
kırılır. Kırmızıdan mora doğru, arada turuncu, sarı, yeşil, mavi ve menekşe
renkle yer alır. Kırmızı ışğın dalga boyu, mor ışığınkinden daha uzundur.
Aslında görünen ışık uzun bir skalanını yalnızca küçük bir parçasıdır; tıpkı
işitebileceğimizden daha yüksek ve daha alçak notalar içeren müzik skalası gibi.
Işık skalası, frekans adı verilen sayılarla düzenlenir. Sayılar büyüdükçe ışık
kırmızıdan maviye, mora ve mor ötesine geçer. Morötesi ışığı görekmeyiz ama bu,
fotoğraf filmlerini etkiler. Bu hala ışıktır, ama sadece sayı farklıdır.
Eğer sayıyı artırmayı düşünürsek x-ışınlarına, gama ışınlarına ve ötesine
erişiriz. Eğer ötei yönde değiştirirsek, maviden kırmızıya, kızılötesi(ısı)
dalgalarına sonra televizyon ve radyo dalgalarına varırırız.
Newton, ışığın taneciklerden oluştuğunu düşünmüş ve bunlara ” cisimcik”
(korpüskül) adını vermişti. Bunda haklıydı (ama bu sonuca vardıran akıl
yürütmesinde hatalıydı). Işığın taneciklerden oluştuğunu biliyoruz; çünkü
üzerine ışık düştüğünde tıkırdayan, çok duyarlı bir alet kullanır ve görürürz ki
ışık zayıfladığında her tıkırtının sesi hâlâ aynı şiddetle çıkmakta, yalnız
aralıkları uzamaktadır. Demek ki ışık yağmur damlalarına benzer -her bir küçük
ışık topağına bir foton denir- ve ışığın hepsi aynı renkteyse “yağmur
damlalarının” hepsi aynı boydadır.
Elektromanyetik dalgaların farklı dalga boyundaki bileşenlerine ayrılmasına
spektrum (tafy) denir. Beyaz ışığın prizmadan geçmesiyle oluşan renk kurdelası,
bir fotoğraf filmi üzerine kaydedilir. Böylesi düzeneklere spekrograf
(tayfölçer) denir. Işık, bant ya da renk spektrumu şeklinde ayrılır.
Beyaz ışığın spekrumu, kesiksiz bir renk bandı şeklindedir. Yani beyaz ışğın
spekturumu, süreklidir. Gaz halindeki atomların spekturumu ise belirli sayıda
renkli çizgiler ve bunlar arasında oluşan karanlık çizgiler taşır. Gaz halindeki
atomların verdiği bu tip kesikli spektrumlara çizgi spektrumu denir. Gaz
atomların tümü çizgi spektrumu verir.
BOHR TEORİSİNİN EKSİK TARAFLARI
Bohr modeli rutherforad atom modeline göre oldukça üstün tarafları olsa da bu
kuramında eksik yönleri söz konusudur.
Elektronun, maddesel nokta şeklinde düşünüldüğünden, yörünce üzerinde enerji
yayımlamadan dönüşleri, yörüngeden yörüngeye atlayışı ve açığa çıkan enerjinin
ışıma halinde alınıp verilmesi açıklanması kolay olmayan bir durumdur.
Bohr atom modeli yalnızca tek elektronlu sistemlerin spektrumlarını
açıklayabilir. Ve çok elektronlu sistemlerin spektrumlarıı açıklamakta yetersiz
kalır. Çok elektronlu atomların spektrumlarında enerji düzeylerinin herbirinin
iki ya da daha fazla düzeye ayrıldığı görülmektedir.
Yine hidrojen gazı, bir elektrik alanı veya magnetik alanda soğurma spektrumları
incelenirse, enerji düzeylerinin çok elektronlu sistemlerde olduğu gibi iki ya
da daha fazla enerji düzeyine ayrıldığı görülür.