Atom yapısı ve ışık: çalışma rehberi

Temel fikirler

Bir atomun proton ve nötronlardan oluşan küçük bir çekirdeği ve kabuklarda ve orbitallerde bulunan elektronları vardır. Elektronlar enerji düzeyleri arasında geçtiğinde ışık yayılır ya da soğurulur.

• Atom numarası Z proton sayısıdır. Kütle numarası A proton ile nötronun toplamıdır; yani nötron = A − Z.
• Elektronlar 2n² kapasiteli kabukları doldurur; kabuklar sırasıyla 2, 6, 10 ve 14 elektron alan s, p, d ve f alt kabuklarına ayrılır.
• Işık c = λν’ya uyar ve her fotonun enerjisi E = hν’dür. Hidrojenin bir çizgisi n₂ → n₁ geçişinden gelir: 1 ÷ λ = R(1 ÷ n₁² − 1 ÷ n₂²), R = 1,097 × 10⁷ m⁻¹.
• Dalga boyu ne kadar kısaysa frekans ve foton enerjisi o kadar yüksektir.

Temel denklemler

• c = λν
• E = hν = hc ÷ λ
• 1 ÷ λ = R(1 ÷ n₁² − 1 ÷ n₂²)
• neutrons = A − Z
• electrons in shell n: 2n²

Çözümlü örnek

Hidrojenin kırmızı Balmer çizgisi n = 3 → 2 geçişidir. 1 ÷ λ = 1,097 × 10⁷ × (1 ÷ 4 − 1 ÷ 9) = 1,52 × 10⁶ m⁻¹, yani λ = 656 nm. Frekans 3,00 × 10⁸ ÷ 656 × 10⁻⁹ = 4,57 × 10¹⁴ Hz, foton enerjisi 1240 ÷ 656 = 1,89 eV’tur. Bir örnek daha: uranyum-235’in 235 − 92 = 143 nötronu vardır.

Sık yapılan hatalar

• Kütle numarasını, izotopların ortalaması olan periyodik tablodaki atom kütlesiyle karıştırmak.
• Rydberg formülünde nanometre ile metreyi karıştırmak.
• Düzeyler arasında daha büyük bir geçişin daha uzun dalga boyu verdiğini sanmak. Daha kısa verir.

Alıştırma

Bu konudaki alıştırma sorularıyla kendinizi sınayın: Atom yapısı ve ışık