Atomun quruluşu Atomun mürəkkəbliyi

Atom spektrları.Maddələr qızdırıldıqda şualanma mənbə- yinə çevrilirlər. Əgər şüa bir dalğa uzunluğuna malik olarsa, belə şüa monoxromatik şüa adlanır. Əksər hallarda şüalanma bir neçə monoxromatik şüaların məcmuundan ibarət olur. Belə şüalar polixromatik şüalar adlanır. Polixromatik şüalanmanı monoxro- matık şüalara ayırmaqla şüalanma spektrini alırlar. Şək.1.2-də elektromaqnit şüalanma spektri verilmişdir. Maddələrin kon- desləşmiş (bərk və maye) halında əmələ gətirdikləri spektr bütöv (və ya kəsilməz), sərbəst atomlar halında əmələ gətirdikləri spektr isə atom (və ya xətti) spektri adlanır. Bütöv spektrdə spektr xətləri atomlararası rabitə qüvvələrinin təsiri nəticəsi olaraq bir-birini qapadığı halda, atom spektrində atomların praktiki sərbəst olmaları nəticəsi olaraq spektr xətləri bir- birindən ayrılımış olur. Atom spektrində hər bir xətt özünə məxsus dalğa uzunluğu, dalğa tezliyi və bu parametrlərə uyğun gələn kvantlaşmış enerji ilə xarakterizə olunur.
Atom spektri atomların ən mühüm xarakterstiklarından biri olub onların elektron quruluşlarının funksiyası kimi özünü büruzə verir.
Hidrogenin atom spektrində ayrı-ayrı spektr xətlərinin dalğa uzunluğu ( λ ) və tezliyi ( ν ) Balmer tənliyi ilə hesablana bilər:

1.1
Burada R - Ridberq sabiti (R=109737 sm-1), n_f və n_i isə tam ədədlər olub həmişə n_i > n_f olur.
Ultrabənövşəyi oblast (Layman seriyası) üçün n_f =1; n_i = 2, 3, 4,…, görünən oblast (Balmer seriyası) üçün n_f = 2; n_i = 3, 4, 5,… və infraqırmızı oblast (Paşen seriysı) üçün isə n_f =3; n_i =4, 5, 6,… qiymətlərini alır.
Hidrogen atomunun Bor modeli. 1900-cu ildə alman alimi M.Plank enerjinin şüalanmasının və udulmasının kvant nəzəry- yəsini irəli sürmüşdür. Bu nəzəriyyəyə görə enerji atomlar tərə- findən fasiləsiz axınla deyil, enerji kvantları adlanan diskret paylarla ayrılır və ya udulur:
E=h ν 1.2
Burada E - buraxılan və ya udulan kvantın enerjisi, ν - rəqs tezliyi, h-isə Plank sabitidir (6,626·10-34 C.san.). (1.2) tənliyi Plank tənliyi adlanıb təbiətin ən mühüm qanunlarından birini əks etdirir.
N.Bor Rezerford modelindən və Plankın enerjinin kvantlaş- ması nəzəriyyəsindən istifadə edərək 1913-cü ildə hidrogenin xətti spektrini düzgün izah etməyə imkan verən atomun yeni quruluş modelini irəli sürmüşdür. Bu modelin əsas prinsiplərini aşağıdakı postulatlar şəklində ifadə etmək olar:
1.Elektron nüvə ətrafında istənilən orbit üzrə deyil, diskret və ya kvantlanmış orbitlər üzrə hərəkət edir. Belə orbitlər stasionar orbitlər adlanır.
2.Elektron stasionar orbitlər üzrə hərəkət etdikdə nə enerji ayırır, nə də enerji udur. Atoma xaricdən heç bir təsir olmadıqda elektron ən minimum enerjiyə uyğun gələn stasionar orbit üzrə hərəkət edir. Atomun bu halı onun əsas və ya normal halı adlanır.
3.Atoma xaricdən enerji verdikdə elektron ilkin stasionar orbitdən daha uzaq (udulan enerji kvantına uyğun) stasionar orbitə keçir. Atomun bu halına onun həyəcanlanmış halı deyilir. Atomun bu halı energetik dayanıqsız olduğundan elektron dərhal (saniyənin təxminən yüz milyonda bir hissəsində) ilkin stasionar orbitə qayıdır. Bu zaman iki enerjinin fərqi işıq şüasının kvantı şəklində ayrılır:
E₂ – E₁ = h ν 1.3
Elektron nüvə ətrafında davamlı orbitdə lokallaşdığından qarşıya bu orbitin konfiqurasiyası və ölçüsü haqqında sual meydana çıxır. N.Bor belə orbitin dairəvi olduğunu qəbul edir. Elektronun nüvə ətrafında hərəkəti zamanı meydana çıxan məkəz-dənqaçan qüvvə ilə elektronla nüvə arsındakı elektrostatik cazibə qüvvəsi tarazlaşdığından elektron davamlı orbit üzrə daim hərəkətdə olur :
= və ya = 1.4
Burada m - elektronun kütləsi, v - onun sürəti, e - elektronun yükü, r - isə elektronun nüvədən olan məsafəsi və ya orbitin radiusudur. (1.4) tənliyinə iki məchul (v və r ) daxil olduğundan onu həll etmək olmaz. Belə olduqda N.Bor elektronun hərəkət miqdarı (impuls) momentinin mvr istənilən qiymət deyil diskret və ya kvantlaşmış qiymətlər aldığını qəbul edir:
1.5
Burada r - orbitin kvant ədədi olub 1, 2, 3, 4, … tam qiymətlər alır.
(1.4) və (1.5) ifadələrini tənliklər sistemi kimi həll etsək elektronun verilmiş stasionar orbit üzrə sürətini (v_n) və bu orbitin radiusunu (r_n) hesablamaq üçün aşağıdakı tənlikləri almış olarıq:
1.6

1.7
Müəyyən orbit üzrə hərəkət edən elektronun tam enerjisinin (E) onun kinetik
və potensial enerjiləri cəminə bərabər olduğunu qəbul etsək, yaza bilərik:
1.8
(1.4) tənliyindən mv²-nın qiymətini ( ) (1.8) tənliyində yerinə yazsaq alarıq:
1.9
E-nin bu qiymətini (1.3) tənliyində yerinə yazıb r-i (1.7) tənliyindəki qiyməti ilə əvəz etsək aşağıdakı tənlik alınar:
1.10
Bor tərəfindən çıxarılmış bu tənlik hidrogen spektrində ayrı-ayrı spektr xətlərinin dalğa tezliyini hesablamağa imkan verir.
(1.10) tənliyindəki sabiti 0,1% səhvlə Ridberq sabiti ilə uzlaşır ki, bu da Bor nəzəriyyəsinin ən böyük müvəffəqiyyətlərindən biri hesab olunur.
Beləliklə, N.Borun irəli sürdüyü quruluş nəzəriyyəsi əsa- sında hidrogenin xətti spektrini düzgün izah etmək olurdu.
N.Bor müəyyən etdi ki, atomların energetik halı kvantlaşmış şəklindədir. Spektrdə hər bir xəttin alınması elektronun yuxarı energetik səviyyədən aşağı energetik səviyyəyə keçməsi nəticə- sində ayrılan enerji kvantının hesabına meydana çıxır. Bor nəzəriyyəsi əsasında hidrogenin spektri üzrə aparılan hesablamaların nəticələri kifayət qədər dəqiqliklə təcrübi qiymətlərlə üst-üstə düşürdü. Sonrakı tədqiqatlar da Borun atomda enerji səviyyələrinin diskretliyi ideyasını təsdiq etmiş oldu.
Lakin, Bor nəzəriyyəsinin əsaslı çatışmayan cəhətləri var idi. Belə ki, bu nəzəriyyəni helium daxil olmaqla çoxelektronlu atomlara eləcə də hidrogen spektrinin incə quruluşuna, yəni maqnit və ya elektrik sahələrində spektr xətlərinin bir-birinə ya- xın yerləşən nazik xətlərə parçalanmasına (Zeeman və Ştark effekti) tətbiq etmək olmurdu.
1916-ci ildə Zommerfeld (Almaniya) göstərmişdir ki, göstə- rilən hadisənin səbəbi eyni kvant təbəqəsinin yarımsəviyyələrdən təşkil olunmasıdır, yəni elektronların eyni kvant təbəqəsi daxilində enerjiləri bir-birindən müəyyən dərəcə fərqlənən yarımsəviyyələrdə yerləşməsidir.
Zommerfeld yarımsəviyyələrin meydana çıxmasını elektronların nüvə ətrafında elleptik orbitlər üzrə hərəkəti ilə izah edirdi. Dairəvi orbit üzrə hərəkət zamanı elektronun yeganə dəyişən koordinatı fırlanma bucağı olduğu halda, elleptik orbit üzrə hərəkət zamanı isə fırlanma bucaği ilə yanaşı radius vektor da dəyişir.
Odur ki, elektron elleptik orbit üzrə hərəkətdə baş kvant ədədi (n) ilə yanaşı orbital kvantn ədədi (l) adlanan iki kvant ədədi ilə xarakterizə olunur. Ellepsin böyük yarımoxunun qiyməti baş kvant ədədi, kiçik yarımoxunun qiymətı isə orbital kvant ədədinin qiyməti ilə müəyyən olunur.
Lakin birləşmiş Bor-Zommerfeld nəzəriyyəsi çoxelektronlu atomların quruluşunun şərhində qarşıya çıxan bir çox suallara cavab verə bilmirdi. Müəyyən edildi ki, elektrona təkcə diskret hissəcik kimi baxmaq olmaz, o həm də foton kimi korpuskulyar- dalğa dualizminə malikdir.
Odur ki, elektrona makroskopik ci- simlərin qanunlarına tabe olan yüklü hissəcik kimi baxmaq anla- yışını dəyişmək lazım gəlirdi və bununla əlaqədar mikrohissəciklərə tətbiq olunan yeni nəzəriyyənin işlənməsi tələb olunurdu.


Ədəbiyyat
1) Ə.B.Əliyev . Ümumi Kimya.Dərslik.Bakı, “Nurlan”,2007.