Atom Modelleri — AYT örnek sorular ve çözümleri

Rutherford'un altın levha deneyi, atomun kütlesinin ve pozitif yükünün çok küçük bir çekirdekte toplandığını gösterdi; ancak bu model, dolanan elektronun neden ışıma yaparak çekirdeğe düşmediğini açıklayamadı.

Bohr bu sorunu kararlı yörüngeler ve kesikli enerji düzeyleriyle çözdü. Atom Modelleri konusu Thomson'dan modern bulut modeline uzanan bu gelişimi ve hidrojen atomunda enerji düzeyleri arasındaki geçişleri kapsar. Uyarılma için foton enerjisinin iki düzey arasındaki farka tam olarak eşit olması gerekir.

Sorular uyarılmış atomların yayabileceği farklı çizgi sayısını hesaplatabilir, iyonlaşma enerjisini sorgulayabilir ya da tarihsel gelişmeleri doğru modelle eşleştirmeyi isteyebilir.

Örnek sorular

Bir şık seç, doğru mu değil mi hemen görürsün — hiçbir şey kaydedilmez, hesap gerekmez.

1. soruKolay

Atom modelleriyle ilgili bazı gelişmeler aşağıda numaralandırılmıştır.

I. Elektronların çekirdek etrafında belirli yarıçaplı kararlı yörüngelerde dolandığı ve bu yörüngelerde ışıma yapmadığı önerilmiştir.

II. Atomun pozitif yükünün ve kütlesinin büyük kısmının çok küçük bir çekirdekte toplandığı ileri sürülmüştür.

III. Elektronların konumlarının olasılık dağılımlarıyla (orbitallerle) betimlendiği kuantum mekaniksel model ortaya konmuştur.

Bu gelişmelerin tarihsel sırası aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı göster

Cevap: C — II - I - III

Kısaca — Atom modelleriyle ilgili gelişmelerin tarihsel sıralaması II - I - III şeklindedir.

Rutherford 1911 yılında yaptığı saçılma deneyiyle atomun kütlesinin ve pozitif yükünün merkezdeki çok küçük bir çekirdekte toplandığını ortaya koymuştur (II).

Bohr 1913 yılında bu çekirdek etrafında elektronların belirli açısal momentuma sahip kararlı yörüngelerde ışıma yapmadan dolandığını öne sürmüştür (I).

Son olarak 1920'lerde geliştirilen modern kuantum mekaniğinde elektronların kesin yörüngeleri yerine bulunma olasılıklarının dağılımı olan orbitaller tanımlanmıştır (III).

2. soruKolay

Çok sayıda özdeş hidrojen atomunun elektronları dışarıdan enerji verilerek $n = 5$ düzeyine çıkarılıyor. Daha sonra atomların farklı geçiş yollarıyla temel hâle dönmesine izin veriliyor.

$n = 1, 2, 3, 4, 5$ düzeyleri arasındaki tüm olası ışımalı geçişler gerçekleştiğine göre yayılan ışıkta en fazla kaç farklı enerjide foton gözlenebilir?

Cevabı göster

Cevap: E — 10

Kısaca — $n = 5$ düzeyine uyarılmış atomların temel hâle dönerken yapabileceği farklı ışıma sayısı $\frac{n (n - 1)}{2} = \frac{5 \cdot 4}{2} = 10$ olur.

Her bir ışıma, elektronun daha üst bir enerji düzeyinden daha alt bir düzeye tek bir adımda geçmesiyle oluşur; dolayısıyla olası foton sayısı 5 enerji düzeyi arasından seçilebilecek ikililerin sayısına eşittir: $(\binom{5}{2}) = \frac{5 \cdot 4}{2} = 10$ . Bu geçişler $n = 1$ ’e doğrudan 4 geçiş, $n = 2$ ’ye 3 geçiş, $n = 3$ ’e 2 geçiş ve $n = 4$ ’e 1 geçiş olmak üzere $4 + 3 + 2 + 1 = 10$ şeklinde de toplanabilir. Sadece doğrudan veya basamaklı tek bir yolu düşünerek $n - 1 = 4$ yanıtına gitmek sık yapılan bir hatadır; çok sayıda atom olduğu için tüm alternatif yollar aynı anda gerçekleşir.

3. soruKolay

Başlangıçta $n = 2$ düzeyinde bulunan bir elektron, enerjisi $2, 55 e V$ olan bir fotonu soğuruyor. Hidrojen atomunda $E_{n} = - 13, 6 / n^{2} e V$ bağıntısı geçerlidir, $n = 2$ düzeyinden iyonlaşma için gereken enerji ise $3, 40 e V$ ’dir. Fotonla uyarılma, foton enerjisinin ilgili düzey farkına eşit olmasıyla gerçekleşir.

Fotonun tüm enerjisi atom tarafından alındığına göre elektron hangi enerji düzeyine çıkar?

Cevabı göster

Cevap: A — $n = 4$

Kısaca — Elektron fotonu soğurduktan sonra $n = 4$ enerji düzeyine çıkar.

Hidrojen atomunda verilen $E_{n} = - 13, 6 / n^{2} e V$ bağıntısına göre başlangıçtaki $n = 2$ düzeyinin enerjisi $E_{2} = - 13, 6 / 4 = - 3, 40 e V$ ’dir. Elektron $2, 55 e V$ enerjili bir foton soğurduğunda son enerjisi $E_{son} = - 3, 40 + 2, 55 = - 0, 85 e V$ olur. İyonlaşma enerjisi $3, 40 e V$ olup soğurulan enerji bundan küçük kaldığı için elektron atomdan kopmaz. Çıktığı düzeyi bulmak için $- 0, 85 = - 13, 6 / n^{2}$ eşitliği kurulduğunda $n^{2} = 16$ ve buradan $n = 4$ bulunur. Fotonun enerjisini düzey farkı yerine doğrudan temel hâl farklarıyla karıştıranlar veya iyonlaşma sınırını aştığını düşünenler yanılgıya düşmektedir.

Atom Modelleri — AYT örnek sorular ve çözümleri

Konu özeti

Örnek sorular

Diğer AYT konuları

Fizik