Atomun Vektör Modeli

[Biyolokum]

Elektronların yörünge ve spin açısal momentleri ve buna bağlı olarak dipol momentleri vektörel bir büyüklüktür. Dolayısıyla bir atoma her enerji seviyesinde bir dipol moment karşılık gelir.

En basit hidrojen atomun da bile sonsuz sayıda kuantum seviyesi olduğuna göre, en az bir o kadar da dipol momenti olacaktır. Buna bağlı olarak atomun vektör modeli yörünge kuantum sayısı L=2 olan bir seviye (2L+1) defa Zeeman yarılmasına (kısaca elektrik alanı uygulandığındaki yarılmalardır) uğrar ve dış alanı içinde yarılma ve yönelmeler oluşur. Bu atomik vektör durumu dolmamış orbital grupları için geçerlidir. Dolayısıyla elektronların açısal momentumlarının toplamının bulunmasına ‘atomun vektör modeli’ denir.

Tam dolu orbital grupları bu duruma katkı sağlamazlar. Tam dolmamış orbital gruplarının elektronlarının orbital, spin ve açısal momentumları sırasıyla L(i), S(i), ve J(i) şeklinde gösterilir. Burada L; atomun orbital açısal momentumunu, S; atomun spin açısal momentumunu ve J; atomun açısal momentumunu göstermektedir. Atomik sistemin tek elektronlu toplam açısal momentumu J=L+S denklemiyle verilir.

Atomun toplam açısal momentumunun bulunmasında ise 2 yol vardır.

Atom numarası z<40 olan elementler için L ve S açısal momentumu korunumludur. Dolayısıyla Z>40 için açısal momentumu ikinci yoldan bulunur. Bunu da ilk kez Amerikalı astronom H.N.Russel ve Amerikalı fizikçi F.A.Saunders tarafından bulunduğundan buna Russel-Saunders ya da L-S çiftleşmesi denir. Atomik spektrum durumlarının açıklanması atomun vektör modelinin ise açıklığa kavuşmasına neden olmaktadır.

Çok elektronlu atomik sistemlerin spektrumlarına ilişkin çizgilerinin incelenmesi elektronların da kendi eksenleri etrafında dönmeleri sonucu oluşan ‘spin açısal momentum’larının da göz önüne alınmaları gerekir. Spin açısal momentumu S olmak üzere S=s h/2π=s.h (Planck çizgi) şeklinde verilir. Eşitlikte ise s kuantum sayısı ya da spin kuantum sayısı olarak bilinir ve bir vektörel büyüklük olup 1/2 şiddetindedir. Çok elektronlu sistemlerde toplam spin vektörü elektronların ayrı ayrı sahip oldukları S vektörlerinin vektörel toplamıyla saptanabilir. Atomik sistemlerde elektron sayısı tek ise s 1/2 tek katlarına, çift ise 1/2’nin çift katlarına eşit olmaktadır.

[1]. Prof.Dr. Mustafa Cebe – Kuantum Kimyası (Dora Basın Yayınevi – 2011)

[2]. Prof.Dr.Erol Aygün – Prof.Dr.D.Mehmet Zengin – Kuantum Fiziği (Bilim Yayınları-2009)

[3]. Prof.Dr.Yüksel Sarıkaya – Fizikokimya (Gazi Kitabevi Yayınları-2011)