Kuantum mekaniğine gre; rneğin hidrojen atomunun, tek bir protondan oluşan çekirdeğinin etrafındaki elektron; sürekli değil, ancak kuantum sıçramalarıyla değişebilen enerji değerleri alabiliyor. Yrüngedeki açısal momentumun büyüklüğü de; yine kesintili bir şekilde, sıçramalarla değişebiliyor. te yandan, açısal momentumun sadece büyüklüğünü bilmek yetmiyor. Uzaydaki ynelişini de bilmek gerekiyor ve bu; belli bir, rneğin seçilen herhangi bir koordinat sisteminin z ekseni üzerindeki bileşeninin bilinmesini gerektiriyor. Durum yle ki; bu z bileşeni, yani açısal momentumun ynü de ancak kesintili bir şekilde, yine sıçramalarla değişebiliyor. Fiziksel değişkenlerin değerlerini belirleyen kesintili sayılara, 'kuantum sayıları' deniyor. Dolayısıyla elektronun fiziksel durumunu; sırasıyla n, l ve m ile gsterilen; enerji, açısal momentum ve yn kuantum sayıları belirliyor. Şyle ki; enerji kuantum sayısı n, 1'den başlayarak pozitif tamsayı değerler (1, 2, 3,...) alabiliyor ve artan n değerleri; çekirdeğe en yakın olan en düşük düzeyliden başlayarak, giderek artan enerjilere sahip olup yükselen 'yrünge kabukları' veriyor. Belli bir n değeri için, açısal momentum kuantum sayısı l; sıfırdan n-1'e kadar, n tane farklı değer (0, 1,... n-1) alabiliyor ve l'nin her değeri, o kabuk içerisindeki farklı bir yrünge grubunu veriyor. Belli bir l değerine ait m değerleri ise; -l'den +l'ye kadar, (2l+1) tane farklı değer (-l, -l+1,..., 0, 1,... l-1, l) alabiliyor ve bu değerlerden her biri, ilgili gruptaki yrüngelerden birini belirliyor. Dolayısıyla; kuantum mekaniği denklemlerinin çzümü, değerlerinin olası her üçlüsü için bir 'dalga fonksiyonu' veriyor ve bunlara, 'zdurum' dalga fonksiyonları deniyor. Bu fonksiyonların şeklini, sadece l kuantum sayısı, tek başına belirliyor. rneğin, n değeri ne olursa olsun, l=0 fonksiyonları hep küresel simetrik. l=1 fonksiyonları ise; üç ayrı koordinat ekseni üzerinde oturmuş, birer çift simetrik lob şeklinde. l=2 veya 3 için şekiller daha karmaşık. Elektron bu 'kuantum zdurumları' arasındaki geçişleri sırasında, aradaki enerji farkına eşdeğer frekansta ışınlar yayıyor veya soğuruyor. Dolayısıyla sz konusu kuantum durumları, tarihsel bir alışkanlıkla; bu ışınların, atomların ışıma spektrumunda sergilediği niteliklere bağlı olarak isimlendiriliyor. rneğin küresel simetrik l=0 dalgalarına, spektrum çizgileri keskin olduğundan, bu szcüğün İngilizcesinin başharfiyle 's dalgaları' deniyor. l=1 dalgalarına, 'birincil' anlamında 'p,' l=2 dalgalarına da, 'dağınık' anlamında 'd' dalgaları deniyor. Hal byle olunca; l=3 ve 4 dalgaları da, 'f' ve 'g' simgeleriyle devam ediyor. Sonuç olarak; n=1 değeri için, l ancak 0 olabiliyor ve m de yine, ancak 0 değerini alabiliyor. Bu durumda sadece bir 's' dalga fonksiyonu var. Buna 1s dalga fonksiyonu deniyor. n=2 için, l=0 veya l=1 olabiliyor. Birinci durumda m ancak 0 değerini alabilirken, yani yine tek bir 's' dalga fonksiyonu (2s) varken; l=1 halinde; m (-1, 0, 1) değerlerine sahip olabiliyor ve ortaya üç farklı 'p' dalga fonksiyonu (2p) çıkıyor. n=3 için, l=2 değerini de alabiliyor ve bu durumda, ncekilere ek olarak; m kuantum sayısı 5 farklı değer alabildiği için, çzümlerden 5 farklı 'd' dalga fonksiyonu (3d) çıkıyor. Nihayet n=4 halinde, l'nin üst değeri 3 için, m'nin olası değerlerinin sayısı 7'dir ve 7 adet 'f' dalga fonksiyonu (4f) vardır. n=5 halinde de, l=4 için 9 dalga fonksiyonu (5g)... Her kabuktaki yrünge grupları, ilgili n değerinin ardından; o n için mümkün olan l değerleri için, l'nin değerine işaret eden ve yrüngenin şeklini belirleyen harflerle gsteriliyor. Şyle ki: n=1: 1s n=2: 2s 2pn=3: 3s 3p 3dn=4: 4s 4p 4d 4fn=5: 5s 5p 5d 5f 5g Yalnız bir hidrojen atomundaki elektronun fiziksel çevre koşullarını sadece, protonun çekme kuvveti belirlemektedir. Bu çevre koşulları; elektronu belki de uzayda zgürce seyahat ederken yakalamış ve kendisine, zdurum dalga fonksiyonları torbasından oluşan bir dizi seçenek sunmuştur. Elektron bu zdurum fonksiyonlarından, yani yrüngelerden herhangi birine yerleşebilir. Hangisine yerleşeceği, tarihçesine bağlıdır. Hangisi olursa olsun; yerleştiği yrüngenin dalga fonksiyonu, elektron hakkındaki tüm fiziksel bilgileri içerir. rneğin, dalga fonksiyonunun mutlak değerinin karesi, elektronun konumuyla ilgili bir olasılık dağılımı verir. Bu olasılık dağılımının, uzayın herhangi bir blgesi üzerindeki toplamı , elektronun o blgede bulunma olasılığına eşittir. Dolayısıyla elektron herhangi bir anda; uzayın bir veya diğer blgesinde, hatta ikisinde birden bulunabilir. Olasılık dağılımının konumla çarpımının tüm uzay üzerinden toplamı , elektronun o zdurumda ikenki 'ortalama konum'unu verir. Bu değer, küresel simetrik s yrüngeleri için, doğal olarak sıfırdır. Elektronla ilgili; rneğin enerji, momentum ve açısal momentum gibi diğer fiziksel değişkenlerin ortalama değerleri de keza, zdurum dalga fonksiyonundan, uygun operasyonlarla elde edilebilir. Ama bu değerler, çzüm sırasında zaten elde edilmiştir ve her zdurumun kuantum sayıları tarafından, tek birer değer olarak belirlenmektedir. Aslında, kuantum mekaniğinde fiziksel değişkenlerin her birine, matematiksel birer 'operatr' karşılık geliyor. zgün durumlardan birinin işgali halinde, ilgili operatrün o z dalga fonksiyonu üzerine doğrudan etkisiyle, ilgili fiziksel değişkenin değeri elde edilebiliyor. Ancak, elektronun illa da bu zdurumlardan, sadece birini veya diğerini işgal ediyor olması gerekmiyor. Geçmişteki etkileşimlerinin tarihçesine, yani yapılan incelemenin başlangıç koşullarına bağlı olarak, devreye birden fazla zdurum fonksiyonu da girebiliyor. Dolayısıyla elektronun herhangi bir andaki 'kuantum mekaniksel durum'u genelde, illa da bu olası zdurum fonksiyonlarından tek biri veya diğeriyle değil ve fakat birkaçının; büyüklüklerini o anki fiziksel koşulların belirlediği ağırlık katsayılarıyla tartılmış bir toplamı tarafından veriliyor. rneğin; belli bir başlangıç enerji düzeyindeki elektronun daha yüksek bir enerji düzeyine uyarılması veya uyarılmış bir atomdaki elektronun, daha düşük bir enerji düzeyine geçişi sıralarında olduğu gibi... Elektronun o anki durumunu betimleyen bu, daha karmaşık olan 'toplam dalga fonksiyonu' da keza, elektron hakkındaki tüm fiziksel bilgileri içeriyor. Fiziksel değişkenlerden herhangi birinin değeri, ilgili matematiksel operatr kullanılarak bu dalga fonksiyonundan türetilebiliyor. Bu durumda doğal olarak; konum zaten yleydi; ama enerji ve açısal momentum gibi diğer fiziksel değişkenlerin de, kesin değerleri değil, ancak ortalamaları hesaplanabiliyor. Fiziksel değişkenlerin değerlerindeki bu belirsizlikler, kuantum mekaniğinin yetersizliğinden kaynaklanmıyor, maddenin dalga davranışı yle olduğu için byle. rneğin bir parçacığın, diyelim konumunun x koordinatıyla, momentumunun x bileşeninin 'eşlenik çift' oluşturduğu syleniyor ve byle değişken çiftleri için kesin değerlerin, aynı anda belirlenmesi mümkün olamıyor. Çünkü Heisenberg'in keşfettiği temel bir kuantum mekaniği ilkesine gre; rneğin x ve px değerlerindeki belirsizliklerin, xpx /2 eşitsizliğini sağlaması gerekiyor. Bu 'belirsizlik ilkesi', tüm 'eşlenik çift'ler için geçerli. rneğin zaman ve enerji için; Et/2 olması gerekiyor. Yani eşlenik çiftlerden birinin değeri ne kadar büyük bir kesinlikle lçülmeye çalışılırsa, lçülebilmişse; diğerinin değeri o kadar belirsizleşiyor. Bu durum lçüm sürecinin sağlıksızlığından değil; lçüm amacıyla kullanılan herhangi bir düzeneğin, lçüm değerlerini kaçınılmaz olarak etkilemesinden kaynaklanıyor. rneğin, parçacığın x koordinatının belirlenebilmesi; üzerine o parçacığın boyutları düzeyinde dalga boyuna sahip bir fotonun gnderilip, parçacıktan geri yansıtılmasını gerektiriyor. Halbuki bu süreç, fotonun aktardığı momentum nedeniyle, parçacığın konumunu etkiliyor. Bu nedenledir ki, atomlardaki elektronların, iyi tanımlanmış net yrüngelerde hareket ediyorlarmış gibi düşünülmemesi gerekiyor. te yandan, parçacığın enerjisini kesin olarak belirleyerek E=0'ı yakalamak, sonsuz zaman alan bir lçüm sürecini gerektiriyor. Veya parçacığın mrü ne kadar kısa ise, enerjisindeki belirsizlik o kadar artıyor. Dolayısıyla, çok kısa mürlü parçacıklar, enerjinin korunumu ilkesini zedelemeksizin, çok büyük enerjilere sahip olabiliyorlar ve byle parçacıklara, onca kısa mürleri nedeniyle adeta 'realite'nin gzünden kaçabildiklerinden dolayı, 'sanal' parçacıklar deniyor. Standart Teori'de çok nemli sonuçları var veya çok nemli bir rol oynuyorlar... Bu belirsizlikler çerçevesinde, hidrojen atomunu net ve kesin yrüngelerden oluşuyormuş gibi düşünmemek gerekir. Keza atomun, net bir yarıçapı yoktur. Ancak ortalama değerlerden sz edilebilir. Elektron eğer n=0, yani 1s yrüngesine yerleşmişse, 'temel durum' dalga fonksiyonunu işgal ettiği veya atomun 'temel durum'da bulunduğu sylenir. Elektron bu durumda iken, uygun miktarlarda enerji soğurduğu takdirde, daha yüksek enerji düzeylerine geçiş yapabilir. Soğurması gereken 'uygun' enerji miktarı, arasında geçiş yaptığı iki düzey arasındaki fark kadardır. Daha yüksek enerji düzeylerine tırmandıkça, elektron çekirdekten daha uzaklarda daha fazla zaman harcamaya başlar. Yani uyarılmış atomun, ortalama yarıçapı büyümüştür. Eğer bu geçiş başka bir kabuğun yrüngelerinden birine yapılmışsa, yarıçap daha da fazla büyür. Nihayet; elektron temel durumda iken, yeterince enerji soğurduğu takdirde, protonun çekim kuvvetinden kurtulup serbest hale gelebilir. Bunu ancak başarabileceği enerji miktarına, 'iyonlaşma enerjisi' denir. Daha da fazla enerji soğurması halinde, iyonlaşma enerjisinden geriye kalan miktar kadar kinetik enerji kazanmış olur ve protondan uzaklaşır. Hidrojen atomu için elde edilmiş olan yrünge çzümlerine, sırasıyla artan sayıda elektron yerleştirmek suretiyle, diğer atomların yrünge şemalarını, yaklaşık olarak da olsa elde etmek mümkündür. "Çevrelerine uymak için kendini yontanlar, tükenip giderler" Connection MSN: koray@maviates. org