Kuantum başlı başına çoğu zaman fizik bilimine ilgi duyan veya çeşitli derslerde kuantum ve ilgili kavramlarla haşir nesir olmak durumunda kalan kişilerce karışık bulunan ve çoğu zaman da tatmin edici bir tanım yapılmadan bırakılan bir kavramdır. Kuantum ile ilgili sitemizde yer alan Bir Teorinin Serüveni:Kuantum ve Kuantum Teorisinin Felsefesi başlıklı yazılara göz atabilirsiniz. Daha detaylı bilgiler içeren yazı istekleriniz için de bizimle onlinefizik iletişim sayfamız aracılığı ile iletişime geçebilirsiniz.
Bu yazımızda kuantum kavramını irdelemek yerine kuantum sayıları hakkında bilgiler sunacağız.
Kuantum sayıları diye adlandırdığımız değişkenler bizlere atomlarda yer alan elektronların hangi yörüngelerde yer aldığı ve bu yörüngelerdeki hareketleri hakkında çeşitli bilgiler sunmaktadır. Bohr atom modelinde bir elektronun hareketi hakkında bilgi vermek için tek bir değer isimizi görmekteydi. Bu değer ise elektronun çekirdekten olan uzaklığını diğer bir deyişle elektronun hangi yörüngede dolandığını belirten değerdi. n harfi ile gösterilen bu değer 1,2,3,4 vs gibi artan değerler almaktaydı. Bu değerin arttıkça elektronun çekirdekten daha uzak bir yörüngede hareket ettiğini bize ifade etmektedir. Örneğin 2 numaralı yörüngede hareket eden elektron 1 numaralı yörüngede hareket eden elektrondan daha uzak bir konumda çekirdek etrafında hareket etmektedir. Bu uzaklık kavramı da aslında bizi enerji düzeyi kavramına götürmektedir.
Bohr atom modelinin yetersizliği araştırmalarca ortaya konulunca elektronların hareketleri ile ilgili tek bir sayı bizler için yeterli gelmemeye başlamıştır. Schrodinger dalga denklemi elektronun belli bir konumda bulunma ihtimalleri ile ilgili bize bilgi verirken ayni zamanda Schrodinger modeli Bohr’un söylediğinin aksine 3 boyutlu bir uzayda yer alan elektronun yörüngesi hakkında bir şeyler söyleyebilmek için birden fazla değişkene ihtiyaç duyduğumuzu da bizlere göstermiştir.
Bu doğrultuda elektronun yörüngesi için 4 değişken karşımıza çıkmaktadır. Bu değişkenler ise kuantum sayıları olarak adlandırılmaktadır.
Bunlardan ilki Baş Kuantum Sayısı (n) olarak adlandırılan ve ayni Bohr atom modelinde olduğu gibi elektronun çekirdekten olan uzaklığını betimleyen bir sayıdır. Bu sayı arttıkça elektronun çekirdekten daha uzak bir yörüngede yer aldığını söyleyebiliriz. n pozitif herhangi bir tamsayı olabilir (n=1, 2, 3, 4 ……….)
Elektronun yörüngesi ile ilgili bilmemiş gereken diğer kuantum sayısı ise Açısal Kuantum Sayısıdır (l). l bize elektronun yörüngesinin sekli hakkında bilgi vermektedir ve (n-1)’e kadar olan değerleri alabilmektedir. Örneğin n=3 olan elektron için l 0,1 veya 2 değerlerinden birisi olabilir. l değerlerinde sadece 0 bize yörüngenin küresel bir yörünge olduğunu söyler. Diğer değerlerde ise yörünge küresel değil farklı şekillerdedir. Çeşitli l değerlerinin ifade ettiği şekilleri aşağıdaki resimden görebilirsiniz.
Şekilde gösterilen yörüngeler farklı doğrultularda yer alabilirler. Bu durumu ifade etmek içinse yeni bir kuantum sayısına ihtiyacımız vardır. Bu kuantum sayısı ise manyetik kuantum sayısı olarak bilinmekte ve m ile gösterilmektedir. ml ise –l ile +l arasında yer alan herhangi bir değerde olabilir. Örneğin l=2 için ml -2,-1,0,1,2 değerlerinden herhangi birisi olabilir.
Şuana kadar vermiş olduğumuz 3 kuantum sayısı elektronun nasıl bir yörüngede hareket ettiğini tanımlamaktadır. Bunlara ek olarak 4. bir kuantum sayısı olan Elektron Spin Kuantum Sayısı ise elektronun hangi doğrultuda donduğunu bize söylemektedir. Bu kuantum sayısı ms ile gösterilmektedir. ms -1/2 ve +1/2 olmak üzere iki değer alabilmektedir. -1/2 aşağı yönlü bir ok ile betimlenirken +1/2 ise yukarı doğru bir ok ile betimlenmektedir.
