Bir hidrojen atomunun bazı enerji düzeyleri aşağıdaki tabloda verilmiştir: | Enerji Düzeyi | Enerji Değeri (\text{eV}) | | :--- | :--- | | n = 1 (Temel Hâl) | 0 | | n = 2 | 10{}20 | | n = 3 | 12{}09 | | İyonlaşma Sınırı | 13{}60 | Temel hâldeki hidrojen atomlarının bulunduğu seyreltik bir gaz ortamı

Bir hidrojen atomunun bazı enerji düzeyleri aşağıdaki tabloda verilmiştir: | Enerji Düzeyi… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Bir hidrojen atomunun bazı enerji düzeyleri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Enerji Düzeyi	Enerji Değeri ( $\text{eV}$ )
$n = 1$ (Temel Hâl)	$0$
$n = 2$	$10{}20$
$n = 3$	$12{}09$
İyonlaşma Sınırı	$13{}60$

Temel hâldeki hidrojen atomlarının bulunduğu seyreltik bir gaz ortamına kinetik enerjisi $E$ olan elektronlar gönderildiğinde, çarpışma sonrası ortamdan ayrılan elektronların kinetik enerjisi $0{}31\text{ eV}$ veya $2{}20\text{ eV}$ olarak ölçülüyor.

Çarpışmaların ardından ortamda uyarılmış hâlde kalan hidrojen atomlarını iyonlaştırmak amacıyla bu ortama;

I. $1{}50\text{ eV}$ enerjili foton

II. $3{}50\text{ eV}$ enerjili foton

III. $13{}60\text{ eV}$ enerjili foton

gönderiliyor.

Buna göre, gönderilen bu fotonlardan hangileri uyarılmış atomlardan en az birini iyonlaştırabilir?

A
Yalnız I
B
Yalnız II
C
I ve II
II ve IIICevap
E
I, II ve III

Cevap

II ve III öncüllerinde verilen fotonlar uyarılmış atomlardan en az birini iyonlaştırabilir.

Doğru seçenek, uyarılmış durumdaki atomların iyonlaşma eşiklerini aşan fotonları içerir. Elektronların saçılma enerjilerinden atomların n=2 ve n=3 düzeylerine uyarıldığı bulunur. n=2 düzeyindeki atom için iyonlaşma enerjisi 3,40 eV, n=3 düzeyindeki atom için ise 1,51 eV'dir. 3,50 eV ve 13,60 eV enerjili fotonlar bu eşiklerden büyük olduğu için uyarılmış atomları iyonlaştırabilir. Ancak 1,50 eV enerjili foton her iki eşik değerinden de küçük olduğundan iyonlaşma gerçekleştiremez.

Adım Adım Çözüm

Elektronların uyardığı atomların hangi enerji düzeylerine çıktığını belirleme

Gelen elektronların saçılma sonrası kinetik enerjileri

0{}31\text{ eV}

2{}20\text{ eV}

'dir. Bu iki enerji arasındaki fark:

2{}20 - 0{}31 = 1{}89\text{ eV}

olur. Tablodaki enerji seviyeleri incelendiğinde,

n=3

n=2

düzeylerinin enerjileri arasındaki farkın da

12{}09 - 10{}20 = 1{}89\text{ eV}

olduğu görülür. Buradan, gelen elektronların enerjisinin

E = 12{}40\text{ eV}

olduğu ve atomları

n=2

ile

n=3

düzeylerine uyardığı anlaşılır.

Çarpışma sonrasında ortamda hangi uyarılmış enerji düzeylerinde atom bulunduğunu tespit etmek.

Uyarılmış düzeylerdeki atomların iyonlaşması için gereken minimum enerjileri hesaplama

n=2

düzeyindeki bir atomu iyonlaştırmak için gereken enerji:

E_{\text{iyon,2}} = 13{}60 - 10{}20 = 3{}40\text{ eV}

'dir.

n=3

düzeyindeki bir atomu iyonlaştırmak için gereken enerji:

E_{\text{iyon,3}} = 13{}60 - 12{}09 = 1{}51\text{ eV}

'dir.

İyonlaşma için gönderilecek fotonların sahip olması gereken eşik enerjilerini bulmak.

Gönderilen fotonların enerjilerini iyonlaşma eşikleriyle karşılaştırma

Fotonların bir atomu iyonlaştırabilmesi için enerjisinin, o atomun bulunduğu düzeydeki iyonlaşma enerjisine eşit veya bu değerden büyük olması gerekir (

E_{\text{foton}} \geq E_{\text{iyon}}

). Bu durumda:
- I. Foton (

1{}50\text{ eV}

1{}50\text{ eV} < 1{}51\text{ eV}

1{}50\text{ eV} < 3{}40\text{ eV}

olduğu için hiçbir atomu iyonlaştıramaz.
- II. Foton (

3{}50\text{ eV}

3{}50\text{ eV} > 3{}40\text{ eV}

3{}50\text{ eV} > 1{}51\text{ eV}

olduğu için hem

n=2

hem de

n=3

düzeyindeki atomları iyonlaştırabilir.
- III. Foton (

13{}60\text{ eV}

13{}60\text{ eV} > 3{}40\text{ eV}

13{}60\text{ eV} > 1{}51\text{ eV}

olduğu için uyarılmış atomları iyonlaştırabilir.

Hangi fotonların iyonlaşma şartını sağladığını belirlemek.

Anahtar Kavram

Atomların elektronlarla uyarılması sırasında enerji korunumu ve uyarılmış atomların fotonlarla iyonlaşması için gereken minimum enerji şartı.

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru