Elementlerin İmzası

 Enerji

Gördüğümüz, duyduğumuz, dokunduğumuz, tattığımız veya birşekilde hissettiğimiz her varlık aslında birer enerjidir. Enerji; evrenin gerçek kurucusu ve tek hakimidir. Bu gün bildiğimiz dünyada enerjiyi pek çok farklı dönüşümde kullandığımız gibi pek çok maddeyi de enerji üretiminde kullanabiliyoruz. Aslında bütün varlıklar enerjiye çevrilebilir, hatta bütün varlıklar enerji üretmektedir. Bu nedenle eğer bir varlığı tanımak istiyorsak bunun en kesin ve en iyi yolu enerjisine göre bir analiz yapmaktır.

Atomların Yörüngeleri

Atomlarda bulunan elektron yörüngeleri aslında birer enerji seviyesidir, her atomun farklı seviyelerde yörüngeleri ve bu yörüngelerde farklı sayılarda elektronları vardır. Elektronlar bu yörüngeler arasında geçiş yapabilirler ancak geçiş yapmaları için enerji almaları ya da enerji vermeleri gerekir. Sonuçta hayatta herşeyin bir bedeli var. 

Yörüngeler elektriksel çekim sebebiyle olur, yani atom çekirdeğinin enerjisi. Bunu güneş ve etrafındaki gezgenler gibi düşünebilirsiniz. Elektronlar bu yörüngelerde dalgalı çemberler şeklinde hareket ederler, bazen elektronlar bu yörüngeler arasında kuantum sıçramaları yaparak geçiş yaparlar. Bunun sebebi enerji almaları yada vermeleridir. Yörünge ne kadar geniş ise enerji o kadar büyüktür. Yani elektron enerji aldığında daha büyük bir yörüngeye geçerken, enerji verdiğinde daha küçük bir yörüngeye geçer.

Elektronların büyük yörüngeye geçişlerinin sebebi biliniyor ancak küçük yörüngelere geçişlerinin sebebi net olarak bilinmemekte. Büyük yörüngeye geçme sebepleri genelde atomun ışık absorbe etmesidir. 

Unutmayın her element atomu farklı enerji seviyelerinde yörüngelerine sahiptir. Bu önemli çünkü birazdan bu bilgileri kullanarak tüm evreni inceleyebileceğiz.

Spektrum Çizgileri

Üçgen bir prizmaya ışık tuttuğunuzda ışığı kırarak onu oluşturan bütün dalgaboylarındaki ışınları görebilirsiniz. Bildiğimiz gök kuşağı. Tabi bu gök kuşağında gördüğümüz her renk aslında birer dalga boyu demektir yani her biri farklı enerjilere sahip ışınlardır. Eğer yeterince inceleyebilirseniz bu spektrumdaki ışınların aralarında siyah çizgiler yani karanlık bölgeler olduğunu görebilirsiniz. Bu siyah çizgiler sayesinde spektrum ışınlarını, elementlerin barkodu gibi kullanabiliyoruz. 

Şimdi bu siyah çizgiler nasıl oluşuyor ve nasıl oluyor da biz bunlara bakarak elementleri tanıyabiliyoruz?

Az önce atomlardaki yörüngelerden bahsederken atomların ışık absorbe etmesi durumunda bazı elektronlar aldıkları enerji ile daha büyük yörüngelere yerleşiyor demiştik. Atomun absorbe ettiği o ışık bu spektrumda siyah çizgilere sebep oluyor, enerjisini aldığı ışık bize ulaşamadığı için, spektrumda o dalga boyuna denk gelen renk aralığı siyah çizgi, boşluk olarak görünüyor. 

Bu sayede barkod olarak kullanabiliyoruz çünkü her elementin atomu farklı enerji seviyesinde yörüngelere sahip bu nedenle her element spektrumda farklı bir dalga boyunu absorbe ediyor ve her element için farklı noktalarda karanlık çizgiler oluşuyor. 

Her Işığın Bir Kaynağı Vardır

Güneşe hiçbir zaman yaklaşamayacak olmamıza rağmen hangi elementleri barındırdığını bilebiliyorsak, bu spektrum analizi sayesindedir. Güneşten gelen ışığın spektrumunu alıyoruz ve siyah çizgileri analiz ederek siyah çizgilerin oluştuğu enerji seviyeleri ile atomların yörüngelerinin enerji seviyelerini eşleştirerek hangi element atomlarının olduğunu öğrenebiliyoruz. Aynı uygulamayı milyarlarca ışık yılı uzaktaki yıldızlardada yapabiliyoruz.  Evrende bize ışığı ulaşan herşeyi analiz edebiliyoruz bu mükemmel bir keşif.  

Bu gün malzeme analizi için "spektrometre" adında bir cihaz yaygın olarak kullanılır. Basit bir anlatımla;  içine bir alaşım koyduğunuzda ona farklı dalga boylarında ışınlar göndererek, yukarıda anlattığımız spektrum çizgilerinden faydalanır ve alaşımdaki elementleri belirler.

İşte elementlerin imzası; spektrum, bana göre bu bir enerji analizidir.