1. Bohr Atom Modelinin Yetersizlikleri

(1)

1. Bohr Atom Modelinin Yetersizlikleri

• Çok elektronlu olan atom ya da iyonların emisyon (yayınım) spektrumları açıklanamamıştır.

• Spektrum çizgilerinin yoğunluğu açıklanamamıştır.

• Bohr’un çizgisel yörünge fikri modern atom teorisine göre yanlıştır.

• Elektronun ikili yapısı açıklanamamıştır.

2. Kuantum Sayıları

Kuantum sayıları, Schrödinger denkleminin çözümü sonucunda elde edilen sayılar olan n, l, ml ve ms’dir. Bu sayılardan n, l ve ml elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu bölgelerin, yani orbitallerin belirlenmesinde kullanılır.

Baş Kuantum Sayısı (n)

Elektronun çekirdeğe olan uzaklığını, yani enerji düzeyini gösteren sayıdır. Kabuk, katman ya da enerji düzeyi şeklinde de adlandırılır. n pozitif tam sayı değerlerini alır ve n = 1, 2, 3, 4, ... şeklinde gösterilir. n rakamlarla gösterilebileceği gibi harflerle de gösterilir:

n = 1 → K n = 2 → L n = 3 → M n = 4 → N

Açısal Momentum (İkincil) Kuantum Sayısı (l)

Orbitallerin şeklini ve bu şekil farkı ile oluşan enerji düzeylerindeki değişimi gösterir.Alt enerji düzeyi ya da ikincil enerji düzeyi de denilir.

Açısal momentum kuantum sayısı 0, 1, 2, ..., (n – 1) aralığındaki değerleri alabilir.

Açısal momentum kuantum sayısı harflerle de gösterilebilir.

l = 0 → s l = 1 → p

(2)

TE Modern Atom Teorisi

KİMYA

enerji katmanında s, p ve d orbitalleri, 4. enerji katmanında ise s, p, d ve f orbitalleri yer alır.

Manyetik Kuantum Sayısı (ml)

Orbitallerin uzaydaki yönlenmesini gösterir. ml, –l ile +l arasındaki değerleri alır.

l = 0 → ml = 0

l = 1 → ml = –1, 0, +1

l = 2 → m_l= –2, –1, 0, +1, +2

l = 3 → m_l= –3, –2, –1, 0, +1, +2, +3

ml kuantum sayısı bir alt katmanda kaç tane orbital olduğunu ifade eder. Örneğin, s orbitalinde 1, p orbitalinde 3, d orbitalinde 5, f orbitalinde 7 tane orbital vardır.

Bir katmanda olabilecek orbital sayısı ayrıca ml = 2l + 1 formülü ile de hesaplanır.

Spin Kuantum Sayısı (ms)

Elektronun kendi ekseni etrafındaki dönmesi ile ilgili olan kuantum sayısıdır.

mS kuantum sayısı +1/2 ve –1/2 değerlerini alır.

(3)

Kuantum sayıları özetlenecek olursa aşağıdaki gibi bir tablo elde edilir:

3. Orbital Çeşitleri

s orbitalleri

Küresel şekildedir. Baş kuantum sayısı arttıkça büyüklüğü artar.

(4)

TE Modern Atom Teorisi

KİMYA

p orbitalleri

İki lobludur. Baş kuantum sayısı arttıkça büyüklüğü artar. Her düzlemde bir tane bulunmak üzere 3 çeşittir. (px, py, pz)

d orbitalleri

5 tane d orbitali vardır.

f orbitalleri

7 tane d orbitali vardır.

(5)

s orbitalleri 1. enerji seviyesinden, p orbitalleri 2. enerji seviyesinden, d orbitalleri 3.

enerji seviyesinden ve f orbitalleri 4. enerji seviyesinden itibaren başlar.

4. Atomlarda Elektron Dizilimi

Orbitallerin Enerji Sıralaması

• Orbitallerin enerjileri (n + l) değerinin artması ile artar.

Örneğin, 1s ile 2s orbitalleri karşılaştırılacağı zaman n ve l değerlerine bakılır.

1s için n + l = 1+ 0 = 1

2s için n + l = 2 + 0 = 2 değerlerini alır.

(6)

TE Modern Atom Teorisi

KİMYA

3d için n + l = 3 + 2 = 5 4p için n + l = 4 + 1= 5

5s için n + l = 5 + 0 = 5 değerlerini alır.

n + l değerleri eşit olan bu orbitallerin n değerlerine bakıldığında, enerjileri 5s > 4p > 3d şeklinde sıralanır.

Pauli İlkesi

Bir atomda herhangi iki elektronun bütün kuantum sayıları aynı olamaz.

Aufbau İlkesi

Elektronlar orbitallere yerleştirilirken, öncelikle enerjisi en düşük, yani çekirdeğe en yakın orbitaller doldurulur.

Hund Kuralı

Elektronlar eş enerjili orbitallere yerleştirilirken, öncelikle her orbitale bir elektron yerleştirilir. Daha sonra ikinci elektronlar orbitallere ters spinli olarak yerleştirilir.

Elektron dizilimi yapılırken 1s orbitalinden başlanarak 2s, 2p, 3s, 3p ... 7s’ye kadar devam edilir.

s orbitallerinde en fazla 2 elektron, p orbitallerinde en fazla 6 elektron, d orbitallerinde en fazla 10 elektron ve f orbitallerinde ise en fazla 14 elektron bulunabilir.

Örnek olarak 26Fe atomunun elektron dağılımı ve orbital diyagramı aşağıdaki gibi yapılır.

(7)

Soy Gaz Temelli Elektron Dağılımı

Soy gazların elektron dağılımından faydalanılarak da elektron dizilimi yapılabilir.

13Al: 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

[Ne] 3s²3p¹

26

Fe:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶

[Ar] 4s²3d⁶

5. İyonlarda Elektron Dizilimi

İyonlarda elektron dizilimi yapılırken ilk önce nötr hâlinin elektron dizilimi yapılır.

Ardından elektron alması veya elektron vermesi durumuna göre elektron eklenir ya da çıkartılır.

• Atomlar elektron aldıklarında, elektronlar boş ya da yarı dolu orbitallere, enerjisi en düşük orbitalden başlanarak yerleştirilir.

Fe

³⁺

: 1s

²

2s

²

2p

⁶

3s

²

3p

⁶

3d

⁵

İzoelektronik Tanecikler

Elektron dizilimi aynı olan taneciklerdir.

²

Elektron Dağılımı Orbital Diyagramı

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

(8)

TE Modern Atom Teorisi

KİMYA

6. Atomların Uyarılması, Küresel Simetri ve Değerlik Elektronları

Atomların Uyarılması

Temel hâldeki bir atoma dışarıdan enerji verildiğinde, elektronlarından en az bir tanesinin daha yüksek enerjili orbitale gitmesi durumuna uyarılma denir.

11Na :

1s

²

2s

²

2p

⁶

Değerlik kabuğu (değerlik enerji düzeyi) = 4 Değerlik orbitali = 4s ve 3d

Değerlik elektron sayısı = 8