KİMYA ATOM VE ELEKTRİK 12 KMY 001

1

KİMYA ATOM VE ELEKTRİK 12 KMY 001

ATOM VE ELEKTRİK

Dalton’un atomların bölünmez kürecikler olduğu fikri, filozofların önerdiği atom kavramı ile uyumlu idi. An- cak bölünmez atom fikri, kısa sürede geçerliliğini yi- tirmeye başladı. Bilim insanları atomun bölünmez ol- duğu görüşünün sorgulanmasını gerektiren bazı bilim- sel veriler elde ettiler. Örneğin cisimlerin sürtünme ile elektriklenmesi ve elektroliz gibi olaylar atomların bö- lünebileceğine işaret ediyor.

Sürtünme İle Elektriklenme

 Birbirine sürtülen nesnelerin elektrik yükü kazanması, atomun bölünmez olmadığını dolaylı yoldan göster- mektedir. Çünkü atom bölünmez olsaydı, birbirine sür- tülen iki nesne arasında atomdan daha küçük bir ta- necik alışverişi söz konusu olmazdı. Atom da nötral olduğuna göre, atomdan büyük madde alışverişleri sonucu elektrik yükü oluşmaması gerekir. Halbuki sür- tünme, elektriklenme ile sonuçlanmaktadır. O halde atom, kendinden daha küçük yüklü tanecikleri barın- dırmaktadır.

Elektriklenme ile ilgili olaylar:

 Plastik tarağın saça sürüldükten sonra küçük kâğıt parçalarını çekmesi

 Yünlü kazaklar çıkartılırken duyulan çıtırtı sesi

 Şimşek çakması

 Bilgisayar ekranının tozlanması

 Cam, ipeğe sürtülünce elektrik yüklenir. Camın ve ipeğin kazandığı elektrik yükleri birbirine zıttır (cam pozitif, ipek negatif). O halde, atomun yapısında farklı elektrik yükleri taşıyan değişik iki türden atom altı ta- necik bulunmalıdır.

 Sonuç olarak elektriklenmeyle ilgili olaylar, maddenin atomdan daha küçük parçacıkları içerdiğini göster- mektedir.

Elektroliz

 Saf su içinde iyonik bir madde çözülüp, çözelti içinden elektrik akımı geçirilirse, hidrojen ve oksijen gazları elde edilir. Yani, suyu oluşturan hidrojen ve oksijen atomları, elektrik akımı etkisiyle birbirinden ayrılıp element haline dönüşmektedir. Bu deneyde açığa çı- kan hidrojen gazının normal koşullardaki hacmi dev- reden geçen elektrik yükü miktarına bağlıdır ve elekt- rik yükü miktarı arttıkça artar.

 Başka elementlerin bileşikleri de sudakine benzer şekilde elektroliz ile kendisini oluşturan elementlere dönüştürülebilmektedir.

 Elektroliz olayında, elektrik akımı sayesinde çözeltide- ki iyonlara bir şeyler eklenmekte veya onlardan bir şeyler ayrılmaktadır. Bu olayda alınıp verilen tanecik- ler, atomdan ayrılır veya atoma eklenir. O halde atom, bölünmez değildir.

Elektriklenme sonucu maddelerin elektrik ile yüklen- mesi ve ardından elektroliz deneyleri ile elde edilen verilerden sonra Dalton Atom Modeli’nin öngördüğü içi dolu küre şeklindeki bölünemez tanecik olan atom ta- nımı çürütülmüştür.

ATOM ALTI PARÇACIKLARIN KEŞİF SÜRECİ Atom altı taneciklerin tahmin edilmesi, bunların keşfi- nin gerçekleşmesi sürecine dönüşmüştür.

 William Crookes, 1870’lerin başında havanın iletken- liğini ölçmek için kendi adını taşıyan katot ışını tüpünü (crooks tüpü) geliştirmiştir.

(+)

(-) (–) (+)

Katot Anot

Katot Işınları Tüpü (Crooks Tüpü)

ATOM VE ELEKTRİK 12 KMY 001

2 Bu gereçle yaptığı iletkenlik deneyleri sırasında, katot- tan anota yönelmiş “ışınlar” gözlemledi. Bu ışınlara ka- tot ışınları dedi fakat önce ışın zannettiği bu olgunun gerçekten ışın olmadığını anladı. Katot ışınları bir elektrik alandan geçerken (+) yüklü levhaya sapıyordu.

(Işınlar elektrik alanda sapmaz.)

 George Stoney, daha sonraki yıllarda (1874), Croo- kes’un katot ışınlarını oluşturan negatif yüklü parça- cıklara “elektron” adını verdi. Elektronların elektrik akımını taşıyan tanecikler olduğunu fikrini de ilk defa Stoney öne sürdü.

 J.J. Thomson, 1897‘de Crooks tüpünü kullanarak H^ iyonunun ve elektronun yük/kütle (e/m) oranını ölçtü ve bu oranın elektron için H^ iyonuna göre çok daha büyük olduğunu gördü. Bu da elektronun kütlesinin, H^ iyonunun kütlesine göre çok daha küçük olduğunu gösteriyordu.

 Robert Millikan, 1909’da yaptığı yağ damlası deneyi ile elektronun yükünü tespit etti ve Thomson’un eşitli- ğinde yerine koyarak kütlesini hesapladı. Buna göre elektron, en küçük kütleye sahip olan hidrojen atomu- nun kütlesinin yaklaşık 1/2000’i kadar bir kütleye sa- hipti.

 Elektron bilinince, pozitif bir taneciğin varlığını tahmin etmek zor değildi. Çünkü atomun nötral olduğu bilini- yordu. Yani, atomdaki elektronların negatif yükünü dengeleyecek pozitif yüklü tanecikler (protonlar) gere- kiyordu. Protonların varlığı deneysel olarak 1917 yı- lında E. Rutherford tarafından kanıtlanmıştır. Ruther- ford, 1922 yılında yaptığı altın plaka deneyi ile atom- daki bütün pozitif yüklerin bir merkezde toplandığını ispatlamıştır. Bu pozitif yük merkezine çekirdek denir.

Sonuç olarak atom, pozitif yüklü bir çekirdek ve onun çevresinde dolanan negatif yüklü elektronlardan olu- şan bir model ile gösterilmeye başlandı.

 Çekirdekte proton yanında, yüksüz bir tanecik olan nötronların bulunması gerektiği, 1910’ların başında bi- liniyordu. Nötronların varlığının J. Chadwick tarafın- dan deneysel ispatı ise, 1932 yılında mümkün olmuş- tur.

 Elektron, proton ve nötronun yükleri ve kütleleri aşa- ğıdaki tabloda karşılaştırılmıştır.

Tanecik Kütle (g) Yük (Coulomb) Proton 1,673 x10^24 1,602 x10^19 Nötron 1,675 x10^24  Elektron 9,109 x10^28 1,602 x10^19

 Atom altı taneciklerin kütleleri ve yükleri, makro dü- zeyde kullandığımız birimler cinsinden ifade edilince çok küçük değerler kullanmak gerekir. Bilimde, bu öl- çekteki kütleleri ifade etmek için atomik kütle birimi (akb) kullanılır. 1 akb yaklaşık olarak bir H atomunun kütlesine eşittir.

Atom altı taneciklerin elektrik yükleri ifade edilirken de çoğu zaman, tek bir protonun yükü birim kabul edilir.

Bu kabule göre elektronun yükü (-1), protonun yükü ise (+1) birimdir.

Tanecik Kütle (akb, yaklaşık) Yük

Proton 1

 

Nötron 1

 

Elektron 5,5 x10^4

 

 Elektronun kütlesi, proton ve nötronun kütlesi yanında çok küçüktür (yaklaşık 1/1840). Bu yüzden, çok duyar- lı olmayan uygulamalarda, atomların kütleleri hesap- lanırken proton ve nötronların kütlelerini toplamak ye- terlidir. Bu geleneğe göre atomun akb cinsinden kütle- si, yaklaşık proton ve nötron sayılarının toplamıdır.

Aslında, atom kütlesinin duyarlı ölçülmüş değeri biraz farklıdır. Bu fark, kısmen, proton ve nötronlar çekir- dekte bir araya gelirken küçük bir kütlenin enerjiye dönüşmesinin bir sonucudur.

Atom altı taneciklerin kütle ve yükleri

Atom altı taneciklerin kütle ve yükleri

ATOM VE ELEKTRİK 12 KMY 001

3 SORU 1:

Bilim İnsanı Yaptığı buluş 1) W. Crooks a) Elektronun

 

 

e yük

m kütle oranı 2) J.J. Thomson b) Elektronun kütlesi

3) R. Millikan c) Nötron 4) J. Chadwick d) Katot ışınları

Yukarıda verilen bilim insanları ile yaptıkları buluş- ların eşleştirmesi aşağıdakilerden hangisinde doğ- ru olarak verilmiştir?

A) 1a, 2b, 3c, 4d B) 1d, 2a, 3b, 4c C) 1d, 2b, 3a, 4c D) 1b, 2c, 3d, 4a E) 1c, 2d, 3a, 4b

SORU 2:

Atom altı tanecikler ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A) Kütleleri arasında n p e  ilişkisi vardır.

B) Elektron ve protonun yükleri mutlak değerce birbi- rine eşittir.

C) Nötronlar yüksüz taneciklerdir.

D) Elektron ismini ilk olarak öneren G. Stoney’dir.

E) Atom çekirdeğinde sadece protonlar bulunur.

ATOMLA İLGİLİ BAZI TANIMLAR

Atom numarası (Z)

Bir atom çekirdeğindeki proton numarasına atom numarası denir ve “Z” ile gösterilir. Proton sayısı her element için karakteristiktir. Atom çekirdeğinde bulu- nan proton sayısı aynı zamanda çekirdek yükü ola- rak da bilinir.

Atom numarası (Z)=Proton sayısı (p)=Çekirdek yükü

Kütle numarası (A)

Atom çekirdeğindeki proton ve nötron sayılarının top- lamına atomun kütle numarası denir ve "A" ile gösteri- lir. Nükleon sayısı olarak da ifade edilebilir.

Kütle numarası(A)=Proton sayısı(p)+Nötron sayısı(n)

Nötr Atom

Bir atomun çekirdeğindeki proton sayısı ile sahip ol- duğu elektron sayısı eşit ise atom nötrdür.

Nötr atom Proton sayısı(p)=Elektron sayısı(e)

İyon

Pozitif (+) ya da negatif (-) yüklü atom ya da atom gruplarına iyon denir.

Katyon (+ yüklü iyon)

Bir atomun elektron vermesiyle oluşan iyonlardır.





Proton sayısı Elektron sayısı

Anyon (- yüklü iyon)

Bir atomun elektron alması ile oluşan iyonlardır.





Elektron sayısı Proton sayısı

Bir atom ya da iyon elektron verdikçe yük değeri artar, elektron aldıkça yük değeri azalır.

1.B 2.E

A Yük

n sayısı +

+

Z = e sayısı

Yük+e sayısı=Z Z+n sayısı=A

ATOM VE ELEKTRİK 12 KMY 001

4 İzotop Atomlar

Proton sayıları aynı nötron sayıları farklı olan atomlar- dır. Elementlerin çoğu doğada birden çok izotopun ka- rışımı halindedir.

35 37

17CI17CI

İzotop Atomların Özellikleri:

 Aynı elementin atomlarıdır.

 Nötr ya da aynı yüklü iyonlarının kimyasal özellik- leri aynıdır.

 Fiziksel özellikleri farklıdır.

 Aynı element ile yaptıkları bileşiklerin formülü ve kimyasal özellikleri aynı, fiziksel özellikleri ve mo- lekül ağırlıkları farklıdır.

NOT:

 İki taneciğin kimyasal özelliklerinin aynı olabilmesi için proton ve elektron sayılarının aynı olması ge- rekir.

 İki taneciğin fiziksel özelliklerinin aynı olabilmesi için her şeylerinin (proton, nötron, elektron) aynı olması gerekir.

İzoton Atomlar

Proton sayıları farklı, nötron sayıları aynı olan atom- lardır.

23 24

11Na12Mg

İzoton atomlarda hem fiziksel hem de kimyasal özel- likler farklıdır.

İzobar Atomlar

Proton ve nötron sayıları farklı olan, ancak kütle nu- maraları eşit olan atomlardır.

24 24

11Na12Mg

İzobar atomlarda hem fiziksel hem de kimyasal özel- likler farklıdır.

İzoelektronik Tanecikler

Elektron sayları ve elektron dizilimleri aynı olan tane- ciklerdir. Proton sayıları farklı olmalıdır.

 

11Na 9F

SORU 3:

Nötr bir atomda,

I. proton sayısı = elektron sayısı II. proton sayısı = nötron sayısı III. nötron sayısı = elektron sayısı

eşitliklerinden hangileri kesinlikle doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III

SORU 4:

X atomunun elektron sayısı, X iyonunun elektron ⁿ sayısından küçüktür.

Buna göre, I. X anyondur. ⁿ

II. X nin proton sayısı, X in proton sayısından daha ⁿ büyüktür.

III. X ve X nin kimyasal özellikleri farklıdır. ⁿ yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve III D) I ve II E) II ve III

SORU 5:

2

XO3^ iyonunda 32 elektron vardır.

Bu iyonun kütlesi 60 olduğuna göre, X'in nötron sayısı kaçtır?

 

A) 4 B) 5 C) 6 D) 8 E) 12

3.A 4.C 5.C

ATOM VE ELEKTRİK 12 KMY 001

5 SORU 6:

Aşağıda izotop – izoton – izobar ve izoelektronik atomlarla ilgili verilen bilgilerden hangisi yanlıştır?

A) İzotop atomların kimyasal özellikleri aynıdır.

B) İzobar atomların kütle numaraları aynıdır.

C) İzotop atomların fiziksel özellikleri aynıdır.

D) İzoton atomların fiziksel özellikleri farklıdır.

E) İzoelektronik taneciklerin elektron sayıları ve dizi- lişleri aynıdır.

SORU 7:

İzotop atomlarla ilgili, I. Aynı elementin atomlarıdır.

II. Aynı element ile yaptıkları bileşiklerin formülleri farklıdır.

III. Nötron sayıları aynı olabilir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

SORU 8:

Madde Elektron sayısı

Nötron sayısı

Kütle numarası

X7^ 10 20

Y n 18 16 32

Z 20 39

T 17 35

Tablodaki bilgilere göre aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır?

A) X ve T atomları izotoptur.

B) Y iyonu (-2) değerliklidir. ⁿ C) Z nötr halde 18 elektron içerir.

D) X ile Z atomları izotondur.

E) Y iyonunun elektron sayısı, T nin nötron sayısına ⁿ eşittir.

6.C 7.A 8.C

10

KİMYA ATOM MODELLERİ 12 KMY 002

ATOM MODELLERİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ

Atom tanımlamaları Demokritos’tan Dalton’a kadar süre geldi. Dalton’un teorisi ile Demokritos’un teorisi arasındaki farklılık Demokritos’un atom kavramının test edilmeyen felsefi bir evren anlayışı; Dalton’un atom kavramının ise deneysel inceleme gerektiren bi- limsel bir hipotez olduğu gerçeğidir.

DALTON ATOM MODELİ (1803)

Dalton’un önerdiği atom modeli (içi dolu küre)

John Dalton bileşiklerin oluşumundaki kütlenin koru- numu, sabit oranlar ve katlı oranlarla ilgili deneylerin sonuçlarına göre atom modeli geliştirdi.

Dalton atom modeline göre:

 Atom içi dolu küre şeklindedir.

 Maddelerin en küçük yapı taşı atomdur ve atomlar parçalanamaz.

 Farklı elementlerin atomları her bakımdan farklıdır.

 Aynı element atomları her yönüyle birbirinin aynı- dır.

 Bir bileşiği oluşturan element atomları arasında sabit bir oran vardır.

Atomun büyük bir kısmının boşluk olması, atomun parçalanabilmesi, izotop atomların (aynı elementin farklı atomlar) varlığı bu modelin eksik yönleridir.

SORU 1:

I. Atomun bölünemezliğini savunması

II. Bir elementin tüm atomlarının her yönüyle aynı olduğunu savunması

III. Atom altı tanecikleri düşünmemesi

Yukarıdaki ifadelerden hangileri Dalton Atom Mo- deli’ nin eksik yönlerindendir?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

THOMSON ATOM MODELİ (1897)

Thomson’ un önerdiği atom modeli (Üzümlü kek modeli)

Atomla ilgili yapılan deneyler yardımıyla atomda elekt- ron ve protonların varlığı ortaya konulmuştur. Bu bilgi- ler ışığında Thomson, şu fikirleri ortaya atmıştır:

 Atomlar yarıçapı yaklaşık 10^8 cm olan pozitif yük- lü kürelerdir. Negatif yüklü elektronlar bu küre içe- risine rastgele dağılmışlardır.

 Atomların yapısındaki pozitif yük sayısı, negatif yük sayısına eşittir. Yani atomlar nötr taneciklerdir.

 Elektronların kütlesi ihmal edilecek kadar küçüktür.

Bu nedenle atomun çok büyük bir kısmının ağırlı- ğını pozitif yüklü tanecikler oluşturur.

1.E

ATOM MODELLERİ 12 KMY 002

11 RUTHERFORD ATOM MODELİ (1911)

Rutherford atomun yapısını incelemek adına ince altın plaka üzerine alfa ışınlarını gönderip saçılmalarını in- celedi.

Rutherford’ un alfa

 

Rutherford yaptığı bu deney sonucunda altın levhaya gönderilen pozitif yüklü alfa taneciklerinin çok büyük bir kısmının levhayı hiç sapmadan ya da çok az sapa- rak geçtiğini, çok azının da büyük açılar ile saptığını tespit etmiştir. Çok büyük açı ile sapmalar Rutherford’

u şaşırtmıştır.

Elde ettiği bu sonuçlara göre atomun yapısı ile ilgili bazı görüşler ortaya atmıştır.

 Atomun kütlesinin büyük kısmı atomun merkezine toplanmış olup, bu kütle pozitif yüklüdür diyerek ilk olarak çekirdek kavramını ortaya atmıştır.

 Atomun çekirdeğindeki pozitif yük miktarı, aynı ele- mentin bütün atomlarında aynı, farklı elementlerde ise farklıdır. (Bu yargıya aynı deneyi farklı metallerle ya- parak ulaşmıştır.)

 Bir atomun içerdiği proton sayısı ile elektron sayısı eşittir.

 Elektronlar çekirdeğin dışında büyük bir boşluğa da- ğılmışlardır. (Ancak Rutherford, elektronların hareketi ile ilgili bir yorum yapmamış ve elektronların çekirdeğe neden yapışmadıklarını açıklayamamıştır.)

Ruherford atom modelinin, atomların yaydığı spekt- rumları açıklamada yetersiz kalması, yeni atom teori- lerinin ortaya atılmasına neden olmuştur.

Rutherford yaptığı çalışmalarda çekirdekte nötr tane- cikler bulunduğunu tahmin etmiştir. James Chadwich 1932 yılında bu yüksüz taneciklerin (nötron) varlığını kanıtlamıştır.

SORU 2:

I. Atomlar (+) yük bulutundan meydana gelir. (–) yüklü tanecikler bunların arasına dağılmıştır.

II. Atom içinde (+) yüklü tanecikler çok küçük bir hacimde toplanmıştır.

Yukarıda verilen ifadeler hangi atom modellerine aittir?

I II

A) Thomson Rutherford B) Thomson Dalton

C) Dalton Thomson

D) Rutherford Bohr

E) Bohr Thomson

2.A ZnS sürülmüş

levha

Doğrultusu değişmeyen ışınlar

Doğrultusu değişen (sapan) ışınlar Alfa ışın

kaynağı Altın levha

+ +

+ +

+ +

+ +

Elektron Çekirdek

Rutherford’un önerdiği çekirdekli atom modeli

ATOM MODELLERİ 12 KMY 002

12 BOHR ATOM MODELİ (1913)

 1873 yılında James Clerk Maxwell, ışığın elektro- manyetik dalgalardan oluştuğunu ve elektromanyetik ışımayı açıklamıştır. Katılar ısıtıldığında geniş dalga boyu aralığında elektromanyetik ışıma yayar. Bu, ışı- manın enerjisinin dalga boyuna bağlı olduğunu göste- rir.

 1900 yılında Max Planck, atomların ve moleküllerin enerjiyi küçük paketler (kuant) halinde yayınlayıp so- ğurabildiğini (atomların yayılma spektrumları) açıkla- mıştır.

 1905 yılında Albert Einstein, metal yüzeyine belli frekansta ışık düşürüldüğünde metal yüzeyden elekt- ron fırlamasını (fotoelektrik olayı) açıklamıştır.

 1913 yılında Niels Bohr, Maxwell’in çalışmaları ışığın dalga, Planck ve Einsteinʼin çalışmaları ise ışığın par- çacık özelliği gösterdiğini ortaya koymuştur.

Yörüngeli model olarak da bilinen Bohr atom modeline göre;

 Elektronlar çekirdekten belirli uzaklıkta ve belirli enerjiye sahip yörüngelerde bulunur. Bu yörünge- lere enerji düzeyi (seviyesi), katman veya kabuk denir.

 Elektron hareketinin mümkün olduğu yörüngeler K, L, M, N, O gibi harflerle veya en küçük yörünge 1 olmak üzere, her enerji düzeyi pozitif bir tamsayı ile belirtilir ve genel olarak “n” ile gösterilir.





 Elektron en düşük enerji gerektiren düzeyde bu- lunmak ister. Bu durumdaki elektron kararlı halde- dir. Buna temel hal düzeyi denir.

 Elektron kararlı haldeyken atom ışın yaymaz.

 Atoma dışarıdan enerji verildiğinde, elektron temel hal enerji düzeyinden daha yüksek enerji düzeyine çıkar. Bu duruma uyarılmış hal adı verilir.

 Uyarılmış haldeki elektron kararsızdır ve temel hal düzeyine inerek kararlı hale geçer. Bu geçiş sıra- sında ışık halinde enerji yayar. Yayılan ışığın ener- jisi, iki enerji düzeyi arasındaki enerji farkına eşittir.

Işığın enerjisi;

yüksek düşük

E E E

  

formülüyle hesaplanır.

 Bohr, atomun yapısının anlaşılmasına büyük katkı- lar sağlamış ve elektron enerjilerinin kuantlaşmış olduğunu göstermiştir.

NOT:

Enerji seviyeleri arttıkça, bu enerji seviyeleri arasında- ki enerji farkı azalır. Örneğin; 3. enerji seviyesi ile 2.

enerji seviyesi arasındaki enerji farkı, 2. enerji seviyesi ile 1. enerji seviyesi arasındaki enerji farkından azdır.

K L M N

1 2 3 4 n

Çekirdek

Yörüngelerin enerjisi artar.

Bohr Atom Modeli

ATOM MODELLERİ 12 KMY 002

13 Bohr Atom Modelinin Eksikleri ve Hataları

Bohr’un atom görüşü tartışmasız kabul görmüştür ancak açıklamada yetersiz kaldığı konular olmuştur.

Bohr, atomların yapısının anlaşılabilmesine büyük katkıda bulunarak yörüngelerdeki elektronların enerji- lerini hesaplamıştır. Ancak Bohr kuramı atomlardaki elektron davranışlarının tamamını açıklayamamıştır.

 Madde tarafından yayılan ve soğrulan elektromanyetik ışınların frekanslarına ve dalga boylarına göre düzen- lenmesinden oluşan ışın dizisi analizine spektrum denir. Atomlar üzerinde yapılan deneysel çalışmalar her bir atomun emisyon spektrumunun birbirinden farklı olduğunu göstermiştir. Bu nedenle spektrumlar maddenin kendisine özgüdür. Örnek:

 Bohr atom modeli, hidrojen atomunun spektrumunu ve hidrojen atomu gibi tek elektrona





iyonların spektrumlarını açıklar. Ancak çok elektronlu atomların spektrumunu açıklamada yetersizdir. Hidro- jenin ışıma spektrumu, manyetik alanda incelendiğin- de oluşan spektrumda bazı farklar gözlemlenir. Tek renge ait bir çizgi gibi görünen dalga boylarının yanın- da birbirine yakın alt çizgiler ve bazı parlak çizgiler vardır. Bohr modeli bu alt çizgileri ve bazı çizgilerin neden daha parlak olduğunu açıklayamamıştır.

 Bohr atom modelinde elektronlar dairesel yörüngeler- de bulunur. Elektronlar yörüngeyi takip ederek daire- sel hareket eder. Fizik kurallarına göre çekirdek çev- resindeki dairesel yörüngelerde belli bir hızla dönen elektronlar, sarmal hareket ederek hızla çekirdeğe yaklaşmalı ve sonunda çekirdeğe düşmelidir. Fakat elektronlar çekirdeğe düşmemektedir. Bohr, elektro- nun çekirdeğe düşmeme nedenini elektronun yalnızca belli bir enerjiye sahip olan belirli yörüngede bulunabi- leceği görüşü ile açıklamaktadır. Fakat elektronun bu yörüngenin dışında neden bulunamayacağını açıkla- yamamıştır.

 Bohr atom modeli, atomların bir araya gelerek kimya- sal bağlar ile molekülleri oluşturmasını ve kararsız atom çekirdeklerinin çekirdeğe en yakın yörüngeden bir elektron yakalayarak kararlı hâle geldiği radyoaktif çekirdek olaylarını açıklayamamaktadır.

 Bohr atom modeli deney ve gözlemlerden elde edilen bulguları açıklamadaki sınırlılıkları nedeniyle modern atom teorisi ortaya atılmıştır.

SORU 3:

Bohr atom modeli ile ilgili;

I. Elektronlar çekirdekten belirli uzaklıktaki yörünge- lerde bulunurlar.

II. Her yörüngenin belirli bir enerjisi vardır.

III. Elektronlar yüksek enerjili bir yörüngeden düşük enerjili bir yörüngeye geçerken dışarıdan enerji alırlar.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız II B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I ve III

SORU 4:

I. Çok elektronlu atomların spektrum çizgilerine açıklık getirememiştir.

II. Hidrojen ve benzeri tek elektronlu yapıların spek- trumlarını açıklayabilmiştir.

III. Elektron kararlı haldeyken atom ışıma yapmaz.

Bohr atom modeliyle ilgili olarak yukarıda verilen ifadelerden hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III

SORU 5:

Aşağıda atomun yapısı ile ilgili bazı kavramlar ve atom modelleri eşleştirilmiştir.

Atomla ilgili kavram Atom modeli

I. Çekirdek Rutherford

II. Elektron Thomson

III. Yörünge (kabuk) Bohr

IV Proton Dalton

Buna göre, verilen eşleştirmelerden hangileri yan- lıştır?

A) Yalnız II B) Yalnız II C) Yalnız III D) Yalnız IV E) II ve IV

3.D 4.E 5.D

18

KİMYA ATOMUN KUANTUM (DALGA) MODELİ 12 KMY 003

ATOMUN KUANTUM (DALGA) MODELİ (MODERN ATOM MODELİ)

 1924 yılında Louis De Broglie, ışık dalgalarının foton gibi davranabilmesinden yola çıkarak elektron gibi parçacıkların da dalga özelliği gösterdiğini belirtmiştir.

 1927 yılında Werner Heisenberg, elektronların konum- larını ve hızlarını saptayabilmek için yaptığı çalışmalar sonucunda elektronun konumunun ve hızının aynı an- da belirlenemeyeceğini bulmuştur (Heisenberg Belir- sizlik İlkesi).

Heisenberg, dalga ve tanecik özelliği gösteren elekt- ronların konumlarını ve hızlarını saptayabilmek için uzun dalga boylu ışın kullandığında elektronun konu- mundaki belirsizliğin yüksek olduğunu, kısa dalga boy- lu ışın kullandığında ise elektronun hızındaki belirsizli- ğin yüksek olduğunu gözlemlemiştir.

Heisenberg Belirsizlik İlkesi’ne göre bir parçacığın belirli bir konum aralığına sahip olduğu söylenebilir.

Bu nedenle Bohr Atom Modeli’nde olduğu gibi elekt- ronların çekirdek etrafında dairesel yörüngeleri izlediği ispatlanamaz ancak çekirdek etrafında bulunma olası- lığının yüksek olduğu bölgelerden bahsedilebilir. Mo- dern Atom Modeli’nde, atomda elektronların bulunma ihtimalinin yüksek olduğu bölgelere orbital denir.

 1926 yılında Erwin Schrödinger, elektron gibi küçük taneciklerin enerjilerini ve genel davranışını açıklayan denklem geliştirmiştir. (Schrödinger dalga denklemi).

Denklemde elektronun kütle ile ifade edilen tanecik davranışını ve dalga fonksiyonu ile ifade edilen dalga davranışını birleştirmiştir. Schrödinger, denklemi oluş- tururken elektronun dalga özelliğine bağlı olarak tam bir konumundan bahsetmektense konumunun olasılı- ğını dikkate alır. Schrödinger’in denkleminin çözüm- lenmesi sonucunda elektronların konum olasılıklarını gösteren bölgeler ortaya çıkmıştır.

Schrödinger dalga denklemi, elektron için yazıldığında bir seri dalga fonksiyonuna ve elektronun bir hareketi- ne karşılık gelir.

Schrödinger bir kuvvet etkisi altında olan dalgaların nasıl oluştuğunu açıklamıştır. Bu açıklamasında tane- cik yoğunluğunun, dalga fonksiyonunun karesi





Modern Atom Teorisi, Bohr Atom Modeli’ndeki belirli enerji seviyesindeki yörüngeler yerine, belirli enerji seviyesindeki enerji kabukları ifadesini kullanır. Bu kabuklar alt kabuklara ayrılır, alt kabuklarda da elekt- ronların işgal ettiği orbitaller bulunur. Modern atom modeline elektron bulut modeli de denir.

 Schrödinger dalga denkleminde dalga fonksiyonlarının çözümüyle atomdaki kuantum sayıları açıklanmıştır.

Dalga mekaniği çok elektronlu atomları açıklamada kuantum sayılarını kullanmıştır. Bohr Atom Modeli’ne göre elektronlar, çekirdekten belirli uzaklıkta yarıçap- ları belli olan dairesel (çizgisel) yörüngelerde dolanır.

Kuantum Kuramı’nda ise elektronların belirli bir ha- cimde bulunma olasılığı olan yük yoğunluğundan bah- sedilmiştir. Kuantum Kuramı’nda elektronların en bü- yük olasılıkla bulunabileceği ve en yüksek yük yoğun- luğuna sahip uzay bölgesine orbital denir.

 Bohr Atom Modeli’nde gösterilen yörüngeler, Kuantum Kuramı’nda baş kuantum sayısıyla belirtilmiştir. Kuan- tum Modeli’nde çok elektronlu atomların elektronlar arası etkileşimleri ve enerji seviyeleri belirlenir. Kuan- tum Modeli’nde; enerji kabukları, alt kabuklarda yer alan orbitaller, elektronların manyetik alan etkisinde yönelimleri ve elektronların kendi çevrelerinde dönme hareketleri kuantum sayılarıyla belirtilir.

ATOMUN KUANTUM (DALGA) MODELİ 12 KMY 003

19 SORU 1:

I. Elektron hem dalga hem de tanecik davranışı gös- terir.

II. Atomda elektronların bulunma ihtimalinin yüksek olduğu bölgelere orbital denir.

III. Atomda elektronun yeri ve hızı aynı anda belirle- nebilir.

IV. Heisenberg'in belirsizlik ilkesi Bohr'un yörünge kavramını desteklemiştir.

V. Schrödinger dalga denkleminde dalga fonksiyonla- rının çözümüyle atomdaki kuantum sayıları açık- lanmıştır.

Yukarıdaki yargılardan kaç tanesi doğrudur?

A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

KUANTUM SAYILARI

Dalga mekaniğine göre, atomlarda enerji düzeyleri belli sayıda elektron bulundurur. Elektronların dağılı- mı, bulundukları enerji düzeylerinin türü ve sayısı ile belirlenir. O halde elektronların atomda çekirdek etra- fında hangi enerji düzeyinde olduğunu belirlemek için kuantum sayılarını bilmek gerekir.

Bunlar sırasıyla;

- Baş kuantum sayısı (n)

- Açısal momentum (ikincil) kuantum sayısı

 

- Manyetik kuantum sayısı

 

Bu üç kuantum sayısı elektronların bulunma olasılığı- nın en yüksek olduğu yerlerin ve bu yerlerdeki elekt- ronların belirlenmesinde kullanılırken spin kuantum sayısı (m ) gibi bir başka kuantum sayısı ise elektro-_s nun davranışını belirlemede kullanılır.

1. Baş Kuantum Sayısı (n)

Baş kuantum sayısı, orbitalin (elektronun) çekirdeğe olan uzaklığını ve orbitallerin bulunduğu atomun temel enerji düzeylerini belirtir. Bu temel enerji düzeylerine elektron katmanı da denir.

Baş kuantum sayısı, "n" sembolü ile gösterilir. Burada

"n" terimi 1, 2, 3, 4 ... gibi pozitif tam sayılardır.

Katmanları belirtmek üzere baş kuantum sayıları yeri- ne, K, L, M, N ... gibi harfler de kullanılabilir.

Baş kuantum sayısı (n) : 1, 2, 3, 4, 5 ...

Enerji katmanlarının harfleri: K, L, M, N, O ...

2. Açısal Momentum (İkincil) Kuantum Sayısı ( ) Açısal momentum kuantum sayısı, orbitallerin şekille- rini (türlerini) ve şekil farkı nedeni ile oluşan alt enerji düzeylerini belirtir. Alt enerji düzeyleri ikincil katman olarak da adlandırılır. "" ile gösterilen açısal momen- tum kuantum sayısı baş kuantum sayısına bağlı ola- rak sıfırdan (n -1)'e kadar pozitif tam sayı değerleri alabilir.

0,1,2,3...(n 1)

 



Yani,

n 1 olduğunda 0 n 2 olduğunda 0,1 n 3 olduğunda 0,1,2 n 4 olduğunda 0,1,2,3olur.

Orbitaller türlerine göre s, p, d, f gibi harflerle gösteri- lirler.

0 s

 

 orbitali (s=sharp (keskin))

1 p

 

 orbitali (p=principal (asıl, baş))

2 d

 

 orbitali (d=diffuse (yayılmış))

3 f

 

 orbitali (f=fundemantal (temel))

1.C

ATOMUN KUANTUM (DALGA) MODELİ 12 KMY 003

20 3. Manyetik Kuantum Sayısı (m )_

Bir orbitalin uzaydaki yönünü belirler. Manyetik kuan- tum sayısı denmesinin sebebi, manyetik alanın aynı alt enerji düzeyinde bulunan orbitalleri, enerji bakı- mından birbirinden farklı seviyelere ayırmasıdır.

Yönelmesi değişmeyen için m_0 dır. Yönelmesi artanlar için "+" ve yönelmesi azalanlar için "–" kullanı- lır.

Manyetik kuantum sayısı ikincil kuantum sayısına bağlıdır ve  den  ye kadar bütün tam sayı de- ğerlerini alabilir.

m ...0...

0 m 0

1 m 1, 0, 1

2 m 2, 1, 0, 1, 2

3 m 3, 2, 1, 0, 1, 2, 3

  

    

      

        

















Verilen bir  değeri için kaç tane m_ değeri olduğu şu eşitlikle hesaplanabilir.

m_değeri sayısı 2 1

m_ değeri sayısı ikincil kabukta kaç tane orbitalin olduğunu gösterir.

Aşağıdaki tabloda kuantum sayıları ve orbitaller veril- miştir.

n  m_

Orbital türü

(alt kabuk)

Orbital sayısı

1 0 0 1s 1

0 0 2s 1

2 1 -1,0,+1 2p 3 4

0 0 3s 1

1 -1,0,+1 3p 3

3

2 -2,-1,0,+1,+2 3d 5

9

0 0 4s 1

1 -1,0,+1 4p 3

2 -2,-1,0,+1,+2 4d 5

4

3 -3,-2,-1,0,+1,+2, +3 4f 7 16

Kuantum sayıları ve orbitaller

4. Spin Kuantum Sayısı

 

Elektronların kendi ekseni etrafında dönüşü manyetik alan oluşturur. Bu nedenle bir orbitalde en fazla iki elektron bulunabilir. Bu elektronlar birbirine zıt yönde dönerler. Elektronların dönme yönlerini belirtmek için spin kuantum sayısı kullanılır ve

s

m 1

  ve 2 _s 1

m   değerlerini alabilir. 2

Elektronun dönme yönünü göstermek için

" " ve " "  şeklinde oklar da kullanılır.

Bir orbital en fazla zıt dönüşlü (spinli) iki elektron bu- lundurabilir. Bu yüzden,

s orbitallerinde en fazla 2 p orbitallerinde en fazla 6 d orbitallerinde en fazla 10

f orbitallerinde en fazla 14 elektron bulunabilir.

Aşağıdaki tabloda bir enerji seviyesinde bulunan orbi- tal türü, toplam orbital sayısı ve toplam elektron sayısı verilmiştir.

Temel enerji düzeyi (n)

Orbital türü (n)

Orbital sayısı (n²)

Elektron sayısı (2n²)

1 s 1 2

2 s,p 4 8

3 s,p,d 9 18

4 s,p,d,f 16 32

NOT:

Bir atomdaki her elektron dört kuantum sayısı ile ta- nımlanır.

Bir atomdaki elektronların dört kuantum sayısı da birbirinin aynı olamaz. (Pauli Dışlama İlkesi)

(İki elektronun n,  ve m kuantum sayıları aynı olsa _ bile m kuantum sayıları aynı olamaz.) _s

ATOMUN KUANTUM (DALGA) MODELİ 12 KMY 003

21 SORU 2:

I. Baş kuantum sayısı II. Manyetik kuantum sayısı III. Spin kuantum sayısı

Yukarıdakilerden hangilerinin orbital kavramı ile ilgisi yoktur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve III E) I,II ve III

SORU 3:

4d orbitalinde bulunan bir elektronun alabileceği n,  ve m_ değeri aşağıdakilerin hangisinde doğ- ru olarak verilmiştir?

n  m_

A) 4 0 +1

B) 2 1 -1

C) 4 2 0

D) 2 2 +2

E) 4 3 -2

SORU 4:

n enerji seviyesinde4 2 değerine sahip en fazla kaç elektron bulunabilir?

A) 4 B) 5 C) 8 D) 10 E) 32

SORU 5:

n 3 enerji seviyesinde en fazla kaç elektron bu- lunabilir?

A) 3 B) 6 C) 9 D) 18 E) 32

SORU 6:

Bir atomda n 3 ve m_s 1

 2 kuantum sayılarını alabilecek kaç elektron olabilir?

A) 1 B) 4 C) 6 D) 9 E) 16

SORU 7:

Her bir atom orbitalini tanımlamak için kuantum sayıla- rı adı verilen üç sayı (n, , m_) kullanılmıştır.

Bu kuantum sayıları için aşağıdakilerin hangisinde verilen değerler olanaksızdır?

A) n 2 ise m0 B) 2 ise m 2 C) n 3 ise 2 D) 1 ise m_ 1 E) n 1 ise m1

SORU 8:

4. enerji düzeyinde;

I.  değeri 1 olan orbital 4p dir.

II.  değeri 2 olan orbital 4d dir.

III. Alabileceği m_ değerleri sadece  2, 1, 0, 1, 2  olan orbital 4f dir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III

2.C 3.C 4.D 5.D 6.D 7.E 8.B

ATOMUN KUANTUM (DALGA) MODELİ 12 KMY 003

22 ORBİTAL ŞEKİLLERİ

s ORBİTALİ

s orbitallerinin şekli küreseldir. 0 değerine sahip tüm orbitaller s orbitalidir. Bütün katmanlarda bir tane s orbitali bulunur. Eğer s orbitali birinci enerji katman- da













şeklinde belirtilir.

s orbitalinin büyüklüğü baş kuantum sayısının karesi ile doğru orantılıdır.

p ORBİTALLERİ

p orbitallerinin baş kuantum sayısı

 

n 1 olduğunda ise 0 olur ve yalnızca 1s orbitali vardır.

1

 olduğunda m_ 1,0, 1 değerlerini alır. O halde n 2 ve 1 olduğunda üç tane p orbitali yanip , _x p ve y p vardır._z p , _x p ve _y p orbitallerindeki x, y, z _z harfleri orbitallerin yerleştikleri eksenleri gösterir. Aynı enerji seviyesinde bulunana her üç p orbitali de şekil, büyüklük ve enerji bakımından aynıdır. Yalnızca elekt- ron bulutlarının yönlenmeleri farklıdır.

d ORBİTALLERİ

n=3 ve = 2 olduğunda 5 farklı m_ değerine sahip orbital vardır. Bu orbitaller 3dxy, 3dyz, 3dxz,

2 2 2

x y z

3d _ 3d dir. 3 için n değeri, 3 ten büyük olacağından f orbitalleri ilk olarak 4. katmanda karşı- mıza çıkar.

SORU 9:

Aşağıdakilerden hangisi s orbitali için yanlıştır?

A) Küre şeklindedir.

B) Bütün katmanlarda bir tane s orbitali bulunur.

C) Açısal momentum kuantum sayısı 1 dir D) En fazla 2 elektron bulundurabilir.

E) 5s orbitalinin hacmi 3s orbitalinin hacminden bü- yüktür.

SORU 10:

Sınır yüzey diyagramı

şeklinde olan orbitali ile ilgili;

I. p orbitalidir.

II. n 1,2,3,4 değerlerini alabilir.

III. Açısal momentum kuantum sayısı 1’ dir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III

9.C 10.C

y x

y

1s 2s 3s

1s,2s ve 3s orbitallerinin sınır yüzey diyagramları.

x 2p xy z

2p y y x

z

2pz

x y z

x y z

p ,p ve p orbitallerinin yüzey diyagramları

z

x y

x y2 2

3d

x z

y

x y z z

z

x

y x 3dxy

z2

3d

3d xz

3dyz

d orbitallerinin yüzey diyagramları

x

y z

29

KİMYA ELEKTRON DİZİLİMİ 12 KMY 004

ORBİTALLERİN ENERJİ SIRALAMASI

Hidrojen atomundaki elektronun enerjisi bulunduğu baş kuantumun numarasına göre değişir. Hidrojen atomunun n=2’deki s ve p orbitallerine ait elektron yo- ğunluğu farklı olmasına rağmen, elektron bunlardan hangisinde bulunursa bulunsun aynı enerjiye sahip olacaktır. Hidrojen atomunun en kararlı hali elektro- nun 1s orbitalinde yer aldığı haldir. Buna temel hal denir. Bu durumda elektron, çekirdeğe en yakın ko- numdadır ve çekirdek tarafından çok güçlü bir şekilde tutulur. Elektron, enerji alarak daha yüksek enerjili or- bitallerde bulunursa bu duruma uyarılmış hal denir.

Uyarılmış halden temel hale geçen elektronlar enerji- lerini ışıma olarak verir.

SORU 1:

Elektronların orbitale dizilişi ile ilgili yukarıda veri- len şekilde a ve b ile belirtilen orbitaller ile ilgili;

I. Baş kuantum sayıları

II. Açısal momentum kuantum sayıları III. Alabilecekleri maksimum elektron sayıları niceliklerinden hangileri aynıdır?

A) Yalnız II B) Yalnız III C) I ve II D) I ve III E) II ve III

Madelung – Klechkowski Kuralı:

Atomdaki orbitallerin enerjilerini karşılaştırmada Ma- delung - Klechkowski kuralı uygulanabilir.

Bu kurala göre,

 n   değeri büyük olan orbitalin enerjisi de büyük- tür.

1s 2s 3s 4s   3s 3p 3d  4p 5d

n  1 2 3 4 3 4 5 5 7

 n   değerinin eşit olduğu durumda büyük n değe- rine sahip orbitalin enerjisi daha yüksektir.

3d 4p 5s  4d 5p 6s  n : 5 5 5 6 6 6

1.E n 4

n 3

n 2 n 1

4p 3d b

3p a

2p 2s 1s

Enerji O n 5

N n 4

M n 3

L n 2

K

n 1 1s

2s

2p 3s

4s 5s

3p 4p 5p

3d 4d

4f 5f 5d

ELEKTRON DİZİLİMİ 12 KMY 004

30 Madelung-Klechkowski kuralına göre, bazı orbitallerin

n  değerleri:

1s için n    1 0 1 2s için n    2 0 2 2p için n    2 1 3 3s için n    3 0 3 3p için n    3 1 4 4s için n    4 0 4 3d için n    3 2 5 4p için n    4 1 5 5s için n    5 0 5 4d için n    4 2 6

Kural dikkate alındığında orbitallerin enerji sıralaması, 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<

6p<7s şeklinde olur.

SORU 2:

2p, 3d ve 4s orbitalleri ile ilgili;

I. Enerjisi en az olan 2p orbitalidir.

II. m 2 değerini alabilen orbital 3d'dir.

III. Baş kuantum sayısı en fazla olan 4s orbitalidir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

SORU 3:

3. temel enerji düzeyi ile ilgili, aşağıdaki yargılar- dan hangisi yanlıştır?

A) Elektron kapasitesi 18'dir.

B) s, p ve d orbital türlerini içerir.

C) Toplam 9 tane orbital bulundurur.

D) Eş enerjili 5 tane d orbitali içerir.

E) 3s ve 3p orbitallerinin enerji değerleri aynıdır.

ATOMLARIN

ELEKTRON DİZİLİMİ (KONFİGÜRASYONU)

Temel haldeki atomların elektronlarının orbitallere yerleşim kuralları aşağıdaki gibidir.

I. Aufbau Kuralı

Orbitallere elektronların dizilimi ile ilgili olarak Aufbau Kuralı adı verilen şu kural önerilmiştir.

Elektronlar, çekirdeğe en yakın olan ve düşük enerjili orbitalden başlayarak yüksek enerjili orbitallere doğru doldurulur.

1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<

6p<7s

s s p s p s d p s d p s f d p s f d p s

say say para say para say dede para say

dede para say fehmi dede para say

fehmi dede para say

II. Pauli Prensibi

Bir orbitalde en fazla zıt spinli iki elektron bulunabilir.

Spin, bir elektronun kendi ekseni etrafında dönüş ha- reketine verilen addır (Tıpkı bir gezegenin kendi ekse- ni etrafında dönüşü gibi). O halde bir orbitalde bulu- nan iki elektronun tüm özellikleri aynıdır fakat elekt- ronlardan biri saat yönünde dönerse diğeri ters yönde döner.

2.E 3.E

1s2

2s2 2p ⁶ 3s2 3p ⁶

4s2

5s2

6s2

7s2

4p 6

5p 6

6p 6

7p 6

3d10

4d10

5d10

6d10

4f14

5f14

ELEKTRON DİZİLİMİ 12 KMY 004

31 Yani bir atomda tüm kuantum sayıları aynı olan iki elektron yoktur. Yani kuantum sayılarını belirten n , , m _ ve m kuantum sayılarından en az birisi _s farklı olmalıdır. İki elektron aynı orbitalde bulunsa bile





Pauli ilkesi olarak bilinen bu ilke kısaca, "bir orbitalde en fazla iki elektron bulunabilir." şeklinde ifade edilebi- lir. (Pauli İlkesi)

Bu ilkeye göre elektron dizilimleri yazıldığında en az bir tane eşlenmemiş elektron içeren maddeler para- manyetiktir. Bu maddeler mıknatıs tarafından çekilir- ler. Eşlenmemiş elektronu bulunmayan atomlar ise diyamanyetik maddelerdir. Bu maddeler mıknatıs ta- rafından çok az itilen maddelerdir.

Diyamanyetik Paramanyetik

Nötr atomlarda proton sayısı elektron sayısına eşittir.

Dolayısıyla atom numarası (proton sayısı) bilinen bir elementin elektron dizilişi yazılabilir.

Elektron dizimlerini şekilsel olarak ifade eden göste- rimlere orbital şemaları denir.

III. Hund Kuralı

Aynı enerjiye sahip farklı orbitallere eş enerjili orbital- ler denir. Örneğin bir atomun 3px, 3py, 3pz orbitalleri eş enerjilidir.

Elektronlar eş enerjili orbitallere önce teker teker aynı yönlü olarak dolarlar. Tüm orbitaller yarı dolu hale geldikten sonra tam dolu hale geçmeye başlarlar. Bu- na Hund Kuralı denir.

6C : 1s 2s 2p

7N : 1s 2s 2p

8O : 1s 2s 2p

NOT:

Atomların dizilimlerindeki tek olan elektronlar aynı yönde olmalıdır.

*

SORU 4:

I.

II.

III.

Yukarıda verilen elektron dizilimlerinden hangileri Pauli prensibine uymaz?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I,II ve III

4.D

1s 2s 2p

Boş

orbiatal Yarı dolu

orbital Dolu

orbital Dolu orbital

x y z

2p 2p 2p

Yanlıştır

Yanlıştır

Doğrudur

Doğrudur

Doğrudur

Doğrudur

Yanlıştır

Yanlıştır

Doğrudur

Doğrudur

Doğrudur

Doğrudur p orbitali için2 p orbitali için⁴

ELEKTRON DİZİLİMİ 12 KMY 004

32 SORU 5:

X:

Y:

Z:

X, Y ve Z atomlarının orbital şemaları yukarıda veril- miştir.

Buna göre, bu dağılımlardan hangileri Hund kura- lına uygundur?

A) Yalnız Y B) Yalnız Z C) X ve Y

D) Y ve Z E) X, Y ve Z

Atomların Elektron Dizilimlerinin Yazılması Atomların elektron dizilimleri yazılırken orbital sembol- lerinin önüne, orbitalin bulunduğu temel enerji düzeyi- nin numarası (baş kuantum sayısı) yazılır. Orbital sembolünün sağ üst köşesine ise orbitalde bulunan toplam elektron sayısı yazılır.

2p

Orbitallerin enerjisi sıralamaları, alabildikleri en fazla elektron sayıları ve bu elektronların orbitallere yerle- şim sıralaması aşağıdaki gibidir.

2 2 6 2 6 2 10 6 2 10 6 2

14 10 6 2

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s

ÖRNEK:

2 1

3Li : 1s 2s

2 2 6 1

11Na : 1s 2s 2p 3s

2 2 6 2 6

21Sc : 1s 2s 2p 3s 3p

4s² 3d ¹

₃₅Br : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p ^{2 2 6 2 6 2 10 5}

ya da;

2 2 3

7N : 1s 2s 2p

2 2 6 2 6

18Ar : 1s 2s 2p 3s 3p

SORU 6:

34X atomunun temel halde en yüksek enerjili orbitalinin baş kuantum sayısı, orbital türü ve orbi- taldeki elektron sayısı nedir?

Baş kuantum sayısı

Orbital türü

Orbitaldeki elektron sayısı

A) 3 d 8

B) 4 s 2

C) 4 p 4

D) 4 p 6

E) 3 d 3

5.D 6.C

1s 2s 2p 3s 3p

Orbitalin içerdiği toplam elektron sayısı Orbitalin türü

Temel enerji düzeyi (Baş kuantum sayısı)

2p4

2p ün orbital şeması:4

ELEKTRON DİZİLİMİ 12 KMY 004

33 SORU 7:

X elementinin temel elektron dizilimi 3d⁷ ile sonlan- maktadır.

Buna göre, X atomuna ilişkin;

I. En yüksek enerji düzeyi 3’tür.

II. 1 değerine sahip 12 elektronu vardır.

III. En büyük baş kuantum sayılı orbitalinin açısal momentum kuantum sayısı 2dir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I, II ve III

SORU 8:

Temel halde 11 tam dolu orbitali olan X atomunun proton sayısı, en büyük baş kuantum sayısı ve enerjisi en büyük olan orbitalinin türü nedir?

Proton sayısı

En büyük baş kuantum

sayısı

En yüksek enerjili orbitalin türü

A) 22 4 d

B) 22 3 s

C) 26 4 d

D) 26 4 p

E) 11 3 s

SORU 9:

Temel halde 4. enerji seviyesinde 5 elektron bu- lunduran X atomu için;

I. Atom numarası 33’tür.

II. m_0 değerine sahip 8 elektronu vardır.

III. 15 tam dolu 3 yarı dolu orbitali vardır.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve III D) II ve III E) I,II ve III

Soy Gazların Kullanılarak Elektron Diziliminin Yazılması

Atomların elektron dağılımları soy gazların elektron dağılımlarından yararlanılarak kısaltılabilir. Örneğin, potasyum elementinin 19 elektronu vardır. Argon soy gazının ise 18 elektronu vardır. Potasyumun 18 elekt- ronu yerine [Ar] yazılarak elektron dizilimi kısaltılmış olur. Argonun elektron dizilimi

2 2 6 2 6

18Ar : 1s 2s 2p 3s 3p

olduğundan potasyum atomunun elektron dağılımı, aşağıdaki gibi iki şekilde gösterilebilir.

2 2 6 2 6 1

19K : 1s 2s 2p 3s 3p 4s ya da 19K : Ar 4s

 

Soy gazlar:

1. Periyot ₂He 2. Periyot ₁₀Ne 3. Periyot ₁₈Ar 4. Periyot ₃₆Kr 5. Periyot ₅₄Xe 6. Periyot ₈₆Rn

SORU 10:

Aşağıda elektron dağılımları verilen elementlerden hangisinin elektron dizilişinin en son orbitalinin değerleri yanlış verilmiştir?

Elektron dağılımı n  m_ A) ^X

 

 

 

 

 

7.B 8.C 9.C 10.D

ELEKTRON DİZİLİMİ 12 KMY 004

34 UYARILMIŞ ATOM

Elektronların en düşük enerjili kararlı haline temel hal, daha yüksek enerjili kararsız haline ise uyarılmış hal denir.

Temel halde bulunan bir atoma enerji verildiğinde bu atomun elektronları daha yüksek enerjili orbitallere geçebilir. Böylece atom uyarılmış olur. Uyarılmış atomlar kararsızdırlar ve temel hale geçerken enerji yayarlar.

2 2

4Be : 1s 2s (Temel hal)

2 1 1

4Be : 1s 2s 2p (Uyarılmış hal)

2 2 4

8O : 1s 2s 2p Temel hal

2 2 3 1

8O : 1s 2s 2p 3s Uyarılmış hal

2 2 3 1

8O : 1s 2s 2p 4s Uyarılmış hal

NOT:

Aynı alt katmanlardaki orbitaller eşit enerjili olduğu için bu orbitaller arasında elektronun yer değiştirmesi ile uyarılma oluşmaz.

2 2

6C : 1s 2s 2p 2p 2px y z (Temel hal)

2 2

6C : 1s 2s 2p 2p 2px y z (Temel hal)

Atom uyarıldığında;

1. Çapı büyür.

2. Elektron koparmak kolaylaşır.

3. İyonlaşma enerjisi azalır.

4. Kararsızlığı artar.

5. Enerjisi artar.

6. Elektron sayısı değişmez.

Uyarılmış atom ile temel halinin fiziksel özellikleri farklıdır. Ancak kimyasal özellikleri aynıdır.

SORU 11:

2 2 6 1 1

X : 1s 2s 2p 3s 3p

2 2 6 2

Y : 1s 2s 2p 3s

Elektron dizilişleri verilen X ve Y atomları için;

I. X, Y'nin uyarılmış halidir.

II. X, Y'den daha fazla enerji içerir III. Y, X'den daha kararlıdır.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) I,II ve III

KÜRESEL SİMETRİ

Bir atomun elektron dizilişinde en son orbital türünün tam dolu ya da yarı dolu olması durumuna küresel simetri denir.

Yarı Dolu Tam Dolu

s ¹ s ²

p ³ p ⁶

d⁵ d¹⁰

f ⁷ f ¹⁴ (yarı kararlı) (tam kararlı)

2 2 6 1

11Na : 1s 2s 2p 3s

2 2 6

10Ne : 1s 2s 2p

 Küresel simetri durumu atoma kararlılık sağlar. Küre- sel simetri durumundaki atomlar, küresel simetriye sahip olmayan atomlara göre daha düşük enerjiye sa- hiptirler.

 Küresel simetri atoma kararlılık kazandırdığından, küresel simetri özelliği gösteren atomlardan elektron koparmak biraz daha zordur.

11.E

ELEKTRON DİZİLİMİ 12 KMY 004

35 ÖZEL DURUM !!!

Normal koşullar uygulandığında elektron dizilimi s²d⁴ ya da s²d⁹ ile biten atomlar, bir önceki s orbitallerinden birer elektron alarak s¹d⁵ ve s¹d¹⁰ yapısına ulaşır. Böy- lece bu atomlar küresel simetri özelliği kazanarak da- ha kararlı yapıya kavuşur. Bu durumdaki atomlar da temel haldedir. (Uyarılmış değildir)

   

2 4 1 5

ns n 1 d ns n 1 d

   

2 9 1 10

ns n 1 d ns n 1 d

2 2 6 2 6 2 4

24Cr : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d (Yanlış)

2 2 6 2 6 1 5

24Cr : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d (Doğru)

2 2 6 2 6 2 9

29Cu : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d (Yanlış)

2 2 6 2 6 1 10

29Cu : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d (Doğru)

SORU 12:

24Xelementinde m_0 olan kaç elektron vardır?

A) 6 B) 7 C) 8 D) 9 E) 12

SORU 13:

Elektronik konfigürasyonu (dizilimi) 3d¹⁰ orbitali ile sonlanan atom için;

I. Atom numarası 30’ dur.

II. s orbitallerinde toplam 8 elektronu vardır.

III. Küresel simetri özelliği gösterir.

yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve III E) I, II ve III

İYONLARIN ELEKTRON DİZİLİMİ

Anyonların Elektron Dizilimi

Anyonun toplam elektron sayısı bulunur ve elektronlar düşük enerjili orbitalden başlanarak yerleştirilir.

ÖRNEK:

2 2 6 2 4

16S : 1s 2s 2p 3s 3p

2 2 2 6 2 6

16S : 1s 2s 2p 3s 3p18^

Katyonların Elektron Dizilimi

Atomun nötr haline göre elektron dizilimi yapılır, sonra iyon yüküne göre elektronlar en büyük baş kuantum sayısına sahip olan orbitalden başlanarak teker teker kopartılır. Eğer en büyük baş kuantum sayısına sahip birden çok orbital varsa öncelikle enerjisi yüksek olan- dan elektron koparılır.

ÖRNEK:

2 2 6 2 1 3 2 2 6

13Al : 1s 2s 2p 3s 3p  Al : 1s 2s 2p13 ^

2 2 6 2 6 2 1

21Sc : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

1 2 2 6 2 6 1 1

21Sc : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d^

2 2 2 6 2 6 1

21Sc : 1s 2s 2p 3s 3p 3d^

3 2 2 6 2 6

21Sc : 1s 2s 2p 3s 3p^

SORU 14:

2

31X^ iyonunun s, p, d orbitallerindeki toplam elektron sayıları hangi şıkta doğru verilmiştir?

s p d

A) 8 12 8

B) 7 12 10

C) 8 10 10

D) 6 13 10

E) 8 8 12

12.E 13.C 14.B

1e^-

1e^-