Etkinlik-1.9 Elektronlar Orbitallere Nasıl Yerleşir?
Çok elektronlu atomlarda elektronların atom orbitallerine yerleşmesine ilişkin ilkeleri (Aufbau ilkesi, Pauli dışlama ilkesi ve Hund kuralı) belirlemek için aşağıdaki soruları cevaplayınız.
1. Aşağıda Aufbau ilkesine uyan ve uymayan bazı örnekler verilmiştir. Bu örnekleri inceleyiniz ve düşüncelerinizi tartışınız. İncelediğiniz örnekleri esas alarak Aufbau ilkesini veren örtünürlüğü belirleyiniz. Belirlediğiniz örtünürlüğü gerekçeleriyle açıklayarak aşağıya yazınız.
- H (1s¹): Aufbau ilkesine uyar.
- He (1s²): Aufbau ilkesine uyar.
- Li (1s² 2s¹): Aufbau ilkesine uyar.
- C (1s² 2s² 2p²): Aufbau ilkesine uyar.
- O (1s² 2s² 2p⁴): Aufbau ilkesine uyar.
- Na (1s² 2s² 2p⁶ 3s¹): Aufbau ilkesine uyar.
Açıklama: Aufbau ilkesine göre elektronlar, atom orbitallerine en düşük enerjili olandan başlayarak yerleşirler. Yukarıdaki örneklerde bu ilkeye uyulduğunu görüyoruz. Her element, elektronlarını sırasıyla düşük enerjili orbitallere yerleştirerek Aufbau ilkesine uygunluk göstermektedir.
Elektronlar, en düşük enerji seviyesinden başlayarak atom orbitallerini doldurur. Bir atom orbitali dolmadan elektronlar diğer atom orbitaline yerleşemez.
2. Aşağıda Pauli dışlama ilkesine uyan ve uymayan bazı örnekler verilmiştir. Bu örnekleri inceleyiniz ve düşüncelerinizi tartışınız. İncelediğiniz örnekleri esas alarak Pauli dışlama ilkesini veren örtünürlüğü belirleyiniz. Belirlediğiniz örtünürlüğü gerekçeleriyle açıklayarak aşağıya yazınız.
- He (1s²): Pauli dışlama ilkesine uyar.
- C (1s² 2s² 2p²): Pauli dışlama ilkesine uyar.
- O (1s² 2s² 2p⁴): Pauli dışlama ilkesine uyar.
- Mg (1s² 2s² 2p⁶ 3s²): Pauli dışlama ilkesine uyar.
Açıklama: Pauli dışlama ilkesine göre, aynı orbitale yerleşen elektronlar zıt spinlere sahip olmalıdır. Yukarıdaki örneklerde her orbitalde bulunan elektronlar bu ilkeye uygun şekilde zıt spinle dizilmişlerdir. Bu nedenle bu örnekler Pauli dışlama ilkesine uymaktadır.
Bir atom orbitaline aynı yönlü iki elektron yerleşemez. Bir atom orbitaline yerleşen iki elektronun yönü birbirine zıt olmalıdır.
3. Aşağıda Hund kuralına uyan ve uymayan bazı örnekler verilmiştir. Bu örnekleri inceleyiniz ve düşüncelerinizi tartışınız. İncelediğiniz örnekleri esas alarak Hund kuralını veren örtünürlüğü belirleyiniz. Belirlediğiniz örtünürlüğü gerekçeleriyle açıklayarak aşağıya yazınız.
- N (1s² 2s² 2p³): Hund kuralına uyar.
- O (1s² 2s² 2p⁴): Hund kuralına uyar.
- Mn (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵): Hund kuralına uyar.
- Fe (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶): Hund kuralına uyar.
Açıklama: Hund kuralına göre, elektronlar orbitallere yerleşirken önce her orbital bir elektron alır, daha sonra çiftlenir. Yukarıdaki örneklerde bu kurala uygun olarak elektronlar orbitallere önce tek tek yerleşmiş, sonra çiftlenmiştir. Bu nedenle tüm örnekler Hund kuralına uygundur.
Eş enerjili atom orbitallerine elektronlar eşleşmeden yerleşir. Eş enerjili atom orbitallerine elektronlar önce birer birer aynı yönlü, sonra birer birer zıt yönlü olarak yerleşir.
4. Aufbau ilkesi, Pauli dışlama ilkesi ve Hund kuralına yönelik oluşturduğunuz örtünüler doğrultusunda bu kural ve ilkelerle ilgili genellemelerinizi yazınız.
- Aufbau İlkesi: Elektronlar orbitallere en düşük enerjili seviyeden başlayarak yerleşirler. Bu ilke, atomların kararlılıklarını ve elektronların enerji seviyelerini belirler.
- Pauli Dışlama İlkesi: Bir atom orbitalinde en fazla iki elektron bulunabilir ve bu elektronlar zıt spinlere sahip olmalıdır. Bu ilke, elektronların birbirine zıt yönlerde dönmelerini sağlar ve atomun dengeli olmasına yardımcı olur.
- Hund Kuralı: Aynı enerji seviyesindeki orbitaller, önce tek elektron alır, sonra çiftlenir. Bu kural, elektronların enerji seviyelerini minimumda tutar ve atomun kararlılığını artırır.