Etkinlik-1.10 Neden Bazı Atomlar Diğerlerinden Daha Kararlıdır?
1. Yönerge: Tabloda yer alan boşlukları örnekteki gibi doldurarak soruları cevaplayınız.
Tabloda yer alan boşlukları doldurunuz:
| Atom | Elektron Dağılımı ve Orbital Şeması | Valans Elektronlarının Orbital Şekillerindeki Dağılım | Küresel Simetri Durumu |
|---|---|---|---|
| H | 1s¹ | 1s¹ | ✓ |
| Be | 1s² 2s² | 2s² | ✓ |
| B | 1s² 2s² 2p¹ | 2s² 2p¹ | ✗ |
| C | 1s² 2s² 2p² | 2s² 2p² | ✗ |
| N | 1s² 2s² 2p³ | 2s² 2p³ | ✓ |
| O | 1s² 2s² 2p⁴ | 2s² 2p⁴ | ✗ |
| Ne | 1s² 2s² 2p⁶ | 2s² 2p⁶ | ✓ |
| P | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ | 3s² 3p³ | ✓ |
| Cl | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ | 3s² 3p⁵ | ✗ |
| Ar | 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ | 3s² 3p⁶ | ✓ |
1. a) Buna göre tabloda hangi atomların son enerji seviyesindeki orbitalleri tam doludur?
Cevap: Neon (Ne) ve Argon (Ar) atomlarının son enerji seviyesindeki orbitalleri tam doludur.
b) Hangi atomların son enerji seviyesindeki orbitalleri yarı doludur?**
Cevap: Azot (N) ve Fosfor (P) atomlarının son enerji seviyesindeki orbitalleri yarı doludur.
2. İncelediğiniz örnekleri esas alarak elektronların orbitallere dağılımı ile atom orbitallerinin doluluğu ve küresel simetri özelliği arasındaki örüntüyü belirleyiniz. Belirlediğiniz örüntüyü gerekçeleriyle açıklayarak aşağıya yazınız.
Elektronların orbitallere dağılımı, atomun kararlılığını doğrudan etkiler. Tam dolu veya yarı dolu orbitaller, küresel simetri sağlayarak atomu daha kararlı hale getirir. Bu düzenli ve dengeli dağılım, çekirdekle olan etkileşimi güçlendirir. Küresel simetri olmayan atomlarda, elektronların dengesiz dağılımı kararlılığı azaltır. Sonuç olarak, küresel simetri, atomların kararlılığı için önemli bir rol oynar.
3. Atom orbitallerindeki elektronlar çekirdek tarafından çekilir. Çekirdeğin çekim gücü, eş enerjili alt orbitallere dengeli bir şekilde dağıldığında atomun kararlılığı artar. s orbitali küresel bir şekle sahip olduğundan çekirdeğin çekim gücü bu orbitale dengeli dağılır. Bu bilgiye göre tablodaki atomlardan hangileri daha kararlıdır?
Cevap: Neon (Ne), Azot (N), Fosfor (P), Argon (Ar) gibi küresel simetriye sahip ve orbitalleri tamamen veya yarı dolu olan atomlar daha kararlıdır.
4. Kararlılık ve küresel simetri özelliği arasındaki örtünürlüğü açıklayınız.
Cevap: Küresel simetri, elektronların çekirdek çevresinde eşit şekilde dağılmasını sağlar, bu da atomun kararlılığını artırır. Tam dolu veya yarı dolu orbitallere sahip olan atomlar, küresel simetriyi sağladıkları için daha kararlı atomlar olarak bilinir.
5. Oluşturduğunuz örtünülerden yola çıkarak küresel simetri özelliği için genel bir tanım yapınız.
Cevap: Küresel simetri, atom içindeki elektronların orbitallere eşit şekilde dağılması ve bu sayede çekirdek çevresinde dengeli bir elektriksel dağılımın sağlanmasıdır. Bu durum, atomların daha kararlı olmasına katkıda bulunur.
2. Yönerge: Aşağıdaki tabloyu inceleyerek soruların cevaplarını ilgili boşluklara yazınız.
1. Tabloda Cr atomuna ait hangi dağılımda çekirdeğin çekim gücü dengelenmiştir?
Cevap: Gözlenen Elektron Dağılımı (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵), çekirdeğin çekim gücünün dengelendiği dağılımdır. Bu dağılım, enerjinin daha stabil bir şekilde dağılmasını sağlar.
2. Cr atomu hangi dağılımda daha kararlıdır?
Cevap: Cr atomu, gözlenen elektron dağılımında (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵) daha kararlıdır. Bu dağılım, elektronların daha simetrik ve dengeli bir şekilde yerleşmesine olanak tanır.
3. Cr atomunun küresel simetri özelliği gösterip göstermediğini gerekçeleriyle açıklayınız.
Cevap: Cr atomu gözlenen dağılımında küresel simetriye sahiptir, çünkü 3d alt kabuğu yarı dolu, 4s alt kabuğu ise tek elektronla doludur. Bu yarı dolu ve tek elektronlu yapı, küresel simetriye katkıda bulunur ve atomun kararlılığını artırır.
4. Cu atomunun küresel simetri özelliği gösterip göstermediğini gerekçeleriyle açıklayınız.
Cevap: Cu atomu da gözlenen elektron dağılımında küresel simetri gösterir. 3d alt kabuğu tamamen dolu, 4s alt kabuğu ise tek elektronludur. Bu durum, atomun stabilitesini ve kararlılığını sağlar.
Kontrol Noktası Sorular ve Cevaplar:
1- Çekirdekten uzaklaştıkça aynı tür orbitallerin bağlı enerjisi ve hacminde meydana gelen değişimleri açıklayınız.
Cevap: Çekirdekten uzaklaştıkça orbitallerin bağlı enerjisi azalır ve hacmi artar. Bu, orbitallerin çekirdekle olan etkileşimlerinin zayıflamasına ve daha büyük hacimlerde yer almalarına neden olur.
2- Bir atomda aynı enerjiye sahip orbitaller bulunabilir mi?
Cevap: Evet, aynı enerjiye sahip orbitaller bulunabilir. Bunlara eşenerjili orbitaller (örneğin, p, d, f orbitalleri) denir. Bu orbitaller aynı enerji seviyesinde bulunur ve elektronları eşit enerjilerle tutar.
3- Çok elektronlu bir atomda aynı enerji seviyesine sahip iki farklı tür orbital bulunabilir mi?
Cevap: Evet, aynı enerji seviyesine sahip iki farklı tür orbital bulunabilir. Örneğin, 3s ve 3p orbitalleri, 3. enerji seviyesinde yer alan farklı tür orbitallerdir.
4- Dolusu tam dolu ve altı yarı dolu orbitalleri bulunan X atomunun elektron dağılımını Aufbau ilkesi, Pauli dışlama ilkesi ve Hund kuralına uygunluğu açısından değerlendirin.
Cevap: Bu atomun elektron dağılımı, Aufbau ilkesine göre elektronların en düşük enerjili orbitallerden başlayarak yerleştiğini gösterir. Pauli dışlama ilkesi gereği her orbitalde en fazla iki elektron bulunur ve bu elektronlar zıt spinli olur. Hund kuralı ise eş enerjili orbitallerin önce tek tek doldurulacağını ve sonra çiftleneceğini ifade eder. X atomu bu kurallara uyum sağlar.