Examkin

Soru

Zorluk: ZorKüresel Simetri ve Uyarılmış Hal

Aşağıda nötr haldeki bazı element atomları ve bu atomların farklı durumlarına dair bilgiler verilmiştir:

* P\text{P} (Fosfor, Z=15Z=15)
* S\text{S} (Kükürt, Z=16Z=16)
* Cl\text{Cl} (Klor, Z=17Z=17)

Buna göre, aşağıda belirtilen taneciklerin birinci iyonlaşma enerjilerini küçükten büyüğe (en düşükten en yükseğe) doğru sıralayınız.

  1. 1Uyarılmış haldeki 15P_{15}\text{P} atomu (1s22s22p63s23p24s11s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2 4s^1 elektron dizilimine sahip)
  2. 2Temel haldeki 16S_{16}\text{S} atomu
  3. 3Temel haldeki 15P_{15}\text{P} atomu
  4. 4Temel haldeki 17Cl_{17}\text{Cl} atomu

Cevap

Birinci iyonlaşma enerjilerinin küçükten büyüğe doğru sıralaması: Uyarılmış haldeki 15P_{15}\text{P} atomu < Temel haldeki 16S_{16}\text{S} atomu < Temel haldeki 15P_{15}\text{P} atomu < Temel haldeki 17Cl_{17}\text{Cl} atomu şeklindedir.
Birinci iyonlaşma enerjisi sıralanırken; uyarılmış haldeki elektronun çekirdeğe en uzak ve en yüksek enerjili düzeyde olmasından dolayı en kolay kopacağı (en düşük iyonlaşma enerjisi), temel haldeki atomlarda ise küresel simetri gösteren 5A grubu fosfor atomunun (3p33p^3), küresel simetri göstermeyen 6A grubu kükürt atomundan (3p43p^4) daha yüksek iyonlaşma enerjisine sahip olduğu görülür. 7A grubundaki klor ise periyodik eğilim gereği en yüksek iyonlaşma enerjisine sahiptir. Bu sebeple doğru sıralama uyarılmış fosfor < temel haldeki kükürt < temel haldeki fosfor < temel haldeki klor şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1
Taneciklerin elektron dizilimlerini yazarak konumlarını belirleme
Temel haldeki 15P_{15}\text{P}: 1s22s22p63s23p31s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3 (3. periyot, 5A grubu). Temel haldeki 16S_{16}\text{S}: 1s22s22p63s23p41s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4 (3. periyot, 6A grubu). Temel haldeki 17Cl_{17}\text{Cl}: 1s22s22p63s23p51s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5 (3. periyot, 7A grubu). Uyarılmış haldeki 15P_{15}\text{P}: 1s22s22p63s23p24s11s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2 4s^1.
İyonlaşma enerjisi kıyaslaması yapabilmek için öncelikle taneciklerin temel/uyarılmış durumlarını ve periyodik tablodaki yerlerini belirlememiz gerekir.
2
Uyarılmış haldeki taneciğin iyonlaşma enerjisini değerlendirme
Uyarılmış haldeki 15P_{15}\text{P} atomunun en dıştaki elektronu daha yüksek enerjili olan 4s4s orbitalindedir. Çekirdekten uzaklaşan ve kararsız olan bu elektronu koparmak, temel haldeki herhangi bir tanecikten elektron koparmaya kıyasla çok daha az enerji gerektirir. Dolayısıyla en düşük iyonlaşma enerjisi uyarılmış fosfor atomuna aittir.
Uyarılmış atomlarda elektronlar daha yüksek enerji seviyelerine çıktığı için çekirdek tarafından daha zayıf çekilirler.
3
Temel haldeki P ve S atomlarının küresel simetri durumuna göre karşılaştırılması
15P_{15}\text{P} atomu 3p33p^3 (yarı dolu) orbital dizilimiyle küresel simetri özelliği gösterirken, 16S_{16}\text{S} atomu 3p43p^4 dizilimiyle küresel simetri göstermez. Bu nedenle, 5A grubundaki fosforun iyonlaşma enerjisi 6A grubundaki kükürtten daha büyüktür (I1(P)>I1(S)I_1(\text{P}) > I_1(\text{S})).
Küresel simetriye sahip orbitaller daha kararlıdır ve bu orbitallerden elektron koparmak daha fazla enerji gerektirir.
4
Klor atomunun konumunun ve çekim gücünün kıyaslanması
17Cl_{17}\text{Cl} atomu 7A grubunda yer alır. Aynı periyotta soldan sağa doğru gidildikçe proton sayısı ve çekirdek yükü arttığı için elektron başına düşen çekim kuvveti artar ve iyonlaşma enerjisi genel olarak yükselir. Bu nedenle klorun iyonlaşma enerjisi fosfor ve kükürtten daha büyüktür (I1(Cl)>I1(P)I_1(\text{Cl}) > I_1(\text{P})).
Aynı periyotta grup numarası arttıkça (küresel simetri istisnaları hariç) iyonlaşma enerjisi artar.

Anahtar Kavram

Küresel simetri kararlılığının iyonlaşma enerjisine etkisi (5A > 6A istisnası) ve uyarılmış haldeki atomların elektron koparma kolaylığı.
Bu soruyu puanla

Konular

Küresel Simetri ve Uyarılmış Hal

Bu konudan daha fazla soru