Aşağıdaki tabloda baş grup elementi olan ve aynı periyotta yer alan X, Y ve Z elementlerin… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Aşağıdaki tabloda baş grup elementi olan ve aynı periyotta yer alan $X$ , $Y$ ve $Z$ elementlerinin ilk beş iyonlaşma enerjisi ( $E_{\text{i}}$ ) değeri $\text{kJ/mol}$ cinsinden verilmiştir:

Element	$E_1$	$E_2$	$E_3$	$E_4$	$E_5$
$Z$	$496$	$4562$	$6912$	$9543$	$13353$
$X$	$738$	$1451$	$7733$	$10540$	$13630$
$Y$	$578$	$1817$	$2745$	$11578$	$14830$

Ayrıca temel haldeki nötr $W$ geçiş metal atomunun en yüksek baş kuantum sayısı $4$ olup, elektron dizilimi $d$ orbitali ile sonlanmaktadır.

Buna göre $X$ , $Y$ , $Z$ ve $W$ elementleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

A
Aynı periyotta soldan sağa doğru gidildikçe iyonlaşma enerjisi düzenli olarak arttığı için birinci iyonlaşma enerjisi en büyük olan element $Y$ 'dir.
B
$Z^+$ , $X^{2+}$ ve $Y^{3+}$ iyonları izoelektroniktir ve bu iyonların yarıçapları arasındaki ilişki $Y^{3+} > X^{2+} > Z^+$ şeklindedir.
$X$ elementinin birinci iyonlaşma enerjisinin $Y$ elementininkinden daha büyük olmasının nedeni, $X$ atomunun temel hal elektron diziliminin küresel simetrik olmasıdır.Cevap
D
Temel haldeki nötr $W$ atomunun $+2$ yüklü katyonu ( $W^{2+}$ ) oluşurken elektronlar öncelikle $3d$ orbitalinden kopar.
E
$Y$ element atomunun temel haldeki en yüksek enerjili orbitalinde bulunan elektronunun kuantum sayıları $n=3$ , $l=2$ ve $m_l=0$ olabilir.

Cevap

X elementinin birinci iyonlaşma enerjisinin Y elementininkinden daha büyük olmasının nedeni, X atomunun temel hal elektron diziliminin küresel simetrik olmasıdır.

X elementinin birinci iyonlaşma enerjisinin Y'ninkinden büyük olması küresel simetri kararlılığı ile ilgilidir. 3. periyot 2A grubunda bulunan X'in temel hal elektron dizilimi s2 ile sonlandığından küresel simetrik ve daha kararlıdır. Bu da elektron koparmayı zorlaştırır ve birinci iyonlaşma enerjisini Y (3A, p1) elementine kıyasla daha yüksek yapar.

Adım Adım Çözüm

Elementlerin grup numaralarını ardışık iyonlaşma enerjileri arasındaki artış oranlarından tespit etmek.

Z'nin birinci iyonlaşma enerjisinden ikinci iyonlaşma enerjisine geçişinde yaklaşık 9.2 kat artış olduğundan 1A grubundadır. X'in ikinci iyonlaşma enerjisinden üçüncü iyonlaşma enerjisine geçişinde yaklaşık 5.3 kat artış olduğundan 2A grubundadır. Y'nin üçüncü iyonlaşma enerjisinden dördüncü iyonlaşma enerjisine geçişinde yaklaşık 4.2 kat artış olduğundan 3A grubundadır. Aynı periyotta yer aldıklarından proton sayıları Z < X < Y şeklindedir.

Değerlik elektronları tamamen koptuktan sonra bir alt temel enerji seviyesindeki kararlı soygaz elektron d��zeninden elektron koparmak için gereken enerji ani ve çok büyük bir artış gösterir.

Birinci iyonlaşma enerjilerindeki sapmayı küresel simetri ile analiz etmek.

X (2A) elementinin birinci iyonlaşma enerjisi (738 kJ/mol), Y (3A) elementinin birinci iyonlaşma enerjisinden (578 kJ/mol) büyüktür. Bu durum, 2A grubunun s2 ile sonlanan kararlı küresel simetri yapısından kaynaklanır.

Küresel simetriye sahip orbitallerden elektron koparmak, küresel simetrik olmayan orbitallere göre daha fazla enerji gerektirir.

İzoelektronik iyonların yarıçaplarını karşılaştırmak.

10 elektronlu Z+, X2+ ve Y3+ iyonları izoelektroniktir. Proton sayısı en fazla olan Y (13 proton) elektronları en güçlü çeker, bu nedenle iyon yarıçapı en küçük olan Y3+'tür. Sıralama Z+ > X2+ > Y3+ şeklindedir.

Aynı sayıda elektron barındıvan taneciklerde, çekirdek yükü (proton sayısı) arttıkça elektron başına düşen çekim kuvveti artar ve hacim küçülür.

Geçiş metallerinden elektron kopma sırasını belirlemek.

W elementinin elektron dizilimi d orbitali ile biten 4. periyot elementidir (örneğin [Ar] 4s2 3d1 veya benzeri). Elektron verilirken daima en dış katmanda (en büyük baş kuantum sayısı olan n=4) bulunan 4s orbitalinden elektronlar öncelikle kopar.

Katyon oluşurken elektronlar daima çekirdeğe en uzak olan en dış katmandaki orbitallerden öncelikle ayrılır.

Y elementinin en yüksek enerjili orbitalinin kuantum sayılarını incelemek.

Y (Alüminyum, Z=13) elementinin temel hal dizilimi 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 şeklindedir. En yüksek enerjili orbitali 3p'dir. Bu orbital için n=3 ve l=1'dir. l=2 değeri d orbitalini belirttiğinden yanlıştır.

Açısal momentum kuantum sayısı l orbital türünü belirler (s için 0, p için 1, d için 2, f için 3).

Anahtar Kavram

İyonlaşma enerjisindeki ardışık artışlar, küresel simetri istisnaları, izoelektronik taneciklerde yarıçap ve katyonlarda elektron kopma kuralları.

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru