Examkin

Soru

Zorluk: Çok zorElektron Dizilimi Kuralları (Aufbau, Pauli, Hund)

Bir atomun katyonu oluşurken gerçekleşen elektron kopma sırası ve oluşan iyonun orbitallerindeki elektron dağılımı modern atom teorisinin temel kurallarına göre belirlenir. Bu bağlamda, çekirdek yükü 27 olan nötr bir element atomunun +3+3 yüklü iyonu elde edildiğinde, bu iyondaki elektronların dağılımı ve sahip olabilecekleri kuantum sayıları hakkında aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

  1. En yüksek enerjili orbitalindeki elektronlardan birinin kuantum sayıları n=3n=3, l=2l=2, ml=−1m_l=-1, ms=−12m_s=-\frac{1}{2} olabilir.Cevap
  2. B
    Elektron dizilimi son terimi [Ar]4s23d4[\text{Ar}] 4s^2 3d^4 şeklindedir ve bu durum Aufbau kuralına uygundur.
  3. C
    Baş kuantum sayısı n=4n=4 ve açısal momentum kuantum sayısı l=0l=0 olan orbitalinde 1 elektron bulunur.
  4. D
    Açısal momentum kuantum sayısı l=2l=2 olan orbitallerindeki tüm elektronların spin kuantum sayıları (msm_s) aynı yönlüdür.
  5. E
    Değerlik elektronlarından biri için kuantum sayıları n=3n=3, l=3l=3, ml=+1m_l=+1, ms=+12m_s=+\frac{1}{2} olabilir.

Cevap

En y��ksek enerjili orbitalindeki elektronlardan birinin kuantum sayıları n=3n=3, l=2l=2, ml=−1m_l=-1, ms=−12m_s=-\frac{1}{2} olabilir.
Çekirdek yükü 27 olan nötr Kobalt (27Co_{27}\text{Co}) atomunun temel hal elektron dizilimi [Ar]4s23d7[\text{Ar}] 4s^2 3d^7 şeklindedir. Nötr atomdan 3 elektron koparılarak +3+3 yüklü katyon oluşturulurken elektronlar önce en dış katmanda bulunan 4s4s orbitalinden (2 elektron), ardından 3d3d orbitalinden (1 elektron) kopar. Böylece Co3+\text{Co}^{3+} iyonunun elektron dizilimi [Ar]3d6[\text{Ar}] 3d^6 olur. En yüksek enerjili orbital olan 3d3d alt kabuğu için n=3n=3 ve l=2l=2'dir. 3d3d alt kabuğundaki 6 elektron, Hund kuralına göre 5 orbitale önce birer birer paralel spinli yerleşir, 6. elektron ise bu orbitallerden herhangi birine zıt spinli olarak eşleşir. Bu durumda eşleşen zıt spinli elektronun bulunduğu orbitalin manyetik kuantum sayısı ml=−1m_l = -1 ve spin kuantum sayısı ms=−12m_s = -\frac{1}{2} olabilir. Dolayısıyla en yüksek enerjili orbitaldeki bir elektronun kuantum sayıları n=3n=3, l=2l=2, ml=−1m_l=-1, ms=−12m_s=-\frac{1}{2} olması mümkündür.

Adım Adım Çözüm

1
Nötr atomun temel hal elektron dizilimi yazılır.
27Co:1s22s22p63s23p64s23d7_{27}\text{Co}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^7 veya [Ar]4s23d7[\text{Ar}] 4s^2 3d^7
Katyonun elektron dizilimini doğru belirleyebilmek için öncelikle nötr atomun temel hal dizilimi yazılmalıdır.
2
Katyon oluşurken kopan elektronların sırası belirlenerek katyonun elektron dizilimi yazılır.
Elektronlar baş kuantum sayısı en büyük olan en dış y��rüngeden kopmaya başlar. n=4n=4 olan 4s4s orbitalinden 2 elektron, ardından n=3,l=2n=3, l=2 olan 3d3d orbitalinden 1 elektron kopar. Katyonun son elektron dizilimi: Co3+:1s22s22p63s23p63d6\text{Co}^{3+}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6 (veya [Ar]3d6[\text{Ar}] 3d^6)
Çok elektronlu atomlarda elektron koparma sırasının en dış katmandan (en yüksek baş kuantum sayısına sahip orbitalden) başladığının bilinmesi gerekir.
3
3d63d^6 orbitalindeki elektronların kuantum sayıları sınırları belirlenir.
3d3d orbitalindeki elektronlar için baş kuantum sayısı n=3n=3, açısal momentum kuantum sayısı l=2l=2 ve manyetik kuantum sayısı ml∈{−2,−1,0,+1,+2}m_l \in \{-2, -1, 0, +1, +2\} değerlerini alabilir. Spin kuantum sayısı ise ms=+12m_s = +\frac{1}{2} veya ms=−12m_s = -\frac{1}{2} olur.
Valans elektronlarının alabileceği kuantum sayıları kümesini sınırlandırmak için kuantum kuralları uygulanır.
4
Hund kuralı ve Pauli ilkesine göre 6 elektronun 5 adet dd orbitaline dağılımı analiz edilir.
5 orbitalin her birine önce paralel spinli (ms=+12m_s = +\frac{1}{2}) birer elektron yerleşir (5 elektron). 6. elektron ise bu orbitallerden herhangi birine (örneğin ml=−1m_l = -1 olan orbitale) zıt spinli (ms=−12m_s = -\frac{1}{2}) olarak yerleşir.
Eş enerjili orbitallere elektron yerleşim kuralları olan Hund kuralı ve Pauli dışarlama ilkesi uygulanarak elektronların kuantum sayıları olasılıkları bulunur.

Anahtar Kavram

Geçiş metallerinin katyon elektron dizilimlerinin yazılması, Hund Kuralı, Pauli Dışarlama İlkesi ve kuantum sayılarının sınırlarının belirlenmesi.
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla

Konular

Elektron Dizilimi Kuralları (Aufbau, Pauli, Hund)

Bu konudan daha fazla soru