Modern Atom Teorisi

62 soru

Soru 21Soru

Periyodik sistemin aynı periyodunda yer alan ve baş grup elementi olan ardışık atom numaralı XX, YY ve ZZ elementlerinin grup numaraları sırasıyla 2A2A, 3A3A ve 4A4A'dır.

Buna göre, bu elementlerin birinci iyonlaşma enerjilerinin büyükten küçüğe doğru sıralanışı aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmi��tir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Z>X>YZ > X > Y

Cevap

Birinci iyonlaşma enerjilerinin doğru sıralaması Z>X>YZ > X > Y şeklindedir.
Aynı periyottaki baş grup elementlerinde iyonlaşma enerjisi soldan sağa doğru gidildikçe genellikle artar. Ancak küresel simetri kararlılığı nedeniyle 2A2A grubunda yer alan XX elementinin birinci iyonlaşma enerjisi, 3A3A grubundaki YY elementininkinden daha büyüktür. 4A4A grubundaki ZZ elementinin iyonlaşma enerjisi ise her ikisinden de büyüktür. Bu nedenle doğru sıralama Z>X>YZ > X > Y şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1
Elementlerin grup numaralarını ve periyottaki konumlarını belirleme.
XX elementi 2A2A, YY elementi 3A3A ve ZZ elementi 4A4A grubundadır. Elementlerin hepsi aynı periyotta yer almaktadır.
İyonlaşma enerjisi karşılaştırmalarında elementlerin periyodik sistemdeki konumlarının belirlenmesi gerekir.
2
İyonlaşma enerjisinin aynı periyottaki değişim eğilimini ve küresel simetri kurallarını uygulama.
Aynı periyotta soldan sağa doğru iyonlaşma enerjisi genellikle artar. Ancak küresel simetriden dolayı 2A2A grubunun (XX) iyonlaşma enerjisi 3A3A grubundan (YY) daha büyüktür. Genel sıralama 1A<3A<2A<4A<6A<5A<7A<8A1A < 3A < 2A < 4A < 6A < 5A < 7A < 8A şeklindedir.
2A2A grubunun elektron dizilimi tam dolu ss orbitali ile bittiğinden daha kararlıdır ve elektron koparmak daha fazla enerji gerektirir.
3
Elementlerin iyonlaşma enerjilerini karşılaştırma.
Z(4A)>X(2A)>Y(3A)Z (4A) > X (2A) > Y (3A) ilişkisi bulunur. Bu durum Z>X>YZ > X > Y olarak yazılır.
Sıralama büyükten küçüğe istendiği için elde edilen değerler bu sıraya göre dizilir.

Anahtar Kavram

Aynı periyotta iyonlaşma enerjisi karşılaştırmalarında küresel simetri istisnası (2A > 3A ilişkisi).
Soru 22Soru

Çok elektronlu bir atomun temel enerji düzeylerinde bulunan 3d3d, 4p4p ve 5s5s orbitalleriyle ilgili:

I. Açısal momentum kuantum sayıları (ll) arasındaki ilişki 3d>4p>5s3d > 4p > 5s şeklindedir.
II. Orbitallerin enerjileri arasındaki ilişki 3d>4p>5s3d > 4p > 5s şeklindedir.
III. Baş kuantum sayısı (nn) ile açısal momentum kuantum sayısı (ll) toplamı (n+ln+l) en büyük olan orbital 5s5s'dir.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Yalnız I

Cevap

Yalnız I
Yalnız birinci öncüldeki ifade doğrudur. Açısal momentum kuantum sayısı (l) orbitalin şeklini belirler ve s, p, d orbitalleri için sırasıyla 0, 1, 2 değerlerini alır. Dolayısıyla l değerleri arasındaki ilişki 3d > 4p > 5s şeklindedir. İkinci öncüldeki enerji sıralaması yanlıştır; çünkü n+l değerleri eşit olan orbitallerde baş kuantum sayısı (n) büyük olanın enerjisi daha yüksektir, dolayısıyla enerji ilişkisi 5s > 4p > 3d olmalıdır. Üçüncü öncüldeki ifade de yanlıştır; çünkü her üç orbitalin de n+l toplamı 5 olup birbirine eşittir.

Adım Adım Çözüm

1
Orbitallerin baş kuantum sayısı (n) ve açısal momentum kuantum sayısı (l) değerlerini belirleyin.
3d orbitali için n = 3, l = 2; 4p orbitali için n = 4, l = 1; 5s orbitali için n = 5, l = 0 olarak bulunur.
Her bir ifadedeki kuantum sayıları ve enerji karşılaştırmalarını yapabilmek için temel kuantum sayılarını tespit etmek gerekir.
2
Açısal momentum kuantum sayılarını (l) karşılaştırarak birinci öncülü değerlendirin.
l değerleri d için 2, p için 1, s için 0'dır. Bu durumda l değerleri arasındaki ilişki 3d (2) > 4p (1) > 5s (0) şeklindedir. Birinci öncül doğrudur.
l kuantum sayısı orbitalin türünü (s, p, d, f) belirtir ve sırasıyla 0, 1, 2, 3 değerlerini alır.
3
Orbitallerin n+l değerlerini hesaplayarak Madelung-Klechkowski kuralına göre enerjilerini karşılaştırın.
3d için n+l = 3+2 = 5; 4p için n+l = 4+1 = 5; 5s için n+l = 5+0 = 5 olur. n+l değerleri eşit olduğundan, baş kuantum sayısı (n) büyük olan orbitalin enerjisi daha fazladır. Buna göre enerji sıralaması 5s > 4p > 3d şeklindedir. İkinci ve üçüncü öncüller yanlıştır.
Çok elektronlu atomlarda orbital enerjileri n+l toplamı arttıkça artar. Toplamlar eşitse n değeri büyük olan orbital daha yüksek enerjilidir.

Anahtar Kavram

Madelung-Klechkowski (n+l) kuralına göre çok elektronlu atomlarda orbital enerjilerinin ve kuantum sayılarının karşılaştırılması.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 23Soru

Çok elektronlu bir atomun temel enerji seviyelerinde bulunan 4s4s, 3d3d ve 4p4p orbitalleriyle ilgili;

I. Enerjileri arasındaki ilişki 4p>3d>4s4p > 3d > 4s şeklindedir.
II. Açısal momentum kuantum sayısı (ll) en büyük olan orbital 3d3d'dir.
III. Manyetik kuantum sayısı (mlm_l) değeri 00 olan orbital yalnızca 4s4s alt kabuğunda bulunur.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

I ve II ifadeleri doğrudur. Enerji sıralaması Madelung-Klechkowski kuralına göre doğru yapılmıştır ve açısal momentum kuantum sayısı en büyük olan orbital 3d'dir.
I ve II ifadeleri doğrudur. 4p4p, 3d3d ve 4s4s orbitallerinin enerjileri n+ln+l kuralına göre karşılaştırıldığında 4p>3d>4s4p > 3d > 4s sırası elde edilir. Açısal momentum kuantum sayısı (ll) dd orbitalleri için 2 olduğundan en büyüktür.

Adım Adım Çözüm

1
Madelung-Klechkowski (n+ln+l) kuralını kullanarak orbitallerin enerjilerini karşılaştırın.
4s4s için n=4,l=0    n+l=4n=4, l=0 \implies n+l=4
3d3d için n=3,l=2    n+l=5n=3, l=2 \implies n+l=5
4p4p için n=4,l=1    n+l=5n=4, l=1 \implies n+l=5
n+ln+l değeri eşit olan orbitallerden nn değeri büyük olanın enerjisi daha yüksektir. Buna göre enerji sıralaması 4p>3d>4s4p > 3d > 4s olur. Birinci ifade doğrudur.
Çok elektronlu atomlarda orbitallerin enerji düzeyleri baş kuantum sayısı ile açısal momentum kuantum sayısının toplamına bağlıdır.
2
Orbitallerin açısal momentum kuantum sayılarını (ll) belirleyin ve karşılaştırın.
ss orbitali için l=0l=0, pp orbitali için l=1l=1, dd orbitali için l=2l=2'dir. Buna göre en büyük ll değerine sahip olan 3d3d orbitalidir. İkinci ifade doğrudur.
Açısal momentum kuantum sayısı orbitalin türünü ve şeklini belirler.
3
Manyetik kuantum sayısı (mlm_l) değerlerini her bir orbital türü için analiz edin.
4s4s için ml=0m_l = 0 değerine sahip 1 orbital vardır.
3d3d için ml{2,1,0,+1,+2}m_l \in \{-2, -1, 0, +1, +2\} değerlerini alan 5 orbital vardır (biri ml=0m_l=0'dır).
4p4p için ml{1,0,+1}m_l \in \{-1, 0, +1\} değerlerini alan 3 orbital vardır (biri ml=0m_l=0'dır).
Bu nedenle, ml=0m_l = 0 değerine sahip orbital sadece 4s4s'te değil, hepsinde bulunur. Üçüncü ifade yanlıştır.
Manyetik kuantum sayısı, alt kabuktaki orbitallerin uzaydaki yönelimlerini gösterir ve l-l ile +l+l arasındaki tüm tam sayı değerlerini alabilir.

Anahtar Kavram

Orbitallerin enerjileri Madelung-Klechkowski kuralına göre belirlenirken, kuantum sayıları (n,l,mln, l, m_l) orbitalin türünü, şeklini ve yönelimini belirler.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 24Soru

Temel haldeki 26Fe_{26}\text{Fe} atomunun elektron diziliminden iki elektron koparılarak 26Fe2+_{26}\text{Fe}^{2+} katyonu elde ediliyor.

Buna göre, oluşan 26Fe2+_{26}\text{Fe}^{2+} katyonunun elektron dizilimi ve elektronlarının kuantum sayıları ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Aç��sal momentum kuantum sayısı (ll) 22 olan orbitallerinde en fazla 55 elektronun spin kuantum sayısı (msm_s) aynı yönlüdür.

Cevap

Açısal momentum kuantum sayısı (ll) 22 olan orbitallerinde en fazla 55 elektronun spin kuantum sayısı (msm_s) aynı yönlüdür.
Açısal momentum kuantum sayısı l=2l=2 olan orbital 3d3d orbitalidir. 26Fe2+_{26}\text{Fe}^{2+} iyonunun elektron dizilimi [Ar]3d6[\text{Ar}] 3d^6 şeklindedir. Hund kuralı gereği, eş enerjili beş 3d3d orbitaline 66 elektron yerleştirilirken öncelikle her orbitale birer elektron paralel spinli (örneğin ms=+1/2m_s = +1/2) olarak yerleşir. Geriye kalan 11 elektron ise bu orbitallerden birine zıt spinli (ms=1/2m_s = -1/2) olarak yerleşmek zorundadır. Bu durumda aynı spin yönüne sahip elektron sayısı en fazla 55 olabilir.

Adım Adım Çözüm

1
Nötr 26Fe_{26}\text{Fe} atomunun temel hal elektron dizilimini yazmak.
26Fe:1s22s22p63s23p64s23d6_{26}\text{Fe}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6
Katyonun doğru elektron dizilimini bulabilmek için öncelikle nötr halin elektron dizilimini belirlemek gerekir.
2
26Fe_{26}\text{Fe} atomundan 22 elektron kopararak 26Fe2+_{26}\text{Fe}^{2+} iyonunun elektron dizilimini bulmak.
26Fe2+:1s22s22p63s23p63d6_{26}\text{Fe}^{2+}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^6
Elektronlar katyon oluştururken öncelikle baş kuantum sayısı en büyük olan en dış katmandan (4s4s orbitalinden) koparılır.
3
3d3d orbitalindeki (l=2l=2) 66 elektronun Hund kuralına göre orbitallere dağılımını analiz etmek.
Eş enerjili 55 adet 3d3d orbitalinin her birine önce birer elektron aynı spinli (örneğin ms=+1/2m_s = +1/2) olarak yerleşir. Geriye kalan 66. elektron ise bu orbitallerden birine zıt spinli (ms=1/2m_s = -1/2) olarak yerleşir.
Hund kuralı gereğince eş enerjili orbitallere elektronlar önce teker teker ve paralel spinli yerleşir, daha sonra eşleşmeye başlar.
4
Aynı yönlü spin kuantum sayısına sahip maksimum elektron sayısını belirlemek.
55 elektron ms=+1/2m_s = +1/2 spinli iken 11 elektron ms=1/2m_s = -1/2 spinlidir. Dolayısıyla en fazla 55 elektronun spini aynı yönlü olabilir.
Pauli dışlama ilkesi ve Hund kuralına göre 66 elektronun tamamı aynı spin kuantum sayısına sahip olamaz, en az biri zıt spinli olmak zorundadır.

Anahtar Kavram

Geçiş metallerinden elektron koparılması ve Hund kuralına göre orbital şemalarında spin kuantum sayılarının dağılımı.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 25Soru

Temel haldeki 22Ti_{22}\text{Ti} atomu ve bu atomun oluşturduğu iyonlar ile ilgili bazı ifadeler aşağıda verilmiştir:

I. Baş kuantum sayısı (nn) 3 olan orbitallerindeki bir elektronun kuantum sayıları n=3n=3, l=2l=2, ml=3m_l=-3, ms=+12m_s=+\frac{1}{2} olabilir.
II. 22Ti2+_{22}\text{Ti}^{2+} iyonunun temel hal elektron dizilimi [Ar]3d2[\text{Ar}]3d^2 şeklindedir ve bu iyonun oluşumunda elektronlar öncelikle en dış katmandaki 4s4s orbitalinden koparılmıştır.
III. Temel haldeki 22Ti_{22}\text{Ti} atomunda spin kuantum sayısı (msm_s) +12+\frac{1}{2} olan elektron sayısı en fazla 12'dir.

Buna göre, bu ifadelerden hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: II ve III

Cevap

Titanyum atomunun iyonlaşmasında elektronların 4s orbitalinden koptuğunu ve Hund kuralına göre eş enerjili orbitallerdeki elektronların paralel spinli yerleşmesiyle en fazla 12 elektronun spin kuantum sayısının pozitif olabileceğini belirten ifadedir.
Doğru olan seçenek, titanyum atomunun iyonlaşmasında elektronların en dış katmandaki 4s4s orbitalinden koptuğunu ve Hund kuralına göre eş enerjili orbitallerdeki elektronların paralel spinli yerleşmesiyle en fazla 12 elektronun ms=+12m_s = +\frac{1}{2} değerine sahip olabileceğini belirten ifadedir. Baş kuantum sayısı 3 olan d orbitalleri (l=2l=2) için ml=3m_l=-3 kuantum sınırlarına aykırıdır.

Adım Adım Çözüm

1
Titanyum (22Ti_{22}\text{Ti}) atomunun temel hal elektron dizilimini yazmak.
22Ti:1s22s22p63s23p64s23d2_{22}\text{Ti}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^2 (veya kısaca [Ar]4s23d2[\text{Ar}]4s^2 3d^2)
Kuantum sayılarını ve iyonlaşma durumlarını belirlemek için temel hal elektron dizilimi bilinmelidir.
2
Birinci öncüldeki kuantum sayılarının doğruluğunu kontrol etmek.
n=3n=3 ve l=2l=2 (3d3d orbitali) için manyetik kuantum sayısı (mlm_l) yalnızca 2,1,0,+1,+2-2, -1, 0, +1, +2 değerlerini alabilir. Dolayısıyla ml=3m_l = -3 olamaz.
Manyetik kuantum sayısı (mlm_l) değeri l-l ile +l+l arasındaki tam sayı değerlerini alabilir.
3
İkinci öncüldeki iyonlaşma durumunu analiz etmek.
Katyon oluşurken elektronlar baş kuantum sayısı en büyük olan en dış katmandan (4s4s orbitalinden) koparıl��r. Dolayısıyla 22Ti2+_{22}\text{Ti}^{2+} iyonunun elektron dizilimi [Ar]3d2[\text{Ar}]3d^2 olur.
Çekirdeğe en uzak ve periyot numarasını belirleyen dış katman elektronları öncelikle koparılır.
4
Üçüncü öncüldeki spin kuantum sayısı +12+\frac{1}{2} olan maksimum elektron sayısını hesaplamak.
Tam dolu orbitallerdeki (1s22s22p63s23p64s21s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2) 20 elektronun 10 tanesinin spini +12+\frac{1}{2}'dir. Yarı dolu 3d23d^2 orbitallerindeki 2 elektron Hund kuralı gereği paralel spinli olmalıdır. Maksimum değer için bu 2 elektronun spini de +12+\frac{1}{2} kabul edilirse toplam 10+2=1210 + 2 = 12 elektron elde edilir.
Hund kuralına göre eş enerjili orbitallere elektronlar önce teker teker ve aynı spinli (paralel) olarak yerleşir.

Anahtar Kavram

Elektronların orbitallere yerleşim kuralları (Aufbau, Pauli ve Hund kuralları) ile kuantum sayıları arasındaki ilişkiler.
Tahmini Süre:2m 30s
Soru 26Soru

Temel hâl elektron dağılımları verilen 3X_3X, 11Y_{11}Y ve 19Z_{19}Z elementlerini atom yarıçaplarının büyüklüklerine göre en büyükten en küçüğe doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Elementlerin atom yarıçaplarının büyükten küçüğe doğru sıralaması Z>Y>XZ > Y > X şeklindedir.
Verilen elementlerin hepsi periyodik sistemin 1A grubunda yer almaktadır. Aynı grupta yukarıdan aşağıya doğru gidildikçe katman sayısı arttığı için atom yarıçapı artar. Katman sayıları sırasıyla 4, 3 ve 2 olan ZZ, YY ve XX elementlerinin yarıçap büyüklükleri Z>Y>XZ > Y > X şeklinde sıralanır.

Adım Adım Çözüm

1
Verilen elementlerin katman elektron dizilimlerini yazarak periyot ve gruplarını belirlemek.
3X_3X elementinin elektron dizilimi 2-1 (2. periyot, 1A grubu), 11Y_{11}Y elementinin 2-8-1 (3. periyot, 1A grubu) ve 19Z_{19}Z elementinin 2-8-8-1 (4. periyot, 1A grubu) şeklindedir.
Periyodik özelliklerin karşılaştırılabilmesi için elementlerin periyodik sistemdeki konumlarının bilinmesi gerekir.
2
Aynı grupta bulunan elementlerin katman sayıları ile atom yarıçapı ilişkisini kurmak.
Katman sayısı en fazla olan ZZ elementinin yarıçapı en büyük, katman sayısı en az olan XX elementinin yarıçapı ise en küçüktür.
Aynı grupta yukarıdan aşağıya doğru inildikçe katman sayısı arttığı için atom yarıçapı artar.

Anahtar Kavram

Aynı gruptaki elementlerin katman sayısı arttıkça atom yarıçapı artar.
Tahmini Süre:45s
Soru 27Soru

Bohr atom modeli, klasik fizik ilkeleri ile kuantum kavramını birleştirerek tek elektronlu sistemlerin spektrumlarını başarıyla açıklamıştır. Ancak bu modelin bazı varsayımları, deneysel bulgularla ve modern kuantum mekaniğinin temel ilkeleriyle çelişmektedir.

Buna göre, Bohr atom modelinin varsayımları ve bu varsayımların modern atom teorisiyle karşılaştırılmas��na ilişkin aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Bohr modelinde birinci enerji düzeyindeki (n=1n = 1) bir elektronun açısal momentumu h2π\frac{h}{2\pi} olarak kuantlaşmışken, modern atom teorisinde n=1n = 1 düzeyindeki s orbitalinde bulunan elektronun orbital açısal momentumu sıfırdır.

Cevap

Bohr modelinde birinci enerji düzeyindeki (n=1n = 1) bir elektronun açısal momentumu h2π\frac{h}{2\pi} iken, modern atom teorisinde birinci enerji düzeyindeki (n=1n = 1) elektronun orbital açısal momentumunun sıfır olduğunu belirten ifade doğrudur.
Bohr modelinde yörüngedeki elektronun açısal momentumunun nh2πn\frac{h}{2\pi} olduğu kabul edilir. Birinci yörünge (n=1n=1) için bu değer h2π\frac{h}{2\pi} olur. Modern atom teorisinde ise orbital açısal momentumu l(l+1)h2π\sqrt{l(l+1)}\frac{h}{2\pi} bağıntısıyla hesaplanır. n=1n=1 seviyesinde sadece l=0l=0 olan s orbitali bulunabildiğinden, orbital açısal momentum sıfıra eşittir. Dolayısıyla bu ifade doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Bohr atom modelinin açısal momentum varsayımını analiz etmek.
Bohr modeline göre çekirdek çevresindeki elektronun açısal momentumu L=nh2πL = n \cdot \frac{h}{2\pi} formülüyle kuantlaşmıştır. n=1n=1 (birinci yörünge) için bu değer h2π\frac{h}{2\pi} olur.
Bohr modelindeki birinci yörüngedeki elektronun açısal momentumunu bulmak.
2
Modern atom teorisindeki orbital açısal momentum formülünü uygulamak.
Modern kuantum teorisinde orbital açısal momentumu L=l(l+1)h2πL = \sqrt{l(l+1)}\frac{h}{2\pi} formülüyle bulunur. Birinci enerji düzeyinde (n=1n=1) yalnızca s orbitali (l=0l=0) bulunur ve bu durumda açısal momentum sıfırdır.
Kuantum mekaniksel modele göre birinci enerji düzeyindeki elektronun orbital açısal momentumunu bulmak.
3
İki modelin sonuçlarını karşılaştırıp doğru seçeneği belirlemek.
Bohr modelinde birinci yörüngedeki elektron için açısal momentumun h2π\frac{h}{2\pi} olduğu, ancak modern atom teorisinde n=1n=1 düzeyindeki s orbitalindeki elektron için orbital açısal momentumunun sıfır olduğu ifadesi doğrudur.
İki model arasındaki bu temel farkın bilimsel doğruluğunu onaylamak.

Anahtar Kavram

Bohr modelinde açısal momentumun yörünge numarasına bağlı kuantlaşması varsayımı ile modern atom teorisindeki orbital açısal momentumunun açısal kuantum sayısına (ll) bağlı olarak belirlenmesi arasındaki farklar.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 28Soru

Atom numaraları verilen 9X_{9}\text{X}, 10Y_{10}\text{Y} ve 17Z_{17}\text{Z} elementleri ile ilgili;

I. Bağ elektronlarını çekme eğilimi (elektronegatifliği) en fazla olan element X\text{X}'tir.
II. Elektron ilgisi en fazla olan element X\text{X}'tir.
III. Y\text{Y} elementinin elektron ilgisi ve elektronegatifliği yok kabul edilir.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve III

Cevap

Birinci ve üçüncü ifadeler doğrudur.
Elementlerin periyodik sistemdeki konumları incelendiğinde; ikinci periyot 7A grubundaki flor elementinin elektronegatifliği en yüksek olan element olduğu görülür. Soygaz olan neon elementinin elektronegatiflik ve elektron ilgisi değerleri ise yok kabul edilir. Klor elementinin elektron ilgisi flordan daha büyük olduğu için elektron ilgisi en yüksek olan element klor olmalıdır. Bu durum ikinci ifadenin yanlış, birinci ve üçüncü ifadelerin ise doğru olduğunu gösterir.

Adım Adım Çözüm

1
Elementlerin katman elektron dizilimlerini yazarak periyodik sistemdeki konumlarını belirlemek.
9X_{9}\text{X} elementinin elektron dizilimi 272-7 şeklindedir ve 2. periyot 7A grubundadır. 10Y_{10}\text{Y} elementinin elektron dizilimi 282-8 şeklindedir ve 2. periyot 8A grubundadır (soygaz). 17Z_{17}\text{Z} elementinin elektron dizilimi 2872-8-7 şeklindedir ve 3. periyot 7A grubundadır.
Periyodik özellikleri doğru karşılaştırabilmek için elementlerin grup ve periyotlarını bilmemiz gerekir.
2
Birinci ifadeyi değerlendirmek için elementlerin elektronegatifliklerini karşılaştırmak.
Elektronegatiflik periyodik sistemde soldan sağa ve aşağıdan yukarıya doğru genellikle artar. Soygazların bağ yapma eğilimi olmadığından elektronegatiflikleri yok kabul edilir. Bu durumda en aktif ametal olan 7A grubundaki ikinci periyot elementi X\text{X}'in (flor) elektronegatifliği en fazladır. Dolayısıyla birinci ifade doğrudur.
Ametallerin elektronegatiflik eğilimlerini belirlemek.
3
İkinci ifadeyi değerlendirmek için elementlerin elektron ilgilerini karşılaştırmak.
Elektron ilgisi genellikle soldan sağa ve aşağıdan yukarıya doğru artar. Ancak 7A grubundaki flor (X\text{X}) ve klor (Z\text{Z}) elementleri arasında özel bir istisna vardır. Klorun (Z\text{Z}) elektron ilgisi, florun (X\text{X}) elektron ilgisinden büyüktür. Bu nedenle elektron ilgisi en fazla olan element Z\text{Z}'dir. Dolayısıyla ikinci ifade yanlıştır.
Aynı gruptaki halojenlerin elektron ilgisi istisnasını kontrol etmek.
4
Üçüncü ifadeyi değerlendirmek için soygazların özelliklerini incelemek.
10Y_{10}\text{Y} elementi bir soygazdır. Soygazlar kararlı elektron dizilimine sahip olduklarından elektron alma (elektron ilgisi) ve bağ elektronlarını çekme (elektronegatiflik) eğilimleri yok kabul edilir. Dolayısıyla üçüncü ifade doğrudur.
Soygazların periyodik özelliklere karşı davranışını belirlemek.

Anahtar Kavram

Periyodik özelliklerden elektronegatiflik ve elektron ilgisi trendleri, halojenlerdeki elektron ilgisi istisnası ve soygazların bu özelliklere karşı davranışı.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 29Soru

Temel haldeki 23V_{23}\text{V} atomunun elektron dizilimi ve kuantum sayıları ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: En yüksek enerjili orbitalinde bulunan bir elektronun kuantum sayıları n=3n = 3, l=2l = 2, ml=1m_l = -1 ve ms=+12m_s = +\frac{1}{2} olabilir.

Cevap

En yüksek enerjili orbitalde bulunan bir elektronun kuantum sayılarının n=3,l=2,ml=1n = 3, l = 2, m_l = -1 ve ms=+12m_s = +\frac{1}{2} olabileceğini belirten ifade doğrudur.
Doğru olan ifade, vanadyum atomunun en yüksek enerjili orbitali olan 3d3d orbitalindeki bir elektronun kuantum sayılarını doğru tanımlamaktadır. 3d3d orbitalinde baş kuantum sayısı (nn) 3, açısal momentum kuantum sayısı (ll) 2'dir. Bu durumdaki bir elektron için manyetik kuantum sayısı (mlm_l) 1-1 ve spin kuantum sayısı (msm_s) +12+\frac{1}{2} değerini alabilir.

Adım Adım Çözüm

1
Vanadyum (23V_{23}\text{V}) atomunun temel hal elektron dizilimini yazın.
Elektron dizilimi 1s22s22p63s23p64s23d31s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^3 şeklindedir.
Atomun hangi orbitallere sahip olduğunu ve elektronların dağılımını belirlemek için temel hal dizilimi gereklidir.
2
En yüksek enerjili orbital olan 3d3d orbitalindeki elektronlar��n kuantum sayılarını inceleyin.
3d3d orbitali için baş kuantum sayısı n=3n = 3, açısal momentum kuantum sayısı l=2l = 2'dir. Manyetik kuantum sayısı mlm_l değeri 2,1,0,+1,+2-2, -1, 0, +1, +2 ve spin kuantum sayısı msm_s değeri +12+\frac{1}{2} veya 12-\frac{1}{2} olabilir.
Seçeneklerde verilen kuantum sayılarının bu orbitaldeki elektronlar için geçerli olup olmadığını doğrulamak.
3
Diğer seçeneklerdeki kuantum sayısı sınırlarını ve iyonlaşma kurallarını kontrol edin.
n=3n=3 için l=3l=3 bulunamaz; l=1l=1 için ml=+2m_l=+2 olamaz; katyon oluşumunda elektronlar öncelikle 4s4s orbitalinden kopar; 4s4s orbitalindeki iki elektron zıt spinli olmak zorundadır.
Yanlış seçeneklerin neden elendiğini bilimsel kurallarla ortaya koymak.

Anahtar Kavram

Elektron Dizilimi Kuralları (Aufbau, Pauli, Hund) ve Kuantum Sayıları
Soru 30Soru

Nikel (28Ni_{28}\text{Ni}) elementinin temel haldeki nötr atomu ve +2+2 yüklü iyonu (Ni2+\text{Ni}^{2+}) ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Ni2+\text{Ni}^{2+} iyonunun elektron dizilimindeki en yüksek enerjili orbitalin baş kuantum sayısı (nn) 3'tür.

Cevap

Nikel iyonunun elektron dizilimindeki en yüksek enerjili orbitalin baş kuantum sayısı 3'tür.
Nötr nikel atomunun elektron dizilimi [Ar]4s23d8[\text{Ar}] 4s^2 3d^8 şeklindedir. İyonlaşma sırasında elektronlar en dış yörüngedeki 4s4s orbitalinden ayrılır. Bu durumda oluşan Ni2+\text{Ni}^{2+} katyonunun dizilimi [Ar]3d8[\text{Ar}] 3d^8 olur. Bu iyondaki en yüksek enerjili orbital olan 3d3d orbitalinin baş kuantum sayısı (nn) 3'tür.

Adım Adım Çözüm

1
Nötr nikel (28Ni_{28}\text{Ni}) atomunun temel hal elektron dizilimini yazın.
28Ni:1s22s22p63s23p64s23d8_{28}\text{Ni}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^8 (kısaca [Ar]4s23d8[\text{Ar}] 4s^2 3d^8)
Elektronlar Aufbau prensibine göre en düşük enerjili orbitallerden başlanarak yerleştirilir.
2
Nötr atomdan 2 elektron kopararak +2+2 yüklü nikel iyonunun (Ni2+\text{Ni}^{2+}) elektron dizilimini oluşturun.
Ni2+:1s22s22p63s23p63d8\text{Ni}^{2+}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^8 (kısaca [Ar]3d8[\text{Ar}] 3d^8)
Elektronlar her zaman baş kuantum sayısı en büyük olan (en dış katmandaki) orbitallerden öncelikle koparılır. Nikel atomunda bu orbital 4s4s orbitalidir.
3
İyonun elektron dizilimindeki orbitallerin enerjilerini karşılaştırarak en yüksek enerjili orbitali ve bunun baş kuantum sayısını belirleyin.
En yüksek enerjili orbital 3d3d orbitalidir. Bu orbitalin baş kuantum sayısı (nn) 3'tür.
Madelung-Klechkowski (n+ln+l) kuralına göre 3d3d orbitalinin enerjisi 3p3p, 3s3s ve diğer iç kabuk orbitallerinden daha yüksektir.

Anahtar Kavram

Geçiş metallerinin katyon elektron dizilimleri yazılırken elektronların önce en dıştaki s orbitalinden koparılması ve orbital enerjilerinin tespiti.

Alternatif Yöntem

Elektron koparılma sırasını karıştırmamak için önce nötr atomun dizilimini yazıp en sağdaki en yüksek nn değerli orbitali silmek pratik bir yaklaşımdır.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 31Soru

Aşağıda verilen kükürt bileşiklerini, bu bileşiklerdeki kükürt (SS) atomunun yükseltgenme basamakları ile eşleştiriniz.

Soldaki öğeye tıklayın, sonra eşleşen sağdaki öğeye tıklayın

Öğeler

H2SO4H_2SO_4 bileşiğindeki kükürt (SS) atomu
SO2SO_2 bileşiğindeki kükürt (SS) atomu
H2SH_2S bileşiğindeki kükürt (SS) atomu

Eşleşmeler

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

H2SO4H_2SO_4 bileşiğindeki kükürt atomu +6+6, SO2SO_2 bileşiğindeki kükürt atomu +4+4 ve H2SH_2S bileşiğindeki kükürt atomu 2-2 yükseltgenme basamağı ile eşleşir.
H2SO4H_2SO_4, SO2SO_2 ve H2SH_2S bileşiklerindeki kükürt atomlarının yükseltgenme basamakları sırasıyla +6+6, +4+4 ve 2-2 olarak hesaplanır. Bu durum doğru eşleşmeyi sağlar.

Adım Adım Çözüm

1
H2SO4H_2SO_4 bileşiğindeki kükürtün (SS) yükseltgenme basamağı hesaplanır.
Hidrojen için +1+1, oksijen için 2-2 alınarak denklem kurulur: 2×(+1)+S+4×(2)=0S=+62 \times (+1) + S + 4 \times (-2) = 0 \Rightarrow S = +6 bulunur.
Hidrojenin ametallerle yaptığı bileşiklerde y��kseltgenme basamağı +1+1, oksijenin ise peroksitler hariç bileşiklerinde genellikle 2-2'dir. Nötr bileşiklerin toplam yükü sıfıra eşittir.
2
SO2SO_2 bileşiğindeki kükürtün (SS) yükseltgenme basamağı hesaplanır.
Oksijen için 2-2 alınarak denklem kurulur: S+2×(2)=0S=+4S + 2 \times (-2) = 0 \Rightarrow S = +4 bulunur.
Nötr bileşiklerde atomların yükseltgenme basamakları toplamı sıfırdır.
3
H2SH_2S bileşiğindeki kükürtün (SS) yükseltgenme basamağı hesaplanır.
Hidrojen için +1+1 alınarak denklem kurulur: 2×(+1)+S=0S=22 \times (+1) + S = 0 \Rightarrow S = -2 bulunur.
Hidrojen ametallerle yaptığı ikili bileşiklerde +1+1 yükseltgenme basamağı alır. Toplam yük sıfıra eşitlenir.

Anahtar Kavram

Nötr bileşiklerde yer alan atomların yükseltgenme basamaklarının toplamı sıfıra eşittir. Hidrojen ametallerle yaptığı bileşiklerde +1+1, oksijen ise florürlü ve peroksitli bileşikleri hariç genellikle 2-2 yükseltgenme basamağına sahiptir.
Tahmini Süre:1m 0s
Soru 32Soru

Nötr haldeki XX, YY ve ZZ atomları ile bu atomların bazı iyonlarına ait elektron dizilimleri şu şekildedir:

* XX: 1s22s22p63s23p64s13d51s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1 3d^5
* Y+Y^+: 1s22s22p63s23p64s13d91s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1 3d^9
* ZZ: 1s22s22p63s23p31s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3

Buna göre, bu taneciklerin elektron dizilimleri ve özellikleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: ZZ atomu küresel simetri özelliği gösterdiğinden, birinci iyonlaşma enerjisi aynı periyotta kendisinden hemen sonra gelen elementin birinci iyonlaşma enerjisinden daha büyüktür.

Cevap

Küresel simetri özelliği gösteren atomun birinci iyonlaşma enerjisinin aynı periyotta kendisinden hemen sonra gelen elementinkinden daha büyük olduğunu belirten ifade doğrudur.
Dizilimi 3p33p^3 ile sonlanan atom yarı dolu alt kabuk içerdiğinden küresel simetriktir. Küresel simetrinin sağladığı kararlılık, bu atomdan elektron koparmayı zorlaştırır ve birinci iyonlaşma enerjisini aynı periyotta kendisinden hemen sonra gelen elementin iyonlaşma enerjisinden daha büyük kılar.

Adım Adım Çözüm

1
XX taneciğinin temel veya uyarılmış hal durumu analiz edilir.
XX taneciğinin dizilimi 1s22s22p63s23p64s13d51s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1 3d^5 şeklindedir. Bu durum, Z=24Z=24 olan krom atomunun küresel simetri kararlılığı nedeniyle kendiliğinden ulaştığı temel hal dizilimidir; uyarılmış hal değildir.
Geçiş metallerindeki istisnai temel hal dağılımları ile uyarılmış hal durumlarını ayırt etmek için bu adım uygulanır.
2
Y+Y^+ iyonunun elektron kopma sırası ve temel hal yapısı incelenir.
Y+Y^+ iyonunun verilen dizilimi 4s13d94s^1 3d^9 şeklindedir. Nötr YY (Z=29Z=29) temel hali [Ar]4s13d10[Ar] 4s^1 3d^{10} olup, elektron koparılırken en dıştaki 4s4s orbitalinden gitmelidir. Dolayısıyla temel haldeki Y+Y^+ iyonu [Ar]3d10[Ar] 3d^{10} dizilimine sahip olmalıdır. Verilen 4s13d94s^1 3d^9 dizilimi kararsız/uyarılmış bir iyon halidir.
Katyon dizilimlerinde elektronun 3d3d yerine önce 4s4s orbitalinden koptuğu kuralını test etmek için bu adım gerçekleştirilir.
3
ZZ atomunun küresel simetri ve periyodik özellik ilişkisi belirlenir.
ZZ atomunun son katmanındaki orbital dağılımı 3p33p^3 şeklindedir. Yarı dolu p orbitalleri küresel simetri özelliği gösterir. Küresel simetri, atoma ekstra kararlılık kazandırdığından birinci iyonlaşma enerjisi aynı periyotta kendisinden sonra gelen 6A6A grubu elementinden (3p43p^4) daha yüksek olur (5A > 6A istisnası).
Küresel simetrinin iyonlaşma enerjisi üzerindeki 'üç aşağı beş yukarı' etkisini saptamak için bu adım yapılır.

Anahtar Kavram

Küresel Simetri ve Uyarılmış Hal
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 33Soru

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.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

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.
Soru 34Soru

Temel haldeki 23V_{23}\text{V} (Vanadyum) atomundan 33 elektron koparılarak V3+\text{V}^{3+} katyonu elde edilmektedir.

Buna göre; oluşan V3+\text{V}^{3+} katyonu, nötr 23V_{23}\text{V} atomu ve bu iyonlaşma süreci ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: V3+\text{V}^{3+} katyonunun en yüksek enerjili orbitalinde bulunan elektronlar için baş kuantum sayısı n=3n = 3, açısal momentum kuantum sayısı l=2l = 2 olup, bu elektronların manyetik kuantum sayıları (mlm_l) 2,1,0,+1,+2-2, -1, 0, +1, +2 değerlerinden herhangi ikisini alabilir.

Cevap

V3+\text{V}^{3+} katyonunun en yüksek enerjili orbitalinde bulunan elektronlar için baş kuantum sayısı n=3n = 3, açısal momentum kuantum sayısı l=2l = 2 olup, bu elektronların manyetik kuantum sayıları (mlm_l) 2,1,0,+1,+2-2, -1, 0, +1, +2 değerlerinden herhangi ikisini alabilir.
V3+\text{V}^{3+} katyonunun elektron dizilimi [Ar]3d2[\text{Ar}] 3d^2 şeklindedir. En yüksek enerjili orbital olan 3d3d için baş kuantum sayısı n=3n = 3, açısal momentum kuantum sayısı l=2l = 2 olur. 3d3d alt kabuğunda 5 tane eş enerjili orbital bulunur ve bu orbitallerin manyetik kuantum sayıları (mlm_l) 2,1,0,+1,+2-2, -1, 0, +1, +2'dir. Katyonun 3d3d orbitalinde bulunan 2 elektron, Hund kuralı gereğince bu orbitallerden herhangi ikisine aynı spinli (paralel) olarak yerleşir.

Adım Adım Çözüm

1
Nötr 23V_{23}\text{V} atomunun temel hal elektron dizilimi yazılır.
23V:1s22s22p63s23p64s23d3_{23}\text{V}: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^3 (veya [Ar]4s23d3[\text{Ar}] 4s^2 3d^3) elektron dizilimi elde edilir.
İyonlaşma sırasında hangi orbitallerden elektron kopacağını belirlemek için öncelikle nötr halin elektron dizilimi ve baş kuantum sayıları bilinmelidir.
2
V3+\text{V}^{3+} katyonunu olu��turmak için en dış kabuktan başlayarak sırasıyla 3 elektron koparılır.
Önce baş kuantum sayısı en büyük olan 4s4s orbitalindeki 2 elektron, ardından 3d3d orbitalinden 1 elektron koparılarak [Ar]3d2[\text{Ar}] 3d^2 dizilimi elde edilir.
Çok elektronlu atomlarda elektronlar çekirdekten en uzakta olan (en dış kabuktaki) orbitallerden en kolay koparılır.
3
Elde edilen V3+\text{V}^{3+} katyonunun en yüksek enerjili orbitali olan 3d3d orbitalindeki elektronların kuantum sayıları (nn, ll, mlm_l) belirlenir.
Baş kuantum sayısı n=3n = 3, açısal momentum kuantum sayısı l=2l = 2 (dd orbitali için) olarak bulunur. Manyetik kuantum sayısı (mlm_l) ise 2,1,0,+1,+2-2, -1, 0, +1, +2 değerlerini alabilir.
Orbital türlerine göre kuantum sayılarının alabileceği sınırları belirleyerek orbitaldeki elektronlar��n fiziksel durumunu tanımlamak gerekir.
4
Seçenekler değerlendirilerek doğru ifade belirlenir.
En yüksek enerjili orbitaldeki elektronlar için n=3n=3, l=2l=2 ve mlm_l değerlerinin belirtilen kümeden herhangi ikisi olabileceğini belirten seçenek doğrudur.
Doğru kuantum sınırları ve iyonlaşma kuralları birleştirilerek soru çözüme ulaştırılır.

Anahtar Kavram

Geçiş metallerinde katyon oluşturulurken elektronların baş kuantum sayısı en büyük olan en dış kabuktan (s orbitali) koparılması ve orbital türlerine ait kuantum sayılarının (nn, ll, mlm_l) sınırları.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 35Soru

Temel haldeki 25Mn_{25}\text{Mn} atomu ve bu atomun Mn2+\text{Mn}^{2+} katyonunu oluşturması süreciyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Mn2+\text{Mn}^{2+} katyonunun elektron diziliminde en dış katmanda bulunan 3d3d orbitalindeki 5 elektronun tamamı Hund kuralı gereği yarı dolu orbitallerde paralel spinlidir.

Cevap

Mn2+\text{Mn}^{2+} katyonunun elektron diziliminde en dış katmanda bulunan 3d3d orbitalindeki 5 elektronun tamamı Hund kuralı gereği yarı dolu orbitallerde paralel spinlidir.
Nötr 25Mn_{25}\text{Mn} atomundan iki elektron koparıldığında, baş kuantum sayısı en büyük olan 4s4s orbitalindeki iki elektron verilir ve Mn2+\text{Mn}^{2+} katyonunun elektron dizilimi 3d53d^5 ile sonlanır. Hund kuralı gereğince eş enerjili 5 adet 3d3d orbitalinin her birine birer elektron aynı yönlü spinle (paralel) yerleşir. Bu durum, yarı dolu orbitallerdeki 5 elektronun spinlerinin paralel olması gerektiğini doğrular.

Adım Adım Çözüm

1
Nötr 25Mn_{25}\text{Mn} atomunun temel hal elektron dizilimini yazın.
1s22s22p63s23p64s23d51s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^5
Atomun temel haldeki orbital doluluk durumunu ve elektronların enerji düzeylerini belirlemek için elektron dizilimi yazılmalıdır.
2
Mn2+\text{Mn}^{2+} katyonunu oluşturmak için en dış yörüngeden (en yüksek baş kuantum sayısına sahip olan orbitalden) 2 elektron koparın.
1s22s22p63s23p63d51s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^5
Katyon oluşturulurken elektronlar her zaman en dıştaki (en yüksek nn değerli) orbital olan 4s4s orbitalinden öncelikle koparılır.
3
3d53d^5 orbitalindeki 5 elektronun eş enerjili orbitallere yerleşimini Hund kuralı çerçevesinde analiz edin.
5 adet eş enerjili 3d3d orbitalinin her birine birer elektron paralel spinli (aynı yönlü spin kuantum sayısına sahip) olarak yerleşir.
Hund kuralı, eş enerjili orbitallere elektronların önce teker teker ve aynı spinli yerleşmesini öngörür.

Anahtar Kavram

Katyonların elektron diziliminin yazılması ve kuantum sayıları sınırları ile Hund, Pauli ve Aufbau kuralları.
Soru 36Soru

Temel haldeki Mn (Z=25)\text{Mn } (Z = 25), Cu (Z=29)\text{Cu } (Z = 29) ve Se (Z=34)\text{Se } (Z = 34) atomlarından sırasıyla Mn2+\text{Mn}^{2+}, Cu+\text{Cu}^{+} ve Se2\text{Se}^{2-} iyonları elde ediliyor.

Bu iyonlarla ilgili;

I. Mn2+\text{Mn}^{2+} iyonunun temel hal elektron diziliminde yarı dolu orbital sayısı 55'tir.
II. Cu+\text{Cu}^{+} iyonunun temel hal elektron diziliminde spin kuantum sayısı ms=+12m_s = +\frac{1}{2} olan elektron sayısı 1414'tür.
III. Se2\text{Se}^{2-} iyonunun en yüksek enerjili orbitalindeki bir elektronun açısal momentum kuantum sayısı (ll) 22'dir.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

Birinci ve ikinci ifadeleri içeren seçenek doğrudur.
Mangan katyonunda elektronlar en dış kabuk olan 4s orbitalinden koparıldığında [Ar]3d5[Ar] 3d^5 dizilimi kalır ve bu da 5 yarı dolu d orbitali anlamına gelir. Bakır katyonu oluşturulurken elektron 4s orbitalinden kopar ve tam dolu orbitallerden oluşan [Ar]3d10[Ar] 3d^{10} dizilimi elde edilir. Tüm elektronlar eşleştiği için elektronların tam yarısı (14 elektron) spin yönü yukarı (ms = +1/2) olan elektronlardır. Bu iki durum doğru kabul edildiğinde I ve II ifadelerini içeren seçenek doğru cevaptır.

Adım Adım Çözüm

1
Mn2+ iyonunun temel hal elektron dizilimini yazarak yarı dolu orbital sayısını bulmak
Mn (Z=25) atomunun temel hal elektron dizilimi [Ar]4s23d5[Ar] 4s^2 3d^5 şeklindedir. Katyon oluşturulurken elektronlar öncelikle baş kuantum sayısı en büyük olan en dış kabuktan yani 4s4s orbitalinden koparılır. 2 elektron koptuğunda Mn2+\text{Mn}^{2+} iyonunun elektron dizilimi [Ar]3d5[Ar] 3d^5 olur. 3d3d alt kabuğundaki 5 orbitalin her birinde Hund kuralı gereği paralel spinli birer elektron bulunur. Bu nedenle yarı dolu orbital sayısı 55'tir (I. öncül doğrudur).
Geçiş metallerinin katyon elektron dizilimini yazarken elektronların d orbitalinden önce s orbitalinden koparılması kuralını uygulamak gerekir.
2
Cu+ iyonunun temel hal elektron dizilimini yazıp ms = +1/2 değerine sahip elektron sayısını hesaplamak
Cu (Z=29) atomunun temel hal elektron dizilimi küresel simetri kararlılığından dolayı [Ar]4s13d10[Ar] 4s^1 3d^{10} şeklindedir. Cu+\text{Cu}^{+} iyonu oluşurken en dıştaki 4s14s^1 orbitalindeki 1 elektron kopar. Böylece Cu+\text{Cu}^{+} iyonunun temel hal elektron dizilimi [Ar]3d10[Ar] 3d^{10} (1s22s22p63s23p63d101s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10}) halini alır. Toplam 28 elektronun tamamı tam dolu orbitallerdedir. Pauli ilkesine göre tam dolu her orbitaldeki iki elektrondan birinin spin kuantum sayısı ms=+12m_s = +\frac{1}{2}, diğerinin ms=12m_s = -\frac{1}{2}'dir. Dolayısıyla elektronların tam yarısı olan 1414 elektronun ms=+12m_s = +\frac{1}{2}'dir (II. öncül doğrudur).
Bakır atomunun istisnai temel hal elektron dizilimini göz önünde bulundurarak katyon dizilimini doğru yazmak ve spin kuantum sayısı dağılımını analiz etmek gerekir.
3
Se2- iyonunun en yüksek enerjili orbitalini ve bu orbitalin açısal momentum kuantum sayısını belirlemek
Se (Z=34) atomunun temel hal elektron dizilimi [Ar]4s23d104p4[Ar] 4s^2 3d^{10} 4p^4 şeklindedir. Se2\text{Se}^{2-} iyonu oluşurken alınan 2 elektron en dıştaki 4p4p orbitaline yerleşir ve dizilim [Ar]4s23d104p6[Ar] 4s^2 3d^{10} 4p^6 olur. Aufbau prensibine göre bu dizilimdeki en yüksek enerjili orbital 4p4p orbitalidir. pp orbitalleri için açısal momentum kuantum sayısı l=1l = 1'dir. Bu nedenle l=2l = 2 (dd orbitali) ifadesi yanlıştır (III. öncül yanlıştır).
Anyonlarda elektron ekleme sırasını ve orbital enerji sıralaması ile kuantum sayıları arasındaki ilişkiyi analiz etmek gerekir.

Anahtar Kavram

Katyonların elektron dizilimi yazılırken elektronların öncelikle en dış kabuktan (baş kuantum sayısı en büyük olan orbitalden) koparılması kuralı ve kuantum sayılarının tespiti.
Soru 37Soru

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?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 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

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
Soru 38Soru

Nötr X\text{X}, Y\text{Y} ve Z\text{Z} atomlarının bazı elektron dizilimleri ve orbital şemaları aşağıda verilmiştir:

* 7X_7\text{X}: 1s2 2s2 2p31s^2\ 2s^2\ 2p^3 (Burada 2p2p orbitallerinin şeması: [][][ ][\uparrow\downarrow][\uparrow][\ ])
* 6Y_6\text{Y}: 1s2 2s2 2p21s^2\ 2s^2\ 2p^2 (Burada 2s2s orbitalinin şeması: [][\uparrow\uparrow])
* 21Z_{21}\text{Z}: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d31s^2\ 2s^2\ 2p^6\ 3s^2\ 3p^6\ 3d^3

Buna göre, bu atomların elektron dizilimleri ve kuantum sayıları ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: X\text{X} atomunda Hund Kuralı, Y\text{Y} atomunda Pauli İlkesi, Z\text{Z} atomunda ise Aufbau Prensibi ihlal edilmiştir.

Cevap

X atomunda Hund Kuralı, Y atomunda Pauli İlkesi, Z atomunda ise Aufbau Prensibi ihlal edilmiştir.
X atomunun 2p orbitallerindeki elektron dağılımı Hund Kuralı'na aykırıdır çünkü elektronlar eş enerjili orbitallere önce tek tek yerleşmeden eşleşmiştir. Y atomunun 2s orbitalindeki elektronların aynı spinli olması Pauli İlkesi'ne aykırıdır. Z atomunda 4s orbitali doldurulmadan 3d orbitaline elektron yazılması Aufbau Prensibi'ni ihlal eder.

Adım Adım Çözüm

1
X atomunun elektron dizilimini ve orbital şemasını incelemek.
2p orbitallerinde bir orbital boşken diğerinin çiftleştiği görülür.
Hund Kuralı'na göre eş enerjili orbitallere elektronlar önce teker teker ve aynı spinli yerleşmelidir. Bu kural ihlal edilmiştir.
2
Y atomunun elektron dizilimini ve orbital şemasını incelemek.
2s orbitalinde iki elektronun da yukarı yönlü spinli olduğu görülür.
Pauli İlkesi'ne göre bir orbitalde en fazla zıt spinli iki elektron bulunabilir. Bu ilke ihlal edilmiştir.
3
Z atomunun elektron dizilimini incelemek.
4s orbitali boş bırakılarak elektronların doğrudan 3d orbitaline yerleştiği görülür.
Aufbau Prensibi'ne göre elektronlar en düşük enerjili orbitalden başlayarak yerleşmelidir. 4s'in enerjisi 3d'den düşük olduğundan bu prensip ihlal edilmiştir.

Anahtar Kavram

Elektron Dizilimi Kuralları (Aufbau Prensibi, Pauli İlkesi, Hund Kuralı)
Soru 39Soru

Temel hâl elektron dizilimleri veya periyodik sistemdeki konumları hakkında bilgiler verilen XX, YY ve ZZ elementlerinin oluşturduğu X+X^+, Y2+Y^{2+} ve Z3+Z^{3+} iyonlarının yarıçaplarını en büyükten en küçüğe doğru sıralayınız:

* XX elementinin temel hâl elektron dizilimindeki yarı dolu orbital sayısı 6'dır.
* YY elementi, 4. periyot 7B grubunda yer alan bir geçiş metalidir.
* ZZ elementinin +2+2 yüklü iyonunun elektron dizilimi 3d63d^6 orbitali ile sonlanmaktadır.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

İyon yarıçapları büyükten küçüğe doğru sırasıyla X+X^+, Y2+Y^{2+} ve Z3+Z^{3+} şeklindedir.
Verilen bilgilere göre X elementinin atom numarası 24 (Cr), Y elementinin 25 (Mn) ve Z elementinin 26'dır (Fe). Bu atomlardan sırasıyla X+, Y2+ ve Z3+ iyonları oluşturulduğunda, her üç iyonun da elektron sayısı 23 ve elektron dizilimi [Ar] 3d5 olur. Elektron sayıları ve elektron dizilimleri aynı olan izoelektronik taneciklerde, proton sayısı en büyük olan Z3+ iyonunun çekirdeği elektronları en güçlü çekeceğinden yarıçapı en küçüktür. Proton sayısı en küçük olan X+ iyonunun çekim gücü en az olacağından yarıçapı en büyüktür. Bu durumda yarıçap sıralaması X+ > Y2+ > Z3+ şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1
XX, YY ve ZZ elementlerinin proton sayılarını ve temel hâl elektron dizilimlerini belirleme
XX (Z=24Z=24): [Ar]4s13d5[Ar] 4s^1 3d^5 (6 adet yarı dolu orbital içerir), YY (Z=25Z=25): [Ar]4s23d5[Ar] 4s^2 3d^5 (4. periyot 7B grubu), ZZ (Z=26Z=26): [Ar]4s23d6[Ar] 4s^2 3d^6 (Z2+Z^{2+} iyonu [Ar]3d6[Ar] 3d^6 ile sonlanır).
İyonların elektron sayılarını ve dizilimlerini bulmak için öncelikle nötr atomların temel hâl proton sayılarını doğru tespit etmek gerekir.
2
X+X^+, Y2+Y^{2+} ve Z3+Z^{3+} iyonlarının elektron sayılarını ve dizilimlerini belirleme
X+X^+ iyonu: [Ar]3d5[Ar] 3d^5 (23 elektron), Y2+Y^{2+} iyonu: [Ar]3d5[Ar] 3d^5 (23 elektron), Z3+Z^{3+} iyonu: [Ar]3d5[Ar] 3d^5 (23 elektron).
Katyonlar oluşurken elektronlar her zaman baş kuantum sayısı en büyük olan en dış katmandaki (4s4s) orbitallerden koparılır. Bu kurala göre her üç iyonun da izoelektronik olduğu görülür.
3
İzoelektronik iyonların yarıçaplarını karşılaştırma
İyon yarıçapları sıralaması: X+>Y2+>Z3+X^+ > Y^{2+} > Z^{3+}
Elektron sayıları ve dizilimleri aynı olan izoelektronik taneciklerde, proton say��sı (çekirdek yükü) arttıkça elektron başına düşen çekim kuvveti artar ve elektron bulutu büzüşerek yarıçapı küçültür. Proton sayıları Z(26)>Y(25)>X(24)Z (26) > Y (25) > X (24) olduğundan yarıçaplar ters orantılı olarak sıralanır.

Anahtar Kavram

İzoelektronik ge��iş metali katyonlarında elektron kopma sırası ve proton/elektron oranının yarıçapa etkisi
Soru 40Soru

Modern atom teorisinde elektron dizilimleri, küresel simetri ve uyarılmış hal kavramları elementlerin kimyasal ve fiziksel davranışlarını açıklamada önemli bir yere sahiptir.

Buna göre, nötr atomlar ve iyonların elektron dizilimleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 29Cu+_{29}\text{Cu}^+ iyonunun temel hal elektron dizilimi [Ar]3d10[Ar] 3d^{10} şeklindedir ve bu iyon küresel simetri özelliği gösterir.

Cevap

Bakır (29Cu+_{29}\text{Cu}^+) iyonunun temel hal elektron dizilimi [Ar]3d10[Ar] 3d^{10} şeklindedir ve bu iyon küresel simetri özelliği gösterir.
Bakır (29Cu_{29}\text{Cu}) atomunun temel hal elektron dizilimi [Ar]4s13d10[Ar] 4s^1 3d^{10} şeklindedir. Cu+\text{Cu}^+ katyonu oluşturulurken 1 elektron, baş kuantum sayısı en büyük olan en dıştaki 4s4s orbitalinden koparılır. Bu durumda Cu+\text{Cu}^+ iyonunun elektron dizilimi [Ar]3d10[Ar] 3d^{10} olur. En yüksek enerjili 3d3d alt kabuğu tamamen dolu olduğu için bu iyon küresel simetri özelliği gösterir ve bu durum kararlı temel hal dizilimidir.

Adım Adım Çözüm

1
Krom (24Cr_{24}\text{Cr}) atomunun temel hal elektron dizilimini yazarak durumunu incelemek.
24Cr_{24}\text{Cr} atomunun temel hal dizilimi [Ar]4s13d5[Ar] 4s^1 3d^5 şeklindedir.
Krom atomu s2d4s^2 d^4 yerine küresel simetri kararlılığı nedeniyle kendiliğinden s1d5s^1 d^5 elektron dağılımına sahiptir. Bu durum uyarılmış hal değildir, temel haldir.
2
Demir (26Fe2+_{26}\text{Fe}^{2+}) iyonunun temel hal elektron dizilimini yazarak elektron koparma kuralını uygulamak.
26Fe_{26}\text{Fe} ([Ar]4s23d6[Ar] 4s^2 3d^6) atomundan 2 elektron koparıldığında [Ar]3d6[Ar] 3d^6 elde edilir.
Katyon oluşturulurken elektronlar her zaman en dış kabuktaki (nn say��sı en büyük) orbitallerden öncelikli olarak koparılır, bu yüzden elektronlar 3d3d yerine önce 4s4s orbitalinden ayrılır.
3
Azot (7N_{7}\text{N}) ve oksijen (8O_{8}\text{O}) atomlarının birinci iyonlaşma enerjilerini küresel simetri ilişkisi üzerinden karşılaştırmak.
Azotun iyonlaşma enerjisi oksijeninkinden daha büyüktür.
Azot (p3p^3, yarı dolu) küresel simetrik yapıdayken, oksijen (p4p^4) küresel simetrik değildir. Küresel simetri atoma kararlılık kazandırdığından azot atomundan elektron koparmak için gereken enerji daha fazladır.
4
Bakır (29Cu+_{29}\text{Cu}^+) iyonunun elektron dizilimini yazarak küresel simetri durumunu belirlemek.
29Cu+_{29}\text{Cu}^+ iyonunun elektron dizilimi [Ar]3d10[Ar] 3d^{10} olur ve küresel simetri özelliği taşır.
29Cu_{29}\text{Cu} ([Ar]4s13d10[Ar] 4s^1 3d^{10}) atomundan 1 elektron koparıldığında 4s4s orbitalindeki elektron gider. Kalan 3d3d alt kabuğu tamamen dolu (d10d^{10}) olduğundan iyon küresel simetrik olur.
5
Kuantum sayılarının sınır değer kurallarını uyarılmış hal orbitali için doğrulamak.
nn ve ll değerleri hiçbir zaman birbirine eşit olamaz.
Kuantum sayıları kurallarına göre ll değeri en fazla n1n-1 olabilir, dolayısıyla baş kuantum sayısı ile açısal momentum kuantum sayısı eşitliği imkansızdır.

Anahtar Kavram

Temel haldeki geçiş metallerinin elektron dizilimleri, katyonlarda elektron koparma kuralları, küresel simetri kararlılığı ve kuantum sayıları arasındaki ilişkiler.
ÖncekiSayfa 2 / 4Sonraki
Modern Atom Teorisi Alıştırma Soruları — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi) — Sayfa 2 | Examkin