Bağıl enerji (n+l) kuralı nedir

Question

Bu kuralı tam olarak anlayamadım. Özellikle n ve l değerlerini toplayıp enerji seviyelerini nasıl belirlediğimiz kafamı karıştırıyor. Hangi orbitalin daha önce dolacağını nasıl belirliyoruz?

Answer 1

Bağıl Enerji (n+l) Kuralı Nedir?

Atom fiziğinde, Bağıl Enerji (n+l) Kuralı veya diğer adıyla Madelen Kuralı, çok elektronlu atomlarda elektronların orbitallere yerleşim sırasını belirlemek için kullanılan basit ve pratik bir yöntemdir. Bu kural, bir orbitalin enerjisinin temel olarak baş kuantum sayısı (n) ve açısal momentum kuantum sayısı (l)'nin toplamına bağlı olduğunu söyler.

Kuralın Tanımı

Kural şu şekilde işler:

• Önce her orbital için (n + l) değeri hesaplanır.
• (n + l) değeri daha küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür ve elektronlar önce bu orbitallere yerleşir.
• İki farklı orbitalin (n + l) değerleri eşit ise, bu durumda baş kuantum sayısı (n) daha küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür ve elektronlar önce bu orbitallere dolar.

Örneklerle Açıklama

Hangi orbitalin daha önce dolduğunu bulmak için orbitallerin (n+l) değerlerini karşılaştıralım:

• 4s ve 3d Orbitalleri:
  • 4s orbitali: n=4, l=0 → (n+l) = 4 + 0 = 4
  • 3d orbitali: n=3, l=2 → (n+l) = 3 + 2 = 5

  4s orbitalinin (n+l) değeri (4), 3d orbitalininkinden (5) daha küçük olduğu için, elektronlar önce 4s orbitaline, sonra 3d orbitaline yerleşir.

• 4p ve 5s Orbitalleri:
  • 4p orbitali: n=4, l=1 → (n+l) = 4 + 1 = 5
  • 5s orbitali: n=5, l=0 → (n+l) = 5 + 0 = 5

  Her iki orbitalin de (n+l) değeri 5'tir (eşit). Bu durumda kuralın ikinci kısmı devreye girer: n değeri küçük olan seçilir. 4p'nin n'si 4, 5s'nin n'si 5'tir. Dolayısıyla, 4p orbitalinin enerjisi daha düşüktür ve önce dolar.

Orbital Dolum Sırası

Bu kuralı kullanarak orbitallerin dolum sırasını şu şekilde yazabiliriz:

1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → ...

Önemli Uyarı

Bu kural, atomların temel hal konfigürasyonlarını (nötr haldeyken) tahmin etmek için mükemmel bir araçtır. Ancak, orbitaller dolduktan sonra iyonlaşma durumlarında enerji seviyeleri değişebilir. Örneğin, bir atom elektron kaybettiğinde, 4s orbitalinden önce 3d orbitalinden elektron kaybedebilir. Bu nedenle, bu kural sadece elektronların yerleşim sırası için geçerlidir.

Özetle, (n+l) Kuralı, karmaşık kuantum mekaniği hesaplarına girmeden, periyodik tabloyu ve elementlerin elektron dizilişlerini anlamamıza yardımcı olan temel ve güçlü bir araçtır.