Bir öğrenci 6s, 4f, 5d ve 6p orbitallerini enerjilerine göre küçükten büyüğe doğru sıralamak istiyor. n+l kuralına göre doğru sıralama nasıl olmalıdır?
A) 6s < 4f < 5d < 6p
B) 4f < 6s < 5d < 6p
C) 6s < 5d < 4f < 6p
D) 4f < 5d < 6s < 6p
Merhaba sevgili öğrenciler! Orbitallerin enerji sıralamasını belirlemek, atomların elektron dizilimini anlamak için çok önemlidir. Bu soruda, orbitallerin enerjilerini $n+l$ kuralına göre sıralayacağız. Haydi adım adım bu kuralı uygulayalım.
$n+l$ Kuralı Nedir?
- Bir orbitalin enerjisi, baş kuantum sayısı ($n$) ve açısal momentum kuantum sayısı ($l$) toplamına ($n+l$) bağlıdır.
- $n+l$ değeri küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür.
- Eğer iki orbitalin $n+l$ değeri eşitse, $n$ değeri küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür.
Açısal Momentum Kuantum Sayısı ($l$) Değerleri:
- s orbitali için $l=0$
- p orbitali için $l=1$
- d orbitali için $l=2$
- f orbitali için $l=3$
Şimdi verilen her bir orbital için $n$ ve $l$ değerlerini belirleyip $n+l$ toplamını hesaplayalım:
- 6s orbitali:
- Baş kuantum sayısı $n=6$
- s orbitali olduğu için açısal momentum kuantum sayısı $l=0$
- $n+l = 6+0 = 6$
- 4f orbitali:
- Baş kuantum sayısı $n=4$
- f orbitali olduğu için açısal momentum kuantum sayısı $l=3$
- $n+l = 4+3 = 7$
- 5d orbitali:
- Baş kuantum sayısı $n=5$
- d orbitali olduğu için açısal momentum kuantum sayısı $l=2$
- $n+l = 5+2 = 7$
- 6p orbitali:
- Baş kuantum sayısı $n=6$
- p orbitali olduğu için açısal momentum kuantum sayısı $l=1$
- $n+l = 6+1 = 7$
Orbitallerin $n+l$ Değerleri:
- 6s: $n+l = 6$
- 4f: $n+l = 7$
- 5d: $n+l = 7$
- 6p: $n+l = 7$
Enerji Sıralaması:
- En düşük $n+l$ değerine sahip olan orbital 6s'tir ($n+l=6$). Bu yüzden 6s en düşük enerjiye sahiptir.
- Diğer üç orbitalin (4f, 5d, 6p) $n+l$ değerleri eşittir ($n+l=7$). Bu durumda, $n$ değeri küçük olan orbitalin enerjisi daha düşük olacaktır.
- 4f orbitali için $n=4$
- 5d orbitali için $n=5$
- 6p orbitali için $n=6$
- Bu durumda, $n$ değerlerine göre sıralama 4f < 5d < 6p şeklinde olur.
Tüm bu bilgileri birleştirdiğimizde, orbitallerin enerjilerine göre küçükten büyüğe doğru sıralaması şu şekildedir:
6s < 4f < 5d < 6p
Cevap B seçeneğidir.
