Elektron diziliminde orbitallerin enerji sıralaması Test 1

Aşağıdaki orbitallerden hangisinin enerjisi diğerlerinden belirgin şekilde farklıdır?

A) 4f
B) 5s
C) 5p
D) 6s

Merhaba sevgili öğrenciler,

Orbitallerin enerjilerini karşılaştırırken, çok elektronlu atomlar için genellikle $(n+l)$ kuralını kullanırız. Bu kurala göre:

• Bir orbitalin enerjisi, $n$ (baş kuantum sayısı) ve $l$ (açısal momentum kuantum sayısı) değerlerinin 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.

Şimdi verilen her bir orbital için $n$ ve $l$ değerlerini belirleyelim ve $(n+l)$ toplamını hesaplayalım:

• $l$ değerleri:
  • s orbitali için $l=0$
  • p orbitali için $l=1$
  • d orbitali için $l=2$
  • f orbitali için $l=3$

Seçenekleri inceleyelim:

• A) 4f orbitali:
  • Baş kuantum sayısı $n=4$
  • f orbitali olduğu için açısal momentum kuantum sayısı $l=3$
  • $(n+l)$ toplamı: $4+3=7$
• B) 5s orbitali:
  • Baş kuantum sayısı $n=5$
  • s orbitali olduğu için açısal momentum kuantum sayısı $l=0$
  • $(n+l)$ toplamı: $5+0=5$
• C) 5p orbitali:
  • Baş kuantum sayısı $n=5$
  • p orbitali olduğu için açısal momentum kuantum sayısı $l=1$
  • $(n+l)$ toplamı: $5+1=6$
• D) 6s orbitali:
  • Baş kuantum sayısı $n=6$
  • s orbitali olduğu için açısal momentum kuantum sayısı $l=0$
  • $(n+l)$ toplamı: $6+0=6$

Şimdi hesapladığımız $(n+l)$ değerlerini karşılaştıralım:

• 4f: 7
• 5s: 5
• 5p: 6
• 6s: 6

Görüldüğü gibi, 5s orbitalinin $(n+l)$ değeri 5 ile en düşüktür. 5p ve 6s orbitallerinin $(n+l)$ değerleri 6'dır ve birbirine yakındır (5p'nin $n$ değeri daha küçük olduğu için enerjisi 6s'den biraz daha düşüktür). Ancak 4f orbitalinin $(n+l)$ değeri 7'dir. Bu değer, diğer seçeneklerdeki orbitallerin $(n+l)$ değerlerinden (5 ve 6) belirgin şekilde daha yüksektir. Bu da 4f orbitalinin enerjisinin diğerlerinden belirgin şekilde farklı ve daha yüksek olduğunu gösterir.

Cevap A seçeneğidir.