Bir öğretmen, tahtaya periyodik tablonun 2. periyodundaki elementlerin (Li'den Ne'ye) birinci iyonlaşma enerjilerinin grafiğini çiziyor. Grafikte Be ve B elementleri arasında bir düşüş, N ve O elementleri arasında ise başka bir düşüş gözlemleniyor.
N ve O elementleri arasındaki bu düşüşün temel sebebi nedir?
A) Atom numarasının artması
B) Atom çapının azalması
C) Değerlik orbital türünün değişmesi
D) Değerlik elektronlarının eşleşmemiş olması
Merhaba öğrenciler, bu soruyu adım adım ve anlaşılır bir şekilde çözelim. İyonlaşma enerjisi, bir atomdan bir elektron koparmak için gereken enerjidir. Periyodik tabloda genellikle soldan sağa doğru gidildikçe artar, ancak bazı istisnalar vardır. Bu soruda N (Azot) ve O (Oksijen) arasındaki düşüşü inceleyeceğiz.
- İyonlaşma Enerjisinin Genel Eğilimi: Periyodik tabloda soldan sağa doğru gidildikçe çekirdek yükü artar ve atom çapı küçülür. Bu nedenle, elektronları çekirdek daha sıkı tutar ve iyonlaşma enerjisi genellikle artar.
- Azot (N) ve Oksijen (O) Konfigürasyonları: Azotun atom numarası 7 ve elektron konfigürasyonu $1s^22s^22p^3$'tür. Oksijenin atom numarası 8 ve elektron konfigürasyonu $1s^22s^22p^4$'tür.
- Hund Kuralı: Hund kuralına göre, eş enerjili orbitaller (örneğin, p orbitalleri) önce teker teker, aynı spinli elektronlarla dolar. Azotun $2p$ orbitalleri yarı dolu ve kararlıdır (her bir p orbitalinde bir elektron bulunur). Oksijenin $2p$ orbitallerinde ise bir orbitalde iki elektron bulunur (eşleşmiş elektron).
- Eşleşmiş Elektronun Etkisi: Oksijende eşleşmiş elektronlar arasındaki itme kuvveti, bu elektronun atomdan koparılmasını (iyonlaşmasını) kolaylaştırır. Çünkü bu itme, elektronun potansiyel enerjisini artırır ve onu daha az kararlı hale getirir. Azotun yarı dolu p orbitalleri daha kararlı olduğundan, bir elektron koparmak daha fazla enerji gerektirir.
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Atom numarasının artması: Atom numarası artmasına rağmen, bu durum iyonlaşma enerjisindeki düşüşü doğrudan açıklamaz.
- B) Atom çapının azalması: Atom çapı azalmasına rağmen, bu durum iyonlaşma enerjisindeki düşüşü doğrudan açıklamaz.
- C) Değerlik orbital türünün değişmesi: Her ikisi de p orbitalinde olduğundan, orbital türü değişimi söz konusu değildir.
- D) Değerlik elektronlarının eşleşmemiş olması: Oksijendeki eşleşmiş elektron, iyonlaşmayı kolaylaştırır.
Bu nedenle, N ve O elementleri arasındaki iyonlaşma enerjisi düşüşünün temel sebebi, oksijendeki değerlik elektronlarının eşleşmiş olmasıdır. Eşleşmiş elektronlar arasındaki itme, elektronun daha kolay koparılmasını sağlar.
Cevap D seçeneğidir.
