Modern atom modeli nedir Test 2

Bir atomda n=3 ve l=1 kuantum sayılarına sahip orbitalde bulunan elektronlar için aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

A) Manyetik kuantum sayıları -1, 0, +1 değerlerini alabilir
B) 3p orbitallerinde bulunurlar
C) Toplam 6 elektron bulunabilir
D) Açısal momentum kuantum sayısı 1'dir

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda, bir atomda $n=3$ ve $l=1$ kuantum sayılarına sahip orbitalde bulunan elektronlar için hangi ifadenin yanlış olduğunu bulmamız isteniyor. Kuantum sayılarını ve bunların ne anlama geldiğini hatırlayarak adım adım ilerleyelim:

• Verilen Kuantum Sayıları:
  • $n=3$: Baş kuantum sayısıdır. Elektronun bulunduğu ana enerji seviyesini (kabuğu) gösterir. Bu durumda 3. enerji seviyesidir.
  • $l=1$: Açısal momentum (ikincil) kuantum sayısıdır. Orbitalin şeklini ve türünü belirler. $l$ değerleri orbital türlerini şu şekilde gösterir:
    • $l=0 \implies s$ orbitali
    • $l=1 \implies p$ orbitali
    • $l=2 \implies d$ orbitali
    • $l=3 \implies f$ orbitali
    Bu durumda $l=1$ olduğu için bir $p$ orbitalinden bahsediyoruz.

  Dolayısıyla, $n=3$ ve $l=1$ kuantum sayıları, bir $3p$ orbitalini veya daha genel olarak $3p$ alt kabuğunu tanımlar.

• Seçenekleri Değerlendirelim:
  • A) Manyetik kuantum sayıları -1, 0, +1 değerlerini alabilir

    Manyetik kuantum sayısı ($m_l$), bir alt kabuk içindeki orbitallerin uzaydaki yönelimini belirtir. $m_l$ değerleri $-l$ ile $+l$ arasındaki tüm tam sayı değerlerini alabilir.

    Bizim durumumuzda $l=1$ olduğu için, $m_l$ değerleri $-1, 0, +1$ olabilir. Bu üç farklı $m_l$ değeri, $3p$ alt kabuğunda üç farklı orbitalin (örneğin $3p_x, 3p_y, 3p_z$) bulunduğunu gösterir. Bu ifade doğrudur.

  • B) 3p orbitallerinde bulunurlar

    $n=3$ baş kuantum sayısı ve $l=1$ açısal momentum kuantum sayısı, doğrudan $3p$ orbitallerini tanımlar. Bu ifade doğrudur.

  • C) Toplam 6 elektron bulunabilir

    Bu ifade, sorunun en kritik noktasıdır. "Bir atomda n=3 ve l=1 kuantum sayılarına sahip orbitalde bulunan elektronlar" ifadesindeki "orbitalde" kelimesi tekil kullanılmıştır. Bir tekil orbital (örneğin $3p_x$ veya $3p_y$ veya $3p_z$) Pauli Dışlama İlkesi'ne göre en fazla 2 elektron alabilir (biri yukarı spinli, diğeri aşağı spinli).

    Eğer soru $3p$ alt kabuğunda (yani $3p$ subshell'indeki tüm orbitallerde) kaç elektron bulunabileceğini sorsaydı, $l=1$ için 3 orbital olduğundan ($m_l = -1, 0, +1$), her bir orbital 2 elektron alacağı için toplam $3 \times 2 = 6$ elektron bulunabilirdi. Ancak sorudaki "orbitalde" tekil kullanımı, tek bir orbitali işaret eder.

    Dolayısıyla, tek bir orbitalde 6 elektron bulunamaz. Bu ifade yanlıştır.

  • D) Açısal momentum kuantum sayısı 1'dir

    Sorunun başında zaten $l=1$ olarak verilmiştir. Açısal momentum kuantum sayısı $l$ ile gösterilir ve değeri 1'dir. Bu ifade doğrudur.

Sonuç olarak, tek bir $n=3$ ve $l=1$ orbitalinde (örneğin $3p_x$) en fazla 2 elektron bulunabilirken, "Toplam 6 elektron bulunabilir" ifadesi yanlıştır.

Cevap C seçeneğidir.