Hangi orbital çifti Aufbau kuralına göre aynı enerjiye sahiptir?
Atomlardaki elektronların orbitallere nasıl yerleştiğini belirleyen temel kurallardan biri Aufbau İlkesi'dir. Bu ilke, elektronların öncelikle en düşük enerji seviyeli orbitalleri doldurduğunu belirtir. Çok elektronlu atomlarda bir orbitalin enerjisi, genellikle baş kuantum sayısı ($n$) ve açısal momentum kuantum sayısı ($l$) toplamı olan ($n+l$) kuralı ile belirlenir.
Bu kurala göre, $n+l$ değeri küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür ve bu orbital önce dolar. Eğer iki orbitalin $n+l$ değeri eşitse, $n$ değeri küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür ve o orbital önce dolar.
Açısal momentum kuantum sayısı ($l$) değerleri şöyledir:
Şimdi seçeneklerde verilen orbital çiftlerinin enerji seviyelerini ($n+l$ değerlerini) inceleyelim:
3d orbitali için: $n=3$, $l=2$. Bu durumda $n+l = 3+2 = 5$.
4s orbitali için: $n=4$, $l=0$. Bu durumda $n+l = 4+0 = 4$.
$5 \neq 4$ olduğu için 3d ve 4s orbitallerinin enerjileri aynı değildir. (4s orbitali, 3d orbitalinden daha düşük enerjiye sahiptir ve önce dolar.)
2s orbitali için: $n=2$, $l=0$. Bu durumda $n+l = 2+0 = 2$.
2p orbitali için: $n=2$, $l=1$. Bu durumda $n+l = 2+1 = 3$.
$2 \neq 3$ olduğu için 2s ve 2p orbitallerinin enerjileri aynı değildir. (2s orbitali, 2p orbitalinden daha düşük enerjiye sahiptir ve önce dolar.)
1s orbitali için: $n=1$, $l=0$. Bu durumda $n+l = 1+0 = 1$.
2s orbitali için: $n=2$, $l=0$. Bu durumda $n+l = 2+0 = 2$.
$1 \neq 2$ olduğu için 1s ve 2s orbitallerinin enerjileri aynı değildir. (1s orbitali, 2s orbitalinden daha düşük enerjiye sahiptir ve önce dolar.)
Yukarıdaki analizlere göre, verilen orbital çiftlerinden hiçbirinin Aufbau kuralına göre aynı enerjiye sahip olmadığı görülmektedir. Farklı $n+l$ değerlerine sahip orbitallerin enerjileri de farklıdır.
Cevap D seçeneğidir.
