Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, Madelung kuralını (diğer adıyla $(n+l)$ kuralı) kullanarak orbitallerin enerji sıralamasını bulmamız isteniyor. Madelung kuralı, çok elektronlu atomlarda orbitallerin enerji seviyelerini belirlemek için kullanılan temel bir kuraldır. Hadi bu kuralı adım adım uygulayarak doğru cevabı bulalım.
- Madelung Kuralı'nı Hatırlayalım:
- Orbitallerin enerjisi, $(n+l)$ değerinin artışına göre artar. Yani, $(n+l)$ değeri küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür.
- Eğer iki orbitalin $(n+l)$ değeri eşitse, bu durumda ana kuantum sayısı ($n$) küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür.
- Orbitallerin $n$ ve $l$ Değerlerini Belirleyelim:
- $n$: Ana kuantum sayısı (orbitalin önündeki sayı).
- $l$: Açısal momentum kuantum sayısı (orbitalin türünü belirler).
- s orbitalleri için $l=0$
- p orbitalleri için $l=1$
- d orbitalleri için $l=2$
- f orbitalleri için $l=3$
- $(n+l)$ Değeri 5 Olan Orbitalleri Bulalım:
- $5s$ orbitali için: $n=5$ ve $l=0$. Bu durumda $(n+l) = 5+0 = 5$.
- $4p$ orbitali için: $n=4$ ve $l=1$. Bu durumda $(n+l) = 4+1 = 5$.
- $3d$ orbitali için: $n=3$ ve $l=2$. Bu durumda $(n+l) = 3+2 = 5$.
- Enerji Sıralamasını Belirleyelim:
- Gördüğümüz gibi, $5s$, $4p$ ve $3d$ orbitallerinin hepsinin $(n+l)$ değeri $5$'tir.
- Madelung kuralına göre, $(n+l)$ değerleri eşit olduğunda, ana kuantum sayısı ($n$) küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür.
- Şimdi bu üç orbitalin $n$ değerlerini karşılaştıralım:
- $3d$ orbitali için $n=3$
- $4p$ orbitali için $n=4$
- $5s$ orbitali için $n=5$
- Bu durumda, $n$ değeri en küçük olan $3d$ orbitalinin enerjisi en düşük, $n$ değeri en büyük olan $5s$ orbitalinin enerjisi en yüksek olacaktır.
- Enerji sıralaması şu şekildedir: $3d < 4p < 5s$.
Bu sıralama, verilen seçeneklerden B seçeneği ile uyuşmaktadır.
Cevap B seçeneğidir.
