İyonlaşma enerjisi nedir Test 1

Kimya dersinde periyodik özellikler konusunu öğrenen bir öğrenci, aynı periyotta soldan sağa doğru iyonlaşma enerjisinin genellikle arttığını bilmektedir. Bu bilgiye dayanarak, azot (N) ve oksijen (O) elementlerinin ilk iyonlaşma enerjilerini karşılaştırırken, oksijenin iyonlaşma enerjisinin azottan daha yüksek olacağını öngörmüştür.
Öğrencinin bu öngörüsünün yanlış olmasının temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

A) Oksijenin atom yarıçapının azottan daha küçük olması.
B) Azotun elektron ilgisinin oksijenden daha düşük olması.
C) Azotun $p$ orbitallerinin yarı dolu, oksijenin ise kısmen dolu olması.
D) Oksijenin çekirdek yükünün azottan daha fazla olması.

Merhaba öğrenci! Periyodik özellikler konusundaki bu güzel soruyu birlikte inceleyelim. İyonlaşma enerjisi, bir atomdan bir elektron koparmak için gereken enerjidir. Aynı periyotta genellikle soldan sağa doğru artar, çünkü çekirdek yükü artar ve atom yarıçapı küçülür. Ancak, bu genel eğilimde bazı istisnalar vardır. Bu soruda da bu istisnalardan birini görüyoruz.

Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:

• A) Oksijenin atom yarıçapının azottan daha küçük olması.

  Atom yarıçapı soldan sağa doğru genellikle azalır. Oksijenin atom yarıçapı azottan daha küçüktür. Bu durum, oksijenin iyonlaşma enerjisinin daha yüksek olmasını beklememize neden olurdu. Yani bu ifade doğru olsa da, öğrencinin öngörüsünün yanlış olmasının temel nedeni bu değildir.

• B) Azotun elektron ilgisinin oksijenden daha düşük olması.

  Elektron ilgisi, bir atomun elektron alma eğilimidir. Elektron ilgisi ile iyonlaşma enerjisi farklı kavramlardır. Bu seçeneğin sorumuzla doğrudan bir ilgisi bulunmamaktadır.

• C) Azotun $p$ orbitallerinin yarı dolu, oksijenin ise kısmen dolu olması.

  İşte kritik nokta! Azotun atom numarası 7'dir ve elektron konfigürasyonu $1s^22s^22p^3$ şeklindedir. Azotun $2p$ orbitalleri yarı doludur (her bir $p$ orbitalinde bir elektron bulunur). Yarı dolu orbitaller kararlıdır. Oksijenin atom numarası 8'dir ve elektron konfigürasyonu $1s^22s^22p^4$ şeklindedir. Oksijenin $2p$ orbitalleri kısmen doludur. Azotun yarı dolu $p$ orbitallerinin kararlılığı, ondan bir elektron koparmayı oksijenden bir elektron koparmaya göre daha zor hale getirir. Bu nedenle azotun ilk iyonlaşma enerjisi oksijenden daha yüksektir.

• D) Oksijenin çekirdek yükünün azottan daha fazla olması.

  Oksijenin çekirdek yükü (proton sayısı) azottan daha fazladır. Bu durum, oksijenin iyonlaşma enerjisinin daha yüksek olmasını beklememize neden olurdu. Ancak, C seçeneğinde açıkladığımız kararlılık durumu bu etkiyi baskılamaktadır.

Öğrencinin öngörüsünün yanlış olmasının temel nedeni, azotun yarı dolu $p$ orbitallerinin kararlılığıdır.

Cevap C seçeneğidir.