Atom numarası 13 olan alüminyum ($Al$) elementi, kararlı hale geçmek için kaç elektron vermeli veya almalıdır ve oluşan iyonun yükü ne olur?
A) 1 elektron almalı, $-1$ yüklü iyon
B) 2 elektron vermeli, $+2$ yüklü iyon
C) 3 elektron vermeli, $+3$ yüklü iyon
D) 3 elektron almalı, $-3$ yüklü iyon
E) 1 elektron vermeli, $+1$ yüklü iyon
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için atomların kararlı hale geçme eğilimlerini ve elektron dizilimini anlamamız gerekiyor. Haydi adım adım ilerleyelim:
- Adım 1: Atom Numarasını Anlayalım
- Alüminyum ($Al$) elementinin atom numarası 13 olarak verilmiş.
- Atom numarası, bir elementin çekirdeğindeki proton sayısını gösterir.
- Nötr bir atomda (yani henüz elektron alıp vermemiş bir atomda), proton sayısı elektron sayısına eşittir.
- Bu durumda, nötr alüminyum atomunun 13 protonu ve 13 elektronu vardır.
- Adım 2: Elektron Dizilimini Yapalım
- Elektronlar atom çekirdeğinin etrafındaki katmanlarda belirli bir düzene göre yerleşir. Bu dizilime elektron dizilimi denir.
- Katmanlar sırasıyla en fazla 2, 8, 18... elektron alabilir. Bizim 13 elektronumuz var:
- 1. katman: 2 elektron
- 2. katman: 8 elektron
- 3. katman: Kalan elektronlar ($13 - 2 - 8 = 3$ elektron)
- Yani, alüminyumun elektron dizilimi $2, 8, 3$ şeklindedir.
- Adım 3: Değerlik Elektron Sayısını Belirleyelim
- Bir atomun en dış katmanındaki elektronlara değerlik elektronları denir. Bu elektronlar kimyasal bağların oluşumunda rol oynar.
- Alüminyumun elektron dizilimi $2, 8, 3$ olduğuna göre, en dış katmanında 3 elektron vardır. Bu, alüminyumun değerlik elektron sayısının 3 olduğu anlamına gelir.
- Adım 4: Kararlı Hale Geçme Eğilimini Anlayalım (Oktet Kuralı)
- Atomlar genellikle soygazlara benzemek, yani en dış katmanlarını 8 elektrona tamamlayarak (oktet kuralı) veya ilk katmanda 2 elektrona tamamlayarak (dublet kuralı) kararlı hale geçme eğilimindedirler.
- Alüminyumun en dış katmanında 3 elektronu var. Kararlı hale geçmek için iki seçeneği vardır:
- Ya 5 elektron alarak dış katmanını 8'e tamamlayacak ($3 + 5 = 8$).
- Ya da 3 elektron vererek dış katmanını boşaltacak ve bir önceki katmanı (2. katman, 8 elektronlu) en dış katmanı haline getirecek.
- Atomlar genellikle daha az enerji harcayacakları yolu tercih ederler. 3 elektron vermek, 5 elektron almaktan daha kolay ve daha az enerji gerektiren bir süreçtir.
- Adım 5: Kaç Elektron Vereceğini ve Oluşan İyonun Yükünü Belirleyelim
- Alüminyum, kararlı hale geçmek için 3 elektron vermeyi tercih edecektir.
- Bir atom elektron verdiğinde, negatif yüklü elektron sayısı azalır, ancak pozitif yüklü proton sayısı değişmez. Bu durumda atom pozitif yüklenir.
- Alüminyum 3 elektron verdiğinde, 13 protonu ve $13 - 3 = 10$ elektronu kalır.
- Net yük: $(+13 \text{ proton yükü}) + (-10 \text{ elektron yükü}) = +3$.
- Böylece, alüminyum atomu 3 elektron vererek $+3$ yüklü bir iyon ($Al^{3+}$) oluşturur.
Bu bilgiler ışığında, alüminyumun kararlı hale geçmek için 3 elektron vermesi ve $+3$ yüklü bir iyon oluşturması gerektiğini görüyoruz.
Cevap C seçeneğidir.
