Aşağıda verilen elektron dizilimlerinden hangisi, atom numarası 7 olan azot ($N$) elementinin temel hal elektron dizilimi için *yanlış* yazılmıştır?
A) $1s^2 2s^2 2p_x^1 2p_y^1 2p_z^1$
B) $1s^2 2s^2 2p^3$
C) $1s^2 2s^2 2p_x^2 2p_y^1$
D) $[He] 2s^2 2p^3$
E) $1s^2 2s^2 2p^1 2p^1 2p^1$
Atomların elektron dizilimlerini yazarken belirli kurallara uymamız gerekir. Bu kurallar, elektronların atom çekirdeği etrafındaki enerji seviyelerine ve orbitallere nasıl yerleştiğini açıklar. Azot ($N$) elementinin atom numarası $7$ olduğu için, nötr bir azot atomunda $7$ elektron bulunur. Temel hal elektron dizilimini belirlerken şu prensipleri göz önünde bulundururuz:
- Aufbau Prensibi: Elektronlar, en düşük enerjili orbitallerden başlayarak sırayla yerleşirler. Enerji sırası genellikle $1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d$ şeklindedir.
- Pauli Dışlama Prensibi: Bir orbitalde en fazla iki elektron bulunabilir ve bu iki elektronun spinleri zıt olmalıdır.
- Hund Kuralı: Eş enerjili (dejenere) orbitaller (örneğin, $p$ orbitalleri $p_x, p_y, p_z$ veya $d$ orbitalleri) elektronlarla doldurulurken, her bir orbitale önce birer elektron aynı spinle yerleşir. Daha sonra, eğer elektron kalırsa, ikinci elektronlar zıt spinle yerleşerek eşleşirler.
Şimdi, azot ($N$, $Z=7$) atomunun $7$ elektronunu bu kurallara göre temel hal dizilimine yerleştirelim:
- İlk $2$ elektron $1s$ orbitaline yerleşir: $1s^2$.
- Sonraki $2$ elektron $2s$ orbitaline yerleşir: $2s^2$.
- Geriye $7 - 2 - 2 = 3$ elektron kalır. Bu $3$ elektron $2p$ orbitallerine yerleşecektir. $2p$ alt kabuğunda $p_x, p_y, p_z$ olmak üzere $3$ adet eş enerjili orbital bulunur.
- Hund Kuralı'na göre, bu $3$ elektron her bir $2p$ orbitaline (yani $2p_x, 2p_y, 2p_z$) birer birer ve aynı spinle yerleşir. Böylece $2p_x^1 2p_y^1 2p_z^1$ şeklinde bir dizilim oluşur.
Bu durumda, azotun temel hal elektron dizilimi $1s^2 2s^2 2p_x^1 2p_y^1 2p_z^1$ veya kısaca $1s^2 2s^2 2p^3$ olur. Soy gaz gösterimiyle ise $[He] 2s^2 2p^3$ şeklinde yazılabilir.
Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) $1s^2 2s^2 2p_x^1 2p_y^1 2p_z^1$: Bu dizilim, yukarıda açıkladığımız gibi Hund Kuralı'na uygun ve $7$ elektronu doğru şekilde yerleştirir. Dolayısıyla doğru bir temel hal dizilimidir.
- B) $1s^2 2s^2 2p^3$: Bu dizilim, $2p$ alt kabuğunda $3$ elektron olduğunu gösterir ve temel halde Hund Kuralı'na uyulduğunu varsayar. Dolayısıyla doğru bir temel hal dizilimidir.
- C) $1s^2 2s^2 2p_x^2 2p_y^1$: Bu dizilimde $7$ elektron doğru sayıda gösterilmiştir ($2+2+2+1=7$). Ancak, $2p$ orbitallerine bakıldığında, $2p_x$ orbitalinde iki elektron eşleşmişken, $2p_z$ orbitali tamamen boştur. Hund Kuralı'na göre, eş enerjili orbitallerde elektronlar önce tek tek yerleşmeliydi. Yani $2p_x^1 2p_y^1 2p_z^1$ şeklinde olmalıydı. Bu dizilim, elektronların $2p_z$ orbitali boşken $2p_x$ orbitalinde eşleştiğini gösterir ki bu, temel hal için Hund Kuralı'nı ihlal eder. Bu bir uyarılmış hal veya yanlış bir dizilimdir.
- D) $[He] 2s^2 2p^3$: Bu, azotun temel hal elektron diziliminin soy gaz gösterimidir. Helyum ($He$) $1s^2$ dizilimine sahiptir. Dolayısıyla $[He]$ yerine $1s^2$ yazıldığında $1s^2 2s^2 2p^3$ elde edilir ki bu da doğru bir temel hal dizilimidir.
- E) $1s^2 2s^2 2p^1 2p^1 2p^1$: Bu dizilim, $2p$ alt kabuğundaki üç orbitalin her birinde birer elektron olduğunu gösterir. Bu da Hund Kuralı'na uygun ve doğru bir temel hal dizilimidir.
Sonuç olarak, C seçeneğindeki dizilim Hund Kuralı'nı ihlal ettiği için azotun temel hal elektron dizilimi için yanlıştır.
Cevap C seçeneğidir.
