Bu soruda, verilen elementlerin birinci iyonlaşma enerjilerini karşılaştırmamız isteniyor. İyonlaşma enerjisi, bir atomdan bir elektron koparmak için gereken enerjidir. Bu enerji, atomun elektron dizilimi ve periyodik tablodaki konumu gibi faktörlere bağlıdır.
- Adım 1: Elementleri Tanıyalım ve Elektron Dizilimlerini Belirleyelim.
- Verilen tüm elementler periyodik tablonun 2. periyodunda yer almaktadır. Elektron dizilimlerini yazarak işe başlayalım:
- $Li$ ($Z=3$): $1s^2 2s^1$
- $Be$ ($Z=4$): $1s^2 2s^2$
- $B$ ($Z=5$): $1s^2 2s^2 2p^1$
- $N$ ($Z=7$): $1s^2 2s^2 2p^3$
- $O$ ($Z=8$): $1s^2 2s^2 2p^4$
- Adım 2: İyonlaşma Enerjisi Periyodik Eğilimini Hatırlayalım.
- Genel olarak, periyodik tabloda aynı periyot boyunca soldan sağa doğru gidildikçe, atom çapı küçülür ve çekirdeğin elektronları çekme gücü (etkin çekirdek yükü) artar. Bu durum, bir elektronu atomdan koparmayı zorlaştırır ve dolayısıyla iyonlaşma enerjisi artar.
- Bu genel eğilime göre, iyonlaşma enerjisi sırası $Li < Be < B < C < N < O$ şeklinde olmalıdır (C seçenekte olmasa da genel eğilimi anlamak için ekledim). Ancak, elektron dizilimlerindeki özel durumlar nedeniyle bazı istisnalar vardır.
- Adım 3: İstisnaları Değerlendirelim.
- İyonlaşma enerjisi eğiliminde iki önemli istisna vardır:
- $Be$ ve $B$ Arasındaki İstisna: Genel eğilime göre $B$'nin iyonlaşma enerjisinin $Be$'den büyük olması beklenir. Ancak, $Be$'nin elektron dizilimi $1s^2 2s^2$ şeklindedir ve $2s$ orbitali tam doludur. Tam dolu orbitaller ekstra kararlılık sağlar. $B$'nin elektron dizilimi ise $1s^2 2s^2 2p^1$ şeklindedir ve $2p$ orbitalinden bir elektron koparmak, tam dolu $2s$ orbitalinden bir elektron koparmaktan daha kolaydır. Bu nedenle, $IE_1(Be) > IE_1(B)$'dir.
- $N$ ve $O$ Arasındaki İstisna: Genel eğilime göre $O$'nun iyonlaşma enerjisinin $N$'den büyük olması beklenir. Ancak, $N$'nin elektron dizilimi $1s^2 2s^2 2p^3$ şeklindedir ve $2p$ orbitali yarı doludur. Yarı dolu orbitaller de tam dolu orbitaller gibi ekstra kararlılık sağlar. $O$'nun elektron dizilimi ise $1s^2 2s^2 2p^4$ şeklindedir. $O$'dan bir elektron koparmak, $N$'den bir elektron koparmaktan daha kolaydır çünkü $O$'daki $2p$ orbitalindeki dördüncü elektron eşleşmiş bir elektrondur ve eşleşmiş elektronlar arasındaki itme kuvveti, elektronun koparılmasını bir miktar kolaylaştırır. Bu nedenle, $IE_1(N) > IE_1(O)$'dur.
- Adım 4: Elementlerin İyonlaşma Enerjilerini Sıralayalım.
- Yukarıdaki genel eğilim ve istisnaları birleştirdiğimizde, birinci iyonlaşma enerjilerinin artış sırası şu şekilde olur:
- $Li < B < Be < C < O < N < F < Ne$ (Tüm 2. periyot elementleri için).
- Sadece verilen seçenekler için sıralarsak:
- $Li$ ($2s^1$) en düşük iyonlaşma enerjisine sahiptir.
- $B$ ($2p^1$) $Be$'den düşüktür.
- $Be$ ($2s^2$) $B$'den yüksektir.
- $O$ ($2p^4$) $N$'den düşüktür.
- $N$ ($2p^3$) ise yarı dolu $2p$ orbitalinin kararlılığı ve yüksek etkin çekirdek yükü nedeniyle bu gruptaki en yüksek iyonlaşma enerjisine sahiptir.
- Bu durumda, verilen elementler arasında birinci iyonlaşma enerjisi en büyük olan element Azot ($N$) olacaktır.
Cevap D seçeneğidir.
