Aşağıdaki elementlerin birinci iyonlaşma enerjilerini büyükten küçüğe doğru sıralayınız. $_{11}Na$, $_{12}Mg$, $_{13}Al$, $_{15}P$, $_{16}S$
A) $P > S > Mg > Al > Na$Bu soruda, periyodik tablodaki bazı elementlerin birinci iyonlaşma enerjilerini büyükten küçüğe doğru sıralamamız isteniyor. Birinci iyonlaşma enerjisi, gaz halindeki nötr bir atomdan en gevşek bağlı elektronu koparmak için gereken minimum enerji miktarıdır. Bu enerjiyi etkileyen temel faktörleri ve periyodik tablodaki eğilimleri adım adım inceleyelim.
Verilen elementlerin atom numaralarına göre elektron dizilimleri ve periyodik tablodaki yerleri şöyledir:
$_{11}Na$: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$ (3. Periyot, 1A Grubu)
$_{12}Mg$: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$ (3. Periyot, 2A Grubu)
$_{13}Al$: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^1$ (3. Periyot, 3A Grubu)
$_{15}P$: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$ (3. Periyot, 5A Grubu)
$_{16}S$: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$ (3. Periyot, 6A Grubu)
Tüm bu elementler periyodik tablonun 3. periyodunda yer almaktadır.
İyonlaşma enerjisi periyodik tabloda genel olarak şu eğilimleri gösterir:
Aynı Periyotta (Soldan Sağa): Atom numarası arttıkça çekirdek yükü artar, atom yarıçapı küçülür ve elektronlar çekirdeğe daha sıkı bağlanır. Bu nedenle, iyonlaşma enerjisi genellikle artar.
Aynı Grupta (Yukarıdan Aşağıya): Atom yarıçapı arttıkça ve iç kabuk elektronlarının perdeleme etkisi arttıkça, dış elektronlar çekirdekten daha uzakta olur ve daha az çekilir. Bu nedenle, iyonlaşma enerjisi genellikle azalır.
Bizim elementlerimiz aynı periyotta olduğu için, soldan sağa doğru iyonlaşma enerjisinin artmasını bekleriz. Yani, genel eğilime göre başlangıç sıralamamız $Na < Mg < Al < P < S$ şeklinde olmalıdır.
İyonlaşma enerjisi sıralamasında, elektron dizilimlerinin kararlılığından kaynaklanan önemli istisnalar bulunur:
2A Grubu (tam dolu $s$ orbitali) ve 3A Grubu (yarı dolu $p$ orbitali başlangıcı) Arasındaki İstisna:
2A grubu elementleri ($ns^2$ elektron dizilimi) tam dolu $s$ orbitaline sahip oldukları için oldukça kararlıdırlar. Bu kararlı yapıdan bir elektron koparmak, 3A grubu elementlerinden ($ns^2 np^1$ elektron dizilimi) bir elektron koparmaktan daha fazla enerji gerektirir. Çünkü 3A grubu elementleri, $p$ orbitalindeki tek elektronu vererek daha kararlı $ns^2$ yapısına ulaşma eğilimindedir. Bu yüzden, $Mg > Al$ olur.
5A Grubu (yarı dolu $p$ orbitali) ve 6A Grubu (yarı dolu $p$ orbitalinden bir fazla) Arasındaki İstisna:
5A grubu elementleri ($ns^2 np^3$ elektron dizilimi) yarı dolu $p$ orbitaline sahip oldukları için ekstra bir kararlılığa sahiptirler. Bu kararlı yapıdan bir elektron koparmak, 6A grubu elementlerinden ($ns^2 np^4$ elektron dizilimi) bir elektron koparmaktan daha fazla enerji gerektirir. Çünkü 6A grubu elementleri, $p$ orbitalindeki bir elektronu vererek daha kararlı yarı dolu $np^3$ yapısına ulaşma eğilimindedir. Bu yüzden, $P > S$ olur.
Şimdi genel eğilimi ve istisnaları birleştirerek nihai sıralamamızı yapalım:
1. Genel eğilime göre: $Na < Mg < Al < P < S$
2. 1. istisna ($Mg > Al$) uygulandığında: $Na < Al < Mg < P < S$
3. 2. istisna ($P > S$) uygulandığında: $Na < Al < Mg < S < P$
Bu sıralamayı büyükten küçüğe doğru yazarsak:
$P > S > Mg > Al > Na$
Bu sıralama, A seçeneğinde verilen sıralama ile aynıdır.
Cevap A seçeneğidir.
