Aşağıdaki elementlerden hangisinin birinci iyonlaşma enerjisi en büyüktür? (Atom numaraları: $_{11}$Na, $_{12}$Mg, $_{13}$Al, $_{15}$P, $_{16}$S)
A) Na
B) Mg
C) Al
D) P
E) S
Merhaba öğrenciler, iyonlaşma enerjisi sorusunu adım adım çözelim:
İyonlaşma Enerjisi Nedir?
- İyonlaşma enerjisi, bir atomdan bir elektron koparmak için gereken enerjidir.
- Bu enerji ne kadar yüksekse, atomdan elektron koparmak o kadar zordur.
İyonlaşma Enerjisini Etkileyen Faktörler:
- Çekirdek Yükü: Çekirdekteki proton sayısı arttıkça (atom numarası arttıkça), elektronlara uygulanan çekim kuvveti artar ve iyonlaşma enerjisi genellikle artar.
- Atom Yarıçapı: Atom yarıçapı arttıkça, en dıştaki elektronlar çekirdekten daha uzakta olur ve çekim kuvveti azalır. Bu da iyonlaşma enerjisini azaltır.
- Elektron Dizilimi: Tam dolu veya yarı dolu orbitaller kararlıdır. Bu tür atomlardan elektron koparmak daha fazla enerji gerektirir.
Periyodik Tablodaki Eğilimler:
- Aynı Periyotta (yatay sıra): Genellikle soldan sağa doğru iyonlaşma enerjisi artar. Çünkü çekirdek yükü artar ve atom yarıçapı küçülür.
- Aynı Grupta (dikey sütun): Genellikle yukarıdan aşağıya doğru iyonlaşma enerjisi azalır. Çünkü atom yarıçapı artar.
Şimdi Seçenekleri İnceleyelim:
- Seçeneklerdeki elementler aynı periyotta (3. periyot) bulunuyor: Na, Mg, Al, P, S.
- Atom numaraları sırasıyla 11, 12, 13, 15, 16'dır.
- Periyodik tabloda soldan sağa doğru gidildikçe iyonlaşma enerjisi genellikle artar. Ancak, elektron dizilimleri de önemli bir faktördür.
Elektron Dizilimlerine Bakalım:
- Na (11): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$
- Mg (12): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2$
- Al (13): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^1$
- P (15): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$
- S (16): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4$
Değerlendirme:
- Genel eğilim soldan sağa doğru artış olsa da, P'nin ($3p^3$) yarı dolu bir p orbitaline sahip olması, onu daha kararlı yapar. Bu nedenle P'den bir elektron koparmak, S'den ($3p^4$) bir elektron koparmaktan daha fazla enerji gerektirir.
Bu nedenle birinci iyonlaşma enerjisi en büyük olan element P'dir.
Cevap D seçeneğidir.
