Modern atom modelinde orbital kavramı ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
A) Orbitaller elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu bölgelerdir
B) Her orbitalde en fazla iki elektron bulunabilir
C) Aynı orbitaldeki iki elektronun spin kuantum sayıları aynı olmalıdır
D) p orbitalleri lob şeklinde bölgelerdir
Modern atom modelinde, elektronların atom çekirdeği etrafındaki davranışlarını ve konumlarını tanımlamak için orbital kavramı kullanılır. Orbital, elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu üç boyutlu bir bölgedir. Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) Orbitaller elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu bölgelerdir
- Bu ifade, orbitalin temel tanımıdır. Modern atom modelinde, elektronların belirli bir yörüngede (Bohr modeli gibi) hareket ettiği kesin olarak söylenemez; bunun yerine, belirli bir enerji seviyesindeki elektronun atom çekirdeği etrafında bulunma olasılığının en yüksek olduğu bölgelerden bahsedilir. Bu nedenle A seçeneği doğrudur.
- B) Her orbitalde en fazla iki elektron bulunabilir
- Bu ifade, Pauli Dışlama İlkesi'nin bir sonucudur. Pauli Dışlama İlkesi'ne göre, bir atomdaki hiçbir iki elektronun dört kuantum sayısının (baş kuantum sayısı $n$, açısal momentum kuantum sayısı $l$, manyetik kuantum sayısı $m_l$ ve spin kuantum sayısı $m_s$) tamamı aynı olamaz. Bir orbital, $n$, $l$ ve $m_l$ kuantum sayıları ile tanımlanır. Dolayısıyla, aynı orbitalde bulunabilecek iki elektronun $n$, $l$ ve $m_l$ değerleri aynı olacağından, $m_s$ değerleri farklı olmak zorundadır. Spin kuantum sayısı sadece $+1/2$ veya $-1/2$ değerlerini alabileceği için, bir orbitalde en fazla iki elektron bulunabilir ve bu iki elektronun spinleri zıt yönlü olmalıdır. Bu nedenle B seçeneği doğrudur.
- C) Aynı orbitaldeki iki elektronun spin kuantum sayıları aynı olmalıdır
- Yukarıda B seçeneğinde açıklandığı gibi, Pauli Dışlama İlkesi gereği, aynı orbitalde bulunan iki elektronun spin kuantum sayıları ($m_s$) kesinlikle farklı (zıt) olmak zorundadır. Biri $+1/2$ ise diğeri $-1/2$ olmalıdır. Eğer spin kuantum sayıları aynı olsaydı, bu iki elektronun dört kuantum sayısı da aynı olurdu ki bu Pauli Dışlama İlkesi'ne aykırıdır. Bu nedenle C seçeneği yanlıştır.
- D) p orbitalleri lob şeklinde bölgelerdir
- Atomik orbitallerin belirli şekilleri vardır. s orbitalleri küreseldir, p orbitalleri ise birbirine zıt yönlerde uzanan iki lobdan oluşan "dumbbell" (halter) şeklindedir. d ve f orbitallerinin de daha karmaşık şekilleri vardır. Bu ifade p orbitallerinin bilinen şeklini doğru bir şekilde tanımlamaktadır. Bu nedenle D seçeneği doğrudur.
Cevap C seçeneğidir.
