Oksijen atomunun temel hal elektron dizilişi 1s² 2s² 2p⁴ şeklindedir.
Buna göre, oksijen atomundaki 2p orbitalleri ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Üç orbital de tam dolu durumdadır.
B) İki orbitalde birer elektron, bir orbital boştur.
C) Bir orbital tam dolu, iki orbital yarı doludur.
D) İki orbital çiftlenmemiş elektron içerir.
Merhaba sevgili öğrenciler!
Oksijen atomunun elektron dizilişi ve 2p orbitallerinin durumu ile ilgili bu soruyu adım adım inceleyelim. Temel hal elektron dizilişi $1s^2 2s^2 2p^4$ olarak verilmiş. Bizden $2p$ orbitalleri ile ilgili doğru ifadeyi bulmamız isteniyor.
- Öncelikle, bir p alt kabuğunda (örneğin 2p) üç adet eş enerjili (dejenere) orbital bulunduğunu hatırlayalım. Bu orbitalleri genellikle $p_x$, $p_y$ ve $p_z$ olarak adlandırırız.
- Oksijen atomunun $2p$ alt kabuğunda 4 elektron bulunmaktadır ($2p^4$). Bu 4 elektronu bu üç eş enerjili orbitale yerleştirmemiz gerekiyor.
- Elektronları orbitallere yerleştirirken Hund Kuralı'nı uygulamamız gerekir. Hund Kuralı'na göre, eş enerjili orbitallere elektronlar önce tek tek ve aynı spinle yerleşir, daha sonra kalan elektronlar zıt spinle ilk yerleşen elektronlarla çiftlenir.
- Şimdi $2p^4$ dizilişindeki 4 elektronu yerleştirelim:
- İlk 3 elektron, Hund Kuralı gereği her bir $2p$ orbitaline tek tek ve aynı spinle yerleşir. Yani, her bir $2p$ orbitalinde birer elektron bulunur. ($\underline{\uparrow}$ $\underline{\uparrow}$ $\underline{\uparrow}$)
- Geriye kalan 1 elektron (toplam 4 elektron olduğu için) ilk yerleşen elektronlardan biriyle çiftlenmek zorundadır. Bu elektron, herhangi bir $2p$ orbitalindeki elektronla zıt spinle eşleşir. ($\underline{\uparrow\downarrow}$ $\underline{\uparrow}$ $\underline{\uparrow}$)
- Bu yerleşim sonucunda:
- Bir $2p$ orbitali tam dolu hale gelir (iki elektron içerir).
- Diğer iki $2p$ orbitali ise yarı dolu halde kalır (birer elektron içerir).
- Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A) Üç orbital de tam dolu durumdadır. Yanlıştır. Sadece bir orbital tam doludur.
- B) İki orbitalde birer elektron, bir orbital boştur. Yanlıştır. Hiçbir orbital boş değildir.
- C) Bir orbital tam dolu, iki orbital yarı doludur. Bu ifade, yukarıdaki analizimizle uyumludur. Bir orbital tam dolu, iki orbital yarı doludur.
- D) İki orbital çiftlenmemiş elektron içerir. "Çiftlenmemiş elektron", bir orbitalde tek başına bulunan elektrondur (yarı dolu orbitaldeki elektron). Bizim yerleşimimizde iki orbitalde birer elektron (yani çiftlenmemiş elektron) bulunmaktadır. Dolayısıyla bu ifade de doğrudur.
- Hem C hem de D seçeneği doğru gibi görünse de, "yarı dolu orbital" tanımı zaten "çiftlenmemiş elektron içeren orbital" anlamına gelir. Bu tür sorularda genellikle çiftlenmemiş elektron sayısı veya bu elektronları içeren orbital sayısı vurgulanır. Bu durumda, iki orbitalin çiftlenmemiş elektron içerdiği ifadesi, oksijen atomunun manyetik özelliklerini (paramanyetik olması gibi) doğrudan açıklayan önemli bir bilgidir.
Yukarıdaki analizimize göre, $2p$ orbitallerinde bir tam dolu ve iki yarı dolu orbital bulunur. Yarı dolu olan bu iki orbital, birer adet çiftlenmemiş elektron içerir. Bu nedenle, D seçeneği doğru bir ifadedir.
Cevap D seçeneğidir.
