Manyetik kuantum sayısı (ml) nedir Test 1

Manyetik kuantum sayısı m_l = 0 olan bir orbital için aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?

A) Orbital p tipidir
B) Orbital manyetik alanda yönlenmez
C) Orbitalin enerjisi sıfırdır
D) Orbital düzlemsel simetriye sahiptir

Manyetik kuantum sayısı ($m_l$), bir orbitalin uzaydaki yönelimini belirler. Bu sayı, açısal momentum kuantum sayısı ($l$) ile ilişkilidir ve $m_l$ değerleri $-l, ..., 0, ..., +l$ aralığında değişir. Şimdi seçenekleri adım adım inceleyelim:

• Seçenek A) Orbital p tipidir:

  Manyetik kuantum sayısı $m_l = 0$ olan bir orbital sadece p tipi olmak zorunda değildir. Şunları hatırlayalım:

  $l=0$ (s orbitali) için $m_l=0$ tek değerdir. Yani tüm s orbitalleri ($1s, 2s, 3s$ vb.) için $m_l=0$'dır.

  $l=1$ (p orbitali) için $m_l$ değerleri $-1, 0, +1$'dir. Bu durumda $p_z$ orbitali için $m_l=0$'dır.

  $l=2$ (d orbitali) için $m_l$ değerleri $-2, -1, 0, +1, +2$'dir. Bu durumda $d_{z^2}$ orbitali için $m_l=0$'dır.

  Görüldüğü gibi, $m_l=0$ hem s, hem p, hem de d orbitalleri için geçerli olabilir. Bu nedenle, orbitalin kesinlikle p tipi olduğunu söyleyemeyiz. Bu seçenek yanlıştır.

• Seçenek B) Orbital manyetik alanda yönlenmez:

  Manyetik kuantum sayısı ($m_l$) zaten orbitalin manyetik alandaki uzaysal yönelimini tanımlar. $m_l=0$ olması, orbitalin manyetik alanda belirli bir yönelime sahip olduğu anlamına gelir (genellikle z ekseni boyunca). Örneğin, $p_z$ orbitali $m_l=0$ değerine sahiptir ve manyetik alanda z ekseni boyunca yönlenir. Bu ifade yanlıştır.

• Seçenek C) Orbitalin enerjisi sıfırdır:

  Bir atomdaki elektronun orbital enerjisi genellikle negatiftir ve temel kuantum sayısı ($n$) ile (çok elektronlu atomlarda ayrıca $l$ ile) belirlenir. Sıfır enerji, elektronun atomdan tamamen ayrıldığı iyonlaşma durumunu ifade eder. $m_l=0$ olması orbitalin enerjisini sıfır yapmaz. Bu seçenek kesinlikle yanlıştır.

• Seçenek D) Orbital düzlemsel simetriye sahiptir:

  Düzlemsel simetri, bir orbitalin belirli bir düzleme göre ayna simetrisine sahip olması anlamına gelir (yani bir ayna düzlemi içermesi). $m_l=0$ olan orbitalleri inceleyelim:

  s orbitalleri ($l=0, m_l=0$): Küresel simetriye sahiptirler. Küresel simetriye sahip bir cisim, merkezinden geçen sonsuz sayıda ayna düzlemine sahiptir. Dolayısıyla s orbitalleri düzlemsel simetriye sahiptir.

  p_z orbitali ($l=1, m_l=0$): Bu orbital, $xy$ düzlemine göre simetriktir (bir nodal düzlem içerir ve bu düzlem aynı zamanda bir simetri düzlemidir). Ayrıca z eksenini içeren her düzlem de bir simetri düzlemidir. Dolayısıyla $p_z$ orbitali düzlemsel simetriye sahiptir.

  d_z² orbitali ($l=2, m_l=0$): Bu orbital de $xy$ düzlemine göre simetriktir. Ayrıca z eksenini içeren her düzlem bir simetri düzlemidir. Dolayısıyla $d_{z^2}$ orbitali de düzlemsel simetriye sahiptir.

  Görüldüğü gibi, manyetik kuantum sayısı $m_l=0$ olan tüm orbitaller (s, p_z, d_z² vb.) en az bir düzlemsel simetriye (ayna düzlemi) sahiptir. Bu ifade kesinlikle doğrudur.

Cevap D seçeneğidir.