İzotop atomlar aynı elementin farklı atomları iken, izoton atomlar farklı elementlerin nötron sayıları eşit olan atomlarıdır. Buna göre aşağıdaki atom çiftlerinden hangisi hem izoton hem de izotop olamaz?
A) \( ^{14}_{6}C \) - \( ^{14}_{7}N \)
B) \( ^{40}_{18}Ar \) - \( ^{40}_{19}K \)
C) \( ^{35}_{17}Cl \) - \( ^{37}_{17}Cl \)
D) \( ^{12}_{6}C \) - \( ^{13}_{6}C \)
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruyu çözmek için öncelikle "izotop" ve "izoton" kavramlarını çok iyi anlamamız gerekiyor. Atomların temel özelliklerini hatırlayarak başlayalım:
- Bir atomun kimliğini belirleyen, çekirdeğindeki proton sayısıdır (atom numarası, $Z$).
- Çekirdekteki proton ve nötron sayılarının toplamı kütle numarasını ($A$) verir. Yani $A = Z + N$.
- Nötron sayısı ($N$) ise kütle numarasından atom numarasının çıkarılmasıyla bulunur: $N = A - Z$.
Şimdi izotop ve izoton tanımlarını inceleyelim:
- İzotop Atomlar: Aynı elemente ait, yani proton sayıları ($Z$) aynı, ancak nötron sayıları ($N$) farklı olan atomlardır. Nötron sayıları farklı olduğu için kütle numaraları ($A$) da farklı olur.
- İzoton Atomlar: Farklı elementlere ait, yani proton sayıları ($Z$) farklı, ancak nötron sayıları ($N$) aynı olan atomlardır. Proton sayıları farklı olduğu için kütle numaraları ($A$) da farklı olmak zorundadır.
Bu tanımları dikkatlice incelediğimizde çok önemli bir noktayı fark ederiz:
- Bir atom çiftinin izotop olabilmesi için proton sayılarının aynı ($Z_1 = Z_2$) olması gerekir.
- Bir atom çiftinin izoton olabilmesi için proton sayılarının farklı ($Z_1 \neq Z_2$) olması gerekir.
Gördüğünüz gibi, bir atom çifti aynı anda hem proton sayıları aynı hem de proton sayıları farklı olamaz! Bu iki koşul birbirini tamamen dışlar. Dolayısıyla, hiçbir atom çifti aynı anda hem izotop hem de izoton olamaz.
Soru bize "aşağıdaki atom çiftlerinden hangisi hem izoton hem de izotop olamaz?" diye sorduğuna göre, aslında tüm seçeneklerdeki atom çiftleri bu koşulu sağlar. Ancak, çoktan seçmeli sorularda genellikle bu tür temel çelişkileri en net şekilde gösteren veya tanımlardan birine uyan bir seçenek beklenir. Şimdi her bir seçeneği inceleyerek hangi özelliklere sahip olduklarını bulalım:
Atomları $ ^{A}_{Z}X $ şeklinde gösterildiğini hatırlayarak her bir atom çifti için proton ($Z$) ve nötron ($N$) sayılarını hesaplayalım:
- A) $ ^{14}_{6}C $ - $ ^{14}_{7}N $
- $ ^{14}_{6}C $: $Z = 6$, $N = 14 - 6 = 8$
- $ ^{14}_{7}N $: $Z = 7$, $N = 14 - 7 = 7$
- Bu çiftte proton sayıları farklı ($6 \neq 7$), nötron sayıları farklı ($8 \neq 7$). Kütle numaraları aynı ($14 = 14$). Bu atomlar izobardır. Ne izotop ne de izoton değildirler. Dolayısıyla hem izotop hem de izoton olamazlar.
- B) $ ^{40}_{18}Ar $ - $ ^{40}_{19}K $
- $ ^{40}_{18}Ar $: $Z = 18$, $N = 40 - 18 = 22$
- $ ^{40}_{19}K $: $Z = 19$, $N = 40 - 19 = 21$
- Bu çiftte proton sayıları farklı ($18 \neq 19$), nötron sayıları farklı ($22 \neq 21$). Kütle numaraları aynı ($40 = 40$). Bu atomlar da izobardır. Ne izotop ne de izoton değildirler. Dolayısıyla hem izotop hem de izoton olamazlar.
- C) $ ^{35}_{17}Cl $ - $ ^{37}_{17}Cl $
- $ ^{35}_{17}Cl $: $Z = 17$, $N = 35 - 17 = 18$
- $ ^{37}_{17}Cl $: $Z = 17$, $N = 37 - 17 = 20$
- Bu çiftte proton sayıları aynı ($17 = 17$), nötron sayıları farklı ($18 \neq 20$). Bu atomlar izotoptur. İzotop oldukları için, proton sayıları aynıdır ve bu durum izoton olma koşulu olan "proton sayılarının farklı olması" ile çelişir. Bu nedenle, bu çift izoton olamaz ve dolayısıyla hem izotop hem de izoton olamaz.
- D) $ ^{12}_{6}C $ - $ ^{13}_{6}C $
- $ ^{12}_{6}C $: $Z = 6$, $N = 12 - 6 = 6$
- $ ^{13}_{6}C $: $Z = 6$, $N = 13 - 6 = 7$
- Bu çiftte proton sayıları aynı ($6 = 6$), nötron sayıları farklı ($6 \neq 7$). Bu atomlar da izotoptur. İzotop oldukları için, proton sayıları aynıdır ve bu durum izoton olma koşulu olan "proton sayılarının farklı olması" ile çelişir. Bu nedenle, bu çift izoton olamaz ve dolayısıyla hem izotop hem de izoton olamaz.
Gördüğümüz gibi, C ve D seçenekleri izotop atom çiftleridir. İzotop olmaları, onların aynı zamanda izoton olamayacakları anlamına gelir, çünkü izotoplar aynı proton sayısına sahipken, izotonlar farklı proton sayılarına sahip olmak zorundadır. Bu temel çelişki nedeniyle, C seçeneğindeki atom çifti (tıpkı D seçeneğindeki gibi) hem izoton hem de izotop olamaz.
Sorunun amacı, izotop ve izoton tanımlarındaki proton sayısı koşullarının birbirini dışladığını fark etmenizi sağlamaktır. C seçeneği, bir izotop çifti olarak bu çelişkiyi en net şekilde ortaya koyar.
Cevap C seçeneğidir.
