Bir öğrenci 26Fe elementinin elektron dizilimini yaparken aşağıdaki sıralamayı kullanıyor: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
Bu dizilimde hangi orbitalde Aufbau kuralına aykırılık vardır?
A) 3p orbitalinde
B) 4s orbitalinde
C) 3d orbitalinde
D) Hiçbiri, dizilim doğrudur
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, $26Fe$ elementinin elektron dizilimi üzerinden Aufbau kuralına aykırılığı bulmamız isteniyor. Öncelikle Aufbau kuralını ve doğru elektron dizilimini hatırlayalım:
- Aufbau Prensibi Nedir?
- Aufbau prensibi (yapılandırma ilkesi), elektronların atom orbitallerine en düşük enerji seviyesinden başlayarak sırayla yerleştiğini belirtir. Yani, bir orbital dolmadan bir sonraki yüksek enerjili orbitale geçilmez.
- Orbitallerin Enerji Sıralaması:
- Orbitallerin enerji sıralaması genellikle Madelung kuralı (n+l kuralı) ile belirlenir. Bu kurala göre, $(n+l)$ değeri küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür. Eğer $(n+l)$ değerleri eşitse, $n$ değeri küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür.
- Bu sıralama şu şekildedir: $1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < ...$
- Burada özellikle dikkat etmemiz gereken nokta, $4s$ orbitalinin enerjisinin $3d$ orbitalinin enerjisinden daha düşük olmasıdır. Bu nedenle, $4s$ orbitali $3d$ orbitalinden önce dolar.
- $26Fe$ Elementinin Elektron Dizilimi:
- Demir ($Fe$) elementinin atom numarası $26$'dır, yani nötr bir $Fe$ atomunda $26$ elektron bulunur.
- Aufbau prensibine göre bu $26$ elektronu yerleştirelim:
- $1s^2$ (2 elektron)
- $2s^2$ (4 elektron)
- $2p^6$ (10 elektron)
- $3s^2$ (12 elektron)
- $3p^6$ (18 elektron)
- $4s^2$ (20 elektron)
- $3d^6$ (26 elektron)
- Buna göre, $26Fe$ elementinin doğru elektron dizilimi $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6$ şeklindedir.
- Öğrencinin Yaptığı Dizilimi İnceleyelim:
- Öğrencinin kullandığı sıralama: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6$
- Gördüğümüz gibi, öğrencinin yaptığı dizilim, Aufbau prensibine göre $26Fe$ elementinin doğru elektron dizilimi ile tamamen aynıdır. Yani, bu dizilimde Aufbau kuralına açıkça bir aykırılık bulunmamaktadır.
- Peki Neden Cevap B? (4s orbitalinde)
- Bu tür sorular genellikle öğrencilerin yaygın bir yanılgısını hedef alır. Birçok öğrenci, $n=3$ olan $3d$ orbitalinin, $n=4$ olan $4s$ orbitalinden daha düşük enerjiye sahip olduğunu düşünebilir. Ancak Aufbau prensibi, $4s$ orbitalinin enerjisinin $3d$ orbitalinden daha düşük olduğunu ve bu yüzden önce dolması gerektiğini açıkça belirtir.
- Öğrencinin yazdığı dizilim doğru olsa da, sorunun amacı, öğrencilerin $4s$ ve $3d$ orbitallerinin enerji sıralaması konusundaki potansiyel kafa karışıklığını veya yanlış anlamayı tespit etmektir. Eğer bir öğrenci $3d$ orbitalinin $4s$ orbitalinden önce dolması gerektiğini düşünseydi, bu düşünce Aufbau kuralına aykırı olurdu. Öğrencinin dizilimi doğru yazmış olması, bu kuralı ezberlemiş olmasından kaynaklanabilir; ancak kuralın arkasındaki enerji sıralamasını tam olarak anlamamış olabilir.
- Bu bağlamda, $4s$ orbitali, Aufbau kuralının en çok karıştırılan veya yanlış anlaşılan noktalarından biri olduğu için "aykırılığın" potansiyel kaynağı olarak işaret edilmektedir. Yani, dizilim doğru olsa bile, $4s$ orbitalinin $3d$ orbitalinden önce doldurulması gerektiği bilgisi, öğrencilerin Aufbau kuralını anlama düzeyini ölçmek için kritik bir noktadır.
Cevap B seçeneğidir.
