Bir elementin elektron diziliminde en yüksek enerji düzeyi 4d orbitalleri ile sonlanmaktadır. Bu elementin atom numarası aşağıdakilerden hangisi olamaz?
A) 42Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda bir elementin elektron diziliminin en yüksek enerji düzeyi olarak 4d orbitalleri ile sonlandığı belirtiliyor. Bizden, verilen atom numaralarından hangisinin bu duruma uymadığını bulmamız isteniyor. Haydi, adım adım inceleyelim:
Elektronlar, atomda enerji seviyelerine ve orbitallere belirli bir sıraya göre yerleşirler. Bu sıra (Aufbau ilkesi), artan enerjiye göre şu şekildedir:
$1s \rightarrow 2s \rightarrow 2p \rightarrow 3s \rightarrow 3p \rightarrow 4s \rightarrow 3d \rightarrow 4p \rightarrow 5s \rightarrow 4d \rightarrow 5p \rightarrow ...$
Her orbital türünün alabileceği maksimum elektron sayısı şöyledir:
Bir elementin elektron dizilimi 4d orbitalleri ile sonlanıyorsa, bu, 4d orbitallerinden önceki tüm orbitallerin dolmuş olması gerektiği anlamına gelir. 4d orbitallerine kadar olan tam dolu dizilim şu şekildedir:
$1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^{10} 4p^6 5s^2$
Bu dizilim, Kripton (Kr) soygazının dizilimi ($[Kr]$) ve ardından $5s^2$ orbitallerinin dolmasıyla oluşur. Kripton'un atom numarası $Z=36$'dır. $5s^2$ orbitalleri dolduğunda atom numarası $36 + 2 = 38$ olur.
Dolayısıyla, elektron dizilimi 4d orbitalleri ile sonlanan bir elementin genel dizilimi $[Kr] 5s^2 4d^x$ şeklinde olacaktır. Burada $x$, 4d orbitallerindeki elektron sayısıdır ve $x$ değeri 1 ile 10 arasında olabilir (çünkü d orbitalleri en fazla 10 elektron alabilir).
Bu durumda, atom numarası $Z = 38 + x$ olacaktır.
Şimdi verilen atom numaralarını bu kurala göre kontrol edelim:
Eğer $Z=42$ ise, $38 + x = 42 \Rightarrow x = 4$.
Dizilim: $[Kr] 5s^2 4d^4$. Bu, Molibden (Mo) elementidir. Molibden, kararlılık nedeniyle istisnai olarak $[Kr] 5s^1 4d^5$ dizilimine sahiptir, ancak yine de 4d orbitalleri ile sonlanır. Dolayısıyla 42 olabilir.
Eğer $Z=45$ ise, $38 + x = 45 \Rightarrow x = 7$.
Dizilim: $[Kr] 5s^2 4d^7$. Bu, Rodyum (Rh) elementidir. Rodyum da istisnai olarak $[Kr] 5s^1 4d^8$ dizilimine sahiptir, ancak yine de 4d orbitalleri ile sonlanır. Dolayısıyla 45 olabilir.
Eğer $Z=47$ ise, $38 + x = 47 \Rightarrow x = 9$.
Dizilim: $[Kr] 5s^2 4d^9$. Bu, Gümüş (Ag) elementidir. Gümüş de istisnai olarak $[Kr] 5s^1 4d^{10}$ dizilimine sahiptir, ancak yine de 4d orbitalleri ile sonlanır. Dolayısıyla 47 olabilir.
Eğer $Z=49$ ise, $38 + x = 49 \Rightarrow x = 11$.
Ancak, d orbitalleri en fazla 10 elektron alabilir ($4d^{10}$). 11 elektron alması mümkün değildir. Bu durumda, 4d orbitalleri tamamen dolduktan sonra ($4d^{10}$), kalan elektron bir sonraki yüksek enerji düzeyindeki orbitale yerleşmelidir. 4d orbitallerinden sonraki orbital 5p orbitalidir.
Dolayısıyla, $Z=49$ olan bir elementin elektron dizilimi $[Kr] 5s^2 4d^{10} 5p^1$ şeklinde olacaktır. Bu element İndiyum (In) olup, elektron dizilimi 5p orbitalleri ile sonlanmaktadır, 4d orbitalleri ile değil.
Bu analiz sonucunda, atom numarası 49 olan bir elementin elektron dizilimi 4d orbitalleri ile sonlanamaz.
Cevap D seçeneğidir.
