🎓 Orbital elektron dizilimi nasıl yapılır Test 2 - Ders Notu
Bu ders notu, "Orbital elektron dizilimi nasıl yapılır Test 2" kapsamında atomların elektronlarını orbitallere yerleştirme kurallarını, kuantum sayılarını ve özel durumları sade bir dille açıklamaktadır.
📌 Kuantum Sayıları: Elektronların Kimlik Kartları 📝
Kuantum sayıları, bir atomdaki her bir elektronun enerji seviyesini, şeklini, uzaydaki yönelimini ve kendi ekseni etrafındaki dönüş yönünü belirleyen dört önemli sayıdır. Tıpkı bir evin adresi gibi, her elektronun kendine özgü bir "adresi" vardır.
- Baş Kuantum Sayısı (n): Elektronun temel enerji seviyesini ve orbitalin büyüklüğünü gösterir. Değerleri pozitif tam sayılardır ($n = 1, 2, 3, ...$). n büyüdükçe elektronun çekirdekten uzaklığı ve enerjisi artar.
- Açısal Momentum (İkincil) Kuantum Sayısı (l): Orbitalin şeklini ve alt enerji seviyesini belirler. Değerleri $0$'dan $n-1$'e kadar olan tam sayılardır.
- $l=0$ ise s orbitali (küresel)
- $l=1$ ise p orbitali (kum saati şeklinde)
- $l=2$ ise d orbitali
- $l=3$ ise f orbitali
- Manyetik Kuantum Sayısı ($m_l$): Orbitalin uzaydaki yönelimini belirtir. Değerleri $-l$'den $+l$'ye kadar olan tam sayılardır ($-l, ..., 0, ..., +l$). Örneğin, $l=1$ (p orbitali) için $m_l$ değerleri $-1, 0, +1$ olabilir, yani 3 farklı p orbitali vardır.
- Spin Kuantum Sayısı ($m_s$): Elektronun kendi ekseni etrafındaki dönüş yönünü gösterir. Sadece iki olası değeri vardır: $+1/2$ veya $-1/2$.
💡 İpucu: Bir orbitalde en fazla iki elektron bulunabilir ve bu iki elektronun spin kuantum sayıları zıt olmalıdır.
📌 Orbital Türleri ve Kapasiteleri ⚛️
Atomlardaki elektronlar farklı şekil ve enerjiye sahip orbitallerde bulunurlar. Her orbitalin belirli bir elektron taşıma kapasitesi vardır.
- s Orbitalleri: Her enerji seviyesinde sadece bir tane s orbitali bulunur ($m_l=0$). Küre şeklindedirler ve en fazla 2 elektron alabilirler.
- p Orbitalleri: İkinci enerji seviyesinden itibaren her seviyede 3 tane p orbitali bulunur ($m_l=-1, 0, +1$). Kum saati şeklindedirler ve toplamda en fazla $3 \times 2 = 6$ elektron alabilirler.
- d Orbitalleri: Üçüncü enerji seviyesinden itibaren her seviyede 5 tane d orbitali bulunur ($m_l=-2, -1, 0, +1, +2$). Toplamda en fazla $5 \times 2 = 10$ elektron alabilirler.
- f Orbitalleri: Dördüncü enerji seviyesinden itibaren her seviyede 7 tane f orbitali bulunur ($m_l=-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3$). Toplamda en fazla $7 \times 2 = 14$ elektron alabilirler.
⚠️ Dikkat: Her bir orbital (s, $p_x$, $p_y$, $p_z$, $d_{xy}$ gibi) en fazla 2 elektron alabilir. Orbitalin türü, o türden kaç tane orbital olduğunu belirler.
📌 Elektron Dizilimi Kuralları: Evin Kuralları Gibi 🏠
Elektronlar atom orbitallerine yerleşirken belirli kurallara uyarlar. Bu kurallar, atomun en kararlı haline ulaşmasını sağlar.
📌 Elektron Dizilimi Nasıl Yapılır? Adım Adım 🪜
Bir atomun elektron dizilimini yapmak için atom numarasına (proton sayısına, dolayısıyla nötr atomdaki elektron sayısına) ihtiyacımız vardır. Ardından yukarıdaki kuralları uygulayarak elektronları yerleştiririz.
- Atomun toplam elektron sayısını belirle (nötr atomda atom numarası $Z$ kadardır).
- Elektronları Aufbau prensibine göre en düşük enerjili orbitalden başlayarak yerleştir.
- Her orbitalin kapasitesine (s: 2, p: 6, d: 10, f: 14) dikkat et.
- Eş enerjili orbitallerde (p, d, f) Hund kuralını uygula.
- Pauli Dışlama Prensibini unutma (her orbitalde zıt spinli en fazla 2 elektron).
📝 Örnek: Oksijen ($O, Z=8$)
- Toplam 8 elektron var.
- $1s^2$ (2 elektron doldu)
- $2s^2$ (2 elektron doldu, toplam 4)
- $2p^4$ (4 elektron doldu, toplam 8)
- Sonuç: $1s^2 2s^2 2p^4$
📝 Örnek: Kalsiyum ($Ca, Z=20$)
- Toplam 20 elektron var.
- $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$
- Sonuç: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$ veya kısaca $[Ar] 4s^2$ (Argon'un elektron dizilimi $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$ olduğu için)
📌 Özel Durumlar: Küresel Simetri ve Kararlılık ✨
Bazı elementlerde, elektron dizilimi beklenen Aufbau kuralından farklılık gösterebilir. Bunun nedeni, yarı dolu veya tam dolu orbitallerin atomlara ekstra kararlılık sağlamasıdır. Bu duruma "küresel simetri" denir.
- Krom ($Cr, Z=24$): Beklenen dizilim $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^4$ iken, gerçek dizilim $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1 3d^5$'tir. Bir elektron $4s$'ten $3d$'ye geçerek hem $4s$'i yarı dolu ($s^1$) hem de $3d$'yi yarı dolu ($d^5$) yapar, bu da atoma ekstra kararlılık kazandırır.
- Bakır ($Cu, Z=29$): Beklenen dizilim $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^9$ iken, gerçek dizilim $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1 3d^{10}$'dur. Yine bir elektron $4s$'ten $3d$'ye geçerek $4s$'i yarı dolu ($s^1$) ve $3d$'yi tam dolu ($d^{10}$) yapar, atoma yüksek kararlılık sağlar.
⚠️ Dikkat: Bu tür özel durumlar genellikle $d^4$ ile $d^5$ ve $d^9$ ile $d^{10}$ geçişlerinde gözlenir.
📌 İyonların Elektron Dizilimi ➖➕
Atomlar elektron alarak veya vererek iyon oluşturabilirler. İyonların elektron dizilimi yapılırken dikkat edilmesi gereken bazı farklar vardır.
- Katyonlar (Pozitif İyonlar): Elektron kaybeden atomlardır. Elektronlar, atomun en yüksek enerji seviyesindeki (yani en büyük $n$ değerine sahip) orbitalden başlanarak koparılır. Eğer aynı $n$ değerine sahip birden fazla orbital varsa, $l$ değeri en büyük olandan (örneğin $p$ orbitalinden önce $s$ orbitalinden) elektron koparılır.
📝 Örnek: Demir ($Fe, Z=26$) atomunun dizilimi $[Ar] 4s^2 3d^6$'dır.
$Fe^{2+}$ iyonunun dizilimi için 2 elektron koparacağız. En yüksek $n$ değeri $4s$'tir. Bu yüzden $4s^2$'deki 2 elektron koparılır.
Sonuç: $[Ar] 3d^6$
- Anyonlar (Negatif İyonlar): Elektron alan atomlardır. Elektronlar, Aufbau prensibine göre sıradaki boş veya yarı dolu orbitallere eklenir.
📝 Örnek: Oksijen ($O, Z=8$) atomunun dizilimi $1s^2 2s^2 2p^4$'tür.
$O^{2-}$ iyonunun dizilimi için 2 elektron ekleyeceğiz. $2p$ orbitali 6 elektron alabilir ve şu an 4 elektronu var. Kalan 2 elektron $2p$ orbitaline eklenir.
Sonuç: $1s^2 2s^2 2p^6$
💡 İpucu: Katyonlarda elektron koparırken, "en dıştaki" (en büyük $n$ değeri olan) kabuktan başla. Örneğin, $4s$ orbitali $3d$ orbitalinden daha dışta olduğu için, elektronlar önce $4s$'ten koparılır.
