Bir deneyde 3. periyot elementlerinin birinci iyonlaşma enerjileri ölçülmüş ve sırasıyla; Na: 496, Mg: 738, Al: 577, Si: 786, P: 1012, S: 1000, Cl: 1251, Ar: 1520 kJ/mol olarak bulunmuştur.
Bu verilere göre aşağıdaki element çiftlerinden hangisinin iyonlaşma enerjisi değerleri periyodik tablodaki genel eğilime aykırıdır?
Bu soruda, 3. periyot elementlerinin birinci iyonlaşma enerjisi değerleri verilmiş ve bizden periyodik tablodaki genel eğilime aykırı olan element çiftini bulmamız isteniyor. Haydi bu soruyu adım adım inceleyelim:
Bir atomdan bir elektron koparmak için gereken enerjiye birinci iyonlaşma enerjisi denir. Bu enerji ne kadar yüksekse, elektronu koparmak o kadar zordur.
Periyodik tabloda, aynı periyot (yatay sıra) boyunca soldan sağa doğru gidildikçe, atom numarası ve çekirdek yükü artar. Bu durum, elektronları çekirdeğe daha sıkı bağlar ve atom yarıçapını küçültür. Sonuç olarak, elektron koparmak zorlaşır ve birinci iyonlaşma enerjisi genellikle artar.
Deneyde ölçülen iyonlaşma enerjileri şöyledir:
Na: 496 kJ/mol
Mg: 738 kJ/mol
Al: 577 kJ/mol
Si: 786 kJ/mol
P: 1012 kJ/mol
S: 1000 kJ/mol
Cl: 1251 kJ/mol
Ar: 1520 kJ/mol
Genel eğilime göre, soldan sağa iyonlaşma enerjisinin artması beklenir. Şimdi her bir seçeneği bu beklentiyle karşılaştıralım:
A) Mg - Al:
Mg (738 kJ/mol) ve Al (577 kJ/mol). Beklenti: Mg < Al olmalıydı (iyonlaşma enerjisi artmalıydı). Gözlenen: Mg > Al. Bu bir aykırılıktır. (2A grubundan 3A grubuna geçişte, 3A grubunun p orbitalindeki ilk elektronun daha kolay koparılması nedeniyle iyonlaşma enerjisi düşer.)
B) P - S:
P (1012 kJ/mol) ve S (1000 kJ/mol). Beklenti: P < S olmalıydı (iyonlaşma enerjisi artmalıydı). Gözlenen: P > S. Bu da bir aykırılıktır. (5A grubundan 6A grubuna geçişte, 5A grubunun yarı dolu p orbitallerinin kararlılığı nedeniyle, 6A grubunun p orbitalindeki eşleşmiş elektrondan birini koparmak daha kolaydır.)
C) Cl - Ar:
Cl (1251 kJ/mol) ve Ar (1520 kJ/mol). Beklenti: Cl < Ar olmalıydı (iyonlaşma enerjisi artmalıydı). Gözlenen: Cl < Ar. Bu, genel eğilime uygundur.
D) Na - Mg:
Na (496 kJ/mol) ve Mg (738 kJ/mol). Beklenti: Na < Mg olmalıydı (iyonlaşma enerjisi artmalıydı). Gözlenen: Na < Mg. Bu, genel eğilime uygundur.
Hem Mg-Al hem de P-S çiftleri genel eğilime aykırılık göstermektedir. Ancak soruda bizden bu aykırılıklardan birini bulmamız isteniyor ve doğru cevap B olarak belirtilmiştir. P elementi (5A grubu) $p^3$ elektron dizilimine sahiptir, yani yarı dolu p orbitalleri sayesinde ekstra kararlılık kazanır. S elementi (6A grubu) ise $p^4$ elektron dizilimine sahiptir ve bir p orbitalinde eşleşmiş elektron bulundurur. Bu eşleşmiş elektronlar arasındaki itme kuvveti, bir elektronun S'den koparılmasını P'den koparılmasından daha kolay hale getirir. Bu yüzden P'nin iyonlaşma enerjisi S'den daha yüksektir, bu da periyodik tablodaki genel eğilimin tersine bir durumdur.
Cevap B seçeneğidir.
