İNSTAGRAM:kimyaci_glcn_hoca

Transkript

1 MODERN ATOM TEORİSİ

2 ATOMUN KUANTUM MODELİ Bohr atom modeli 1 H, 2 He +, 3Li 2+ vb. gibi tek elektronlu atom ve iyonların çizgi spektrumlarını başarıyla açıklamıştır.ancak çok elektronlu atomların çizgi spektrumlarını açıklamada yetersiz kalmıştır. Bohr, yörüngelerdeki elektronların enerjilerini göstermiştir. Ancak Bohr kuramı atomlardaki elektronun davranışlarının tamamını açıklayamamıştır. Fizikçi Erwin Schrödinger (Ervin Şirödinger) elektronların enerjilerini ve genel davranışlarını tanımlayan bir denklem geliştirmiştir. Modern atom modelinde,elektronların atomda bulunma ihtimalinin yüksek olduğu bölgelere orbital (elektron bulutu) denir. Çekirdekten uzaklaştıkça elektronun belli bir bölgede bulunma olasılığı azalır. Modern atom teorisi, Bohr atom modelindeki belirli enerji seviyesindeki yörüngeler yerine, belirli enerji seviyesindeki enerji kabukları ifadesini kullanır. Bu kabuklar alt kabuklara ayrılır, alt kabuklarda da elektronların işgal ettiği orbitaller bulunur. K U A N T U M S A Y I L A R I Baş Kuantum Sayısı (n) Açısal Momentum (İkincil, Yan) Kuantum Manyetik Kuantum Sayısı (m/) Spin Kuantum Sayısı (ms) YÖRÜNGE Elektronun izlediği varsayılan dairesel yoldur. Elektronun düzlemsel hareketini temsil eder. Her yörünge bir enerji düzeyi ile temsil edilir. Her yörünge belirli bir kapasiteye sahiptir ve her yörüngede yalnızca belli sayıda elektron bulunur. Şekli daireseldir. ORBİTAL Elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu bölgedir. Elektronun üç boyutlu hareketini temsil eder. Her enerji düzeyinde farklı orbitaller bulunabilir. Her orbitalde en fazla 2 elektron bulunur. Farklı şekillere sahiptir.

3 Baş Kuantum Sayısı (n) n ile gösterilir Orbitalin çekirdeğe olan uzaklığını belirtir Katman veya enerji düzeyini gösterir. Pozitif tam sayı değerlerini alır Enerji düzeyleri kabuk olarak da adlandırılır. Enerji düzeyleri harflerle (n=k, L, M, N...) ya da sayılarla (n=1, 2, 3, 4...) ifade edilir Katman (Kabuk, Enerji Düzeyi) Baş Kuantum Sayısı (n) K L M N O P Açısal Momentum (İkincil, Yan) Kuantum Sayısı (l) Orbitalin şeklini ve bir enerji düzeyinde kaç tane alt enerji düzeyi olduğunu veren kuantum sayısıdır. l ile gösterilir Açısal momentum kuantum sayısı, enerji düzeylerinin de alt enerji düzeyine ayrıldıklarını gösterir Her bir enerji düzeyindeki açısal momentum kuantum sayısı kadar alt enerji düzeyi bulunur l sıfırdan n-1 e kadar olan tüm değerleri alır. l=0, 1, 2,, (n-1) n= 1 ise l= 0'dır. n= 2 ise l= 0 ve l= 1'dir. n= 3 ise l= 0 ve l= 1 ve l= 2'dir. n= 4 ise l= 0, l= 1, l= 2 ve l= 3'tür. Açısal momentum kuantum sayısının her bir değeri bir orbital türüne karşılık gelir. Açısal Momentum Kuantum Sayısı (l) Orbital Türü s p d f

4 Orbitaller farklı şekillerde bulunur Manyetik alanda s orbitali hariç çeşitli yönelişlere sahiptir. Alt enerji düzeyinde kaç tane orbital olduğunu gösteren kuantum sayısıdır. Verilen l değeri için ml=2l+1 alt orbital sayısını verir. Orbital l ml (-l, 0, +l) Açıklama türü s enerji düzeyinden başlayarak her bir enerji düzeyinde 1 tane s orbitali vardır. p 1-1, 0, enerji düzeyinden başlayarak her bir enerji düzeyinde 3 tane p orbitali vardır. d 2-2, -1, 0, +1, enerji düzeyinden başlayarak 7. enerji düzeyine kadar her bir enerji düzeyinde 5 tane d orbitali vardır. f 3-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3 4 ve 5. enerji düzeylerinin her birinde 7 tane f orbitali vardır. -Elektronun kendi ekseni etrafında dönme hareketi spin olarak adlandırılırve elektron 2 spine sahiptir. -Elektronun saat yönünde ( +1/2 ) veya ters yönde (- 1/2 ) hareketi ile belirli bir hızda döndüğü düşünülebilir. -Bu durum spin kuantum sayısı ile ifade edilir ve ms ile gösterilir. -Elektron dönme yönüne göre ms= (+1/2 veya -1/2 değerlerini alabilir. s orbitali küreseldir. En fazla 2 elektron alabilir. Baş kuantum sayısı arttıkça (elektron çekirdekten uzaklaştıkça) s orbitalinin büyüklüğü ve enerjisi artar. 1. enerji düzeyinden itibaren her enerji düzeyinde s orbitali bulunur. *Tüm s orbitallerinin açısal momentum kuantum sayısı 0 dır. *Bir orbital en fazla iki elektron alabilir Yarı Dolu Orbital: Tam Dolu Orbital:

5 *n= 2 düzeyinden itibaren her enerji seviyesinde bulunur. *l= 1 değeri p orbitallerini ifade etmektedir. l= 1 değerine karşılık gelen 3 tane ml değeri ( 1, 0, +1) olduğundan 3 çeşit p orbitali vardır. Şekil ve enerji bakımından özdeş olan aynı baş kuantum sayısına sahip üç orbitalin yönelmeleri farklıdır. Eş enerjili p orbitallerinin yönelişlerinin koordinat sisteminde x, y ve z eksenleri üzerinde olduğu düşünüldüğünden px, py ve pz şeklinde gösterilirler. En fazla 6 elektron alabilir. Birinci ve ikinci temel enerji seviyelerinde d orbitali bulunmaz. l= 2 değeri d orbitallerini ifade etmektedir. l= 2 değerine karşılık gelen beş tane m/ değeri ( 2, 1, 0, +1,+2) olduğundan beş çeşit d orbitali vardır. Şekilleri incelendiğinde ikisinin (3dx 2 y 2, 3dz 2 ) koordinat eksenleri üzerinde diğer üçünün de (3dxy, 3dxz, 3dyz) simetri eksenleri üzerinde bulunduğu görülür. Orbitaller arasındaki fark uzaydaki yönelişlerinden kaynaklanmaktadır. En fazla 10 elektron alabilir. f orbitalleri d orbitallerine göre daha da kompleks şekillere sahiptir. Aynı enerji değerine karşılık gelen ve uzaydaki yönelişleri farklı olan 7 tane f orbitali bulunur. f orbitallerinde toplam 14 elektron yer alabilir. 4. enerji düzeyinden itibaren üst enerji düzeylerinde bulunur.

6 Temel enerji düzeyi (n) Orbital türü 1 s 2 s,p 3 s,p,d 4 s,p,d,f Orbital sayısı (n 2 ) Bulunabilecek maksimum elektron sayısı (2n 2 ) ELEKTRONLARIN ORBİTALLERE DİZİLİMİ Kletchkowski Madelung İlkesi: Orbitallerin enerjileri n+l değerinin artmasıyla yükselir (n + /) değeri aynı ise n sayısı büyük olan orbitalin enerjisi yüksektir. Orbital n+l orbital n + l 1s 3d 2s 4s 3s 4p 3p 4d Buna göre orbitallerin enerji sıralaması Elektronlar orbitallere yerleşirken öncelikle enerjisi en düşük yani çekirdeğe en yakın orbitalleri doldururlar. Aufbau kuralı temel hal için uygulanır. Uyarılmış atomlarda kullanılamaz. Bir atomdaki herhangi iki elektronun tüm kuantum sayıları (n, l, ml, ms) aynı olamaz. Örneğin helyum elementinin iki elektronu bulunur. Bu iki elektron n=1, l=0, ml=0 değerine sahiptir. Ancak ms değerleri eşit olamaz. Bir orbitalde zıt spinli (elektronun dönme hareketi) en fazla iki elektron bulunabilir. Elektronlar eş enerjili orbitallere yerleşirken öncelikle her bir orbitale bir elektron yerleştirilir.daha sonra ikinci elektronlar orbitallere ters spinli olacak şekilde yerleştirilir.

7 ATOMLARIN ELEKTRON DİZİLİMLERİNİN YAZILMASI 12Mg: 19K 26Fe Atomların elektron dağılımları soy gazlardan faydalanılarak daha kısa şekilde gösterilebilir. 20Ca: 37Rb 1-İyonların elektron dizilimi, atomun aldığı ya da verdiği elektron sayıları göz önünde bulundurularak düzenlenir. 2-Bir atom, elektron verirken öncelikle enerjisi en yüksek olan orbitaldeki elektronunu veya elektronlarını verir 3-Elektron sayıları ve dizilimleri aynı proton sayıları farklı olan taneciklere (atom ya da iyon) izoelektronik denir. 4-Elektronların en düşük enerjili kararlı haline temel hal denir. Temel haldeki bir atoma dışarıdan enerji verildiğinde elektronlarından en az bir tanesinin daha yüksek enerji seviyesindeki bir orbitale ya da aynı yörüngede daha yüksek enerjili bir orbitale gitmesi durumuna uyarılmış atom adı verilir.

8 Uyarılmış atomların; Kararsızdırlar. Kimyasal özellikleri aynıdır.fiziksel özellikleri farklıdır. Periyodik cetveldeki yeri, grubu, bloğu değişmez. Daha az enerjiyle uyarılmış halde bulunan atomdan elektron koparılabilir. Değerlik elektron sayısı, değerlik orbital türü değişmez. Uyarılmış halden temel hal düzenine dönerkem dışarıya enerji verir. Uyarılmış bir atomun hacmi değişir. Elektron dizilimleri s 1, s 2, p 3, p 6, d 5, d 10, f 7 ve f 14 ile sonlanan atomlar küresel simetri özelliği gösterir. Bazı atomların elektron dizilimleri beklenenden farklı olarak daha kararlı yapıdaki küresel simetrik haldedir. 1- Elektron dizilimi d 4 ya da d 9 ile sona ermesi gereken atomlar daha kararlı olabilmek için küresel simetrik hale gelirler. 2-Elektron dizilimleri s 2 d 4 şeklinde olanlar s 1 d 5 s 2 d 9 şeklinde olanlar s 1 d 10 şeklinde elektron dizilimine sahip olur. Bir atomun son elektron katmanındaki (en yüksek temel enerji düzeyi) elektronlar değerlik elektronları, bu elektronların bulunduğu orbitaller ise değerlik orbitalleri olarak adlandırılır. Atomun temel hal elektron dizilişi Değerlik elektronlarının Sayısı Orbital Türü 12Mg 15P 20Ca 21Sc 33As

9 Grup ve Periyot Belirleme *Periyodik sistemde, elementlerin dış katman elektron dizilimleri onların grup numarasını belirler. * 2 He: 1s2 ile sonlanmasına rağmen soy gaz olduğu için 8A grubunda bulunur. 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A s 1 s 2 s 2 p 1 s 2 p 2 s 2 p 3 s 2 p 4 s 2 p 5 s 2 p 6 Elektron dizilimleri s ile sonlanan elementler:1. ve 2. grupta (1A-2A), p ile sonlananlar 13. grup ile 18. grup arasında (3A ile 8A), d ile sonlananlar ise 3. grup ile 12. grup arasında (3B ile 2B arasında) yer alırlar. Örnekler: B grupları istisnaları olması ile birlikte aşağıdaki gibi belirlenebilir. 3B 4B 5B 6B 7B 8B 8B 8B 1B 2B s 2 d 1 s 2 d 2 s 2 d 3 s 1 d 5 s 2 d 5 s 2 d 6 s 2 d 7 s 2 d 8 s 1 d 10 s 2 d 10 Örnekler: DİKKAT ET: Periyodik cetvelde 8 tane B grubu bulunur. Ancak ns ve (n 1)d orbitallerindeki Toplam elektron sayısı 8, 9 ve 10 olanlar 8B 11 olanlar 1B 12 olanlar 2B grubunda yer alır. B grupları 4. periyotla başlar, 2A ve 3A grupları arasında yer alır. ilk üç periyotta bulunmaz. Bir elementin periyodik sistemdeki yeri, nötr ve temel hali için bulunur. Uyarılmış bir atomun ya da bir iyonun yeri değerlendirilmez.

10 TEST-1 1.SORU: Temel haldeki X element atomunun elektron dağılımı 3d 5 ile sonlanmaktadır. Buna göre X atomu ile ilgili; I-Atom numarası 25 tir II-Değerlik orbitalleri 4s ve 3d dir. III-Değerlik elektron sayısı 5 tir. Yargılardan hangileri kesinlikle doğrudur? a) Yalnız I b) Yalnız II c) Yalnız III d) I ve II e) II ve III 2.soru: Bir tane X 2 Y 3 bileşiğinin bir molekülünde 38 tane elektron vardır.temel halde Y element atomunun elektron dağılımı 2p 4 ile sonlandığına göre; I- X in elektron dizilimi: 1s 2 2s 2 2p 3 şeklindedir. II- III- X -3 iyonunun elektron sayısı 10 dur X küresel simetri özelliği göstermez yargılardan hangileri doğrudur? a) Yalnız I b) Yalnız II c) I ve II d) I ve III e) II ve III Çözüm: Çözüm: 3.soru: Aşağıdaki kuantum sayılarından oluşan dizilerden hangisinin bulunma olasılığı vardır? 5.soru: a) n=3 l=3 ml=-1 b) n=2 l=3 ml=+1 c) n=3 l=0 ml=+1 d) n=4 l=3 ml=-1 e) n=4 l=4 ml=+4 XO -3 4 iyonunda toplam 50 elektron vardır.buna göre nötr X atomunun temel halde elektron diziliminin son orbitalinin n ve l değerleri aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir? ( 8 O) n l a) 3 0 b) 3 1 c) 3 2 d) 4 0 e) soru: X: 1s 2 s 2 2p 5 Y: 1s 2 2s 2 2p 4 4s 1 Yukarıda elektron dizilşileri verilen X ve Y atomları için I-Y,X in uyarılmış halidir. II- X ve Y nin periyodik cetveldeki yerleri farklıdır III-Y daha karasızdır Yargılardan hangileri doğrudur? a) Yalnız I b) Yalnız III c) I ve III d) II ve III e) I,II,III Çözüm: