Önerilen süre dakika (22 puan) dakika (16 puan) dakika (38 puan) 4. 9 dakika (24 puan) Toplam (100 puan) Ġsim

Transkript

1 Brnc Tek Saatlk Sınav Ġsmnz aģağıya yazınız. Sınav sorularını sınav başladı komutunu duyuncaya kadar açmayınız. Sınavda notlarınız ve ktaplarınız kapalı olacaktır. 1. Problemlern her br Ģıkkını baģtan sona dkkatl br Ģeklde okuyunuz. 2. Her br problemn bütün Ģıklarını okuyunuz. BĠR PROBLEMĠN DAHA SONRAKĠ ġiklari, ÖNCEKĠ ġiklardan BAĞIMSIZ OLARAK ÇÖZÜLEBĠLĠR. Ancak, daha sonrak Ģıkların hesaplanmasında kullanacağınız ve elde edemedğnz sayısal br sonuca htyaç duyarsanız, bu ncelk çn makul br fzksel yaklaģımda bulununuz (ve böyle olduğunu belrtnz) ve daha sonrak Ģıkların çözümünde kullanınız. 3. Hesaplama stenen br problemde, çözüm çn brden çok adım gerekeblr. Bu adımları ve bütün değerler açık br Ģeklde göstermelsnz, ncel sonuçların elde edlmesnde kullandığınız fzksel sabtler belrtmelsnz. 4. Problemde ne stendğn anlamadığınızda, elnz kaldırınız, gözetmen sıranıza gelecektr. 5. Fzksel sabtler, formüller ve peryodk çzelge son sayfada verlmģtr. Bu sayfayı sınav başladıktan sonra koparablrsnz. Önerlen süre dakka (22 puan) dakka (16 puan) dakka (38 puan) 4. 9 dakka (24 puan) Toplam (100 puan) Ġsm

2 Sayfa 2 / (22 puan) Fotoelektrk etk ġddet 15 W olan br ıģın demet bakır plaka üzerne düģmektedr (φ = 7.43 x J). Bakır yüzeynden fırlayan elektronların en küçük dalgaboyu 3.75 x m dr. (a) (12 puan) Gelen ıģığın frekansını hesaplayınız. Elektronun K.E.

3 Sayfa 3 / 10 Şddet 15 W olan br ışın demet bakır plaka üzerne düşerse (φ = 7.43 x J, bakır yüzeynden en küçük dalgaboyu 3.75 x m olan elektronlar kopar. (b) (6 puan) 3.0 sanye puls le gelen ıģığın fırlatacağı maksmum elektron sayısını hesaplayınız. 1 W = 1 J/s foton (a) Ģıkkında hesaplanan foton enerjs 1.8 x elektron c) (4 puan) ġddet 35 W olan yen br ıģık kaynağı (E = 7.19 x J) bakır yüzey üzerne gönderlmektedr. 6.0 sanye puls le gelen ıģığın fırlatacağı maksmum elektron sayısı nedr? E < φ bakır çn sıfır

4 2. (16 puan) Tek-elektronlu atomlar: Sayfa 4 / 10 Ca 19+ yonunda 5. uyarılmıģ haldek elektronu düģünün. n = 6 hal (a) (12 puan) Ca 19+ yonunda elektron daha düģük enerjl konuma geçerken yayımlanan ıģığın en uzun dalga boyunu hesaplayınız. Cevabınızı üç anlamlı rakam le belrtnz. En uzun λ = en küçük E n = 6 (5. uyarılmıģ hal) n s = 5 λ=1.864x10-8 m veya λ=1.86 nm (b) (4 puan) (a) Ģıkkındak geçģn aynısını Hdrojen atomunda olduğunu farz edn. Emsyon dalgaboyu (a) Ģıkkındak cevabınızdan daha mı uzun, daha mı kısa yoksa aynı mı olurdu? Nedenn kısaca açıklayınız. (Not: Bu soru hesaplama çermez. Ayrıca, bu soruyu cevaplamak çn (a) şıkkındak cevaba htyacınız yoktur.) H atomunda n = 6 dan n = 5 e olan geçģte H atomunda (Z =1) yayımlanan ıģığın frekansı daha düģük olur. ν = c/λ olduğu çn, yayımlanan ıģığın dalga boyu, (a) Ģıkkındak cevaptan daha uzun olacaktır.

5 Sayfa 5 / (32 puan) Çok elektronlu atomlar (a) (16 puan) Blnmeyen br elementn, X, x-ıģını fotoelektron spektrumunda, dört farklı knetk enerjl emsyon hattı gözlenmģtr: 5.9 x J, 2.53 x J, 2.59 x J, ve 2.67 x J. (Gelen ıģığın atomdan elektron kopartablecek enerjye sahp olduğunu kabul ednz) () (4 puan) Bu spektrumu vereblecek olası bütün temel haller yazınız. 4 orbtal: 1s, 2s, 2p, 3s Na veya Mg () (8 puan) Deneyde kullanılan ıģığın enerjs 2.68 x J se, X elementnn 2p orbtalndek elektronun bağlanma enerjsn hesaplayınız. 2p orbtal: 2. en düģük ĠE, bu nedenle, 2. en büyük KE KE = 2.53 x J E = IE + KE IE = E KE IE = 2.68 x J x J IE = x J BE = -IE = x J ( 2.66 x J da kabul edlr ) () (4 puan) X elementnn dolu ve boģ orbtallern düģünün. 4d orbtalndek toplam düğüm sayısını tayn ednz: n = 3 toplam düğüm 2p y orbtalndek açısal düğümler: p orbtallernde l = 1 dr. 1 açısal düğüm dejenere (eģenerjl) 5p orbtaller: 3 orbtal

6 Sayfa 6 / 10 (b) (22 puan) Fosforun brnc, knc ve üçüncü yonlaģma enerjler, sırasıyla 1011 kj/mol, 1903 kj/mol, ve 2912 kj/mol dür. () (8 puan) Fosfordak [Ne]3s 2 3p 3, 3p elektronlarının etkn çekrdek yükünü (Z etkn ) hesaplayınız. İE = En, l = Zetkn 2 R H n 2 Z etkn = n 2 İE R H İE = 1011 kj mol x 1000 J kj 1 2 mol x 6,022x10 23 = 1,6788x10 18 J Z etkn = 32 (1,6788 x ) 2,1799x J 1 2 = (6,9311) 1 2 = 2, 633 () (4 puan) Br fotoelektron spektroskops deneynde, fosfordan 3s elektronu koparmak çn gereken mnmum enerj, fosforun 4. yonlaģma enerjsnden (ĠE 4 ) daha mı büyüktür, daha mı küçüktür yoksa aynı mıdır? Cevabınızı kısaca açıklayınız. [Ne] 3s 2 3p 3 [Ne] 3s 1 3p 3 + é P nn 3s elektronu fırlatmak çn gereken enerj 4. yonlaģma enerjsnden küçüktür. Çünkü fosforda daha çok elektron vardır, bu da daha çok perdelenme ve daha az Z etkn. anlamına gelr.

7 Sayfa 7/ 10 () (4 puan) Hangs daha az perdelenr? fosforun 3s elektronları mı yoksa 3p elektronları mı? Nedenn kısaca açıklayınız. 3s 3s elektronlarının grgnlğ daha fazladır, çünkü Z etkn (3s ) > Z etkn (3p) (v) (4 puan) AĢağıdak grafkte, fosforun 3p orbtalnn radyal olasılık dağılımı düz çzg le gösterlmģtr. Grafk üzernde r eo ve düğümler ok le Ģaretleynz. Eksenlern ne olduğunu belrtnz, sayı veya brmler dahl etmeynz. r eo radyal düğümler: n 1 l = 1 ROD düğüm yarıçap (v) (2 puan) hdrojenn 3p orbtalnn r değer, fosforun 3p orbtalnn r değernden daha mı eo eo büyük yoksa daha mı küçüktür? Nedenn kısaca açıklayınız. H atomunda 3p orbtalnn r eo değer daha büyüktür, çünkü H çn Z etkn daha küçüktür ( çünkü Z daha küçüktür).

8 Sayfa 8/ (24 puan) Peryodk eğlmler ve çeştl kısa cevaplar (a) (5 puan) AĢağıdak 3. peryot elementlernn knc yonlaģma enerjlern (ĠE ) düģününüz: 2 S, S, Mg, Al. () Hangs en yüksek ĠE ne sahptr? 2 S () Hangs üçüncü en yüksek ĠE 2 ne sahptr? S (b) (5 puan) AĢağıdak atom ve yonları artan atom çaplarına göre sıralayınız: Cl, Te, Te 2-, S. Not: belrgn olması çn < sembolünü kullanınız. Cl < S < Te < Te 2- (c) (6 puan) AĢağıdak atom veya yonların beklenen elektron dzlģlern yazınız. (Tam dzlş kısaltmak çn soy gaz elektron dzlşn kullanablrsnz.). Pb(Z=82) [Xe] 6s 2 4f 14 5d 10 6p 2. Mo(Z=42) [Kr] 5s 1 4d 5 veya [Kr] 4d 5 5s 1. Zr + (Z=40) Zr: [Kr] 5s 2 4d 2 veya [Kr] 4d 2 5s 2 Zr + : [Kr] 5s 2 4d 2 (d) (4 puan) Hdrojen atomu çn Ψ 2 nn fzksel yorumunu kısaca açıklayınız. Br cümlede (veya daha az!).

9 Sayfa 9/ 10 Elektronun bulunma olasılık yoğunluğu (e) (4 puan) Tek br atomda kaç tane elektron aģağıdak k kuantum numarasına sahp olablr? n = 7, m l = -3. n=7 l=6 m e = orbtal 8 elektron

10 Sayfa 10/ 10 c= x 10 8 m/s h = x J s N A = x mol -1 m e = x kg a o = x m 1 akb = 1.66 x kg λ=h/p R H = x J R = R H /h = 3,2898x10 15 Hz E=p 2 / 2m En = Z2 R H n 2 En, l = Zetkn2 R H n 2 1W = 1 J s -1 1 J = 1 kgm 2 s -2 1 ev = 1,6022 x J s dalga fonksyonu çn ROD = 4πr 2 Ψ 2 dr n s < n çn n s > n çn