Elektronlar n Dizilimi ve Kimyasal Özellikler

Transkript

1 Elektronlar n Dizilimi ve Kimyasal Özellikler Anahtar Kavramlar iyon katyon anyon TANEC KLER N DÜNYASI Hikâyemizde bulunan karakterlerin gerçekle hiçbir ilgisi bulunmamaktadır. Kloryum, Natrium ve Asiller kendi hâllerinde hayatlarını sürdürürken bir gün beklenmedik bir durum ortaya çıkar. Birden yağmur yağmaya başlar ve fırtına çıkar. fiimşek çakması sonucunda önlerine bir yıldırım düşer. Kloryumlar ve Natriumlar yağmurdan kaçmaya çalışırken sürüklenirler ve çarpışırlar. Kloryumlar gördükleri durum karşısında çok şaşırırlar. Natriumlar sanki zafiyet geçirmifllerdir; tanıdıkları Natrium dan oldukça farkl d rlar. Kloryumlar dayanamayıp, Ne oldu size böyle? diye sorarlar. Natriumlar: Asıl size ne oldu? Nedir bu hâliniz, çok mu yediniz? diyerek karşılık verirler. Kloryumlar telaştan kendilerinde olan değişiklikleri fark etmemişlerdi. Bir de bakarlar ki gerçekten irileşmişler. Her iki grup da kendilerinde meydana gelen değişikliğin sebebini bir türlü anlayamamışlardı. Tam o sırada her zamanki gibi formunda olan asiller çıkar sahneye. Natriumlar ve Kloryumlar koşarak asillerin yanlarına gelirler ve Sizde niye bir değişiklik yok? diye sorarlar. Asiller: Biz de sebebini bilmiyoruz. Size olanlara da anlam veremedik, şeklinde cevap verirler. Sizce Kloryumların ve Natriumların hacimlerinin değişmesinin sebebi ne olabilir? Asiller grubunun bu olaydan etkilenmeme sebebi ne olabilir? Asiller grubunun etkinlenmeme sebebini yapacağımız bir etkinlikle anlamaya çalışalım. 158

2 10. Etkinlik Model Oluşturalım Kararlı Atomlar Bunlar Yapal m Listemizde bulunan araç ve gereci haz rlayal m. Haz rlad m z malzemelerin tamamını kullanarak 149. sayfadaki çizelgeden yararlan p helyum, neon ve argon elementlerine ait atomların modellerini yapalım. Oyun hamurundan yap lm fl küreler elektronlar temsil edecektir. Sonuca Varal m Her bir atom modeli için kaç elektron kullandınız? Her bir atom modelinde kaç katman bulunmaktadır? Her bir atom modelinin son katmanında kaç elektron vardır? Bu atom modellerinin ortak özelliği nedir? AraçGereçler Araç ve Gereçler üç tane 10 cm, iki tane 20 cm, bir tane 30 cm çaplarında kartondan kesilmifl daire 30 tane oyun hamurundan yapılmış küçük küre Elimizde bir tane daha elektronu temsil eden küre olsaydı bu küreyi atom modellerimizin herhangi bir katmanına yerleştirebilir miydik? Neden? Atomların katmanlarında belirli sayılarda elektron bulunmaktadır. Ancak bir atom, tek katmanlıysa ve bu katmanda iki elektronu varsa kararlıdır. Atomun iki katmanı varsa ve son katmanında sekiz elektron bulunuyorsa ya da üç katmanlı ise ve son katmanında yine sekiz elektronu bulunuyorsa bu tür atomlar da kararlı yapıya sahiptir. Etkinlikte, modellerini yaptığımız helyum, neon, argon gibi element atomları katmanlarında hedeflenen sayıda elektron bulundurdukları için kararlı yapıdadır. Element Adı Katman Sayısı Elektron Dizilimi Helyum 1 2 elektron Neon 2 lk katmanda 2 kinci katmanda 8 10 elektron 23 Argon 3 lk katmanda 2 kinci katmanda 8 Üçüncü katmanda 8 22n 18p 95. s. 18 elektron 159

3 Taneciklerin Dünyas adl hikâyemizde Asiller grubu üyelerinden olan helyum, neon ve argonun neden parçacık almadığını ya da vermediğini şimdi anladınız mı? Sahip olduklar elektron dizilimini de ifltirme ise i olmayan bu özellikteki elementler asal gazlar olarak adland r l r. Bu elementlere ait atomlar n son katman nda yeterli say da elektron bulunmaktad r. Diğer atomlar da asal gazlar n sahip olduğu elektron dizilimine ulaşmak için ne yapmalıdırlar? Bu duruma, yapacağımız bir etkinlikle açıklık getirelim. 11. Etkinlik Nasıl Kararlı Oldum? Sorgulayalım, Araştıralım Bunlar Yapal m Element Adı 1. Katmandaki 2. Katmandaki 1. flekil 2. flekil Aşa ıda verilen örnek çizelgeyi defterimize çizelim ve çizelgemizi yukar da verilen modellere göre dolduralım. 3. Katmandaki Toplam Proton Sayısı Nötr mü? Neden? s. Sonuca Varal m Yukarıda katman ve elektron sayıları verilen atom modelleri hangi elementin atom modellerini temsil eder? Bu atomlar, kararlı atomların elektron dizilimine sahip midir? Neden? Bu atomlar, kararlı atomların sahip olduğu elektron dizilimine sahip değilse kararlı atomların sahip olduğu elektron dizilimine nasıl ulaşabilir? Bu atomların, kararlı atomların elektron dizilimine ulaşmaları için elektron almaları mı yoksa vermeleri mi gerektiğine nasıl karar verdik? Bu atomlar, elektron alıp verirken hangi katmanda bulunan elektronu daha kolay verir? Neden? Bu atomlar elektron alıp verdikten sonra bunların elektron sayıları için ne söyleyebiliriz? Bu durumda, elektron al fl veriflinden sonra bu iki yap için, birbirinin aynısıdır, diyebilir miyiz? Bu atomlar kararlı atomların elektron dizilimine ulaştıktan sonra, pozitif ve negatif yük sayılarının eşitliği bozulmuştur. Bu atomlar, yük eşitliğini kaç tane elektron alarak ya da vererek bozmuştur? Siz olsayd n z nötr olmayan bu yap lara ne ad verirdiniz? Asal gaz olarak adland r lan helyum, neon, argon atomları, kararlı atomların sahip olduğu elektron diziliminde olduklar için elektron alışverişi yapmazlar. Diğer atomlar ise elektron alışverişi yaparak kararlı atomların elektron dizilimine ulaşmaya çalışırlar. Baz atomlar elektron alarak veya vererek helyum atomunun elektron dizilimine ulaflmaya çal fl rlar ve bu olgu Dublet Kural olarak bilinir. Örne in, lityum atomu Dublet Kural na uyarak son katman ndaki bir elektronu verir ve helyum atomunun elektron dizilimine sahip olur. Benzer flekilde baz atomlar da elektron al flverifli yaparak neon veya argon atomunun elektron dizilimine sahip olmak isterler. Bu durum Oktet Kural olarak bilinir.

4 Elektronların Dizilimi ve Kimyasal Özellikler Maddenin Yapısı ve Özellikleri Bir atom tek katmana sahipse ve katmandaki elektron say s n 2 ye tamamlam flsa Dublet Kural n, birden fazla katmana sahipse ve son katman ndaki elektron say s n 8 e tamamlam flsa Oktet Kural n gerçeklefltirmifl olur. Atomlar, elektron alarak veya vererek kararlı atomların elektron dizilimine ulaştıklarında iyon olarak adlandırılır. Örne in, dokuz proton ve dokuz elektrona sahip olan flor atomunu ele alal m. Flor atomu 9 elektron 9 proton Yandaki modelde flor atomunun elektron dizilimini inceleyelim. Sizce flor atomunun kararlı atomların elektron dizilimine ulaşması için ne yapmas gerekir? Di er bir ifadeyle flor atomu Oktet Kural n nas l gerçeklefltirir? Flor atomu Flor atomunun kararlı atomların elektron dizilimine ulaşması için ya bir elektron alması ya da yedi elektron vermesi gerekir. Tabii ki bir elektron alması, yedi elektron vermesinden daha kolaydır. Bu durumda flor atomu bir elektron almayı tercih edecektir ve Oktet Kural na uyarak son katmanındaki elektron sayısını sekize tamamlayacaktır s. Flor atomu Flor iyonu Flor atomunun pozitif ve negatif yükleri eşit sayıda iken, bir elektron al p iyon hâline geldikten sonra yük dengesi bozulmuştur. Bu durumda flor iyonunun elektron ve proton say s hakk nda ne söyleyebiliriz? Flor atomu bir elektron alarak negatif yük sayısını bir tane artırmıştır. Flor iyonu 10 elektron 9 proton Flor iyonunda negatif yük sayısı pozitif yük sayısından fazla olduğu için bu iyon negatif yüklüdür. Atomlar elektron aldığında negatif yükle yüklenerek iyon hâline gelirler. Negatif yüklü bu iyonlar, anyon olarak adlandırılır. Bir iyonda negatif yük sayısı pozitif yük sayısından ne kadar fazla ise o sayı, sahip olduğu yükle birlikte atomun sembolünün sağ üst köşesine yazılır. Örneğin, bir tane elektron alan flor atomu F şeklinde gösterilir. Bir elektron () olarak ifade edildi i için gösterimlerde 1 kullan lmaz. Fakat iki elektron alm fl bir atomun yükü 2 fleklinde gösterilir. Flor atomu elektron alarak F durumuna geldiğinde bu iyon flor anyonu olarak adlandırılır. F F durumuna gelir. 1 elektron alarak 161

5 Şimdi, 11 proton ve 11 elektrona sahip olan sodyum atomunun elektron dizilimini inceleyelim. 12n 11p 11 elektron 11 proton Sodyum atomu Sodyum atomunun kararlı atomların elektron dizilimine ulaşması için son katmanındaki bir elektronu vermesi gerekir. 12n 11p 12n 11p Sodyum atomu Sodyum iyonu Üç katman olan sodyum atomu bir elektron verdiğinde sodyum iyonunun katman say s hakk nda ne söyleyebiliriz? Peki, sodyum iyonu son katman nda kaç elektrona sahiptir? Sodyum atomu Oktet Kural n gerçeklefltirdikten sonra negatif yük sayısı bir tane eksilmiştir. Bu durumda sodyum iyonunun elektron ve proton say lar n karfl laflt ral m. 10 elektron 11 proton 26 Sodyum atomu, bir elektron verdikten sonra pozitif yüklü hâle gelmiştir. Atomlar elektron vererek pozitif yüklü iyon hâline gelir. Pozitif yüklü bu iyonlar katyon olarak adlandırılır. Katyonlarda pozitif yük sayısın n negatif yük sayısından ne kadar fazla oldu u bulunur ve fazla olan yük say s ise, sembolün sağ üst köşesine yazılır. Örneğin, sodyum katyonunda pozitif yük sayısı negatif yük sayısından bir fazla olduğu için, sahip olduğu bu fazla yük Na şeklinde gösterilir. Sodyum atomu elektron vererek Na durumuna geldiğinde bu iyon sodyum katyonu olarak adlandırılır. 97. s. Na 1 elektron vererek Na durumuna gelir. Araflt ral m, Haz rlanal m s. Li, Be, Mg, K, Ca, Cl, S, O elementlerine ait atomların elektron dizilimlerini araflt ral m ve atom modellerini çizerek haz rlayal m. Çalışma Kitabı n n 97. sayfas nda bulunan çizelgeye benzer bir çizelge olufltural m ve yukar da verilen atomlar n Oktet veya Dublet Kural na uymalar için kaçar tane elektron almaları ya da vermeleri gerektiğini belirtelim. 162

6 Elektronların Dizilimi ve Kimyasal Özellikler Maddenin Yapısı ve Özellikleri Afla daki çizelgede anyon, katyon ve atomlara örnekler verilmifltir s. Anyonlar (negatif yüklü iyon) yonlar Katyonlar (pozitif yüklü iyon) Atomlar Cl (klor anyonu) Li (lityum katyonu) He (helyum atomu) O 2 (oksijen anyonu) K (potasyum katyonu) Ne (neon atomu) S 2 (kükürt anyonu) Be 2 (berilyum katyonu) Ar (argon atomu) F (flor anyonu) Ca 2 (kalsiyum katyonu) Li (lityum atomu) Na (sodyum katyonu) Cl (klor atomu) Kararl atomlar n elektron dizilimine sahip olmayan atomlar, kararl atomlar n elektron dizilimine sahip olduktan sonra anyon veya katyon hâline gelir. yonlar, her zaman tek atomlu olmayabilir. Birden çok atomlu yapılar, pozitif veya negatif yüke sahiplerse iyon olarak adlandırılır. Atomların oluşturduğu gruplar, pozitif yüke sahip olduğunda katyon, negatif yüke sahip olduğunda anyondur s. Yandaki çizelgede çok atomlu iyonlar, formülleri ile birlikte yer almaktad r. Bazı maddeler atom veya moleküllerden oluşurken bazı maddeler ise atomların elektron alması ve vermesi sonucu oluşan iyonlardan meydana gelir. Örneğin, demir elementi atomlardan, iyot elementi moleküllerden, sodyum klorür ise iyonlardan oluşmaktadır. Kendimizi De erlendirelim yon Adı Formülü Fosfat 3 PO 4 Karbonat 2 CO 3 Nitrat NO 3 Sülfat 2 SO 4 Hidroksit OH Amonyum NH 4 Aşağıdaki soruların cevaplar n defterimize yazal m. 1. Yanda verilen çizelgede farklı iyonlar ve bileşikler yer almaktadır Ca 2 OH Çizelgede verilen sembol veya formüllerden Al 3 hangileri; a. yondur? b. Katyondur? 2 CO 3 NH 4 Cl c. Anyondur? F Na ç. Tek atomlu iyondur? NO 3 d. Çok atomlu iyondur? 2. Afla daki ipuçlarıyla benim kim olduğumu, sembolümü, elektron ve proton sayımı ve ne çeşit bir iyon olduğumu bulun. Ben kimim? Proton sayım elektron sayımdan fazla. Nötr durumda iken üç katmanım var. ki elektron verdiğimde katmanlarımdan biri azalıyor. 163