Periyodik Sistem ve Elektron Dizilimleri video 11. sınıf Hocalara Geldik

NÖTR ATOMLARIN ELEKTRON DİZİLİMLERİ VE PERİYODİK SİSTEMDEKİ YERLERİ

Maddelerin kimyasal, elektriksel ve manyetik davranışlarını açıklamaya yardımcı olduğu için atomların elektron dizilimi oldukça önemlidir. Atomun elektron dizilimi bilinirse o elementin periyodik sistemdeki yeri, metal, ametal veya soy gaz mı olduğu tahmin edilebilir. Ayrıca iki maddenin etkileşip etkileşmeyeceği, etkileşmenin ve aralarındaki tepkimenin türü atomların elektron diziliminden belirlenebilir. Bir atomun elektron dizilimi, elektronların atom çekirdeği etrafında uzaydaki düzenlenişini açıklar. Elektronlar çekirdeğin etrafında farklı enerji düzeylerinde bulunur ve her enerji düzeyi farklı sayıda elektron bulundurur. 5. enerji düzeyine kadar her enerji düzeyindeki maksimum elektron sayısı 2n2 formülü ile bulunur. Bu durumda birinci enerji düzeyinin bulundurabileceği elektron sayısı en fazla 2, ikinci enerji düzeyinin 8, üçüncü enerji düzeyinin 18, dördüncü enerji düzeyinin 32’dir. Tablo 1.2.1ʼde enerji düzeylerinin alt kabuk, baş kuantum sayısı ve en fazla alabileceği elektron sayıları verilmiştir.

Elektronların enerji düzeyleri alt enerji düzeylerine ayrılmıştır. Bu alt enerji düzeylerinde elektronların bulunma ihtimalinin yüksek olduğu bölgelere orbital denir. Orbitaller s, p, d, fʼye karşılık gelen açısal momentum kuantum sayısı (ikincil, yan kuantum sayısı) ℓ=0, 1, 2, 3, 4, …, n-1 ile gösterilir. Enerji düzeyi aynı zamanda baş kuantum (n) sayısına eşittir. Temel enerji düzeyindeki orbital sayısı n2 ile bulunur (Tablo 1.2.2). Örneğin elektronların 2. enerji düzeyi için n=2ʼdir. Baş kuantum sayının 2 olması bu enerji düzeyinde iki tür orbital olduğunu gösterir. 2. enerji düzeyinde s ve p olmak üzere iki orbital türü vardır. 22 ise 2. enerji düzeyinde 4 tane orbital olduğunu gösterir. 1 tane s, 3 tane p olmak üzere toplam 4 orbital bulunur.

Nötr bir atomun elektron dizilimi atomun fiziksel ve kimyasal özellikleri hakkında bilgi verir. Bu nedenle elektron dizilimini doğru bir biçimde yazmak oldukça önemlidir. Elektron dizilimlerinin nasıl yazılacağı ve hangi bilgileri vereceği elektron sayısı en az olan hidrojen atomu üzerinde incelenebilir. Hidrojen atomunun atom numarası 1 olduğuna göre nötr hâlde 1 elektronu vardır. 1 elektron temel hâlde çekirdeğe en yakın, en düşük enerjili (birinci enerji düzeyinde) s orbitalinde bulunur.

HUND KURALI

Elektronlar eş enerjili orbitallere doldurulurken önce boş orbitallere aynı spinli olacak şekilde birer birer yerleştirilir. Daha sonra elektron sayısı zıt spinli olacak şekilde ikiye tamamlanır. Kısaca elektronlar, orbitallere doldurulurken var olan elektronlarla eşleştirilmeden önce eş enerjili orbitaller yarı dolu olacak şekilde doldurulur. Hund Kuralı, azot atomu üzerinde incelendiğinde (azotun atom numarası da elektron sayısı da 7 olduğu için) azot atomunun elektron dizilimi 7N: 1s2 2s2 2p3 şeklinde gösterilir.

AUFBAU KURALI

Atomdaki elektronlar orbitallere Aufbau Kuralıʼna göre doldurulur. “Aufbauˮ kelimesi Almancada inşa veya bina anlamına gelir. Nasıl ki bir inşaata temelden başlanarak üst katlara çıkılıyorsa bir atomun çevresindeki elektronlar da orbitallere düşük enerjili orbitalden başlanarak yerleştirilir. Orbitallere elektronların doğru şekilde yerleştirilmesi düşük enerjili orbitalden yüksek enerjili orbitale doğru olur. Pauli İlkesi ve Hund Kuralıʼnı içeren Aufbau Kuralı, elektronların atom çekirdeği çevresinde enerji düzeylerine ve orbitallere doldurma sırasını belirleyen basit kurallardır. Elektronlar, temel hâlde en düşük enerjiye sahip orbitalden başlayarak sıra ile en yüksek enerjili orbitale doğru doldurulur.