Elektron dağılımı - Prof.Dr. Kemal DOYMUŞ

Elektron dağılımı ve periyodik
cetvel
Dr. Kemal Doymuş
Elektron dağılımı ve periyodik
tabloyu dikkate alarak hangi
sorulara cevap verile bilir.
•
•
•
•
•
•
1. İyonlaşma enerjisine
2. Atom çapının büyüklüğüne
3. Elektron ilgisine
4. Para manyetik ve diya manyetiğe
5. Grup ve periyotların bulunmasına
6. İyonlar ve yarı çaplarına
Elektron dağılımı
• Bir elektronun yerini belirlemek için,
dört kuantum sayısı gerekir.
Bu Kuantumlar. n, l, ml, ms dir.
• Bir atomun içindeki elektron , cok az manyetik
bir alan oluşturtarak bir eksende döndüğü farz
edilir.
• Bu özelliğe elektronun spini denir.
Kuantum Sayıları
• 1. Temel Kuantum Sayısı
n Harfi ile gösterilir.
n= 1 , 2, 3, 4, …. Sayıları alır
2.Açısal momentum sayıları
l harfi ile gösterilir.
l= 0, 1, 2, 3….(n-1) sayıları alır
Kuantum Sayıları
3. Manyetik kuantum sayıları
ml ile gösterilir.
ml= -l, 0, +l değerleri alır
4. Spin kuantum sayıları
ms ile gösterilir.
ms= + ½, - ½ değerleri alır.
Kuantum Sayıları
Kuantum Sayıları
• Spinin özeliğini kuantum sayısı ms tarafında
belirlenir.
•ms ; bu değerleri alır.  ½ (+ ½ or – ½ )
• bir orbitalde zıt yönlü iki elektron bulunur.
Elektron dağılımı
n= 1
l
ml
ms
0
0
+1/2, -1/2
• Çok atomlu atomlar için ise Pauli ilkesi kullanılır.
- Bir atomda hiçbir zaman iki elektron
aynı dört kuantum sayısına sahip olamaz.
Bir orpitale en fazla iki elektron girer,
bu elektronlar zıt yönlü girerler
orbital
• Çekirdeğin
etrafında
bir
elektron
muhtemelen
dört
orpıtalin
birinde
bulunabilir.
• 4 tip => s p d f
• Bir orpital en fazla iki elektron alır.
Pure Atomic OrbitalsAtomik
orbitaller
s
p
d
f
Şekileri
küresel
halter
karışık
çok karışık
enerji seviyeleri
1
3
5
7
Orbitallerin şekileri
http://www.colby.edu/chemistry/OChem/DEMOS/Orbitals.html
Elektron dolum sırası
1s
2s
3s
4s
5s
6s
7s
2p
3p
4p
5p
6p
3d
4d 4f
5d 5f
6d
Elektron dağılımı
H atomu
1 elektron
1s1
Elektron dağılımı
He atomu
2 elektronlar
1s2
Elektron dağılımı
Li atomu
3 elektronlar
1s2, 2s1
Elektron dağılımı
Cl atomu
17 elektronlar
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5
Elektron dağılımı
As atomu
33 elektonlar
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p3
or
[Ar] 4s2, 3d10, 4p3
Soru1
Mn: [Ar]4s2 3d?
Mn d orpitalında kaç elektron olmalıdır?
4, 5, 6
Elektron dağılımı
Negatif iyonlar
Elektron ilave etmek (s), 1 her bir negatif yük
bir elektron demektir.
-1 = bir elektron
-2 = iki elektron..
Elektron dağılımı
S-2 iyonu
(16 + 2)elektronlar
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6
Elektron dağılımı
Pozitif iyonlar
Elektron uzaklaştırmak demektir, 1 elektron
+1 demektir.
2 elektron uzaklaştırmak +2 yük demektir….
Elektron dağılımı
Mg+2 iyonu
(12-2)elektronlar
1s2, 2s2, 2p6
Soru 2
Cl valens elektron sayısı kaçtır, Yanı klorun
son yörüngesinde kaç elektron vardır.
[Ne]3s2 3p5?
2, 5, 7
soru3
Cl atomunu soy gaza benzetmek için
elektron uzaklaştırılmalımı yoksa elektron
ilave etmelimi?.
Periyodik tablo
•
•
•
•
Atom yarı çapı
İyon yarı çapı
İyonlaşma enerjisi
Elektron afinitesi
Atomic Radius
• increase top to bottom down a group
– each additional electron “shell” shields the
outer electrons from the nuclear charge
Zeff = Z - S
where Zeff => effective nuclear charge
Z => nuclear charge, atomic number
S => shielding constant
l
n=2
0
+1
ml
0
-1
0
+1
ms
+1/2
+1/2
+1/2
+1/2
-1/2
-1/2
-1/2
-1/2
Enerji seviyelerin bölümü
• Çok elektronlu bir atomda iki tip elektrostatik
etkileşme oluşur.
1)Çekirdek –elektron çekimi
2) elektron- elektron itmesi
Sonuçta farklı alt seviyeli enerjiler oluşur.
Orbital enerjisine üç faktör etkiler:
1) Çekirdek yükü
Çekirdek yükü artıkça, orbital enerji seviyeleri
düşer.
2. Perdeleme etkisi
Atoma elektron ilave edildiğinde çekim gücü düşer
3. Karşı etki
• İnşa kuralı ( bu ifade doğrumu?
1. Elektronlar en düşük enerji seviyeden
başlanarak dolar
3. HUND’S Kuralı :p , d, f gibi orpitalere
elektron önce tek tek girer sonra çiftleşirler.
1. Periyot
atom numarası 1 ile 2 olan element bulundurur.
-
1S Sadece bir atomik orpitale sahıptır.
Sadece iki elektron alır.
- : 1s1
H
‘nin
1
e
1
2
He
nin
2
e:
1
s
2
2. periyot
• atom numarası 3 il 10 arasındaki elementleri
bulundurur
3Li
4Be
5B
1s
2s
2 2s1
Li:
1
s
3
2 2s2
Be:
1
s
4
2 2s2 2p1
B:
1
s
5
2p
3. periyot
• Ne sonra , 1s2 2s2 2p6, üçüncü enerji seviyeli
Na ile başlar Na
Na: 1s2 2s2 2p6 3s1
Mg: 1s2 2s2 2p6 3s2
• Na bu şekilde de yazılabilir: [Ne] 3s1
Mg: [Ne] 3s2
Na:
Mg:
1s
2s
2p
3s
1s
2s
2p
3s
4. periyot
4 üncü enerji seviyesi ile başlar
K: [Ar] 4s2
Ca: [Ar] 4s2
3d orbitalı 4s orpitalinde daha
yüksek enerji seviyesine sahiptir. Fakat 4p den
ise daha düşük enerji seviyesine sahip tır
- bu yüzden Ca 3d yi dolmadan 4s dolar.
Bazı genel özellikler
1. Bir gruptaki elementler benzer kimyasal özellik
gösterir, çünkü diş yörüngedeki elektron dağılımı
benzerdir.
2.Grup numarası en yüksek periyotaki elektron
sayısına eşittir.
3. Periyot sayısı en yüksek en sayısına eşittir.
gruplar
• Alkalı metaler
Li: [He] 2s1
Na: [Ne] 3s1
K: [Ar] 4s1
• dış yörüngedeki elektron sayısı aynı,
•Bu nedenle Na, K, Li aynı grupta
Grup 3A
B: 2s2 2p1 Al: 3s2 3p1 Ga: 4s2 4p1
- genelde: ns2 np1
• Grub 1A ve 2A: s-blok; s orbitaleri dolar
• Grub 3A-8A: p-blok; p orpitaleri dolar
• geçiş metalleri: d-blok; d orbitaler dolar
iyonlar
Na
2
2
6
1
s
s
p
s
1 2 2 3
-
F+e
2
2
5
s
s
p
1 2 2
+
Na + e
1s2 2s2 2p6
Ne
-
F
2
2
6
s
s
p
1 2 2
Fe: [Ar] 4s2 3d6
•
-

Fe2+: [Ar] 3d6
Atomun yarı çapı
• bir gruptan aşağı inildikçe artar
Li  Cs; 2s  7s
• bir periyota soldan sağa gidildikçe azalır.
etkin çekirdek yükü , Ze artar
• Bir dış yörüngedebir elektron tarafında his edilen
yüke etkin çekirdek yükü denir.
İyonlaşma enerjisi
• Katyon: bir atom bir ve daha fazla elektron kayıp
ettiği zaman oluşur.
Na  Na+ + eMg  Mg2+ + 2eBu iyonların oluşumu için enerjiye gerek vardır.
Bir Ei1, en düşük enerjidir.
Bu enerji gaz halinde olan bir atomdan 1 elektron
koparmak için verilen enerjidir.
H + 1312 kJ  H+ + e-
Ca + 590 kJ  Ca+ + e-
Ei1
Ca+ + 1145 kJ  Ca2+ + e-
Ei2
Al  Al3+ Ei1, Ei2, Ei3
• verilen bir element için Ei1 < Ei2 < Ei3
• karşılaştıralım Ei2 vs. Ei3 for Mg
Mg+  Mg2+ + e-
1451 kJ
Mg2+  Mg3+ + e-
7733 kJ
•İyonlaşma enerjisi bir gruptan yukardan aşağıya
•doru gidildikçe azalır.
e.g. Ei for Li > Na > K > Rb > Cs
• Aynı peryota Ei1 artar
Na < Si < Cl
• bunun sebebi atomun yarı çapi küçülüyor bu
nedenle çekirdeğin elektronu çekmesi artar,
elektron koparmak içim daha fazla enerji vermemiz
gerekir
Be/B ve N/O
Ei1 for B < Be
Be: 1s2 2s2  Be+: 1s2 2s1
Be: 1s2 2s2  Be+: 1s2 2s1
B: 1s2 2s2 2p1  B+: 1s2 2s2
•Be, de Be+ oluşturmak için
N: 1s2 2s2 2p3  N+: 1s2 2s2 2p2
O: 1s2 2s2 2p4  O+: 1s2 2s2 2p3
elektron afinitesi
(elektron ilgisi)
• iyonlaşma enerjisinin tersidir. Lütfen sizler
açıklayınız.
İyonik yari çap
• katyonların yari çapı normal atomun yarı
çapından daha küçüktür.
bu yüzden Li+ < Li
1s2 1s2 2s1
anyonların yari çapı normal atomun yarı
çapından daha büyüktür..
Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Cl-: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
F orpitaleri
S ve p -orbitalleri
d-orbitalleri
f-orbitalleri