Atomun Kuantum Modeli

ATOMUN KUANTUM MODELİ
SCHRÖDİNGER: “Elektronun yeri (yörüngesi ve orbitali) birer dalga fonksiyonu olan n,
ℓ, ml olarak ifade edilen kuantum sayıları ile belirlenir.”
Orbital: Elektronların çekirdek etrafında bulunma olasılıklarının yüksek olduğu enerji
bölgelerine orbital denir.
ATOMUN KUANTUM SAYILARI:
1. Baş kuantum sayısı (n): Belirli bir orbitaldeki elektronun çekirdeğe olan uzaklığını
(yörünge numarasını) belirtir. Tam sayılarla ifade edilir.
n = 1, 2, 3, 4, …
Örnek:
n = 1  1. yörünge (enerji seviyesi)
n = 2  2. Yörünge
…
+
n=1 n=2
(K)
(L)
n=3
(M)
2. Açısal momentum (yan) kuantum sayısı (ℓ): Orbitallerin şekillerini açıklar.
ℓ’nin alabileceği değerler 0 ile (n – 1) arasındadır.
Örnek:
n=1
n=2
n=3
n=4
için
için
için
için
ℓ
ℓ
ℓ
ℓ
=
=
=
=
0 (s orbitali)
0 ve 1 (s ve p orbitalleri)
0, 1 ve 2 (s, p ve d orbitalleri)
0, 1, 2 ve 3 (s, p, d ve f orbitalleri)
ℓ değeri
0
1
2
3
…
Orbital
türü
s
p
d
f
…
Orbital
şekli
.
3. Manyetik kuantum sayısı (mℓ): Orbitalin uzaydaki yönelimini gösterir.
mℓ = -ℓ’den +ℓ’ye kadar olan sayılarla ifade edilir.
Orbitalin yönelim sayısı (orbital içindeki alt orbital sayısı): mℓ = 2ℓ+1
ℓ = 0 (s) 
mℓ= 0
ℓ = 1 (p) 
mℓ= -1, 0, +1
ℓ = 2 (d) 
mℓ= -2, -1, 0, +1, +2
ℓ = 3 (f) 
mℓ= -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3
Nihal İKİZOĞLU
 1 orbital yönelimi (2.0 + 1 = 1)
 3 orbital yönelimi (2.1+1 = 3)
 5 orbital yönelimi (2.2 + 1 = 5)
 7 orbital yönelimi
(2.3 + 1 = 7)
www.kimyaakademi.com
n
ℓ
mℓ
Orbitaller
1
0 (s)
0
1s
0 (s)
0
2s
1 (p)
-1, 0, +1
2px, 2py, 2pz
0 (s)
0
3s
1 (p)
-1, 0, +1
3px, 3py, 3pz
2 (d)
-2, -1, 0, +1, +2
3dxy, 3dyz, 3dxz, 3dz2, 3dx2-y2
…
…
…
2
3
…
4. Spin kuantum sayısı (ms): Elektronun dönüş yönünü belirler.
Ya +1/2 ya da -1/2’dir.
 Bir temel enerji düzeyindeki toplam orbital sayısı = n .
 Bir temel enerji düzeyindeki toplam elektron sayısı = 2n .
 Her bir alt orbitalde en fazla 2 elektron bulunabilir. s (1 orbital)  2 e
2
2
-
(Pauli ilkesi)
p (3 orbital)  6 ed (5 orbital)  10 e-
ÖZET:
f (7 orbital)  14 e-
s
+
n=1
max 2 e-
s
p
s
p
d
s
p
d
f
n=2
2+6=8 e-
n=3
2+6+10=18 e-
n=4
2+6+10+14=32 e-
Temel enerji
Düzeyleri
Orbital sayısı
(n2)
Orbital Türü
(s, p, d, f)
Elektron sayısı
(2n2)
1
2
3
4
1
4
9
16
s
s, p
s, p, d
s, p, d, f
2
8
18
32
Nihal İKİZOĞLU
www.kimyaakademi.com
Örnek sorular ve çözümleri:
Soru 1) 4. temel enerji düzeyinde kaç tane orbital vardır?
Çözüm:
n=4
ℓ = (n-1) = 4 – 1 = 3
ℓ = 0  mℓ = 2ℓ +1 = 2.0+1 = 1
ℓ = 1  mℓ = 2ℓ +1 = 2.1+1 = 3
ℓ = 2  mℓ = 2ℓ +1 = 2.2+1 = 5
+
n=4
ℓ = 3  mℓ = 2ℓ +1 = 2.3+1 = 7
Toplam:
1 + 3 + 5 + 7 = 16 orbital vardır.
Ya da kısaca;
Orbital sayısı = n2

n=4

n2 = 42 = 16 tane orbital vardır.
Soru 2) 3d orbitalinin n, ℓ ve mℓ değerlerini yazınız.
Çözüm:
3d  3’den dolayı: n = 3
d’den dolayı: ℓ = 2
(0
(s
1
p
2
d
3)
f)
mℓ = -2, -1, 0, +1, +2
Ödev Sorusu 1) 4f orbitaline ait ℓ ve mℓ değerlerini yazınız.
Ödev Sorusu 2) 5s orbitaline ait n, ℓ ve mℓ değerlerini yazınız.
Nihal İKİZOĞLU
www.kimyaakademi.com
Ödev Sorusu 3) Baş kuantum sayısı n = 2 olan atom için;
a) Temel enerji düzeyi kaçtır?
b) Yan kuantum sayısı hangi değerleri alır?
c) Bulunan orbital türleri ve toplam orbital sayısı kaçtır?
Ödev Sorusu 4) Baş kuantum sayısı (n) 3 olan atom için aşağıdaki soruları cevaplayınız.
a) Temel enerji düzeyi kaçtır?
b) Yan kuantum sayısı hangi değerleri alır?
c) Bulunan orbital türleri sayısı kaçtır?
ELEKTRON DİZİLİŞİ
Aufbau kuralı: Çok elektronlu sistemlerde elektron dizilişinde temel prensip,
elektronların düşük enerjili yörünge ve orbitallerden yüksek enerjililere doğru
yerleşmesidir.
 Düşük enerjili orbitaller dolmadan daha yüksek enerjili orbitale elektron
yerleşemez.
 Enerji sıralamasını belirlemek için (n + ℓ) sırası takip edilir.
 Buna göre elektron diziliş sırası:
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7s
şeklinde yapılmalıdır.
Pauli ilkesi: Her orbital zıt spinlere sahip en fazla 2 elektron bulundurabilir.
 Max e- sayısı gösterimi: s2, p6, d10, f14 şeklindedir.
 Orbitallerin şematik gösterimi:
Boş orbital:
 veya
Yarı dolu orbital:
 veya
Tam dolu orbital:
 veya
Nihal İKİZOĞLU
ile gösterilir.
www.kimyaakademi.com
Elementlerin elektron dizilişi ve orbital şemaları:
1H:
1s1

2He:
1s2

3Li:
1s2
2s1
 
4Be:
1s2
2s2
 
5B:
1s2
2s2
2p1
  
6C:
1s2
2s2
2p2
  

9F:
1s2
2s2
(HATALI: Orbitaller önce tekli doldurulmalıdır.)
2p5
  
15P:
1s2
2s2
2p6
3s2
3p3
    
19K:
1s2
2s2
2p6
3s2

(HATALI)
3p6
4s1
     
Nihal İKİZOĞLU
www.kimyaakademi.com
Soru 1) Atom numarası 13 olan Alüminyum elementi için,
a) Temel hal elektron dizilişini yazınız.
b) Elektronların orbital şemasını çiziniz.
Soru 2) Temel hal elektron dağılımında ilk 10 orbitali tam dolu olan X atomu için;
a) Atom numarası kaçtır?
(20)
b) s orbitallerinde toplam kaç elektron bulunur?
(8)
c) p orbitallerinde toplam kaç elektron bulunur?
(12)
Soru 3) p orbitallerinde toplam 13 elektronu bulunan temel haldeki X elementinin atom
numarası kaçtır?
(31)
Soru 4) Temel halde 10 tam dolu ve 3 yarı dolu orbitali bulunan X atomunun kütle
numarası 52 olduğuna göre, X’in nötron sayısı kaçtır?
(29)
Soru 5) Temel haldeki X atomunun 3d orbitallerinde 3 elektron bulunmaktadır. Buna
göre, X elementinin atom numarası kaçtır?
(2)
Nihal İKİZOĞLU
www.kimyaakademi.com
Soru 6) Aşağıda atom numarası verilen elementlerin temel hal için orbitallerdeki elektron
dağılımı ve orbital diyagramını yazınız.
Elektronların
orbitallerdeki dağılımı
Element
5X
Orbital diyagramı
7Y
12T
18V
21R
25S
30Q
33M
38N
KÜRESEL SİMETRİ:
Bir atomun elektron dizilişinde en son orbital türü tam dolu ya da yarı dolu ise atom
küresel simetri özelliği gösterir.
 Küresel simetriye ulaşmış atomlarda elektronların enerjisi daha düşüktür. Düşük
enerjili olmak daha kararlı olmaktır.
 Bu yüzden küresel simetrisi olan atomlar daha kararlıdır.
Küresel simetri özelliği gösteren durumlar:
Yarı Dolu
Tam Dolu
… s1

… s2

… p3

… p6

… d5

… d10

… f14
… f7
(Yarı kararlı)


(Tam kararlı)
Örnek Sorular ve çözümleri: Aşağıda verilen elementlerin elektron dizilişlerini yazarak
küresel simetrilerinin olup olmadığını belirtiniz.
1)
2)
11Na:
20Ca:
1s2 2s2 2p6 3s1

yarı dolu  küresel simetri var.
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
Nihal İKİZOĞLU

tam dolu  küresel simetri var.
www.kimyaakademi.com
3) 8O: 1s2 2s2 2p4
  küresel simetri yok
Ödev Sorusu: Aşağıda verilen elementlerin elektron dizilişlerini yazarak küresel
simetrilerinin olup olmadığını belirtiniz.
a)
7N
b)
16S
c)
18Ar
d)
22Ti
Kural Dışı Elektron Dizilişi:
Bazı atomlar orbitallerindeki elektronları yer değiştirerek küresel simetrik yapıya ulaşırlar.
… s2d4
yerine
… s1d5
… s2d9
yerine
… s1d10
yazılır.
Cr ve Cu elementi buna örnektir.
24Cr:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4

24Cr:
 
29Cu:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9

 
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5
 
29Cu:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10
 
Soru: Aşağıdaki element atomlarının hangisinin elektron dağılımı küresel simetriktir?
A)
8X
B)
14Y
C)
21Q
D)
18Z
E)
26Fe
Nihal İKİZOĞLU
www.kimyaakademi.com
Ödev Sorusu: Aşağıda atom numarası verilen atomların temel hal için elektron dağılımı
ve orbital diyagramını yaparak hangilerini küresel simetri gösterdiğini belirtiniz.
Element
Elektronların orbitallerdeki
dağılımı
Orbital diyagramı
6Y
11T
22X
24Z
29S
30K
42N
47M
50W
ETKİNLİK: Aşağıda verilen elementlerin elektron dizilişlerini ve orbital şemalarını
gösteriniz.
Element
Elektron dizilişi
Orbital Şeması
1H
2He
5B
7N
Nihal İKİZOĞLU
www.kimyaakademi.com
10Ne
11Na
12Mg
13Al
18Ar
20Ca
23V
24Cr
25Mn
27Co
29Cu
30Zn
36Kr
Nihal İKİZOĞLU
www.kimyaakademi.com
38Sr
42Mo
47Ag
Uyarılmış Atom:
Bir atoma enerji verilerek son enerji seviyesindeki elektronlarından birinin üst enerji
seviyesinin birine geçmesi olayına uyarılma, böyle bir atoma da uyarılmış atom denir. Bir
atom için birden fazla uyarılmış hal yazılabilir.
6C
: 1s2 2s2 2p2 temel hal
6C
: 1s2 2s1 2p3 uyarılmış hal
7N
: 1s2 2s2 2p3 temel hal
7N
: 1s2 2s2 2p2 3s1 uyarılmış hal
7N
: 1s2 2s2 2p2 3p1 uyarılmış hal
İyonların Elektron Dizilimi:
Elektron almış ya da elektron vermiş bir atoma iyon denir.
Nötr bir atom elektron verdiğinde katyon oluşur.
12Mg:
13Al:
21Sc:
21Sc:

1s2 2s2 2p6 3s2
1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

+2
12Mg :

+3
13Al :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
1s2 2s2 2p6
1s2 2s2 2p6

21Sc
+1
: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d1

21Sc
+2
: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1
Elektron verilirken ilk olarak en dış yörüngedeki en yüksek enerjili orbitalden verilir.
Nötr bir atom elektron aldığında anyon oluşur.
9F:
1s2 2s2 2p5

9F
7N:
1s2 2s2 2p3

7N
-1
: 1s2 2s2 2p6
-3
: 1s2 2s2 2p6
Soru: (-2) yüklü iyonun elektron dağılımı, 1s22s22p63s23p6 olan X elementinin (+3) yüklü
iyonu halindeki elektron dağılımı nasıldır?
Nihal İKİZOĞLU
www.kimyaakademi.com
İzoelektronik Yapı:
Elektron sayıları ve elektronik dizilişleri aynı olan tanecikler izoelektroniktir.
Örnek soru ve çözümü:
-2
8O :
1s2 2s2 2p6
+
2
11Na :1s
2s2 2p6
izoelektronik tanecikler
10Ne:
1s2 2s2 2p6
20Ca:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
+2
22Ti :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2
Elektron sayıları eşit ancak elektron dizilişleri
farklı olduğundan izoelektronik değillerdir.
Soru: Aşağıdaki taneciklerden hangileri izoelektroniktir?
24Cr, 26Fe
+2
,
+1
25Mn
Nihal İKİZOĞLU
www.kimyaakademi.com