ETKİLEŞİM (KİMYA 9) → 2. Bölüm

Bohr Atom Modelinin Eksikleri?

• Bohr Atom Modeli, sadece tek elektronlu atom veya iyonların yapısını açıklayabilmektedir.
  • Mesela aşağıdaki atom ve iyonların yaydığı spektrumlar Bohr Atom Modeli ile açıklanabilir:
    • ₁H
    • ₂He⁺
    • ₃Li²⁺
    • ₄Be³⁺
• Elektronların hareketini açıklamakta yetersiz kalmıştır.

Modern Atom Teorisi Nedir?

• Günümüzde geçerli olan atom teorisidir.
• Elektronların “orbital (elektron bulutu)” denilen bölgelerde bulunurlar.

Atomun Kuantum Modeli Nedir?

• Atomun Kuantum Modeli, diğer ismiyle Modern Atom Teorisi, günümüzde geçerli olan atom modelidir.
• Atom modellerini hatırlayalım:
  1. Dalton Atom Modeli (Kimya 9 Konusu)
  2. Thomson Atom Modeli (Kimya 9 Konusu)
  3. Rutherford Atom Modeli (Kimya 9 Konusu)
  4. Bohr Atom Modeli (Kimya 9 Konusu)
  5. Modern Atom Teorisi (Atomun Kuantum Modeli) (Kimya 11 Konusu)
• Modern Atom Teorisine göre, elektronların hareketi, dairesel bir hareket değildir. Bu yüzden, yörüngeler değil, orbitaller vardır.

Bohr Atom Modelinin Sınırlılıkları

Niels Bohr (1885–1962)

• ₁H, ₂He⁺, ₃Li²⁺ gibi tek elektronlu atomlarda elektronların hareketini ve verdiği spektrumları açıklayabiliyor.
  • Fakat, elektron sayısı daha fazla olan atomlarda eksik kalmaktadır.

Yörünge (Kabuk)

• Bohr Atom Modeli ile ortaya atılmıştır.
• Elektronların rotalarıdır.
• Şekilleri daireseldir.
• Elektronlar, yörüngelerde ve yüksek hızlarda döner.
• Her yörüngenin farklı bir elektron kapasitesi vardır.

Orbital (Alt Kabuk)

• Modern Atom Teorisi ile ortaya atılmıştır.
• Elektronların, bulunma ihtimalinin en yüksek olduğu hacimsel bölgelerdir.
• Faklı orbitallerin şekilleri de farklıdır.
• Yörünge büyüdükçe, orbital sayısı ve çeşidi artar.
• Her orbital, en fazla 2 elektron alabilir.

Orbital Nedir?

• Bir elektronun bulunma ihtimalinin en yüksek olduğu hacimsel bölgeye orbital denir. (Elektronların odaları)
• 4 çeşit orbital vardır. Bunlar:
  • s orbitali (tek orbital)
  • p orbitalleri (3 kardeş)
  • d orbitalleri (5 kardeş)
  • f orbitalleri (7 kardeş)

d orbitalleri

Orbitallerin Elektron Kapasiteleri

• Bir orbital 2 elektron ile dolar.
  • s² (2 elektronla dolar)
  • p⁶ (6 elektronla dolar)
  • d¹⁰ (10 elektronla dolar)
  • f¹⁴ (14 elektronla dolar)

Orbitallerin Elektron Sayıları

• Elektron sayısı, orbitale üs olarak yazılır:
  • s¹ (1 elektronlu s orbitali)
  • s² (2 elektronlu s orbitali)
  • p² (2 elektronlu p orbitalleri)
  • p⁶ (6 elektronlu p orbitalleri)
  • d⁸ (8 elektronlu d orbitalleri)
  • d¹⁰ (10 elektronlu d orbitalleri)
  • f¹⁴ (14 elektronlu f orbitalleri)
  • …

Orbitallerin Yalancı Şekilleri

Elektronlar ok ve çizgilerle gösterilmiştir.

Orbitallere Elektron Yerleştirme

• Orbitallere elektron yerleştirirken Hund Kuralı uygulanır.
• Hund Kuralı:
  • Aynı enerjiye sahip, farklı yönelimdeki orbitallere eş enerjili orbitaller denir.
  • Kardeş p, d ve f orbitalleri eş enerjilidir.
  • Elektronlar, eş enerjili orbitallere önce birer birer ve aynı yönde (spinde) yerleşir.

Çözümlü Örnek:

Hund kuralına göre d⁶ orbitali:

Hund kuralına göre d⁶ orbitali:

Örnek:

p³ orbitalinin elektron dağılımını yapınız.

Cevabı göster

Cevap

Örnek:

s² orbitalinin elektron dağılımını yapınız.

Örnek:

p⁵ orbitalinin elektron dağılımını yapınız.

Örnek:

d⁴ orbitalinin elektron dağılımını yapınız.

Atomların Orbital Dizilimleri

Bütün atomların, orbitalleri aşağıdaki sıraya göredir. (Bu sıra ezberlenmelidir):

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶…

• Atomun elektronları dizilirken, bu sıraya takip edilir ve bir orbital dolmadan sonrakine elektron konulmaz.

Örnek orbital dağılımları:

• X₁₀: 1s² 2s² 2p⁶
• Y₈: 1s² 2s² 2p⁴
• Fe₂₆: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶

Örnek:

X₁₉: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

Yukarıda orbital dizilimi verilen X atomu ile ilgili olarak aşağıdaki soruları cevaplandırınız.

1. X atomunun atom numarası kaçtır?
2. X atomunun kaç tane yörüngesi vardır?
3. X atomunun her bir yörüngesinde kaçar elektron vardır?
4. Tam ve yarı dolu orbital sayısı kaçtır?

Çözüm:

Örnek:

Dördüncü yörüngesinde toplam 15 elektron bulunduran bir Y atomunun orbital dağılımını yapınız.

Çözüm:

• Atomların elektron dağılımları yapılırken, orbital sırasına göre doldura doldura gidilir.
• Yukarıda verilen orbital dizilimi bütün atomlarda aynıdır ve şu kurallar ile elde edilmiştir:
  • Hund Kuralı
  • Pauli İlkesi
  • Aufbau Prensibi

Örnek:

X₂₇ atomunun orbital dizilimini yaparak, tam ve yarı dolu orbital sayısını bulunuz?

Çözümü göster

Örneğin çözümü:

X₂₇: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁷

Tam ve yarı dolu orbital sayısını bulmak için, farklı yollara baş vurabiliriz:

Birinci yol: Üşenmeden, X₂₇ atomunun bütün orbital gruplarındaki kardeş orbitalleri gösteririz:

Sayarsak, toplam 12 tane orbitalin tam dolu, 3 tanesinin yarı dolu olduğunu görürüz.

İkinci yol: Basit bir hesap yaparız.

Orbital dağılımına baktığımızda, X₂₇ atomunun 3d⁷ orbitaline kadar bütün orbitalleri tam doludur. 3d⁷ orbitaline gelene kadar 20 elektron bulunur. Yani bu atomun 20 elektronu tam dolu orbitallere yerleşmiş, 7 elektronu 3d orbitallerine yerleşmiştir.

Tam dolu orbitallerde 2’şer elektron bulunur. Yani 20 elektron, 10 tane tam dolu orbital demektir.

d⁷ demek, 5 tane kardeş d orbitaline 7 tane elektron yerleştirmek demektir. Hund Kuralına göre bu orbitallerin 3 tanesi yarı dolu 2 tanesi tam dolu olmalıdır.

Toplamda, X₂₇ atomunda, 12 tane tam, 3 tane yarı dolu orbital vardır.

Bu cevabın sağlaması da şudur: (12 x 2) + 3 = 27 elektron

• Anyonlarda (eksi iyonlarda):
  • Elektron sayısı bulunur ve elektronlar orbitallere dağıtılır.

Örnek:

• Katyonlarda (artı iyonlarda):
  • Kopan elektronlar, son yörüngenin son orbitalinden başlayarak kopar.
    • Proton sayısı 21-30 arası olan katyonlara dikkat: Elektron önce 4s² den kopar.
      • Bu katyonların önce nötr hallerini yazıp elektronları oradan kopartırız.

Örnek:

• Bir atomun orbital dağılımı, o atomdan önceki ilk soygaz yardımı ile de yapılabilir.
• Soygazların elektron dağılımları:
  • ₂He: 1s²
  • ₁₀Ne: 1s² 2s² 2p⁶
  • ₁₈Ar: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶
  • ₃₆Kr: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶  4s² 3d¹⁰ 4p⁶

Örnek:

₆C: 1s² 2s² 2p²
₆C: [He] 2s² 2p²

Örnek:

₁₆S: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴
₁₆S: [Ne] 3s² 3p⁴

• En son orbitali tam dolu veya yarı dolu olan atom ya da iyonlar küresel simetriktir.
• Küresel simetrik atom ya da iyonlar kararlıdır.
• Soygazların hepsi tam küresel simetriktir.

• Son orbital yarı doluysa yarı küresel simetri vardır:
  • s¹
  • p³
  • d⁵
  • f⁷

Örnek:

₁H: 1s¹
₇N: 1s² 2s² 2p³
₂₅Mn: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶  4s² 3d⁵

• Son orbital tam doluysa tam küresel simetri vardır:
  • s²
  • p⁶
  • d¹⁰
  • f¹⁴

Örnek:

₂He: 1s²
₁₀Ne: 1s² 2s² 2p⁶
₃₀Zn: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶  4s² 3d¹⁰

• 1B grubu:
  • Bu gruptaki atomların, temel halde iken d⁹ ile bitmesi gerekirken d¹⁰ ile biterler.

Örnek:

₂₉Cu: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁹ – YANLIŞ

₂₉Cu: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d¹⁰ – DOĞRU

• 6B grubu:
  • Bu gruptaki atomların, temel halde iken d⁴ ile bitmesi gerekirken d⁵ ile biterler.

Örnek:

₂₄Cr: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁴ – YANLIŞ

₂₄Cr: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵ – DOĞRU

İzoelektronik Atomlar

• İki atomun birbiri ile izoelektronik olabilmesi için bu atomların:
  • Hem elektron sayıları hem de orbital düzenleri aynı olmalıdır.
  • Proton sayıları farklı olmalıdır.

Örnek:

Aşağıda verilen atomlar izoelektronik atomlardır.

₁₁Na⁺: 1s² 2s² 2p⁶

₁₀Ne: 1s² 2s² 2p⁶

• Son yörüngedeki orbitallere atomun değerlik orbitalleri denir.
  • En sondaki d orbitalleri her zaman değerlik orbitallerine dahil edilir.
• Değerlik orbitallerindeki elektron sayısına, değerlik elektron sayısı denir.
  • Genellikle grup numarasına eşittir.

• Değerlik elektron sayısı eşit olan atomların kimyasal özellikleri benzerdir.

Örnek:

₁₇Cl, ₈O, ₆C, ₂₆Fe, ₂₂Ti, ₂₉Cu atomlarının;

I) Grup ve periyotlarını bulunuz.
II) Değerlik orbitallerini ve değerlik elektron sayılarını belirtiniz.