Soruyu Anlama ve Çözüm
Soruda, hidrasyon atomunun (¹H) enerji düzeyleri, yani a, b, ve c enerji durumları verilmiştir. Bu enerji seviyelerine göre elektronlar ya bir üst enerji seviyesine çıkarak uyarılır ya da bir alt enerji seviyesine düşerek enerji yayar (emisyon). Soruda, verilen tüm ifadelerden “yanlış olan” ifadeyi bulmanız isteniyor.
Sorunun Parçalarına Göre Açıklama
- Şeklin İncelenmesi
- a durumu: Elektron, en alt enerji seviyesindedir. Bu durum temel hal olarak adlandırılır.
- b durumu: Elektron, üst enerji seviyesine çıkmıştır. Bu durum, uyarılmış haldir.
- c durumu: Elektron tekrar enerjisini kaybetmiş ve başka bir temel enerji seviyesine gelmiştir.
- I ve II geçişleri:
- I Geçişi: Elektron, enerji almış (absorbsiyon) ve bir üst enerji seviyesine çıkmıştır (temel halden uyarılmış hale).
- II Geçişi: Uyarılmış haldeki elektron bir alt seviyeye düşük enerji yaymıştır (emisyon).
Verilen İfadeleri Kontrol Edelim
-
I. İfade: “a ve c temel haldir.”
Doğru.- Enerji seviyesinin en düşük olduğu durumlara temel hal denir ve hem a durumu hem de c durumu temel enerjilidir.
-
II. İfade: “b uyarılmış haldir.”
Doğru.- Elektronun bir üst enerji seviyesine çıktığı durumlar uyarılmış hal olarak adlandırılır. Bu nedenle b durumu uyarılmış haldir.
-
III. İfade: “I. durumda absorbsiyon, II. durumda emisyon gerçekleşir.”
Doğru.- I Geçişinde elektron enerji alarak absorbsiyon yapar.
- II Geçişinde elektron enerji yayarak emisyon gerçekleştirir. Şekle göre bu mantık doğrudur.
-
IV. İfade: “II. durum sonunda oluşan c hali kararsızdır.”
Yanlış.- C durumu, temel bir enerji seviyesi olduğu için kararlı bir durumdur. Kararsız olan yalnızca uyarılmış (b) halidir.
-
V. İfade: “b hali yüksek enerjilidir.”
Doğru.- Elektron bir üst enerji seviyesine çıktığı için b durumu, diğer seviyelere göre daha yüksek enerjilidir.
Yanıt: D) IV
IV. ifade yanlış olduğu için doğru cevap D seçeneğidir.
Eğer bu tür sorular seni zorluyorsa, aşağıdaki kavramları tekrar çalışmayı düşünebilirsin:
- Temel Hal ve Uyarılmış Hal:
Elektronların enerji seviyelerine göre konumları. - Absorbsiyon ve Emisyon:
- Absorbsiyon: Elektronun enerji alarak üst seviyeye çıkması.
- Emisyon: Elektronun enerji salarak alt seviyeye inmesi.
Eminim birkaç alıştırmadan sonra bu sorular çok daha kolay gelecektir! @biseyyokcnm
Bu soruyu adım adım nasıl çözebiliriz?
Merhaba! Bu soru, hidrojen atomunun (¹H) farklı enerji seviyelerini ve elektron geçişlerini anlamayı gerektiriyor. Görselde (a), (b) ve (c) olarak gösterilen üç ayrı durum var; ayrıca elektronun (I) ve (II) olmak üzere iki geçişi (ok yönleriyle) gösterilmiş. Soru metninde de bu durumlar hakkında bazı ifadeler verilmiş ve bu ifadelerden hangisinin yanlış olduğu soruluyor.
Aşağıda önce soruyu “en temelden” kavramları anlatarak açıklayacağız, ardından adım adım bu ifadelere nasıl tek tek baktığımızı göstereceğiz. En sonda da hangi seçeneğin yanlış olduğunu bulacağız. Lütfen “mala anlatır gibi” ifadesini, yani “çok net ve en basit hâliyle anlatılır mı?” şeklinde anlayalım. Dolayısıyla herhangi bir detayı atlamadan, sakin ve anlaşılır bir dille ilerleyeceğiz.
İçindekiler
- Hidrojen Atomunun Temel Kavramları
- Verilen Şeklin ve Durumların Anlamı
- Enerji Geçişleri: Absorpsiyon ve Emisyon
- Soru Metnindeki İfadeleri Tek Tek İnceleme
- (I) a ve c temel hâldir.
- (II) b uyarılmış hâldir.
- (III) I. durumda absorbsiyon, II. durumda emisyon gerçekleşir.
- (IV) II. durum sonunda oluşan c hâli kararsızdır.
- (V) b hâli yüksek enerjilidir.
- Yanlış İfadeyi Belirleme
- Soruya Adım Adım Yaklaşımın Özeti
- Özet Tablo
- Kısaca Özet ve Sonuç
1. Hidrojen Atomunun Temel Kavramları
Bir hidrojen atomu (¹H), çekirdeğinde tek bir proton ve bunun etrafında dolaşan tek bir elektrondan oluşur. Kuantum kuramına göre bu elektron, belirli izinli enerji seviyelerinde bulunabilir. Bu enerji seviyelerine n = 1, 2, 3, … gibi tam sayılarla karşılık gelir ve:
- n=1: Temel hâl (ground state). Elektronun en düşük enerjili ve en kararlı olduğu seviyedir.
- n=2, 3, …: Uyarılmış hâller (excited states). Enerji değerleri n=1’e göre daha yüksektir ancak kararlılıkları daha düşüktür.
Temel hâlden daha yüksek bir seviyeye geçmek için elektron enerji soğurur (absorber), yüksek seviyeden geri daha düşük seviyeye (örneğin temel hâle) geçerken de enerji yayar (emisyon).
Hidrojenin her bir enerji seviyesindeki elektronun enerjisi kabaca şu denklemle ifade edilebilir:
E_n = - \frac{13{,}6 \text{ eV}}{n^2}
Burada eV (elektronvolt), enerjinin birimidir. n büyüdükçe enerji değeri daha az negatif olur, yani sayısal olarak artar (örneğin -13,6 eV < -3,4 eV < -1,5 eV gibi), dolayısıyla o seviyeye çıkmak için elektronun dışarıdan enerji alması gerekir.
2. Verilen Şeklin ve Durumların Anlamı
Sorudaki görselde üç durum (a, b, c) ve iki geçiş (I ve II) gösteriliyor:
- (a) Durumu: Elektron 1. yörüngede (temel hâldə).
- (b) Durumu: Elektron 2. yörüngede (uyarılmış hâldə).
- (c) Durumu: Görselde tekrar 1. yörüngede gözüküyor.
- I. Geçiş: (a) → (b). Yani elektron n=1’den n=2’ye çıkıyor.
- II. Geçiş: (b) → (c). Yani elektron n=2’den n=1’e geri iniyor.
3. Enerji Geçişleri: Absorpsiyon ve Emisyon
- Absorpsiyon (Soğurma): Elektron daha düşük enerji seviyesinden daha yüksek enerji seviyesine çıkabilmek için dışarıdan foton (ışık enerjisi) soğurur. Bu, soruda (a) → (b) geçişinin karşılığıdır.
- Emisyon (Yayma): Elektron daha yüksek enerji seviyesinden daha düşük enerji seviyesine düşerken foton yayar. Bu da (b) → (c) geçişinde gerçekleşir.
Yani kısaca:
- (a) → (b) = Absorpsiyon
- (b) → (c) = Emisyon
4. Soru Metnindeki İfadeleri Tek Tek İnceleme
Şimdi soruda verilen beş maddeyi tek tek yorumlayacağız. Soru şöyle diyor:
- (I): a ve c temel hâldir.
- (II): b uyarılmış hâldir.
- (III): I. durumda absorbsiyon, II. durumda emisyon gerçekleşir.
- (IV): II. durum sonunda oluşan c hâli kararsızdır.
- (V): b hâli yüksek enerjilidir.
Bizden hangi ifadenin yanlış olduğunu bulmamız isteniyor.
4.1 (I) a ve c temel hâldir.
- a durumunda elektron 1. katmanda, c durumunda da elektron yine 1. katmanda.
-
- katman (yani n=1) hidrojen atomu için temel hâl demektir.
- Dolayısıyla a da temel hâl, c de temel hâl.
Bu ifade doğrudur.
4.2 (II) b uyarılmış hâldir.
- b durumunda elektron 2. katmanda gözüküyor (n=2).
- n=1 dışındaki diğer tüm n sayıları (n=2, 3, 4, …) uyarılmış hâlidir.
- Dolayısıyla b’nin uyarılmış hâl olması doğrudur.
4.3 (III) I. durumda absorbsiyon, II. durumda emisyon gerçekleşir.
- I. durumda (a → b) elektron düşük enerjili katmandan yüksek enerjili katmana geçiyor. Bu da “enerji soğurma” (absorpsiyon) demektir.
- II. durumda (b → c) elektron yüksek enerjili katmandan düşük enerjili katmana inerken “enerji yayma” (emisyon) gerçekleştirir.
Bu ifade de doğrudur.
4.4 (IV) II. durum sonunda oluşan c hâli kararsızdır.
- II. durum sonunda elektron n=2’den n=1’e inmiş oluyor, yani c durumuna geçmiş oluyor.
- c durumunda elektron yine temel hâlde (n=1). Temel hâl her zaman en kararlı hâldir.
- “c hâli kararsızdır” demek, kurulmuş olan fizik bilgimize ters düşer; çünkü n=1 en kararlı hâlidir.
Dolayısıyla bu ifade yanlıştır. c hâli kararsız değil, aksine kararlıdır.
4.5 (V) b hâli yüksek enerjilidir.
- b durumunda elektron n=2’de yer alıyor. n=2 → n=1’den daha yüksek enerjiye sahip bir yörünge.
- Bu nedenle “b hâli yüksek enerjilidir” ifadesi doğrudur.
5. Yanlış İfadeyi Belirleme
Yukarıdaki açıklamalardan anlıyoruz ki (IV) numaralı ifade hatalı. Yani “II. durum sonunda oluşan c hâli kararsızdır” ifadesi gerçeğe aykırı. Temel hâl (n=1) tam tersine “en kararlı” hâldir.
Dolayısıyla bu sorunun yanıtı, (IV) ifadesi yanlıştır seçeneği (soru kökünde D) ise D şıkkıdır.
6. Soruya Adım Adım Yaklaşımın Özeti
- Durumları Tanımla: a (n=1), b (n=2), c (n=1).
- Temel mi, Uyarılmış mı?:
- n=1 temel hâl (kararlı),
- n=2 uyarılmış hâl (daha yüksek enerjili, görece kararsız).
- Geçişlere Dikkat:
- (a) → (b) = Enerji soğuruluyor (absorpsiyon).
- (b) → (c) = Enerji yayılıyor (emisyon).
- Verilen İfadelerin Doğruluğunu Kontrol Et:
- (I) a ve c temel hâldir → Doğru.
- (II) b uyarılmış hâldir → Doğru.
- (III) I. durumda absorbsiyon, II. durumda emisyon → Doğru.
- (IV) “c hâli kararsızdır” → Yanlış, çünkü c hâli (n=1) kararlı.
- (V) b hâli yüksek enerjilidir → Doğru.
- Yanlış Olan Hangisi?: (IV) ifadesi.
7. Özet Tablo
Aşağıdaki tabloda, her ifadenin durumu ve kısa gerekçesi gösterilmektedir.
| İfade | Doğru/Yanlış | Kısa Açıklama |
|---|---|---|
| I. a ve c temel hâldir. | Doğru | a ve c’de elektron n=1 düzeyinde; temel (en düşük, en kararlı) enerji seviyesi. |
| II. b uyarılmış hâldir. | Doğru | b’de elektron n=2 düzeyinde; bu seviye temel hâlden (n=1) daha yüksek enerjili (uyarılmış). |
| III. I. durumda absorbsiyon, II. durumda emisyon gerçekleşir. | Doğru | (a) → (b) çıkarken elektron foton soğurur (absorpsiyon), (b) → (c) inerken foton yayar (emisyon). |
| IV. II. durum sonunda oluşan c hâli kararsızdır. | Yanlış | (b) → (c) geçişini tamamlayan elektron yine n=1 düzeyine iner. n=1 en kararlı hâldir; “kararsız” olması fiziksel olarak yanlıştır. |
| V. b hâli yüksek enerjilidir. | Doğru | n=2, n=1’e kıyasla daha yüksek enerjiye sahip bir orbit. Dolayısıyla “b hâli” daha yüksek enerjilidir. |
8. Kısaca Özet ve Sonuç
- Hidrojen atomunda elektron n=1 düzeyinde ise temel hâldedir. Bu hâl en kararlı ve en düşük enerjili seviyedir.
- Eğer elektron daha yüksek bir katmanda (n=2, 3, vb.) bulunuyorsa buna uyarılmış hâl denir. Enerjisi daha yüksek, kararlılığı ise daha düşüktür.
- Elektron n=1’den n=2’ye geçiyorsa absorpsiyon (fotonsal enerji soğurma) gerçekleşir.
- Elektron n=2’den n=1’e inerken emisyon (fotonsal enerji yayma) görürüz.
- Bu soruda a → b geçişi 1. durum, b → c geçişi 2. durum olarak gösterilmiştir. a’da elektron n=1, b’de n=2, c’de tekrar n=1’dedir. Dolayısıyla a ve c temel hâl, b ise uyarılmış hâl oluyor.
- Soruda tek yanlış ifade: (IV) “c hâli kararsızdır.” Yanlış çünkü c hâli yine n=1’dir ve bu durum en kararlı hâlidir.
Bu nedenle, sorunun cevabı (IV) ifadesi yanlıştır (soru şıklarında D’ye denk geliyordur).
“1H atomuna ait a, b ve c durumları yukarıda gösterilmiştir…” sorusunu adım adım nasıl çözerim?
Answer:
Aşağıdaki adımlarda, soruda geçen ifadeleri tek tek değerlendireceğiz. Böylece hangi ifadenin yanlış olduğunu net olarak belirleyebilir, aynı zamanda “temel hâl”, “uyarılmış hâl”, “absorbsiyon” ve “emisyon” gibi kavramları da anlayabilirsiniz.
1. Temel Kavramlar
- Temel Hâl (Ground State): Bir elektronun en düşük enerji seviyesinde (n=1) bulunduğu durumdur. Hidrojen atomu için bu, elektronun çekirdeğe en yakın yörüngede olması demektir.
- Uyarılmış Hâl (Excited State): Elektronun dışarıdan enerji alarak (absorbe ederek) üst enerji seviyelerinden birine (n=2, n=3, vb.) geçmesidir. Bu durumda atomun enerjisi, temel hâle göre daha yüksektir.
- Absorbsiyon (Soğurma): Düşük enerji seviyesindeki (örneğin temel hâl) bir elektronun, foton (ışık/enerji) alarak daha yüksek seviyeye sıçramasıdır.
- Emisyon (Işık Yayma): Yüksek enerji seviyesindeki (uyarılmış hâl) bir elektronun, foton (ışık/enerji) salarak daha düşük bir enerji seviyesine geri dönmesidir.
2. Sorudaki Durumların İncelenmesi
Şekle göre:
- a durumu: Elektron çekirdeğe en yakın yörüngede (n=1) görünüyor, yani temel hâl.
- b durumu: Elektron bir üst yörüngeye (örneğin n=2) taşınmış, yani uyarılmış hâl.
- c durumu: Şekilde elektron tekrar alt seviyeye dönmüş gibi duruyor; genelde bu dönüş, n=2’den tekrar n=1’e olur. Bu nedenle c de büyük ihtimalle tekrar temel hâli temsil eder.
Ayrıca şekil üzerinde “I. Durum” okla a → b, “II. Durum” okla da b → c gösterilmiştir.
- “I. durumda absorbsiyon”: a’dan b’ye geçiş, elektronun enerji alması (yani absorbsiyon) demektir.
- “II. durumda emisyon”: b’den c’ye geçiş, elektronun enerjisini foton olarak salması (yani emisyon) demektir.
3. Verilen İfadelerin Değerlendirilmesi
-
(I) a ve c temel hâlidir.
- a temel hâl, c de elektronun tekrar alt seviyeye (n=1) döndüğü hâl olduğu için temel hâl sayılabilir. Dolayısıyla bu ifade doğru görünür.
-
(II) b uyarılmış hâldir.
- b, temel hâlden daha yüksek enerji seviyesine çıkmış durumdaki elektronun konumu olduğu için doğrudur.
-
(III) I. durumda absorbsiyon, II. durumda emisyon gerçekleşir.
- a’dan b’ye: Düşük enerjiden yüksek enerjiye geçilir (absorbsiyon).
- b’den c’ye: Yüksek enerjiden düşük enerjiye geçilir (emisyon).
- Bu ifade doğrudur.
-
(IV) II. durum sonunda oluşan c hâli kararsızdır.
- b’den c’ye iniş, elektronu tekrar temel hâle getirir. Temel hâl genellikle kararlıdır (atomun en düşük enerjili durumu). Bu nedenle c hâli kararsız değildir; tam tersi kararlıdır. Dolayısıyla bu ifade yanlıştır.
-
(V) b hâli yüksek enerjilidir.
- b, a durumuna göre daha yüksek enerjili uyarılmış bir seviyedir; bu ifade doğrudur.
4. Sonuç
Yukarıdaki analizden, yanlış ifadenin (IV) olduğu anlaşılıyor. c hâli temel hâle geri dönüşü simgeliyorsa, kararsız değil kararlı bir durumdur.
Yanlış ifade: (IV)