Sorunuz: Buna göre, X element atomu ile ilgili ifadelerden hangisi yanlıştır?
Cevap:
Sorunun görseline göre, X atomunun temel haldeki elektron diziliminden yola çıkarak aşağıdaki ifadeleri yorumlayabiliriz. Elektron diziliminde enerji seviyelerine ait yörüngesel ve orbital özellikler ile ilgili ifadeler yer almakta.
Şıkları inceleyelim:
- A seçeneği:
“En büyük baş kuantum sayısına sahip orbitalin açısal momentumunun kuantum sayısı l = 0’dır.”
Baş kuantum sayısı n, atomdaki en büyük enerji seviyesini temsil eder ve açısal momentum kuantum sayısı l, orbitali belirler.
- Eğer l = 0 ise bu orbitalin s orbitali olduğunu gösterir ve en düşük enerjiye sahiptir. Görselde verilen elektron dağılımı bunu doğruluyor.
Sonuç: Doğru bir ifade.
- B seçeneği:
“Baş kuantum sayısı arttıkça, l = 0 değerine sahip elektronların enerjisi artmıştır.”
Baş kuantum sayısı (n) arttıkça elektronlar daha yüksek enerji seviyesine geçer, ancak l = 0, s orbitallerini ifade ettiğinden enerji artışı kuantum mekanik kurallarına bağlı olarak değişir. Bu ifade görseldeki denkleme uyuyor gibi görünüyor.
Sonuç: Doğru bir ifade.
- C seçeneği:
“Küresel simetriktir.”
s orbitalleri küresel simetriye sahiptir. Görselde bu da temsil ediliyor. Böyle bir ifadeyi doğru kabul ederiz.
Sonuç: Doğru bir ifade.
-
D seçeneği:
“ml = −1 değerine sahip tüm elektronların enerjisi eşittir.”
Burada manyetik kuantum sayısı (ml) ifadesi ile aynı orbitalde yer alan elektronların enerji seviyelerine dikkat çekiliyor. Ancak farklı orbitallerde yer alan elektronların enerjileri eşit olmaz.
Sonuç: Yanlış ifade bu seçenekte verilmiştir. -
E seçeneği:
“Baş grup elementidir.”
Elementin baş grup elementi olduğunu söylemek için verilen elektron diziliminin özelliklerini inceleriz. Bu ifade doğru olabilir, çünkü görselde baş grup düzeni işaret ediliyor.
Sonuç: Doğru bir ifade.
Doğru cevap: D şıkkı
Elektronların enerji seviyelerine ve kuantum sayısına ait detayları vererek yanıtı şekilllendirdik. Görselde yer alan düzenlemeler doğrultusunda ml = −1 değerine sahip tüm elektronların enerjisinin eşit olması ifadesi yanlıştır.
Buna göre, X elementi atomu ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
Cevap:
Soruda X elementinin elektron dizilişine ait uzay diyagramları (orbitaller) görsel olarak verilmiş ve aşağıda bu diyagrama göre ifadeler sunulmuş. Şıkları analiz edelim:
Şekilde Gösterilen Orbitaller ve Açıklamaları
Resimde:
-
- ve 2. orbital: Küresel, bunlar s-orbitalleri (l = 0, mₗ = 0).
-
- ve 4. orbital: Halter biçimli, bunlar p-orbitalleri (l = 1, mₗ = -1, 0, +1).
Yani diyagramda sırasıyla 1s, 2s, 2p orbitallerinin doluşu gösteriliyor.
Şıkları İnceleyelim
A) En büyük baş kuantum sayısına sahip orbitallerin açısal momentum kuantum sayısı (l) sıfırdır.
- En büyük baş kuantum sayısı: 2 (çünkü 2s ve 2p de var).
- Ancak 2p orbitallerinin l değeri 1’dir, s orbitallerinin l değeri 0’dır.
- 2p orbitalinde elektron varsa, en büyük n’ye sahip (yani n=2) elektronların bazıları l=1’de olabilir.
- Yanlış olan ifade budur!
B) Baş kuantum sayısı arttıkça, l = 0 değerine sahip elektronların enerjisi artmıştır.
- Doğru; çünkü 1s ve 2s elektronları karşılaştırıldığında, 2s (n=2, l=0) enerjisi 1s’ten yüksektir.
C) Küresel simetriktir.
- s-orbitalleri küresel simetriktir.
- Diyagramda s-orbitaller (küresel) var, yanlış değil.
D) mₗ = -1 değerine sahip tüm elektronların enerjisi eşittir.
- 2p alt kabuğunda, mₗ = -1’deki tüm elektronlar (aynı n, l ve mₗ) eş enerjilidir. Doğru.
E) Baş grup elementidir.
- 1s² 2s² 2p⁶ gibi bir dağılım gösterirse, bu bir asal gaz veya baş grup elementi olabilir. Buradaki diyagramdan yola çıkarak kesin yanlış denilemez.
Cevap:
Yanıt A şıkkıdır.
Çünkü en büyük baş kuantum sayısına (n=2) sahip orbitallerin hepsi l=0 değildir; 2p orbitallerinde l=1 değerinde de elektron olabilir.
Kısa açıklama:
- Yanlış ifade: “En büyük baş kuantum sayısına sahip orbitallerin açısal momentum kuantum sayısı (l) sıfırdır.” Çünkü en büyük n’ye sahip p-orbitalleri de (l=1) mevcuttur.
20. Soru: X elementi atomunun temel hâl elektron diziliminde elektronun bulunduğu taneciklerin uzaydaki diyagramları sıralanmıştır. İfadelerden hangisi yanlıştır?
İÇİNDEKİLER
- Soruya ve Diyagrama Genel Bakış
- Kuantum Sayıları ve Orbital Türleri
- Her Seçeneğin Değerlendirilmesi
- Tablo ile Özet
- Sonuç ve Kısa Özet
1. Soruya ve Diyagrama Genel Bakış
Bize; X elementi atomunun temel halinde elektronlarının bulunduğu orbitallerin uzaydaki şekilleri sıralanmış.
Görselde iki tip orbital var:
- Küresel (daire şeklinde): Bu, s-orbitali’dir, küresel simetridedir.
- Yonca yaprağı şeklinde: Bu, p-orbitali’dir, çünkü p-orbitalleri üç boyutlu uzayda iki lobludur.
Şekil sırası: s, p, s, p, s, p, s, p, … şeklinde gözüküyor.
Yani atomun elektronları s ve p orbitallerinde bulunuyor. Buradan X elementi bir baş grup elementi (E seçeneğiyle alakalı) olabilir.
2. Kuantum Sayıları ve Orbital Türleri
Bu tip sorularda kuantum sayıları önemlidir:
- Baş Kuantum Sayısı (n): Elektronun bulunduğu enerji düzeyini belirtir.
- Açısal Momentum Kuantum Sayısı (l):
- s orbitali için l=0
- p orbitali için l=1
- Manyetik Kuantum Sayısı (m_l):
- s orbitali için yalnızca m_l=0
- p orbitali için m_l= -1, 0, 1
Küresel simetri, yalnızca s orbitalleri için geçerlidir.
3. Her Seçeneğin Değerlendirilmesi
A) En büyük baş kuantum sayısına sahip orbitallerin açısal momentum kuantum sayısı l = 0’dır.
- Atomda en büyük baş kuantum sayılı orbital, genellikle son katmandaki s orbitalleridir.
- Ama şekilde hem s (küresel) hem p (yonca) olduğu için, en büyük $n$’ye sahip orbitalin s olduğuna kesin bir işaret yok.
- Son kabukta hem s hem p olabilir! Yanlışlık var gibi.
B) Baş kuantum sayısı arttıkça l = 0 değerine sahip elektronların enerjisi artmıştır.
- Evet, l=0 yani s orbitalinde, baş kuantum sayısı arttıkça (bir atomun dış kabuğundaki elektronlar daha dışta olduğunda) enerjileri de artar. Bu doğrudur.
C) Küresel simetriktir.
- Bu, yalnızca s orbitalleri için doğrudur. Ama p orbitalleri küresel simetrik değildir! X atomunda p de var, bu yüzden genelleme yanlış olur.
D) m_l = 0 değerine sahip tüm elektronların enerjisi eşittir.
- m_l=0, s orbitalleri için geçerli (çünkü sadece bir tür var) ve p orbitallerinde ortadaki orbital. Ama farklı n değerlerindeki m_l=0 değerli orbitallerin enerjileri farklıdır (örneğin 2s ve 3s aynı enerjiye sahip değildir).
- Yanlış bir önerme! (D Şıkkı büyük ihtimalle yanlış gibi duruyor)
E) Baş grup elementidir.
- Son tabaka s ve/veya p ile tamamlanıyorsa baş grup elementidir. Bu doğrudur.
4. Tablo ile Özet
| Şık | Açıklama | Doğru/Yanlış |
|---|---|---|
| A | En büyük $n$’ye sahip orbital için l=0 (s) olduğunu iddia ediyor. Ancak en büyük n'de p de olabilir. | Yanlış/Şüpheli |
| B | n arttıkça l=0 (s) elektronlarının enerjisi artar. | Doğru |
| C | Tüm orbitaller küresel simetriktir diyor, ama p orbitalleri öyle değildir. | Yanlış |
| D | m_l = 0 olan tüm elektronların enerjisi eşittir diyor; 2s ile 3s veya 2p ile 3p aynı değildir! | Yanlış |
| E | Baş grup elementi olabilir. | Doğru |
5. Sonuç ve Kısa Özet
Yanlış olan ifadeler:
- C ve D seçeneklerinde hata vardır.
Ama D şıkkı “$m_l=0$ değerine sahip tüm elektronların enerjisi eşittir.” der ve bu, baş kuantum sayısı farklı olduğunda (ör: 2s ve 3s) asla doğru değildir.
C şıkkı ise, “küresel simetrik” diyor, ama p orbitalleri asla küresel simetrik değildir.
Ancak en bariz yanlış ve sınav mantığına göre cevap D şıkkıdır.
KISA ÖZET
- m_l=0 olan elektronların enerjileri, baş kuantum sayısı farklıysa farklıdır.
- Tüm elektronların enerjisi eşit olamaz.
- Doğru cevap: D şıkkıdır (m_l = 0 değerine sahip tüm elektronların enerjisi eşittir).
| Şık | Doğru/Yanlış | Not |
|---|---|---|
| A | Şüpheli/Yanlış olabilir | Son kabukta p de olabilir |
| B | Doğru | |
| C | Yanlış | (Genelleme yanlış) |
| D | Yanlış (CEVAP) | Farklı n değerlerinde enerji farklıdır |
| E | Doğru |
Buna göre, X elementi atomu ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
Answer:
Soruda verilen diyagrama bakıldığında, X elementinin temel hâl elektron diziliminde en yüksek baş kuantum sayılı orbitalin “s değil, daha yüksek açısal momentum kuantum sayısına (l) sahip bir orbital (örneğin p ya da d) olduğu” görülüyor. Dolayısıyla “En büyük baş kuantum sayısına sahip orbitallerin açısal momentum kuantum sayısı l = 0’dır.” ifadesi (A seçeneği) yanlış olur.
Özetle:
• Baş kuantum sayısı (n) arttıkça benzer tür orbitallerin (ayrı ayrı s, p, d vs.) enerjisi artar.
• s orbitalleri (l = 0) küresel simetriktir ve diyagramda alt katman sıralamasında değişik basamaklarda bulunabilirler, ancak en üst katman daima s orbitaline ait olmayabilir.
• p orbitalleri (l = 1) “dambıl” şeklinde, d orbitalleri (l = 2) “çiceğe benzer” loblu şekiller gösterir. Verilen şekilde en yüksek baş kuantum sayısındaki orbitalin de l = 2’ye sahip olduğu anlaşılırsa, “en yüksek n değerine sahip orbitallerin l = 0 olduğu” ifadesi hatalıdır.
Dolayısıyla sorunun doğru cevabı (yanlış ifade) (A) seçeneğidir.