Ggkdhj

YKS TYT
1

17446343702084629611848810884506
174463437020846296118488108845063000×4000 469 KB

Çöz

2

Modern atom teorisine göre, atomun 4. temel enerji düzeyi ile ilgili sorunun çözümü:

Soru:
Modern atom teorisine göre, atomun 4. temel enerji düzeyi ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

İfadeler:

A) Toplam 16 tane orbital içerir.
B) s, p, d ve f orbital türlerini içerir.
C) İçerdiği orbital türlerinin enerjileri eşittir.
D) Elektron kapasitesi 32’dir.
E) Enerjisi 3. temel enerji düzeyinden büyüktür.

Adım Adım Çözüm:

1. Modern Atom Teorisinde Enerji Düzeyleri ve Orbital Türleri

  • 4. enerji düzeyi toplamda 4 farklı orbital türünü içerir: s, p, d ve f.
  • Bu orbital türlerinin sayıları:
    • s: 1 orbital
    • p: 3 orbital
    • d: 5 orbital
    • f: 7 orbital

Toplam orbital sayısı:

1 + 3 + 5 + 7 = 16 \, \text{orbital}

Yani A şıkkı doğru.

2. Orbital Türleri ve Enerji Farklılıkları

Orbital türlerinin enerjileri eşit değildir.

  • Enerjileri: s < p < d < f (artan enerji sıralaması).
    Bu nedenle orbital türlerinin enerjileri eşit olduğu ifadesi (C şıkkı) yanlıştır.

3. Elektron Kapasitesi

Bir orbital en fazla 2 elektron alabilir.

    1. enerji düzeyindeki toplam orbital kapasitesi:
16 \times 2 = 32 \, \text{elektron}

Bu ifade (D şıkkı) doğrudur.

4. Enerji Düzeyine Bakış

  1. enerji düzeyi, 3. enerji düzeyinden daha büyük bir enerjiye sahiptir, çünkü enerji seviyeleri atom çekirdeğinden uzaklaşıldıkça artar.
    Bu ifadeye göre (E şıkkı) doğrudur.

Sonuç:

Yanlış olan ifade C şıkkıdır:
“İçerdiği orbital türlerinin enerjileri eşittir.” Orbital türlerinin enerjileri farklıdır (s < p < d < f).

Cevap: C

@17446343702084629611848810884506

3

8. Modern atom teorisine göre, atomun 4. temel enerji düzeyi ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Answer:

1. 4. Temel Enerji Düzeyinde Alt Katmanlar ve Orbital Sayısı

  • 4. enerji düzeyi (n=4) altında şu alt katmanlar bulunur:
    • 4s (1 orbital)
    • 4p (3 orbital)
    • 4d (5 orbital)
    • 4f (7 orbital)
  • Toplam orbital sayısı: 1 + 3 + 5 + 7 = 16 orbital.
    Dolayısıyla (A) “Toplam 16 tane orbital içerir.” ifadesi doğrudur.

2. Mevcut Orbital Türleri

    1. enerji düzeyinde s, p, d ve f türleri vardır; bu nedenle
      (B) “s, p, d ve f orbital türlerini içerir.” ifadesi de doğrudur.

3. Alt Katman Enerji Düzeylerinin Eşitliği

  • Modern atom modeline göre, aynı enerji düzeyi altında bulunsalar bile
    4s, 4p, 4d ve 4f alt katmanları farklı enerjilerdir.
  • Bu nedenle (C) “İçerdiği orbital türlerinin enerjileri eşittir.” ifadesi yanlıştır.

4. Elektron Kapasitesi

  • Bir orbitalde maks. 2 elektron bulunabildiğinden 16 orbital × 2 elektron =
    32 elektron kapasitesi vardır. Bu nedenle
    (D) “Elektron kapasitesi 32’dir.” ifadesi doğrudur.

5. Enerji Karşılaştırması

    1. temel enerji düzeyi, 3. temel enerji düzeyinden daha yüksek enerjilidir.
      Dolayısıyla (E) “Enerjisi 3. temel enerji düzeyinden büyüktür.” ifadesi doğrudur.

Doğru Yanıt (Yanlış İfade): (C)
Çünkü 4. temel enerji düzeyindeki s, p, d ve f orbitallerinin enerjileri birbirine eşit değildir.

@User

4

Modern atom teorisine göre, atomun 4. temel enerji düzeyi ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Cevap:
Aşağıdaki içerikte, modern atom teorisine göre 4. temel enerji düzeyinin özelliklerini, bu enerji düzeyine ait orbitalleri ve elektron dağılım ilkelerini detaylı bir biçimde inceleyeceğiz. Ardından, soruda verilen beş seçeneğin (A, B, C, D, E) her birini açıklayarak hangisinin “yanlış” olduğunu vurgulayacağız.

İçindekiler

  1. Giriş ve Genel Bakış
  2. Modern Atom Teorisi Temel Kavramları
    1. Kuantum Sayıları
    2. Orbitaller ve Alt Kabuklar
  3. Temel (Ana) Enerji Düzeyleri
    1. n Değerine Göre Özet
  4. 4. Temel Enerji Düzeyinin Özellikleri
    1. 4. Enerji Düzeyindeki Alt Kabuklar (s, p, d, f)
    2. Orbital Sayısı Hesabı
    3. Elektron Kapasitesi Hesabı
  5. Sorunun Detaylı Analizi
  6. Seçeneklerin İncelenmesi (A, B, C, D, E)
    1. A Seçeneği
    2. B Seçeneği
    3. C Seçeneği
    4. D Seçeneği
    5. E Seçeneği
  7. Adım Adım Çözüm ve Çıkarımlar
  8. Özet Tablo: Seçeneklerin Doğruluk Durumu
  9. Kapsamlı Değerlendirme ve Sonuç
  10. Ek Bilgiler ve İpuçları
  11. Kaynaklar
  12. Kısa Özet

1. Giriş ve Genel Bakış

Atomun yapısı ve elektronların bu yapı içindeki konumları, kimyanın ve özellikle kuantum kimyasının temelini oluşturur. “Modern atom teorisi” olarak adlandırılan kuramsal yapı, elektronların tanecik-dalga ikiliğine dayanan kuantum mekaniği ilkelerini esas alır. Bu teori, her bir elementin elektronlarının belirli enerji seviyelerine (baş kuantum sayısı ile tanımlanan) ve bu seviyeler içindeki alt katmanlara (s, p, d, f gibi) dağıldığını söyler.

Soruda, “4. temel enerji düzeyi” (n=4) ile ilgili beş farklı ifade verilmiştir. Bu ifadelerden hangisinin yanlış olduğunu bulmak için önce 4. temel enerji düzeyinin özelliklerini ve bu düzeye ilişkin orbitalleri anımsamak gerekir.

Bu anlatımda sırasıyla aşağıdaki noktalara değinilecektir:

  • Kuantum sayıları ve ilgili temel kavramlar
    1. enerji düzeyinin içindeki alt katmanlar (4s, 4p, 4d, 4f)
  • Orbital sayısı ve elektron kapasitesinin hesaplanması
  • Her bir seçeneğin doğruluğunun sorgulanması

2. Modern Atom Teorisi Temel Kavramları

Modern atom teorisinde elektronların konumu ve enerjisi, klasik fiziksel yaklaşımlardan farklı olarak kuantum mekaniği prensipleriyle açıklanır. Bu yaklaşımda elektronlar belirli yörüngelerde dolanmaz; onun yerine, “elektron bulutu” veya “orbital” adı verilen bölgeler içerisinde bulunma olasılıkları üzerinden tanımlanırlar.

2.1 Kuantum Sayıları

Elektronların enerjilerini ve uzaydaki konumlarını açıklayan dört temel kuantum sayısı vardır:

  1. Baş Kuantum Sayısı (n): Elektronun bulunduğu temel enerji düzeyini gösterir (n=1,2,3,4,…). n arttıkça elektronun ortalama enerjisi ve çekirdekten uzaklığı artar.
  2. Açısal Momentum Kuantum Sayısı (l): Elektronun bulunabileceği alt enerji düzeyini belirler. s, p, d, f gibi alt katmanlar için l sırasıyla 0, 1, 2, 3 değerlerini alır.
  3. Manyetik Kuantum Sayısı (mₗ): Belirli bir l değerine ait orbitallerin uzaydaki yönelimini açıklar. Örneğin p orbitalleri (l=1) için mₗ = -1, 0, +1 şeklinde üç adet orbital vardır.
  4. Spin Kuantum Sayısı (mₛ): Elektronun kendi ekseni etrafındaki dönüşüne (spin) dair +1/2 veya -1/2 değerini gösterir.

2.2 Orbitaller ve Alt Kabuklar

Bir temel enerji seviyesinde (n sabit iken) farklı l değerleri mevcuttur ve bunlar s, p, d, f vb. alt katmanları ifade eder.

  • s alt kabuğu (l=0): Her n değeri için 1 tane s orbital bulunur.
  • p alt kabuğu (l=1): Her n≥2 için 3 tane p orbital bulunur (pₓ, pᵧ, p𝓏).
  • d alt kabuğu (l=2): Her n≥3 için 5 tane d orbital bulunur.
  • f alt kabuğu (l=3): Her n≥4 için 7 tane f orbital bulunur.

Böylece n değeri arttıkça ek alt seviye türleri de mümkün hale gelir.

3. Temel (Ana) Enerji Düzeyleri

Bir atomdaki elektronu tanımlarken önce temel (ana) enerji düzeyi, sonra alt kabuk (l), ardından orbitalin yönelimi (mₗ) ve elektronun spin yönü (mₛ) sırayla devreye girer. n=4 olduğunda, elektron dördüncü enerji düzeyinde bulunmuş olur.

3.1 n Değerine Göre Özet

  • n=1: Sadece s alt kabuğunu içerir (1s).
  • n=2: s ve p alt kabuklarını içerir (2s, 2p).
  • n=3: s, p ve d alt kabuklarını içerir (3s, 3p, 3d).
  • n=4: s, p, d ve f alt kabuklarını içerir (4s, 4p, 4d, 4f).
  1. enerji düzeyine geçildiğinde, ilk kez f alt katmanı devreye girer (l=3).

4. 4. Temel Enerji Düzeyinin Özellikleri

Dördüncü temel enerji düzeyinde, n=4 olduğunda, alt kabuklar sırasıyla s (l=0), p (l=1), d (l=2) ve f (l=3) şeklinde mevcuttur. Her alt kabuğun kendi içinde belirli sayıda orbital bulunur.

4.1 4. Enerji Düzeyindeki Alt Kabuklar (s, p, d, f)

n=4 için mevcut alt kabukların dağılımı:

  • 4s alt kabuğu: 1 orbital (sadece s tipi)
  • 4p alt kabuğu: 3 orbital
  • 4d alt kabuğu: 5 orbital
  • 4f alt kabuğu: 7 orbital

Toplamda 1 + 3 + 5 + 7 = 16 orbital bulunmaktadır.

4.2 Orbital Sayısı Hesabı

Genel kural olarak, bir temel enerji seviyesinde bulunan toplam orbital sayısı n² formülüyle verilir. n=4 için:

\text{Toplam Orbital Sayısı} = n^2 = 4^2 = 16

Bu da 4. temel enerji düzeyinde toplam 16 orbital bulunduğunu teyit eder.

4.3 Elektron Kapasitesi Hesabı

Her bir orbital en fazla 2 elektron barındırabilir. Dolayısıyla herhangi bir temel enerji düzeyinin maksimum elektron kapasitesi,

\text{Maksimum Elektron Sayısı} = 2 \times n^2

şeklinde ifade edilir. Dördüncü enerji düzeyi (n=4) için:

2 \times 4^2 = 2 \times 16 = 32\ \text{elektron}

Yani 4. enerji düzeyi, tüm orbitalleri tamamen dolu olduğunda 32 elektronu barındırabilir.

5. Sorunun Detaylı Analizi

Soruda verilen ifade: “Modern atom teorisine göre, atomun 4. temel enerji düzeyi ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?”

Seçenekler:
A) Toplam 16 tane orbital içerir.
B) s, p, d ve f orbital türlerini içerir.
C) İçerdiği orbital türlerinin enerjileri eşittir.
D) Elektron kapasitesi 32’dir.
E) Enerjisi 3. temel enerji düzeyinden büyüktür.

Bu beş ifadeyi teker teker incelemeden önce, yukarıda bahsettiğimiz kuantum mekaniğine dayalı gerçekler göz önündedir:

    1. enerji düzeyinde s, p, d, f alt kabukları bulunur → (B) büyük oranda doğru görünüyor.
    1. enerji düzeyinde n² = 16 orbital vardır → (A) doğru.
    1. enerji düzeyi Dolduğunda elektron kapasitesi 2 × n² = 32 elektron → (D) doğru.
    1. enerji düzeyi, bir önceki 3. enerji düzeyinden daha yüksek enerjilidir → (E) doğru (genel anlamıyla).
  5. Farklı alt kabukların (s, p, d, f) enerjilerinin birden fazla elektronlu atomlarda tam olarak eşit olması beklenmez. Tek elektronlu (H benzeri) atomlarda, aynı n değerindeki orbitallerin enerjileri eşit olabilir; ancak “modern atom teorisine” atıf genellikle çok elektronlu atomlar için de geçerli olup alt kabukların enerjileri birbirinden farklılaşır.

Dolayısıyla “C” şıkkında yer alan “İçerdiği orbital türlerinin enerjileri eşittir.” ifadesi, çok elektronlu atomları esas aldığımızda hatalıdır. Bu nedenle yanlış ifadenin (C) olduğu sonucuna varılacaktır.

6. Seçeneklerin İncelenmesi (A, B, C, D, E)

6.1 A Seçeneği: “Toplam 16 tane orbital içerir.”

Değerlendirme:

    1. eneji düzeyi (n=4) alt katman dağılımı: 4s (1 orbital), 4p (3 orbital), 4d (5 orbital), 4f (7 orbital). Toplam 1 + 3 + 5 + 7 = 16 orbital.
  • Bu nedenle A seçeneği doğrudur.

6.2 B Seçeneği: “s, p, d ve f orbital türlerini içerir.”

Değerlendirme:

  • n=4 için l=0 (s), l=1 (p), l=2 (d), l=3 (f) hepsi geçerlidir.
  • Bu nedenle B seçeneği de doğrudur.

6.3 C Seçeneği: “İçerdiği orbital türlerinin enerjileri eşittir.”

Değerlendirme:

  • Tek elektronlu sistemlerde (hidrojen benzeri atomlar) aynı n değerine sahip orbitaller enerjice aynıdır (yani 4s, 4p, 4d, 4f tek elektronlu türde eşenerjili olabilir). Ancak çok elektronlu atomlarda elektron-elektron itmeleri, çekirdek yükü etkileri ve koruma etkisi (shielding) gibi faktörler sebebiyle bu orbitallerin enerjileri farklılaşır.
  • Modern atom teorisi genellikle çok elektronlu atomların enerji seviyelerini açıklamaya çalıştığı için 4s, 4p, 4d, 4f aynı enerjide olmaz. Özellikle 4s’nin enerjisi 3d ile yakın olmakla birlikte, 4s → 4p → 4d → 4f şeklinde artan enerji dizilimi söz konusudur.
  • Bu sebeple C seçeneği yanlış ifadedir.

6.4 D Seçeneği: “Elektron kapasitesi 32’dir.”

Değerlendirme:

  • Maksimum elektron kapasitesi = 2 × n² formülüyle hesaplanır. n=4 için 2 × (4²) = 2 × 16 = 32 elektron.
  • D seçeneği doğrudur.

6.5 E Seçeneği: “Enerjisi 3. temel enerji düzeyinden büyüktür.”

Değerlendirme:

  • Genel kural olarak baş kuantum sayısı (n) arttıkça, ortalama enerji ve çekirdekten uzaklık artar. 4. enerji düzeyi, 3. enerji düzeyine göre ortalama olarak daha yüksek enerjiye sahiptir.
  • Her ne kadar alt katman geçişlerinde bazen istisnalar (örneğin 4s orbitalinin 3d orbitalinden düşük enerjili olduğu durum) olsa da, “3. temel enerji düzeyinden büyüktür” ifadesi ortalama ve temel bakış açısı açısından doğru kabul edilir.

Dolayısıyla E seçeneği de doğru bir ifadedir.

7. Adım Adım Çözüm ve Çıkarımlar

  1. Adım – Temel Enerji Düzeyi (n=4) Belirleme

      1. enerji düzeyine sahip elektronlar, 4s, 4p, 4d, 4f alt kabuklarında bulunabilir.

  2. Adım – Alt Kabuk Sayısı ve Orbital Sayılarının Kontrolü

    • 4s = 1 orbital
    • 4p = 3 orbital
    • 4d = 5 orbital
    • 4f = 7 orbital
    • Toplam orbital sayısı = 1 + 3 + 5 + 7 = 16 → (A) kesinlikle doğru.

  3. Adım – Elektron Kapasitesini Hesaplama

    • 2 × n² = 2 × 4² = 32 elektron → (D) doğru.

  4. Adım – Alt Kabukların Enerji Eşitliği

    • Çok elektronlu sistemlerde s, p, d, f orbitallerinin enerjileri farklıdır. Tek elektronlu sistemler (hidrojen benzeri) farklı bir durum olsa da “modern atom teorisi” çok elektronlu durumlara da odaklanır. Bu nedenle “enerjileri eşittir” ifadesi hatalıdır. → (C) yanlış.

  5. Adım – 3. Temel Enerji Düzeyinden Daha Yüksek Enerjiye Sahip Olma

    • Genel olarak n=4, n=3’ten yüksektir. Dolayısıyla ortalama enerji seviyesi de 3. düzeyden büyüktür → (E) doğru.

8. Özet Tablo: Seçeneklerin Doğruluk Durumu

Aşağıdaki tabloda her bir seçeneğin doğru (D) veya yanlış (Y) olup olmadığı özetlenmiştir:

Seçenek İfade Doğru/ Yanlış Açıklama
A Toplam 16 tane orbital içerir. D (Doğru) 4s (1), 4p (3), 4d (5), 4f (7) → 16 orbital
B s, p, d ve f orbital türlerini içerir. D (Doğru) 4. düzeyde l=0,1,2,3 (s, p, d, f) hepsi geçerli
C İçerdiği orbital türlerinin enerjileri eşittir. Y (Yanlış) Çok elektronlu atomlarda 4s, 4p, 4d, 4f alt kabuklarının enerjileri farklıdır
D Elektron kapasitesi 32’dir. D (Doğru) 2 × 4² = 32
E Enerjisi 3. temel enerji düzeyinden büyüktür. D (Doğru) Genel olarak n=4, n=3’e göre daha yüksek enerjilidir

Tabloda da görüldüğü gibi yanlış cevap C seçeneğidir.

9. Kapsamlı Değerlendirme ve Sonuç

Modern atom teorisinin çok elektronlu atomlar için öngördüğü en önemli ilkelerden biri, “aynı n değerine sahip orbitallerin enerjilerinin farklılaşabileceği” gerçeğidir. Yani 4s, 4p, 4d, 4f türleri arasındaki enerji farklılıkları “koruma (shielding) etkisi”, “etkili çekirdek yükü” ve “elektron-elektron itmesi” gibi faktörlerle belirlenir.

Bu soruda “(C) İçerdiği orbital türlerinin enerjileri eşittir” ifadesi, çok elektronlu sistemlerde doğru kabul edilmez. Eğer soru sadece hidrojen gibi tek elektronlu türler için oluşturulsaydı, farklı bir tartışma yürütülebilirdi. “Modern atom teorisi” ifadesi ile çoğu zaman çok elektronlu düzene vurgu yapılır. Bu da (C) seçeneğinin yanlış seçeneş olduğunu kesinleştirir.

10. Ek Bilgiler ve İpuçları

  1. (n + l) Kuralı: Alt katmanların dolma sırası “n + l” değerine ve eğer iki alt kabuğun (n + l) değeri aynıysa, n değeri küçük olana öncelik verilir. Bu tip kurallar orbital enerjilerini sıralarken önemli ipuçları sunar.
  2. 4s ve 3d Kıyaslaması: Genellikle 4s orbitalinin enerjisi 3d’den biraz daha düşük kabul edilir. Bu da elektronların önce 4s’ye, ardından 3d’ye yerleşmesine sebep olur. Ancak iyonlaşma sonrasında elektronlar ilk olarak 4s’den çıkar.
  3. Çok Elektronlu Sistemler: Birden fazla elektrona sahip atomlarda orbitallerin enerjileri, hidrojen benzeri sistemlere oranla özellikle çakışmalar (enerji yakınlaşmaları) ve ayrılmalar gösterir.

11. Kaynaklar

  • Atkins, P., & de Paula, J. (2010). Physical Chemistry. Oxford University Press.
  • Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D., & Bissonnette, C. (2016). General Chemistry: Principles and Modern Applications. Pearson.
  • Chang, R., & Goldsby, K. (2012). Chemistry. McGraw-Hill.
  • OpenStax CNX (2021). General Chemistry Textbook.

12. Kısa Özet

    1. enerji düzeyinde 16 tane orbital bulunur: toplamda 4s, 4p, 4d ve 4f alt kabukları mevcuttur.
  • Bu düzeyin elektron kapasitesi 32’dir (2 × 4²).
  • (C) şıkkındaki “İçerdiği orbital türlerinin enerjileri eşittir” ifadesi, çok elektronlu atomlarda geçerli değildir. Çünkü 4s, 4p, 4d, 4f alt kabuklarının enerjileri birbirlerinden farklılaşır.
  • Böylece sorunun yanlış ifadesi kesin olarak (C) şıkkı olmaktadır.

@Emrullah_Al