Slayt 1

ATOMUN YAPISI ve
ÖZELLİKLERİ
II.DERS
Atom Kuramı
M.Ö. 5. yüzyılda Yunan filozofu Democritus (Demokrit),
bütün maddelerin, bölünemez anlamında atomos olarak
adlandırılan çok küçük, bölünmez taneciklerden oluştuğunu
öne sürmüştür.
Ancak atomun tanımını 1808 yılında İngiliz bilim adamı John
Dalton yapmıştır:
1. Elementler atom denilen taneciklerden oluşmuştur.
2. Bir elementin bütün atomları birbirinin aynıdır.
3. Bileşikler birden çok elementin atomlarından oluşmuştur.
Herhangi bir bileşikteki iki elementin atom sayılarının oranı
bir tam sayı ya da basit tam sayılı bir kesirdir.
4. Reaksiyonlar, atomların ayrılması ya da birleşmesinden ibarettir;
2
atomların yok olmasına ya da oluşmasına yol açmaz.
Dalton atom kuramına göre, atom bir elementin kimyasal
olarak birleşebilen temel birimi olarak tarif edilebilir.
16 X
+
8Y
8 X2Y
3
Dalton’un Atom Kuramı
4
Dalton, atomu bölünemez olarak düşünmüştü. 1850’li
yıllardan sonra, atomların atom altı tanecikler (elektron,
proton ve nötron) adı verilen taneciklerden oluştuğu
bulunmuştur.
Elektron
Elektronun keşfi radyasyon olgusunu incelemek için
tasarlanan ve bugünkü tüplü tv’lerin de öncüsü olan katot
ışınları tüpünün (CRT) kullanılmasıyla başlamıştır.
Söz konusu tüp, yüksek voltaj kaynağına bağlı metal
levhalar (katot ve anot) ve çok düşük basınçta gaz içeren
bir cam tüpten oluşmaktadır. Uygulanan voltajla iyonlaşan
gaz katoda çarparak elektron koparır. Negatif yüklü
elektronlar anoda doğru gider. Elektronlar anotun
karşısındaki floresan ekran üzerine düştüğünde ise parlak
bir ışık oluşturur.
Not: Modern CRT’lerde katot olarak kullanılan çok ince metal filament
uygulanan voltajla ısınır ve elektron yayar.
5
Tüpün dışına mıknatıs ya da yüklü iki levha yerleştirildiğinde
ışının sırasıyla A ve C noktalarına saptığı görülür.
6
1897’de J.J. Thomson, katot ışınlarının manyetik ve elektrik alanda
sapmalarından yararlanarak, elektronun e/m (yük/kütle) oranının
bulunabileceğini düşünmüştür. Yani sapmalar, elektronun yükü (e) ile
doğru, kütlesi (m) ile ters orantılıdır. Kütlesi m, yükü e olan bir elektron
katot tüpünde V hızı ile hareket ederken H gibi bir manyetik alandan
geçerse, bir noktaya çarpar ve r yarıçaplı bir daire çizmiş olur. Bu
sapmayı sağlayan kuvvet F, manyetik alan şiddetine (H), elektronun
yüküne (e) ve hızına (V) bağlıdır:
F = H.e.V
Elektronun dairesel hareketini etkileyen kuvvet: F = m.V2/r
F = m.V2/r = H.e.V
e/m = V/H.r
Elektronu saptıran diğer kuvvet (F) ise elektrik alan şiddetine (E) ve
elektronun yüküne (e) bağlıdır: F = E.e
Elektrona etkiyen elektrik ve manyetik alan kuvvetleri birbirine eşittir:
E.e = H.e.V
-1,76.10-8 coulomb/g
V = E/H
e/m = E/H2.r
Uluslararası elektrik yük birimi olan Coulomb (kulon), 1 sn de taşınan yük miktarıdır.
7
e-
ee- e e- ee- e
e- ee- e-
Pozitif yüklü
küre
e- ee-
J.J. Thompson‘un üzümlü kek Atom Modeli
8
X-Işınlarının Oluşumu:
Vh
Metal Filament
Katot (-)
Vf
-
Hızlandırılmış
elektronlar
+
Hedef anot
X-ışınları
Vf: Filament voltajı
Vh:Hızlandırma voltajı
1895 yılında W. Röntgen katot ışınlarının
(elektronların) karşısındaki + yüklü bir metale (anot)
çarptığında metalin yüksüz bir ışın yaydığını tespit
etmiştir.
X-ışınları adı verilen bu ışınlar, atomdaki iç
kabuklarda
oluşturulan
boşluğa
dış
kabuk
elektronunun geçişi esnasında yayılır (oluşturulur).
9
Elektronun kütlesinin bulunması:
Elektronun kütlesi ise R.A. Millikan tarafından
yağ damlacığı deneyi ile ölçülmüştür. Yağ
damlası üst levhadan aşağıya doğru inerken Xışınları ile ışıldatılır ve böylece yağ damlası
negatif yükle yüklenir (x-ışınlarının iyonlaştırdığı
hava damlalara elektron aktarır).
- yüklü damla + yüklü levha tarafından yukarı çekilirken (elektriksel alan, Fe)
yerçekimi kuvveti (Fg) tarafından ise aşağı doğru çekilir. Uygulanan voltajla
damla düzenekte asılı halde tutulabilir:
Fe = Fg → e.E = m.g → e.(V/d) = m.g → e = (m.g.d)/V
Küresel damlanın kütlesi (m) onun hacminden ve yoğunluğundan bulunur. d
ise levhalar arasındaki mesafedir. Uygulanan voltaj da (V) biliniyorsa
elektronun yükü (e) bulunabilir. Buna göre damlanın yükünün daima 1,6.10-19
Coulomb’un katları halinde olduğunu bulunur. Buradan elektronun kütlesi:
m = e / (e/m) = 1,6.10-19 Coulomb /1,76.10-8 Coulomb/g
m = 9,11.10-28 g/elektron
10
Radyoaktivite tipleri
11
Radyasyon (ışın), elektromanyetik dalgalar veya parçacıklar
(fotonlar) şeklindeki enerji yayımıdır.
Bir maddenin atom çekirdeğindeki nötronların sayısı, proton
sayısına göre oldukça fazla ise (uranyum ve radyum gibi); bu
tür maddeler kararsız bir yapı gösterdiklerinden nötronlar
kendiliğinden alfa (a), beta (b), ve gama (g) ışınları yayarak
parçalanırlar.
Alfa ışınları (2 proton, 2 nötron):
226
88𝑅𝑎
→
222
86𝑅𝑛
+ 42𝐻𝑒
Çekirdekteki bir nötron bir protona dönüşürken ise bir beta(pozitron ya da elektron) parçacığı oluşur:
137
137
−0
𝐶𝑠
→
𝐵𝑎
+
−1𝑒
55
56
Alfa veya beta ışınları ayrıldıktan sonra çekirdekte oluşan fazla
enerji yüksüz gama ışınları şeklinde çekirdekten yayılır.
12
Proton (Rutherford’un deneyi, 1908 Nobel Kimya Ödülü)
a ışınları (1,4 x 107 m/s)
1. Atomların çekirdeği pozitif yüklüdür.
2. Proton (p) pozitif (+), elektron (e) ise negatif (-) yüklüdür.
3. Protonun kütlesi elektronunkinden1840 kat daha büyüktür
(1,67 x 10-24 g).
Tipik bir atomun yarıçapı 100 pm iken çekirdeğin çapı
5 x 10-3 pm civarındadır.
13
Nötron (Chadwick’in deneyi,1932)
H atomu 1 p ve He atomu 2 p içeriyorsa
He’un kütlesi/H’in kütlesi = 2 olmalıydı.
Oysa He/H = 4 idi.
İnce bir berilyum metali a ışınlarına maruz kaldığında
protonun kütlesi kadar yüksüz taneciklerden oluşan
bir enerji (nötron) yayar.
a
4
2𝐻𝑒
+ 49𝐵𝑒 →
12
6𝐶
+ 10𝑛
n ~ p = 1,67 x 10-24 g
14
15
Atom Numarası, Kütle Numarası ve İzotoplar
1913’te H.G.J. Moseley (1887-1915),
maddelerin elektron bombardımanına
maruz
kaldıklarında
yaydıkları
xışınlarının atom kütleleri arttıkça daha
kısa dalga boylarında olduklarını tespit
etti. Daha sonra benzer bir ilişkinin atom
numaralarıyla da olduğunu belirledi.
16
17
18
19
20
21
22
Örnek: PO43- iyonunun 1 tanesinde kaç tane elektron
vardır.
(Nötr P’nin 15 ve nötr O’nun 8 elektronu vardır.)
PO43- iyonunun 1 tanesindeki toplam elektron sayısı, P
ve O atomlarında bulunan elektronlarla iyonun
elektriksel yükünde bulunan 3 elektronun toplamına
eşittir.
P atomunda 15 elektron ve O atomunda 8 elektron
vardır.
Toplam e = P + 4.(O) + 3
= 15 + 4.8 + 3 = 50 elektron
23
A.N
K.N
24
K.N
Atomların kütlelerinin ölçülmesinde, yeni bir kütle birimi oluşturulmuştur. Bir
12
atomik kütle birimi (akb), 6C atomunun kütlesinin 1/12’si olarak
12
tanımlanmıştır. Günümüzde bütün atomların kütleleri 6C izotopunun kütlesi
standart 12,000 akb kabul edilerek bu birimle verilmektedir.
Soru : 1 akb = ? g
25
26
Atomların elektronik yapısı
Rutherford atom modeli şu sorulara cevap veremez:
• Her bir elementin fiziksel ve kimyasal özelliği diğerinden farklıdır.
Neden?
• Kimyasal bağ neden oluşur?
• Her bir element belirli ışınları soğurur ya da yayar. Neden?
Değişik sıcaklıklara ısıtılan katıların yaydığı ışımayı (siyah cisim
ışıması) inceleyen Max Planck (1900), atom ve moleküllerin herhangi
bir miktardaki enerji (klasik fizik) yerine belirli enerji paketlerini
(kuant) yani belli miktarlarda enerji yaydıklarını keşfetmiştir
(kuantum kuramı).
Elektronik düzenlenmeler atomlar tarafından yayılan ya da soğurulan
27
ışığın incelenmesiyle ortaya çıkarılmıştır.
Elektromanyetik ışıma
Işık, elektromanyetik (EM) dalgalar halinde yayılır (Maxwell, 1873).
Dalga titreşmeyle enerji aktaran bir olgudur. Bir dalganın hızı
(vakumdaki ışık için c) türüne ve bulunduğu ortama göre değişir.
Dalga boyu (l), ardışık iki dalga maksimumu arasındaki mesafedir.
Frekans (n), bir noktadan bir saniyede geçen dalga sayısıdır.
Genlik ise dalganın orta çizgisinden tepesine olan dik mesafedir.
28
Maxwell kuramına göre bir EM dalganın birbirlerine dik iki düzlemde
yol alan bir elektrik alan bileşeni, bir de manyetik alan bileşeni
bulunur.
EM dalga için vakumda hız, c (m/s) = l (m) x n (s-1) = 3,00 x 108 m/s
Örneğin,
6,0 x 104 Hz (veya s-1) frekansındaki bir ışının dalga boyu,
l = c/n = (3,00 x 108 m/s) /(6,0 x 104 Hz ) = 5,0 x 103 m = 5,0 x 1012 nm
29
30
Planck, enerjinin EM ışıma şeklinde yayılabilen (veya soğurulabilen)
en küçük miktarına kuantum adını vermiştir. Tek bir kuantumun
enerjisi (E) ise,
E = hn ya da E = hc/l
eşitlikleri ile verilir. h (6,63 x 10-34 J.s), Planck sabiti olup, enerji daima
hn’nün tam katları şeklindedir (hn, 3hn gibi).
Elektrik yükü, bir elektron yükü olan e’nin tam katları (kuantlı)
şeklindedir.
Maddede yer alan atom, elektron, proton ve nötron sayıları da
kuantlıdır.
Herhangi bir canlı yarım ya da dörtte üç yavru doğurmaz (kuantlı).
31
Fotoelektrik olay
Bir metalin yüzeyine belli bir frekansta ışık
düşürüldüğünde metal yüzeyinden elektron
kopar (A. Einstein, 1905). Gönderilen enerji
(hn), elektronları metale bağlayan enerjinin (BE)
bir miktar üstünde olursa kopan elektronlar
belli bir kinetik enerji (KE) kazanacakları için
metalden ayrılarak anoda giderler:
hn
KE e-
hn = KE + BE
1. Gelen ışın şiddeti (foton sayısı ya da genliği)
arttığında daha fazla elektron kopar.
2. Gelen ışının enerjisi (frekansı) arttığında ise
sadece KE büyür.
Işığın ikili doğası (foton ya da tanecik ve dalga)
elektronlar da dahil tüm maddelere özgüdür.
32
Bohr Atom Modeli
Güneş ya da akkor bir katı (demir gibi) kendine özgü görünür bölgede
hemen her dalga boyunda ışıma yapar (sürekli spektrum).
Elektrik akımı ile ısıtılmış gaz (hidrojen gibi) atomlarının yaydıkları ışınlar
ise bütün dalga boylarında sürekli dağılım göstermezler (çizgi
spektrum).
33
Protonun çekim gücü etkisinde dışa doğru dairesel hareket eden
elektron, belirli enerjilere sahip yörüngelerde bulunur (kuantlaşma).
1 )
(
En = -RH
n2
RH (Rydberg sabiti) = 2,18 x 10-18J
n (sayısı baş kuantum sayısı) = 1, 2, 3,…
n arttıkça elektronun karalılığı azalır (enerjisi artar).
Belirli enerjiye sahip elektronun açısal momentumu h/2p’nin katları
şeklindedir.
Atom üzerine gelen enerji, elektronun düşük enerjili bir (temel) halden
yüksek enerjili bir (uyarılmış) hale uyarılmasına sebep olur. Uyarılan
elektron temel hale geçerken foton yayar.
34
Elektronik geçişlerde ilk ve son haller arasındaki enerji farkı:
Efoton = DE = Es - Ei
ni = 3
ni = 3
ni = 2
ns = 2
nnss == 11
1
Es = -RH ( 2
ns
1
Ei = -RH ( 2
ni
1
DE = hn = RH( 2
ni
)
)
1
ns2
)
Not: Bohr’un elektronun çekirdek etrafında dairesel hareket
yaptığı fikri hariç diğer sonuçları büyük ölçüde doğrudur. 35
Her orbitalin yarıçapı n2 ile orantılıdır (1 : 4 : 9 : 16 şeklinde)
Örnek: Hidrojen atomunda ni = 5’ten ns = 3 seviyesine geçilirken
yayılan fotonun dalga boyunu (nm cinsinden) bulunuz.
Efoton = DE = 2,18 x 10-18 J x (1/25 - 1/9)
Efoton = DE = -1,55 x 10-19 J
Efoton = h x c / l, l = h x c / Efoton
l = 6,63 x 10-34 (J.s) x 3,00 x 108 (m/s)/1,55 x 10-19J
36
l = 1280 nm
Bohr Atom Modeline Göre Yörünge Yarıçapları
Dairesel hareket eden tanecikler açısal momentuma sahiptir. Açısal
momentum bir cismin sahip olduğu dönüş miktarıdır:
m.v.r = (n.h)/2p, v = (n.h)/2p.m.r
(1)
Bohr (hidrojen) atomunun çekirdeğinde Z tane proton var ise, çekirdeğin yükü:
Çekirdeğin çekim kuvveti:
Qç = Z.e
(2)
F1 = k.(e.Z.e)/r2
(3)
Dairesel hareket yapan elektrona etkiyen merkez kaç kuvvet:
F2 = (m.v2)/r
(4)
Hareket süresince bu iki kuvvet birbirine eşit olmalıdır:
(m.v2)/r = k.(Z.e2)/r2
(5)
(1) nolu eşitlikteki hız, (5) nolu eşitlikte yerine yazılır ve eşitlik düzenlenir:
rn = (h²/4.π².m.k.e²).n²/Z ve (h²/4.π².m.k.e²) = a0 ve rn = a0.(n²/Z)
(6)
Eşitlikteki (a0) değerine BOHR YARIÇAPI denir.
e = 1,6.1019C, h = 6,62.10-34J.s, k = 9.109 N.m2/C2 (Coulomb sabiti), m = 9,1.10-31 kg
değerleri yerine konulursa Bohr yarıçapı:
a0 = 0,53 Å
(7)
rn = 0,53.(n²/Z) Å
(8)
Bohr atom modelinde elektronların bulunabilecekleri yörüngelerin yarıçapları:
37
Elektron duran dalga (titreşen gitar teli) gibi davranır (Louis de Broglie,
1924).
Elektronun durgun davranabilmesi için, dalga boyunun yörünge
çevresine tam uyması gerekir. Aksi taktirde elektron dalgası kendini
tekrarlayamaz:
2pr = nl
Hem tanecik hem de dalga özellikleri gösteren elektronun dalga boyu:
h
l=
38
mv
Soru: 15,6 m/s hızında hareket eden 2,5 g ağırlığındaki bir
pinpon topunun dalga boyunu hesaplayınız (1 J = 1 kg m2/s2).
l = h/mv
h (J.s)
m (kg)
v (m/s)
l = 6,63 x 10-34 / (2,5 x 10-3 x 15,6)
l = 1,7 x 10-32 m = 1,7 x 10-23 nm
Aynı işlem 1,24 x 107 m/s hızındaki
elektron için yapıldığında dalga boyu
(l) 5,87 x 10-11 m ya da 5,87 x 10-2 nm
bulunur. Böyle bir elektron demeti bir
kristale çarparak ölçülebilir kırınım
oluşturabilir.
Grafit kristalinin elektron kırınımı
39
Kuantum mekaniği
Bohr modeli hidrojen dışındaki atomların yayılma spektrumlarını
açıklayamamıştır.
Bir taneciğe ilişkin hem konum hem de momentum (m x v) aynı anda
tam olarak bilinemez (Heisenberg belirsizlik ilkesi, 1927).
Çünkü, elektronları tespit etmede kullanılan fotonlar, elektronların
hareketini değiştirir.
Ancak, bir elektronun uzayda herhangi bir bölgede bulunabilme
ihtimali, dalga fonksiyonunun karesi (2, psi2) ile doğrudan orantılıdır
(Schrödinger denklemi, 1926).
Buna göre, bir elektronun belirli bir zaman diliminde çekirdek
etrafındaki yeri belli olasılıklarla belirlenebilir. Bu yerler atomik
orbitaller olarak adlandırılır ve kuantum sayılarıyla belirtilirler. Her bir
olası hal dört kuantum sayısı ile tanımlanır.
40
1. Baş kuantum sayısı (n)
Atomdaki elektronun bulunduğu orbital enerjilerini ya da elektronun
çekirdeğe olan mesafesini tarif eder.
n=1
n=2
n=3
l = 0 (s orbitalleri)
ml = 0
2. Açısal momentum kuantum sayısı (l)
Orbitallerin şekillerini açıklar. Bir orbital için (n-1) adet l vardır. Örneğin,
n = 2 kabuğunda 0 (s) ve 1 (p) olmak üzere iki alt kabuk vardır.
l = 1 (p orbitalleri)
ml = -1, 0, 1
41
3. Manyetik kuantum sayısı (ml)
Orbitalin uzaydaki yönlenmesini gösterir. Bir l değeri için (2l + 1) adet
farklı ml değeri olabilir.
l = 2 (d orbitalleri)
ml = -2, -1, 0, 1, 2
42
4. Spin kuantum sayısı (ms)
Elektronların kendi eksenleri etrafında dönüş
yönlerini gösterir. Elektronlar saat yönünde ve
tersi olmak üzere iki dönme yaparlar:
ms = +½, -½
ms = +½ ms = -½
43
s, p, d, ve f gösterimleri s (keskin), p (esas), d (dağılmış) ve f (temel)
orbitallerinde bulunan elektronlar tarafından oluşturulan spektral
yayma çizgilerinin özelliklerinden kaynaklanmaktadır. x, y ve z ise
kartezyen koordinat sistemindeki eksenleri tarif eder.
s orbitali için çekirdekten verilen herhangi bir mesafedeki elektron
olasılık yoğunluğu aynıdır (küresel simetrik).
p orbitalleri, her bir serisi üç tane birbirine zıt iki lop şeklindedir.
d ve f orbitallerinde ise sırasıyla beş ve yedi farklı yöneliş vardır.
(l ≥ 3 olan orbitaller (g ve ötesi) ders kapsamında işlenmeyecektir.)
Soru: n = 3’e karşılık gelen toplam orbital sayısını bulunuz.
0, 1 ve 2 olmak üzere 3 adet l değeri vardır. l = 0 için 2.0 +1 = 1 adet 3s
vardır. l = 1 için 2.1 +1 = 3 adet 3p vardır. l = 2 için 2.2 +1 = 5 adet 3d
vardır. Toplamda 9 adet orbital vardır.
44
45
Elektron dağılımı (Orbital enerjileri)
Schrödinger eşitliğinin çözümü birden fazla elektronlu atomlar için
neredeyse imkansızdır.
Çok elektronlu bir atomun elektron bulutunun, yük bulutlarının üst üste
gelmesiyle oluştuğu ya da tek elektronlardan oluşan orbitallerden
meydana geldiği kabul edilir (orbital yaklaşımı). Bu yaklaşıma göre
elektronlar, atomu en düşük toplam enerjili kılacak şekilde orbitallere
girer (Aufbau Prensibi).
Aynı n değerine sahip elektronların doldurduğu yere kabuk denir.
Aynı n ve l’ye sahip elektronların doldurduğu yere alt kabuk denir.
Aynı n, l ve ml’ye sahip elektronların doldurduğu yere ise orbital denir.
Bir orbitalde en fazla iki elektron olabilir. (ms = ½ , -½)
Bir orbitalin enerjisine, şekline, büyüklüğüne ve yönlenmesine ms etki
46
etmez.
Örnek Soru: 2p alt kabuğunda kaç tane 2p orbitali vardır?
n=2
2p
ml = -1, 0, +1
l=1
2p alt kabuğunda 3 orbital vardır.
Örnek Soru: 3d alt kabuğunda maksimum kaç tane elektron vardır?
n=3
3d
l=2
ml = -2, -1, 0, +1,+2
5 orbitalde en fazla 10 elektron olabilir.
47
Tek elektronlu atomdaki (hidrojen) orbitallerin enerjisi n’ye bağlıdır.
n=3
n=2
En = -RH (
1
n2
)
n=1
İlk seviye ile ikinci seviye arası oldukça büyük iken sonraki
seviyelerdeki enerji farkının oldukça küçük olduğuna dikkat
48
ediniz..
Çok elektronlu atomlarda ise aynı baş kuantum sayısındaki (n
= 1 hariç) farklı orbitaller (s, p gibi) şekillerinden dolayı farklı
enerji seviyelerine yarılırlar.
Başka bir deyişle çekirdekten uzaklaştıkça
yoğunluğundaki değişim, orbital türüne bağlıdır.
elektron
Örneğin, 2s orbitalinin 2p orbitaline göre daha düşük enerjili
olduğu deneysel olarak bulunmuştur.
Çünkü 2s’deki elektronun çekirdek yakınındaki yoğunluğu 2p
elektronuna göre daha fazladır (radyal olasılık). Böylece 2s
elektronu çekirdeğin çekim gücünü daha fazla hissedecektir.
49
Çok elektronlu atomlarda orbital enerjileri hem n hem de l’ye
bağlıdır. Çünkü elektron sayısı arttıkça elektronlar arası itme
kuvvetleri artar. Buna göre, örneğin 4s’nin 3d’den önce
dolması toplam enerjinin daha düşük olmasını sağlar.
n=3 l = 2
n=3 l = 0
n=2 l = 0
n=3 l = 1
n=2 l = 1
n=1 l = 0
50
Çok elektronlu atomlarda alt kabukların doldurulma sırası
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s
51
Hidrojen atomunun elektron dağılımı
orbital ya da alt kabuktaki
elektron sayısı
1s1
Baş kuantum sayısı (n)
açısal momentum
kuantum sayısı (l)
Orbital diyagramı
H
1s1
52
Pauli Dışlama İlkesi
Bir atomdaki herhangi iki elektron aynı dört kuantum sayısına
sahip olamaz.
(a)’da her iki elektron da aynı (yukarı) spine ve 1, 0, 0, +1/2 ile
gösterilen aynı dört kuantum sayısına sahiptir.
(b)’de de aynı aşağı spinli elektronların bütün kuantum sayıları
aynıdır (1, 0, 0, -1/2).
(c)’de ise elektronlar sırasıyla 1, 0, 0, +1/2 ve 1, 0, 0, -1/2 ile
gösterildiği için ilkeye uyulduğu görülür.
He
1s2
(a)
1s2
(b)
1s2
(c)
53
Diyamanyetizma ve Paramanyetizma
He’daki iki elektron eşleşmemiş (aynı spinde) olsalardı, bunların
net manyetik alanlarının birbirini güçlendirmesi gerekirdi (a).
Paramanyetik maddeler eşleşmemiş elektrona sahiptirler ve
mıknatısla çekilebilirler.
Oysa deneysel olarak He’un elektron spinlerinin eşleştiği yani
mıknatısla çok az itilebildiği (diyamanyetik) bulunmuştur (b).
(a)
(b)
54
Pauli Dışlama İlkesi (Örnekler)
??
Be
Li
B5
C
3
64electrons
electrons
22s
222s
22p
12 1
BBe
Li1s1s
1s
2s
H
He12electron
electrons
He
H 1s
1s12
55
Bir alt kabuktaki elektronların en kararlı dağılımı, paralel spinin
en fazla olduğu haldir (Hund kuralı).
Ne97
C
N
O
F
6
810
electrons
electrons
electrons
22s
222p
22p
5
246
3
Ne
C
N
O
F 1s
1s222s
56
Soru: Mg’deki elektron konfügrasyonu nasıldır?
Mg 12 elektron
1s < 2s < 2p < 3s < 3p
1s22s22p63s2
[Ne]3s2
2 + 2 + 6 + 2 = 12 elektron
[Ne] 1s22s22p6
Soru: Cl’nin en son elektronu için tüm kuantum sayılarını
gösteriniz.
Cl 17 elektron
1s22s22p63s23p5
n=3
1s < 2s < 2p < 3s < 3p
2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 elektron
l = 1 ml = -1, 0, veya+1 ms = ½ veya -½
57
Elementlerin periyodik çizelgede en dıştaki
alt kabuklarının dolma sırasına göre sınıflandırılması
58
59
Periyodik Çizelge
Günümüzde bilinen elementlerin yarısından çoğu 18001900 yılları arasında bulunmuştur.
Elementlerin fiziksel ve kimyasal davranışlarındaki
periyodik benzerliklerin anlaşılması, periyodik çizelgenin
oluşturulmasına yol açmıştır (Mendeleev ve Mayer).
Elementler atom numaralarına göre yatay periyotlarda,
kimyasal özelliklerine göre ise dikey gruplarda sıralanırlar.
Elementler üç sınıfa ayrılabilir:
1. Metaller
2. Ametaller
3. Yarı metaller
60
61
Kimyasal Formüller
Moleküllerin ve iyonik bileşiklerin bileşimini kimyasal
simgelerle göstermek için kimyasal formüller kullanılır.
Molekül formülü, bir maddenin en küçük biriminde
bulunan elementlerin atom sayısını tam olarak gösteren
formüldür.
Allotrop: Bir elementin iki veya daha çok sayıdaki farklı
biçimlerine denir.
Oksijenin allotropları: O2 ve O3
Karbonun allotropları ise elmas ve grafittir.
Hidrojen peroksitin (H2O2) kaba formülü HO dur.
62
63
64
65
66
67
68
69
70