Bilim Güncel Son Makaleler

YERLEŞTİRME İLKESİ

Tarafından yazılmıştır admin

İlk 10 elementin elektron dağılımını yazmada kullanılan kurallar, diğerlerinin dağılımlarını yazmak içinde kullanılabilir. Bu yöntem Aufbau ilkesine dayanır. Aufbau ilkesi elektronların atom orbitallerine teker teker eklenmesini öngörmektedir. Bu kuralı uygularken, elementlerin temel hal elektron dağılımları hakkında ayrıntılı bilgi elde ederiz. Daha sonra göreceğimiz gibi, elektron dağılımlarının bilinmesi, elementlerin özellikleri ve bu özelliklerin önceden kestirilebilme olanağı sağlar.

Çizelgede, H den (Z = 1) başlayarak Ds e (Z = 110) kadar elementlerin temel hal elektron dağılımları verilmektedir. Bu çizelgede hidrojen ve helyum dışında tüm elementlerin elektron dağılımları ilgili soy gaz göbeği ile yani, ilgili elementten bir önceki soygaz köşeli parantez içine alınarak verilmektedir. Köşeli parantez içerisindeki soygazdan sonra, en dış kabuğa ilişkin alt kabuklardaki elektron düzeni gösterilmektedir.Dikkat edilirse, sodyumdan (Z = 11) argona (Z = 18) kadar olan elementlerin, dış kabuk elektron dağılımlar, lityumdan (Z = 3) neona (Z = 10) kadar olanlarla büyük benzerlik göstermekledir.

Çok elektronlu atomlarda 3d alt kabuklarından önce 4s alt kabukları dolar. Buna göre, potasyumun (Z = 19) elektron dağılımı 1s22s22p63s23p64s1dir. Argonun elektron dağılımı 1s22s22p63s23p6 olduğundan, potasyum kısaca [Ar]4s1 olarak yazılabilir. Bu yazım tarzında [Ar], “argon göbeğini” temsil etmektedir. Benzer şekilde, kalsiyumun (Z = 20) elektron dağılımını [Ar]4s2 olarak yazabiliriz. Deneysel kanıtlar, potasyumun en dış kabuğundaki elektronun 3d ye değil 4s ye yerleştiğini göstermektedir. Ayrıca aşağıdaki karşılaştırma da bunun doğru olduğunu desteklemektedir. Potasyumunun kimyasal özelliği ilk iki alkali metal olan lityum ve sodyumla çok benzerlik gösterir. Lityum ve sodyumdaki en dış elektronların s orbitalinde yer aldığı şüphe götürmez bir gerçektir. Bu nedenle potasyumdaki son elektronun da 3d yerine 4s orbitalinde yer alması beklenir.

Skandiyumdan (Z = 21) bakıra (Z = 29) kadar olan elementler geçiş metalleridir. Geçiş metalleri ya tam dolmamış d alt kabuklarına sahiptirler; ya da tam dolmamış d alt kabuklarına sahip olan metal katyonlarına kolayca dönüşürler. Şimdi skandiyumdan (Z = 21) başlayarak bakıra (Z = 29) kadar uzanan birinci geçiş metalleri serisini ele alalım. Bu seride ilave elektronlar Hund kuralına uygun olarak d orbitallerine yerle­şirler. Ancak, bu yerleşimde iki düzensizlik söz konusudur. Kroma (Z = 24) ilişkin elektron dağılımı beklenen [Ar]4s23d4 dağılımı yerine [Ar|4s13d5 dağılımında olur. Aynı durum bakır için de geçerli olup elektron dağılımı beklenenin aksine [Ar]4s23d9 değil [Ar]4s13d10 dur. Bu düzensizliklerin nedeni yan dolu 3d5 ve tam dolu 3d10 alt kabuklarının biraz daha fazla kararlılık göstermesiyle açıklanabilir. Aynı alt kabukta (burada d) yer alan elektronlar eşit enerjilere sahiptirler, ancak farklı uzaysal dağılım gösterirler. Bu nedenle birbirlerini perdelemeleri oldukça az olup, bağıl olarak 3d5 dağılımında olduklarında elektronlar çekirdek tarafından daha güçlü çekilirler. Hund kuralına göre Cr için orbital diyagramı aşağıdaki gibidir.

Krom toplam altı adet eşleşmemiş elektrona sahiptir. Bakırın orbital diyagramı da aşağıdaki gibidir.

Bakırın 3d alt kabuğunun bütünüyle dolu olması fazladan bir kararlılık sağlamakla­dır.

Çinkodan (Z = 30) kriptona (Z = 36) kadar olan elementlerde 4s ve 4p alt kabukları kurallara uygun olarak dolar. Rubidyumdan (Z = 37) itibaren, elektronlar n = 5 enerji düzeyine dolmaya başlarlar.

İkinci geçiş metalleri serisinin [itriyum (Z = 39) dan gümüş (Z = 47) e kadar] elektron dağılımları da bazı düzensizlikler gösterir. Ancak bunların ayrıntıları burada incelenmeyecektir.

Periodik çizelgenin altıncı periyodu, elektron dağılımı [Xe]6s1 olan sezyum ( Z = 55) ve [Xe]6s2 olan baryum (Z = 56) ile başlar. Bunların ardından lantan (Z = 57)  gelir. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi 6s orbitali dolduktan sonra, yeni elektronun 4f orbitaline yerleşmesi gerekir. Ancak, 5d ve 4f Orbitallerinin enerjileri birbirlerine çok yakındır. Hatta lantanın 4f enerjisi 5d den biraz daha yüksektir. Bu yüzden lantanın elektron dağılımı [Xe]6s24f1 yerine [Xe]6s25d1 olur.

Lantanı izleyen 14 element [seryum (Z = 58) den lutesyum (Z = 71) e kadar] lantanitler ya da nadir toprak metalleri diye adlandırılır. Nadir toprak metalleri, tam dolmamış 4f alt kabuğuna sahip ya da tam dolmamış 4f alt kabuğuna sahip katyonları kolayca verebilen elementlerdir. Bu seride, ilave elektronlar 4f orbitaline yerleşirler. 4f bütünüyle dolduktan sonra bir sonraki elektron, lutesyumda olduğu gibi, 5d alt kabu­ğuna yerleşir. Diğer yandan, gadolinyumun (Z = 64) elektron dağılımının [Xe]6s24f8  yerine [Xe]6s24f75d1 olmasına dikkat ediniz. Bunun sebebi, aynen kromda olduğu gibi gadolinyumda da yarı dolu (4f7orbitalinin fazladan kararlılık sağlamasıdır.

Lantan ve hafniyumu (Z = 72) içeren ve altına (Z = 79) kadar uzanan üçüncü geçiş metalleri serisinde, 5d alt kabuğu doldurulur ve daha sonra 6s ve 6p alt kabuklarının doldurulması ile radona (Z = 68) ulaşılır.

Toryum (Z = 90) ile başlayan son sıra elementleri, aktinit serisi olarak bilinir­ler. Bu seride yer alan elementlerin çoğu, doğada bulunmayan ancak sentezlenebilen elementlerdir.

Şekili kullanarak, birkaç istisnai durum dışında bütün elementlerin elektron dağılımlarını yazabilirsiniz. Ancak bunu yaparken özellikle dikkat edilmesi gereken elementler geçiş metalleri, lantanitler ve aktinitlerdir. Daha önce de değinildiği gibi, baş kuantum sayısı (n) çok büyük olduğunda alt kabukların doldurulma sırası bir elementten diğerine tam tersi olabilir.

 

 

 

Yukarıdaki şekilde, elementler en dış alt kabuk elektronlarının yer aldığı orbitallere göre sınıflandırılmışlardır.

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: