Atomun Kuantum Modeli · Görsel anlatım

Sıfırdan1 / 8

Bohr çemberlerinden kuantum bulutuna

Bohr modelinde elektronlar sabit çemberlerde dolanırdı. Heisenberg ilkesine göre elektronun yeri ve hızı aynı anda bilinemez. Elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu 3B uzay bölgelerine orbital denir.

\Delta x \cdot \Delta p \ge \frac{h}{4\pi}

Dene: Fareyle sahneyi çevirerek çekirdek çevresindeki elektron olasılık bulutunu incele.

Temel2 / 8

Baş kuantum sayısı ve s orbitali

Baş kuantum sayısı $n$ katmanı, $\ell = 0$ ise küresel simetrik $s$ orbitalini belirtir ( $m_\ell = 0$ ). Her enerji düzeyinde bir adet $s$ orbitali bulunur. $2s$ orbitali $1s$ 'e göre daha geniştir; aralarında düğüm yüzeyi yer alır.

n = 1, 2, 3 \dots \quad \ell = 0 \implies m_\ell = 0 \text{ (1 orbital)}

Dene: İçteki $1s$ çekirdeği ile dıştaki saydam $2s$ küresel kabuğunun katmanlaşmasını gör.

Hızlı soru

Bir atomda $n = 2$ baş kuantum sayısına sahip kaç adet $s$ orbitali bulunabilir?

Her temel enerji seviyesinde ( $\ell = 0$ için) yalnızca bir tane $s$ orbitali bulunur.

Temel3 / 8

3 Boyutta p orbitalleri: px, py, pz

İkinci katmandan itibaren $\ell = 1$ olan iki loblu $p$ orbitalleri başlar. Manyetik kuantum sayısı $m_\ell \in \{-1, 0, +1\}$ olduğundan üç dik eksene yönelirler: $p_x, p_y, p_z$ . Merkezdeki çekirdek düğüm noktasıdır.

\ell = 1 \implies m_\ell = -1, 0, +1 \text{ (3 eşit enerjili orbital)}

Dene: Denetim panelinden "Görünen p orbitali" seçeneğiyle lobları tek tek incele.

Orta4 / 8

d Orbitalleri ve dz² simit halkası

Üçüncü katmandan itibaren $\ell = 2$ olan $d$ orbitalleri başlar ( $m_\ell \in \{-2,\dots,+2\}$ , 5 orbital). Dört tanesi 4 loblu yonca biçimindedir. $d_{z^2}$ orbitali ise iki lob ve ekvatoral bir simit halkasından oluşur.

\ell = 2 \implies m_\ell = -2, -1, 0, +1, +2 \text{ (5 orbital, en çok 10 e}^-)

Dene: Sahneyi çevirerek $d_{z^2}$ orbitalinin ortasındaki simit halkasını incele.

Hızlı soru

$3d$ alt kabuğunda zıt spinli en fazla kaç elektron bulunabilir?

$d$ alt kabuğunda 5 adet orbital vardır; her birine en fazla 2 elektron sığacağından toplam $5 \times 2 = 10$ elektron alır.

Orta5 / 8

Aufbau kuralı: Enerji merdiveni

Aufbau kuralına göre elektronlar en düşük enerjili orbitalden başlayarak yerleşir. Madelung ( $n + \ell$ ) ilkesine göre $n + \ell$ toplamı küçük olan önce dolar. Bu nedenle $4s$ ( $4+0=4$ ), $3d$ 'den ( $3+2=5$ ) önce elektron alır.

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p

Dene: Enerji basamaklarını ve $4s$ 'in $3d$ 'den önce doluş sırasını izle.

Orta6 / 8

Pauli dışlama ilkesi ve spin

Pauli ilkesine göre bir atomda hiçbir iki elektronun 4 kuantum sayısı birden aynı olamaz. Aynı orbitaldeki iki elektronun spinleri zıt olmalıdır: $m_s = +1/2$ ( $\uparrow$ ) ve $m_s = -1/2$ ( $\downarrow$ ). Tek bir orbital en çok 2 elektron alır.

m_s = +\frac{1}{2} \, (\uparrow) \quad\text{ve}\quad m_s = -\frac{1}{2} \, (\downarrow)

Dene: Elektronların zıt yönlü dönme hareketini ve spin vektörlerini incele.

Hızlı soru

Bir atomda $n = 2, \ell = 1, m_\ell = 0$ kuantum sayılarına sahip en fazla kaç elektron bulunabilir?

Verilen kuantum sayıları tek bir orbitali ( $2p_z$ ) tanımlar; bir orbitalde en fazla 2 elektron bulunabilir.

Sınav7 / 8

Hund kuralı ve eş enerjili orbitaller

Hund kuralına göre elektronlar eş enerjili orbitallere önce teker teker ve paralel spinle yerleşir. Tüm orbitaller yarı dolduktan sonra elektronlar zıt spinle çiftlenir. Bu durum elektrostatik itmeyi azaltarak kararlılık sağlar.

\text{Azot (}_7\text{N): } 1s^2 2s^2 2p_x^1 2p_y^1 2p_z^1 \implies \text{Üç yarı dolu orbital}

Dene: Sürgüyle $2p$ elektron sayısını artırarak orbitallerin sırayla doluşunu gözlemle.

Sınav8 / 8

Küresel simetri ve iyon dizilimleri

Son orbitali tam veya yarı dolu olan atomlar küresel simetrik ve kararlıdır; $_{24}\text{Cr}$ ( $4s^1 3d^5$ ) ve $_{29}\text{Cu}$ ( $4s^1 3d^{10}$ ) bu nedenle özeldir. Katyon oluşurken elektron daima en dıştaki $4s$ 'den koparılır.

_{26}\text{Fe}: [\text{Ar}]\, 4s^2 3d^6 \;\xrightarrow{-2e^-}\; \text{Fe}^{2+}: [\text{Ar}]\, 3d^6

Dene: Demir atomunda elektronların $3d$ 'den değil önce en dıştaki $4s$ 'den kopuşunu aklında tut.

Hızlı soru

$_{24}\text{Cr}$ atomunun temel hal elektron diziliminde kaç adet yarı dolu orbital bulunur?

Dizilim $4s^1 3d^5$ olduğundan $4s$ 'te 1, $3d$ 'de 5 olmak üzere toplam $1 + 5 = 6$ adet yarı dolu orbital vardır.

Görsel anlatım bitti

Örnekler ve çıkmış sorular