Kuantum Teorisi ve Atomların Elektronik Yapısı Kaynak: Fen ve Mühendislik Bilimleri için KİMYA Raymond CHANG

Dalganın Özellikleri Dalgaboyu (l) bir dalganın ardışık iki eş noktası arasındaki mesafedir. Genlik dalganın tepe noktasının dalganın orta noktasına olan dikey mesafesidir. Frekans (n) sabit bir noktadan 1 sn de geçen dalga sayısıdır. (Hz = 1 çevrim/s). Dalganın Hızı (u) = l x n

Işığın (vakumdaki) hızı (c) = 3.00 x 108 m/s Maxwell (1873), görünür ışığın elektromagnetik dalgalardan oluştuğunu ileri sürmüştür. Elektromagnetik radyasyon enerjinin elektromegnetik dalgalar halinde taşınımıdır. Işığın (vakumdaki) hızı (c) = 3.00 x 108 m/s Tüm elektromagnetik radyasyon için l x n = c

l x n = c l = c/n l = 3.00 x 108 m/s / 6.0 x 104 Hz l = 5.0 x 103 m Bir fotonun frekansı 6.0 x 104 Hz dir. Dalgaboyunu (λ) kaç nm dir. Bu frekans görünür bölgede midir ? l x n = c l = c/n l = 3.00 x 108 m/s / 6.0 x 104 Hz l = 5.0 x 103 m l = 5.0 x 1012 nm

Enerji (ışın) kesikli birimler halinde (kuantum) yayılır veya absorplanır. E = h x n Planck sabiti (h) h = 6.63 x 10-34 J•s

E = 6.63 x 10-34 (J•s) x 3.00 x 10 8 (m/s) / 0.154 x 10-9 (m) Bakır yüksek enerjili elektronlar ile bombardıman edildiğinde X ışınları yayılır. X ışınlarının dalgaboyu 0,154 nm ise enerjiyi joule cinsinden hesaplayınız. E = h x n E = h x c / l E = 6.63 x 10-34 (J•s) x 3.00 x 10 8 (m/s) / 0.154 x 10-9 (m) E = 1.29 x 10 -15 J

Schrodinger Dalga Denklemi y kuantum sayıları denen 4 sayının bir fonksiyonudur. kuantum sayıları (n, l, ml, ms) Baş kuantum sayısı n n = 1, 2, 3, 4, …. e- un çekirdeğe olan uzaklığını ifade eder. n=1 n=2 n=3

e- yoğunluğunun % 90 ı 1s orbital

Schrodinger Dalga Denklemi kuantum sayıları: (n, l, ml, ms) açısal momentum kuantum sayısı l Verilen bir n değeri için , l = 0, 1, 2, 3, … n-1 n = 1, l = 0 n = 2, l = 0 veya 1 n = 3, l = 0, 1, veya 2 l = 0 s orbital l = 1 p orbital l = 2 d orbital l = 3 f orbital e- nun kapladığı “hacmin” şeklini gösterir

l = 0 (s orbitalleri) l = 1 (p orbitalleri)

l = 2 (d orbitalleri)

Schrodinger Dalga Denklemi kuantum sayıları: (n, l, ml, ms) Manyetik kuantum sayısı ml l nin verilen bir değeri için ml = -l, …., 0, …. +l Eğer l = 1 (p orbital) ise , ml = -1, 0, veya1 Eğer l = 2 (d orbital), ml = -2, -1, 0, 1, veya 2 Orbitallerin uzaydaki yönelimi

ml = -1, 0, veya 1 Uzaydaki 3 farklı yönelim

ml = -2, -1, 0, 1, veya 2 Uzaydaki 5 farklı yönelim

Schrodinger Dalga Denklemi (n, l, ml, ms) spin kuantum sayısı ms ms = +½ veya -½ ms = +½ ms = -½

Schrodinger Dalga Denklemi Kuantum sayıları: (n, l, ml, ms) Yörünge – elektronlar aynı n değerini alır. Alt yörünge – aynı n ve l değerini alan elektronlar bulunur. Orbital – elektronlar aynı n, l, ve ml değerlerini, alır. Bir orbital kaç elektron barındırır ? Eğer n, l, ve ml aynı ise o zaman ms = ½ or - ½ y = (n, l, ml, ½) veya y = (n, l, ml, -½) Bir orbital 2 elektron bulundurur.

Schrodinger Dalga Denklemi kuantum sayıları: (n, l, ml, ms) Atomdaki elektronun bulunabileceği enerji seviyeleri onun kendisine özgü Dalga fonksiyonu (Ψ) ile tanımlanır Pauli dışarlama prensibi – bir atomdaki iki elektron aynı dört kuantum sayısını alamaz Wolfgang Ernst Pauli

n=2 de kaç tane p orbitali vardır ? Eğer l = 1, ise ml = -1, 0, veya +1 2p 3 orbital l = 1 3d alt kabuğunda kaç orbital bulunur? n=3 Eğer l = 2, ise ml = -2, -1, 0, +1, veya +2 3d 5 adet d orbitai ve toplam 10 e- bulunur. l = 2

Elektronların bir alt kabuktaki en kararlı dağılımı en fazla paralel spinin olduğu haldir (Hund Kuralı).

Elektronlar orbitalleri en düşük enejili olandan başlayarak doldururlar. (Aufbau Prensibi) ? ? Be 4 electrons Li 3 electrons C 6 electrons B 5 electrons B 1s22s22p1 Be 1s22s2 Li 1s22s1 H 1 electron He 2 electrons He 1s2 H 1s1

Çok elektronlu bir atomda orbitallerin doldurulması 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s

Alt kabuk yada orbitaldeki Elektron konfigurasyonu elektronların değişik orbitallere nasıl dağıldığını gösterir. Alt kabuk yada orbitaldeki elekronların sayısı 1s1 Baş kuantum sayısı, n açısal momentum kuantum sayısı l Orbital diagramı 1s1 H

Mg un elektron konfigürasyonu nedir ? 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s 1s22s22p63s2 2 + 2 + 6 + 2 = 12 electron Kısaca [Ne]3s2 [Ne] 1s22s22p6 Cl un en dış elektronunun muhtemel 4 kuantum sayısını yazınız. 17 Cl 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s 1s22s22p63s23p5 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 elektron En dış (son) elektron 3p orbitalinde bulunur. n = 3 l = 1 ml = -1, 0, or +1 ms = ½ or -½

Periyodik cetvelde elementlerin, elektronler tarafından doldurulan kabuklarına göre sınflandırılması

Paramagnetik Diamagnetik çiftleşmemiş elektronlar Tüm elektronlar çift 2p 2p