Modern kuantum mekaniği. Elementlerin periyodik tablosu. ÜÇÜNCÜ HAFTA Modern kuantum mekaniği. Elementlerin periyodik tablosu. 1
Modern Kuantum Mekaniği
Madde Dalgası Modern kuantum mekaniği 1924 yılında Louis de Broglie’nin dalga-tanecik eşleşmesi kuralıyla başlar. Buna göre bütün hareketli taneciklere pilot dalga denilen bir dalga eşlik eder ve bu dalganın dalga boyu aşağıdaki bağıntıyla verilir:
Elektronun bulunabileceği kararlı yörünge ve bulunamayacağı yörünge şekilleri: Kararlı yörünge (izin verilen yörünge) 2r = n Böyle bir yörüngeye izin verilmez, çünkü dalga, girişimle yok olur.
Belirsizlik Kuralı 1927’de Heisenberg, elektronun çekirdek etrafında bulunacağı yerin Bohr’un önerdiği yörüngeler üzerinde kesinlikle bilinemeyeceğini bildirdi.
Schrödinger Denklemi Heisenberg’in belirsizlik kuralına göre elektronun atomun çekirdeği etrafında “nerede” bulunduğundan değil, “ne kadar olasılıkla nerede”bulunduğundan sözedilebilir.
Schrödinger dalga denklemi
Kuantum Sayıları Schrödiner denklemi polar koordinatlara göre çözüldüğü zaman eşitliğin sol tarafı radyal (çapla ilgili) fonksiyon, sağ tarafı açısal fonksiyona eşit olur. Radyal fonksiyonun çözümünden baş kuantum sayısı (n) ve açısal fonksiyonun çözümünden de alt kabuk (azümütal) (l) ve orbital magnetik, ml kuantum sayıları elde edilir.
Kuantum sayıları ve özellikleri Sem- bol Adı Alabildiği değerler Başlıca özelliği n Baş 1,2,3,..... Orbitalin enerjisini ve büyüklüğünü belirler l Alt kabuk 0,1,2,...,n-1 Orbitalin şeklini belirler ml Orbital -l, -l+1, ...,0, l-1, l Orbitalin yönlenmesini belirler ms Spin +1/2, -1/2 Elektronun dönme yönünü
Kuantum sayılarınının topluca gösterimi
Orbitallerin Şekilleri ve Büyüklüğü
Elektronların Yerleşim Düzeni (n+l) Kuralı Orbitallerin birbirlerine göre enerji seviyelerinin yüksek veya düşük oluşunu hesaplamaya yarar. Hund Kuralı Aynı enerji seviyeli orbitallerin her biri birer elektrona sahip olmadan önce orbitallerden herhangi biri iki elektrona sahip olamaz. Pauli Dışarlama (exclusion) Kuralı İşte bu kural bir atomda bulunan herhangi iki elektronun 4 kuantum sayısının da aynı olamayacağını, en azından birer kuantum sayılarının farklı olduğunu söyler.
Elektron dağılımının sayılarla gösterimi: 6C: 1s2 2s2 2p2 Elektron dağılımının sayılarla gösterimi:
Magnetik Özellikler Çiftleşmemiş elektronlara sahip maddelerin gösterdiği magnetik alana doğru çekilme özelliğine paramagnetizma denir. Bunun zıddı özellik diamagnetizmadır. Yani bütün elektronları çiftleşmiş maddelerin gösterdiği magnetik alan tarafından itilmesi özelliğine diamagnetizma denir. Paramagnetizma sadece dışarıdan bir magnetik alan uygulandığı zaman gözlenen bir özelliktir. Birde kobalt, nikel, demir gibi metallerin dışarıdan bir magnetik alan uygulanmadığı halde kendiliğinden magnetik özellik göstermesi özelliği vardır ki buna da ferromagnetizma denir.
(Elementlerin Düzenli Sıralanışı) Periyodik Tablo (Elementlerin Düzenli Sıralanışı) Elementlerin düzenli bir şekilde sıralanması çalışmaları 1829'da Döbereiner ile başlamış, 1864-1887 yılları arasında Newlands ile devam etmiş ve birçok eksiklikleri olmasına rağmen rağmen ilk bilimsel periyodik tablo1869'da Rus kimyacısı Mendelev tarafından ortaya konulmuştur. Periyodik tabloda her bir elementin atom numarası, atom ağırlığı ve sembolü gösterilmiştir. Düşey sütunlara grup veya aile, yatay sıralara sıra veya periyot adı verilir.
Atomik ve İyonik Çap İyonlaşma Enerjisi Elektron bulutunun belirli bir hacimde sınırını çizerek oluşturulan küre atomun şeklini belirler. Buna göre belirlenmiş atomun çapı periyodik tabloda yatay olarak ilerledikçe -atom numarası arttıkça- küçülür. İyonlaşma Enerjisi Gaz halindeki bir atomdan en dıştaki elektronu (en yüksek enerjiye sahip olan elektron) çıkarabilmek için gerekli minimum enerjiye iyonlaşma enerjisi denir.
Elektron İlgisi Elektronegatiflik İzoelektroniklik İyonlaşma olayının aksine, gaz halindeki bir atomun bir elektronu yakalaması ile açığa çıkan enerjiye elektron ilgisi denir. Elektronegatiflik Elektronegatiflik iyonlaşma enerjisi ve elektron ilgisini birleştiren bir tanım olarak karşımıza çıkar. Bir atomun molekül içinde bir kimyasal bağda elektronları kendine doğru çekme yeteneğidir. İzoelektroniklik Elektron sayıları eşit olan element veya iyonlara izoelektronik denir. 17