ATOMUN KUANTUM MODELİ

ATOMUN KUANTUM MODELİ

*Bu bölümde atomun kuantum modeli, kuantum sayıları, orbital ve yörünge kavramları arasındaki fark ve orbital şekilleri öğrenilir.

MODERN ATOM MODELİNE KATKI SUNAN BİLİM İNSANLARI

Luis De Broglie: 1924 yılında elektron gibi parçacıklarında dalga özelliği gösterdiğini belirtmşitir.

Werner Heisenberg: 1927 yılında elektronun aynı anda hızı ve yerinin tespit edilemeyeceğini bulmuştur. (Heisenberg Belirsizlik İlkesi)

Erwin Schrödinger: 1926 yılında elektron gibi küçük taneciklerin enerjilerini ve genel davranışını açıklayan denklem geliştirmiştir (Schrödinger dalga denklemi).

YÖRÜNGE VE ORBİTAL KAVRAMLARI

Modern atom modelinde, elektronların atomda bulunma olasılığı yüksek olduğu bölgelere orbital (elektron bulutu) denir. Bohr atom modeline göre ise elektronlar belirli yörüngelerde bulunur.

yörünge ve orbital karşılaştırması

Yörünge ve Orbital Kavramlarının Karşılaştırılması

ATOMUN KUANTUM SAYILARI

Baş (Birincil) Kuantum Sayısı (n)

Elektronun enerji düzeyini ve çekirdekten uzaklığını belirtir. n ile gösterilir. K,L,M,N.. gibi harf veya 1,2,3,4.. gibi sayılarla gösterilir. Her birincil enerji düzeyinde n kadar ikincil katman bulunur.

Elektronların bulunma olasılığı çekirdekten uzaklaştıkça azalır.

Açısal Momentum (İkincil, Yan) Kuantum Sayısı (ℓ)

  • Orbitalin şeklini ve bir enerji düzeyinde kaç tane alt enerji düzeyi olduğunu veren kuantum sayısına açısal momentum kuantum sayısı denir ve ℓ ile gösterilir.
  • ℓ değerleri 0 ile n-1 arasındaki tam sayılardır.ℓ = 0, 2, 3… (n-1)Her bir ℓ değeri bir orbital türüne denk gelir.
  • Her bir enerji düzeyinde ℓ sayısı kadar alt enerji düzeyi bulunur.

n=1 ise ℓ = 0 olur 1 tane alt kabuk (s)

n=2 ise ℓ = 0, 1 olur 2 tane alt kabuk (s ve p)

n=3 ise ℓ = 0, 1, 2 olur 3 tane alt kabuk (s, p ve d)

n=4 ise ℓ = 0, 1, 2, 3 olur 3 tane alt kabuk (s, p, d ve f)

Orbitallerin ℓ  değerleri şöyledir:

s:0  p:1   d:2   f:3

Manyetik Kuantum Sayısı (mℓ)

  • Orbitallerin manyetik yönelimini belirtir.
  • Alt enerji düzeyinde kaç tane orbital olduğunu gösteren kuantum sayısına manyetik kuantum sayısı denir ve mℓ ile gösterilir.
  • mℓ sıfır da dâhil olmak üzere –ℓ ile +ℓ arasındaki bütün tam sayı değerlerini alabilir.

Orbitallerin mℓ değerleri şöyledir:

s:0

p: -1,0,+1

d: -2,-1,0,+1,+2

f: -3,-2,-1,0,+1,+2,+3

Spin Kuantum Sayısı (ms)

Elektronun kendi ekseni etrafında dönme hareketidir.2 tane spin kuantum sayısı vardır.Saat yönünde dönme hareketi ms= +1/2 () ile,Ters yönde dönme hareketi için ms = -1/2 () ile gösterilir.

Orbitaller ve Kuantum Sayıları

ORBİTAL ŞEKİLLERİ

s Orbitalleri ( l=0, ml = 0 )

  • s orbitali küreseldir.
  • En fazla 2 elektron alabilir.
  • Baş kuantum sayısı arttıkça (elektron çekirdekten uzaklaştıkça) s orbitalinin büyüklüğü ve enerjisi artar.
  • 1. enerji düzeyinden itibaren her enerji düzeyinde s orbitali bulunur.

p Orbitalleri ( l=1, ml= -1, 0, +1 )

  • p orbitali çekirdeğin iki tarafında zıt yönelmiş iki ayrı lobdan oluşan elektron bulutudur.
  • Aynı enerji değerine karşılık gelen 3 tane p orbitali bulunur Fakat bu p orbitallerinin uzaydaki yönelişleri farklıdır.
  • Birbirine dik x, y, z eksenleri üzerindeki px, py, pz orbitalleri olarak belirtilir.
  • Her bir orbital en fazla 2 elektron alabileceği için p orbitali en fazla 6 elektron alabilir.
  • 2. enerji düzeyinden itibaren üst enerji düzeylerinde bulunur.

d orbitalleri ( l=2, ml= -2, -1, 0, +1, +2 )

  • Aynı enerji değerine karşılık gelen 5 tane d orbitali bulunur.
  • d orbitalleri uzaydaki yönelişlerine göre  dxy, dxz, dyz, dx2-y2 ve dz2 şeklinde gösterilir.
  • Her bir orbital en fazla 2 elektron alabileceği için d orbitali en fazla 10 elektron alabilir.
  • 3. enerji düzeyinden itibaren üst enerji düzeylerinde bulunur.

f orbitalleri ( l=3, ml= -1, -2, -1, 0, +1, +2, +3 )

  • Aynı enerji değerine karşılık gelen ve uzaydaki yönelişleri farklı olan 7 tane f orbitali bulunur.
  • f orbitallerinde toplam 14 elektron yer alabilir.
  • 4. enerji düzeyinden itibaren üst enerji düzeylerinde bulunur.

ÇOK ELEKTRONLU ATOMLARDA ORBİTALLERİN ENERJİ SEVİYELERİ

Çok elektronlu atomlarda elektronun enerji düzeyi arttıkça orbitallerin de enerji düzeyi artar. Ancak aynı enerji düzeyinde bulunan farklı orbitallerin enerji düzeyleri de farklıdır. Orbitallerin enerjileri n+ℓ değerine bağlıdır. Aynı n+ℓ değerine sahip olan orbitallerden n değeri daha büyük olanın enerjisi fazladır.

n+ℓ değerlerine göre orbitallerin enerji sıralaması;

1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<… şeklindedir.