No Slide Title

Kuantum Teorisi ve Atomların
Elektronik Yapısı
Kaynak: Fen ve Mühendislik Bilimleri için
KİMYA
Raymond CHANG
1
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
2
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
lxn=c
3
4
Bir fotonun frekansı 6.0 x 104 Hz dir. Dalgaboyunu (λ) kaç nm
dir. Bu frekans görünür bölgede midir ?
lxn=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
5
Enerji (ışın) kesikli birimler
halinde (kuantum)
yayılır veya absorplanır.
E=hxn
Planck sabiti (h)
h = 6.63 x 10-34 J•s
6
Bakır yüksek enerjili elektronlar ile bombardıman edildiğinde X
ışınları yayılır. X ışınlarının dalgaboyu 0,154 nm ise enerjiyi
joule cinsinden hesaplayınız.
E=hxn
E=hxc/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
7
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
8
e- yoğunluğunun % 90 ı
1s orbital
9
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
l=1
l=2
l=3
s orbital
p orbital
d orbital
f orbital
e- nun kapladığı “hacmin” şeklini gösterir
10
l = 0 (s orbitalleri)
l = 1 (p orbitalleri)
11
l = 2 (d orbitalleri)
12
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
13
ml = -1, 0, veya 1
Uzaydaki 3 farklı yönelim
14
ml = -2, -1, 0, 1, veya 2
Uzaydaki 5 farklı yönelim
15
Schrodinger Dalga Denklemi
(n, l, ml, ms)
spin kuantum sayısı ms
ms = +½ veya -½
ms = +½
ms = -½
16
17
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.
18
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
19
n=2 de kaç tane p orbitali vardır ?
n=2
Eğer l = 1, ise ml = -1, 0, veya +1
2p
3 orbital
l=1
3d alt kabuğunda kaç orbital bulunur?
n=3
3d
l=2
Eğer l = 2, ise ml = -2, -1, 0, +1, veya +2
5 adet d orbitai ve toplam 10 e- bulunur.
20
Elektronların bir alt kabuktaki en kararlı dağılımı en fazla
paralel spinin olduğu haldir (Hund Kuralı).
21
Elektronlar orbitalleri en düşük enejili olandan
başlayarak doldururlar.
(Aufbau Prensibi)
??
Be
Li
B5
C
3
64electrons
electrons
22s
222s
22p
12 1
BBe
Li1s1s
1s
2s
H
He12electron
electrons
He
H 1s
1s12
22
Çok elektronlu bir atomda orbitallerin doldurulması
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s
23
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
H
1s1
24
Mg un elektron konfigürasyonu nedir ?
12 Mg
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
25
Periyodik cetvelde elementlerin, elektronler tarafından
doldurulan kabuklarına göre sınflandırılması
26
27
Paramagnetik
çiftleşmemiş elektronlar
2p
Diamagnetik
Tüm elektronlar çift
2p
28