9. sınıf Kimya · 1. dönem 1. yazılı · KİM.9.1.4

Atom orbitallerinin bağıl enerjilerine ilişkin bilimsel veriye dayalı tahminde bulunabilme

ETKİLEŞİM · Atomdan Periyodik Tabloya

1.KolayOrbitallerin enerji sıralaması10 puan

Çok elektronlu atomlarda elektronların yerleşme sırasını belirleyen bağıl enerji diyagramından elde edilen sıralama aşağıda verilmiş, diyagram şekilde gösterilmiştir (sıralamada soldan sağa enerji artmaktadır):

$1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s$

Ayrıca aynı türden orbitallerin (örneğin üç tane $2p$ orbitalinin) enerjileri birbirine eşittir.

Şekil: Çok elektronlu atomlarda orbitallerin bağıl enerji diyagramı

1.a

$3p$ , $2s$ , $4s$ , $3d$ , $1s$ ve $2p$ orbitallerini verilere dayanarak enerjisi düşük olandan yüksek olana doğru sıralayınız.

4 p

1.b

Aşağıdaki önermelerin verilere göre doğru mu yanlış mı olduğunu gerekçesiyle yazınız.

I. $4s$ orbitalinin enerjisi $3d$ orbitalinin enerjisinden düşüktür.
II. Katman numarası büyük olan orbitalin enerjisi her zaman daha yüksektir.
III. Üç tane $2p$ orbitalinin enerjileri birbirinden farklıdır.

6 p

2.OrtaVeriye dayalı önermeler12 puan

Kimya öğretmeni, çok elektronlu atomlar için orbitallerin bağıl enerji sıralamasını tahtaya yazmış, şekildeki diyagramı da çizmiştir (sıralamada soldan sağa enerji artmaktadır):

$1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s$

Öğrenciler bu sıralamayla ilgili şu önermeleri ileri sürmüştür:

Berk: " $2p$ orbitalinin enerjisi $2s$ orbitalinin enerjisinden yüksektir."
Ceren: " $d$ orbitalleri en yüksek enerjili orbitallerdir; çünkü şekilleri en karmaşık olan orbitallerdir."
Deniz: " $3d$ orbitalinin enerjisi $4s$ orbitalinden yüksek, $4p$ orbitalinden düşüktür."
Efe: "Bir orbitalin enerjisi yalnızca bulunduğu katmanın numarasına bağlıdır."

Şekil: Çok elektronlu atomlarda orbitallerin bağıl enerji diyagramı

2.a

Her önermenin verilere dayalı olup olmadığını belirtiniz; verilere göre geçersiz olan önermeleri gerekçesiyle ayıklayınız.

8 p

2.b

Verilere dayanarak $4p$ orbitalleri tamamen dolduktan sonra elektronların hangi orbitale yerleşeceğini tahmin ediniz ve $5s$ ile $4d$ orbitallerinin enerjilerini karşılaştıran bir önerme yazınız.

4 p

3.ZorTek ve çok elektronlu atomlar13 puan

Aşağıda iki farklı durum için orbitallerin bağıl enerji sıralamaları verilmiş ve şekilde gösterilmiştir.

Veri 1 – Hidrojen atomu (tek elektronlu): Orbitallerin enerjisi yalnızca katman numarasına bağlıdır. $1s < 2s = 2p < 3s = 3p = 3d < 4s = 4p = 4d = 4f$

Veri 2 – Çok elektronlu atomlar: $1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s$

Şekil: Hidrojen atomu ve çok elektronlu atomlar için orbitallerin bağıl enerji diyagramları (ölçeksiz)

3.a

İki veri setini karşılaştırarak çok elektronlu atomlarda orbital enerjilerinde ortaya çıkan farklılığı açıklayınız.

4 p

3.b

Bir öğrenci "Hidrojen atomunda $3d$ orbitalinin enerjisi $4s$ orbitalinden düşüktür; o hâlde bütün atomlarda elektronlar $4s$ orbitalinden önce $3d$ orbitaline yerleşir." çıkarımını yapmıştır. Bu çıkarımın neden geçersiz olduğunu verilere dayanarak açıklayınız.

4 p

3.c

Çok elektronlu bir atomda $4p$ , $3p$ , $3d$ ve $4s$ orbitallerini enerjilerine göre sıralayınız. Atom numarası 20 olan bir atomun son elektronunun hangi orbitale yerleştiğini verilere dayalı olarak belirleyiniz.

5 p

Puanlar sorunun kendi içindeki dağılımıdır; senaryo yazılısında tüm sorular birlikte 100 puana ölçeklenir.

Bu konunun geçtiği senaryo yazılıları

Senaryo 1: 2 soru Senaryo 2: 2 soru Senaryo 3: 2 soru Senaryo 4: 1 soru Senaryo 5: 2 soru