Elektron

İyonlar, atomların elektron alarak veya vererek yük kazanması sonucu oluşur. İki ana iyon türü vardır: 1. Katyonlar: Elektron kaybetmiş, dolayısıyla pozitif yüklü iyonlardır. 2. Anyonlar: Elektron kazanmış, dolayısıyla negatif yüklü iyonlardır.

İyonlaşmada en dıştaki elektron koparılır.

Elektron ilgisini etkileyen faktörler şunlardır: 1. Etkili Nükleer Yük: Çekirdekteki proton sayısı arttıkça, elektronlara uygulanan elektrostatik kuvvet artar ve bu da daha güçlü bir çekim ve daha yüksek bir elektron ilgisi sağlar. 2. Atom Yarıçapı: Atom yarıçapı arttıkça, en dıştaki elektronlar çekirdekten daha uzakta olur ve bu da çekirdeğin çekim kuvvetinin zayıflamasına yol açar, dolayısıyla elektron ilgisi azalır. 3. Elektron Konfigürasyonu: Yarı dolu veya tamamen dolu dış elektron kabuklarına sahip atomlar, kararlılıklarından dolayı elektron kazanmaya daha az eğilimlidir. 4. Perdeleme Etkisi: İç kabuklardaki elektronlar, çekirdeğin yükünü etkili bir şekilde perdeler ve dış kabuklardaki elektronlar üzerindeki çekim kuvvetini azaltır. 5. Periyodik Tablo Konumu: Periyodik çizelgede soldan sağa doğru gidildikçe elektron ilgisi artar, yukarıdan aşağıya doğru inildikçe ise azalır.

Elektronlar, çekirdeğe yapışmazlar çünkü elektronlar ve protonlar arasındaki çekim kuvveti ve merkezkaç kuvveti dengelidir. Çekim kuvveti, elektronları çekirdeğe doğru çekerken, merkezkaç kuvveti elektronların yüksek hızda hareket etmeleri nedeniyle çekirdeğe yapışmalarını engeller.

Valans elektron (değerlik elektron), bir atomun en dış yörüngesinde bulunan elektronlardır. Bu elektronlar, bir elementin diğer elementler ile kimyasal olarak nasıl etkileşeceğini belirler.

Orbital sıralaması, elektronların atom veya moleküllerdeki enerji seviyelerine ve alt seviyelere (orbitallere) nasıl yerleştiğini göstermek için yapılır. Sıralama şu kurallara göre gerçekleştirilir: 1. Aufbau İlkesi: Elektronlar, en düşük enerjili orbitalden başlayarak daha yüksek enerjili orbitallere doğru sırayla yerleşir. 2. Pauli Dışlama İlkesi: Bir orbitalde, zıt spinli olmak koşuluyla en fazla 2 elektron bulunabilir. 3. Hund Kuralı: Aynı enerjili orbitaller önce tek tek elektron alır, daha sonra ikinci elektronlar eşleşmeye başlar. Bu kurallara göre orbitallerin enerji artış sırası şu şekildedir: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s.

Bir atomun katmanlarında bulunan elektron sayısı, katmanın enerji seviyesine bağlıdır: - İlk katman en fazla 2 elektron bulundurur. - Diğer katmanlar ise en fazla 8 elektron içerebilir.

Orbitaller, atomların elektron yapısını belirleyen üç boyutlu uzamsal alanlar oldukları için önemlidir. İşte bazı nedenleri: 1. Kimyasal Özellikler: Elektron dizilimleri, elementin reaktivitesini ve moleküllerin yapı özelliklerini doğrudan etkiler. 2. Bağlanma Davranışı: Orbitallerin uzamsal yönelimi, atomların farklı enerji seviyelerinde tutulmasını sağlar ve kimyasal bağlanma üzerinde etkili olur. 3. Fiziksel Temel: Atom orbitalleri, fiziksel prensipler kullanılarak tanımlanır ve kimyasal reaksiyonları anlamak için fizik bilgisi gereklidir. 4. Teknolojik Uygulamalar: Orbital teorisi, malzeme bilimi ve nanoteknoloji gibi alanlarda yeni materyallerin geliştirilmesinde temel bir rol oynar.

Thomson'ın atom modeline göre elektronlar, atomun içinde homojen olarak dağılmış pozitif yüklü bir küre içinde bulunur.

En büyük elektron ilgisi, periyodik tabloda 7A grubunda yer alan klor (Cl) elementinde bulunur.

Çekirdek yükü ve atom yükü aynı şeyler değildir. Çekirdek yükü, atomun proton sayısına eşittir ve aynı zamanda atom numarası olarak da adlandırılır. Atom yükü ise, genel olarak atoma bakılarak belirlenen toplam yük durumunu ifade eder.

Çekirdek yükü, bir atomun çekirdeğindeki proton sayısına eşittir. Formül olarak ifade edilirse: Çekirdek yükü = İyon yükü + elektron sayısı. Nötr bir atomda ise proton sayısı elektron sayısına eşit olduğundan, çekirdek yükü sadece proton sayısı olarak yazılır.

Orbital ve yörünge kavramları aynı şeyi ifade etmez. Yörünge, elektronun Bohr atom kuramına göre atom çekirdeği çevresinde izlediği dairesel yolu temsil eder. Orbital ise elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu üç boyutlu hacimsel bölgeyi ifade eder.

Atomlarda elektron dağınıklığı, elektronların atom içindeki orbitallere yerleşimini ifade eder. Elektronların orbitallere yerleşimi şu kurallara göre gerçekleşir: Aufbau İlkesi: Elektronlar, atomda en düşük enerjiye sahip orbitalden başlayarak yerleştirilir. Pauli Dışlama İlkesi: Bir atomdaki elektron diziliminde aynı özelliklere sahip iki elektron bulunamaz; aynı kabuk ve orbitalde bulunsalar bile spinleri farklı olmalıdır. Hund Kuralı: Bir atomda elektronlar, aynı enerji düzeyindeki eşit enerjili orbitallere öncelikle aynı yönde birer birer yerleşir. Elektron dağılımı, orbital şeması kullanılarak görselleştirilebilir.

Atom katmanlarındaki elektron dağılımı şu kurallara göre yapılır: Aufbau İlkesi: Elektronlar, en düşük enerjili orbitalden başlayarak daha yüksek enerjili orbitallere doğru sırasıyla yerleşir. Pauli Dışarlama İlkesi: Bir orbitalde, zıt spinli olmak koşuluyla en fazla 2 elektron bulunabilir. Hund Kuralı: Aynı enerjili orbitaller önce tek elektron alır, sonra ikinci elektronlar eşleşmeye başlar. Elektron dağılımı örnekleri: Karbon (Z=6) atomu: 1s² 2s² 2p². Lityum atomu: 1s² 2s¹. Elektron kabuğu, elektronların dolanabildiği bir alandır ve her bir kabuğa belirli sayıda elektron yerleştirilebilir.

J. J. Thomson aşağıdaki keşifleri yapmıştır: 1. Elektron: 1897 yılında katot ışınları deneyi ile elektronu keşfetmiştir. 2. İzotop: Kararlı elementlerin izotop olarak var olabileceğine dair ilk kanıtı bulmuştur. 3. Kütle spektrometresi: Analitik kimyadaki en güçlü araçlardan biri olan kütle spektrometresini icat etmiştir.

Elektron dizilimi yapmak için aşağıdaki adımlar izlenir: 1. Proton Sayısını Belirleme: Periyodik tablodaki atomun atom numarası, proton sayısını ve dolayısıyla nötr bir atomdaki elektron sayısını verir. 2. Elektronları Orbitallere Yerleştirme: Aufbau ilkesi, Pauli dışlama ilkesi ve Hund kuralı gibi kurallara göre elektronları orbitallere sırayla yerleştirin. 3. Enerji Seviyelerini Hatırlama: Orbitallerin enerji seviyelerini göz önünde bulundurun ve elektronları uygun şekilde doldurun. Örnek Elektron Dizilimi: Nitrojenin (N) atom numarası 7'dir, bu nedenle 7 elektronu vardır ve elektron dizilimi şu şekildedir: 1s² 2s² 2p³.

İyonlaşma enerjisi ve elektron ilgisi farklı kavramlardır. İyonlaşma enerjisi, gaz halindeki nötr bir atomdan bir elektronu koparmak için gereken minimum enerjidir. Elektron ilgisi ise, gaz halindeki nötr bir atoma bir elektron bağlandığında açığa çıkan enerjidir.

Elektronların üç temel kuralı şunlardır: 1. Dublet Kuralı: 1. katmanda en fazla 2 elektron bulunabilir. 2. Oktet Kuralı: 2. ve 3. katmanda en fazla 8 elektron bulunabilir. 3. Aufbau İlkesi: Elektronlar, en düşük enerjili orbitalden başlayarak daha yüksek enerjili orbitallere doğru sırasıyla yerleşir.

N2 (azot) kararlı bir moleküldür çünkü değerlik kabuğunda 8 elektron bulundurur. Kararlı atomlar, elektron alma veya verme kapasiteleri dolu olduğu için kimyasal bağ yapmazlar ve bileşik oluşturmazlar.