Yapay zekadan makale özeti
- Kısa
- Ayrıntılı
- "Kimyanın Kimyası" kanalında yayınlanan bu eğitim videosunda, bir öğretmen tarafından atom orbitalleri ve elektron dizilimleri konusu detaylı şekilde anlatılmaktadır.
- Video, atom orbitallerinin temel kavramlarından başlayarak (s, p, d, f türleri) kuantum sayılarını (baş kuantum sayısı, açısal momentum kuantum sayısı, manyetik kuantum sayısı ve spin kuantum sayısı) açıklamaktadır. Ardından elektron dizilimlerinin üç temel kuralı (Aufbau kuralı, Hunt kuralı ve Pauli dışlama ilkesi) anlatılmakta ve çeşitli elementler üzerinden (sodyum, fosfor, potasyum, çinko) elektron dizilimleri gösterilmektedir. Son bölümde ise orbital enerjilerinin n+l kuantum sayısına göre nasıl hesaplanacağı ve karşılaştırılacağı açıklanmaktadır.
- Videoda ayrıca elektron dizilimlerinin nasıl yazılacağı, atom numaralarının nasıl hesaplanacağı ve orbital şekillerinin (s orbitallerinin küresel yapısı, p orbitallerinin loblu yapısı, d orbitallerinin beş alt orbitalden oluşması) özellikleri de detaylı şekilde ele alınmaktadır.
- 00:06Atom Orbitalleri Giriş
- Atom orbitalleri, elektronların bulunma olasılığının en yüksek olduğu hacimsel bölgelerdir ve aynı zamanda enerji düzeyleridir.
- Enerji düzeylerinin kendine ait alt enerji düzeyleri vardır ve bunlara orbital türü denir.
- S, p, d ve f olmak üzere dört tane orbital türü vardır.
- 01:00Enerji Düzeyleri ve Orbital Türleri
- Bor atom modelinde kullanılan n sayısı, orbitallerde de enerji düzeylerini ifade etmek için kullanılır.
- n=1'de sadece s orbitali bulunur, n=2'de s ve p orbitalleri, n=3'te s, p ve d orbitalleri, n=4'te ise tüm orbitaller bulunabilir.
- Atom orbitalleri gösterilirken önce enerji seviyesi, sonra orbital türü yazılır.
- 02:27Kuantum Sayıları
- Schrödinger'in bilimsel denklemi sayesinde elektronların nerede daha fazla bulunabildiği belirlenmiş ve orbital kavramı hayatımıza girmiştir.
- Schrödinger her bir orbitali tanımlamak için dört tane kuantum sayısını kullanır.
- İlk kuantum sayısı baş kuantum sayısı (n) olup enerji düzeylerini gösterir ve elektronların çekirdeğe olan uzaklığını belirtir.
- 03:52Açısal Momentum Kuantum Sayısı
- İkinci kuantum sayısı açısal momentum kuantum sayısı (l) olup orbital şekillerini ve şekil farkı nedeniyle oluşabilecek değişimleri ifade eder.
- Açısal momentum kuantum sayısı n-1 formülü ile bulunur ve l değeri orbital türünü belirler.
- l=0 için s orbitali, l=1 için p orbitali, l=2 için d orbitali, l=3 için f orbitali bulunur ve n değeri her zaman l değerinden büyük olmak zorundadır.
- 07:22Manyetik Kuantum Sayısı
- Üçüncü kuantum sayısı manyetik kuantum sayısı (m) olup orbitalin uzaysal yönelimini verir.
- Manyetik kuantum sayısı açısal momentum kuantum sayısıyla bağlantılıdır ve l değerlerinin eksilerinden artılarına kadar olan bütün tam sayıları kapsamaktadır.
- Orbitallerin kendi içlerinde kaç farklı orbital bulunduğunu 2l+1 formülü ile hesaplayabiliriz.
- 08:18Orbital Türleri ve Kuantum Sayıları
- S orbitali birinci enerji düzeyinden itibaren bütün katmanlarda bulunurken, p orbitali ikinci katman ve daha üst katmanlarda, d orbitali üçüncü katman ve daha üst katmanlarda, f orbitali ise dördüncü katmandan itibaren daha üst katmanlarda yer alır.
- Açısal momentum kuantum sayısı (l) orbital türüne göre belirlenir: s orbitali için l=0, p orbitali için l=1, d orbitali için l=2, f orbitali için l=3'tür.
- Manyetik kuantum sayısı (m_l) açısal momentum kuantum sayısının eksi değerinden artı değerine kadar olan bütün tam sayı değerlerini alır: l=0 için m_l=0, l=1 için m_l=-1 ve +1, l=2 için m_l=-2, -1, 0, +1, +2, l=3 için m_l=-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3'tür.
- 11:17Orbital Sayısı ve Spin Kuantum Sayısı
- Orbital sayısı 2l+1 formülüyle hesaplanır: s orbitali için 1, p orbitali için 3, d orbitali için 5, f orbitali için 7'dir.
- Spin kuantum sayısı (ms) elektronların kendi etrafında dönme hareketlerini ifade eder: saat yönünde dönen elektronlar için +1/2, saat yönünün tersinde dönen elektronlar için -1/2 değerini alır.
- Bir orbitale en fazla iki elektron yerleşir ve bu elektronlar birbirlerinin zıt konumda yerleşir.
- 13:27Orbital Şekilleri
- S orbitalleri birinci enerji düzeyinden itibaren bütün enerji düzeylerinde bulunur, küresel şekilli olup elektronların bulunma olasılığı açısal koordinatlara bağlı değildir ve en fazla iki elektron alabilir.
- P orbitalleri ikinci enerji düzeyinden itibaren bütün enerji düzeylerinde bulunur, üç tane alt orbitalden (px, py, pz) oluşur, loblu yapıda olup elektronların bulunma olasılığı açısal koordinatlara bağlıdır ve maksimum altı elektron alabilir.
- D orbitalleri üçüncü enerji düzeyinden itibaren bütün enerji düzeylerinde bulunur, loblu yapıda olup elektronların bulunma olasılığı açısal koordinatlara bağlıdır, beş tane alt orbitalden oluşur ve maksimum altı elektron alabilir.
- 18:42F Orbitali Özellikleri
- F orbitalleri dördüncü enerji düzeyinden itibaren bütün enerji düzeylerinde bulunur ve 2+1 formülüyle 7 alt orbitalin birleşmesinden meydana gelir.
- F orbitallerinin yedi farklı yönelimi vardır ve loblu yapılar gösterir, bu nedenle elektronların bulunma olasılığı açısal koordinatlara bağlıdır.
- S orbitali küresel yapılı olduğu için elektronların bulunma olasılığının açısal koordinatlara bağlı olmadığı tek orbitaldir.
- 20:04F Orbitalinin Elektron Kapasitesi
- F orbitalindeki yedi alt orbital eş enerjilidir ve her orbital maksimum iki elektron alabildiği için, bir f orbitalinin alabileceği maksimum elektron sayısı 14'tür.
- F orbitalinin açısal momentum kuantum sayısı 3'tür ve manyetik kuantum sayısı -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 değerlerini alır.
- 20:59Orbital Türleri ve Kuantum Sayıları
- S orbitali küresel yapılıdır, birinci enerji düzeyinden itibaren bütün katmanlarda bulunur, açısal momentum kuantum sayısı 0'dır ve manyetik kuantum sayısı 0'dır.
- P orbitali üç alt orbitalin birleşiminden oluşur, ikinci enerji düzeyinden itibaren bütün enerji düzeylerinde bulunur, açısal momentum kuantum sayısı 1'dir ve manyetik kuantum sayısı -1, 0, 1 değerlerini alır.
- D orbitali beş alt orbitalin birleşiminden oluşur, üçüncü enerji düzeyinden itibaren bütün katmanlarda bulunur, açısal momentum kuantum sayısı 2'dir ve manyetik kuantum sayısı -2, -1, 0, 1, 2 değerlerini alır.
- F orbitali yedi alt orbitalin birleşiminden oluşur, dördüncü enerji düzeyinden itibaren bütün düzeylerde bulunur, açısal momentum kuantum sayısı 3'tür ve manyetik kuantum sayısı -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 değerlerini alır.
- 23:48Elektron Dizilimleri
- Çok elektronlu atomlarda çekirdeğin etrafında bulunan farklı enerji düzeylerinde farklı sayıda atom vardır ve bunları tespit etmek için maksimum orbital sayısı n² ile, maksimum elektron sayısı 2n² ile bulunur.
- S orbitali 2 elektron, p orbitali 6 elektron, d orbitali 10 elektron, f orbitali 14 elektron alabilir.
- Birinci enerji düzeyinde sadece s orbitali vardır, maksimum elektron sayısı 2'dir ve orbital sayısı 1'dir.
- İkinci enerji düzeyinde hem s hem p orbitali vardır, maksimum elektron sayısı 8'dir, orbital sayısı 4'tür.
- Üçüncü enerji seviyesinde hem s hem p hem d orbitalleri vardır, maksimum elektron sayısı 18'dir, orbital sayısı 9'dur.
- Dördüncü enerji düzeyinde hem s hem p hem d hem f orbitalleri vardır, maksimum elektron sayısı 32'dir, orbital sayısı 16'dır.
- 30:43Orbitallerin Gösterimi
- Orbitaller genellikle daire, kare veya alttan düz çizgi ile gösterilir, ancak konu anlatımlarında alttan düz çizgi tercih edilebilir.
- Boş orbital, dolu orbital (bir elektronun ucu yukarı, ikinci elektronun ucu aşağı) ve yarı dolu orbital (bir elektron) farklı gösterimlerle gösterilir.
- Bir orbital maksimum iki elektron alabilir, ancak yarı dolu orbitalde bir elektron da bulunabilir.
- 32:19Elektron Dizilimlerinin Kuralları
- Elektron dizilimleri üç kurala göre yapılır: Aufbau kuralı, Hunt kuralı ve Pauli dışlama ilkesi.
- Aufbau kuralı, elektronların en düşük enerji seviyesine sahip orbitalden başlayarak sırasıyla daha yüksek enerjili orbitallere yerleşmesini belirtir.
- Orbital enerjisi n+l formülüyle hesaplanır, burada n baş kuantum sayısı, l açısal momentum kuantum sayısıdır.
- 34:58Orbital Enerjilerinin Sıralaması
- Bazı orbitallerin enerjileri karışık görünse de, baş kuantum sayısı (enerji düzeyi) daha yüksek olan orbitaller daha yüksek enerjili olarak kabul edilir.
- Elektron dizilimleri yazılırken orbitallerin enerji seviyelerine göre sıralanır.
- Örneğin, 4d, 5p ve 6s orbitallerinin enerjileri 6 olarak aynı olsa da, baş kuantum sayısı 4 olan 4d orbitali daha yüksek enerjili olarak yazılır.
- 37:27Hunt Kuralı
- Hunt kuralı, eş enerjili orbitallere elektronların yerleşirken ilk önce tek tek aynı yönlü (aynı spinli) yerleşmesini belirtir.
- Aynı yönlü yerleşimler dolduktan sonraki gelen elektronlar, eş enerjili orbitallere zıt yönlü (zıt spinli) olacak şekilde yerleşir.
- Örneğin, bir s orbitaline iki elektron, üç eş enerjili p orbitaline ise önce üç aynı yönlü, sonra iki zıt yönlü elektron yerleştirilir.
- 40:08Pauli Dışlama İlkesi
- Pauli dışlama ilkesi, bir orbitalde bulunan iki elektronun aynı yönlü (aynı spinli) olamayacağını belirtir.
- Hunt kuralına göre, eş enerjili orbitallere önce aynı yönlü elektronlar yerleşir, sonra zıt yönlü elektronlar yerleştirilir.
- Örneğin, bir s orbitaline bir elektron yerleştiğinde, ikinci elektron zıt yönlü olarak yerleşir.
- 40:57Orbital Sıralarını Hatırlamak İçin Tekerleme
- Orbital sıralarını karıştırmadan yazmak için "say say para say para say dede para say dede para say" tekerlemesi kullanılabilir.
- Bu tekerleme, orbitallerin enerjilerini en düşükten en yükseğe doğru sıralamayı sağlar.
- Tekerlemede s orbitalleri 1, 2, 3, 4, 5, 6 elektron seviyelerinde, p orbitalleri 2, 3, 4, 5 elektron seviyelerinde, d orbitalleri 3, 4, 5 elektron seviyelerinde yer alır.
- 43:22Nötr Atomların Elektron Dizilimi
- Nötr atomlarda proton sayıları elektron sayılarına eşittir.
- Sodyum atomunun elektron dizilimi 1s² 2s² 2p¹ şeklindedir.
- Fosforun elektron dizilimi 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ şeklindedir.
- 45:06Farklı Atomların Elektron Dizilimleri
- Potasyumun elektron dizilimi 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ şeklindedir.
- Çinkonun elektron dizilimi 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ şeklindedir.
- S orbitalleri maksimum 2 elektron, p orbitalleri 6 elektron, d orbitalleri 10 elektron alabilir.
- 47:01Elektron Diziliminden Atom Numarası Bulma
- İkinci katmanında 4 elektron bulunan elementin atom numarası 6'dır ve bu karbon atomudur.
- İkinci katmandaki p orbitalinde 5 elektron bulunan elementin atom numarası 9'dur ve bu flordur.
- Altı tam dolu orbitali olan atomun atom numarası 12'dir ve bu magnezyum elementidir.
- 50:00Hunt Kuralı ve Elektron Dizilimi
- Sekiz tam dolu orbitali olan atomun atom numarası 17'dir çünkü Hunt kuralına göre eş enerjili orbitallere yerleşen elektronlar ilk önce aynı yönlü, sonra zıt spinli olarak yerleşir.
- Üç enerji düzeyinde 10 elektron bulunduran atomun elektron dizilimi 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d² şeklindedir.
- 53:54Orbital Enerjilerinin Karşılaştırılması
- Orbitallerin enerjileri n+l formülüyle hesaplanır.
- Açısal momentum kuantum sayısı (l) orbital türünü belirler: l=0 için s, l=1 için p, l=2 için d, l=3 için f.
- 3d orbitalinin enerjisi 4s orbitalinden daha yüksek, 4f orbitalinin enerjisi 6s orbitalinden daha yüksek, 5s orbitalinin enerjisi 4d orbitalinden daha düşük olarak hesaplanır.