Orbitaller, Orbital Nedir?

Atomda çeşitli tabakalar bulunduğu gibi,her tabakada da çeşitli alt enerji düzeyleri veya orbitaller bulunur. Enerji düzeyleri belli sayıda elektron içerir ve elektronların bu enerji düzeylerinde ne şekilde dizildiklerini ilgili kuantum sayıları belirli kurallar çerçevesinde tayin eder. Başlıca dört kuantum sayısı mevcuttur.

Baş kuantum sayısı (n): Atomda bulunan ve belirli enerji değerlerine sahip olabilen çeşitli tabakaları göstermek için kullanılır.

Yan kuantum sayısı ( I ): Atom etrafındaki her tabaka çeşitli alt enerji düzeylerini içerirler. Yan kuantum sayıs,herhangi bir tabakada bulunan bir elektronun,hangi enerji düzeyinde bulunduğunu gösterir.Sıfır ile (n-1) arasında değişen değerler alabilir.

Magnetik kuantum sayısı (m): Ataomda her alt enerji düzeyi (veya orbital) bir veya daha fazla orbitalden oluşmuştur. Magnetik kuantum sayısı herhangi bir alt enerji düzeyindeki elektronun hangi orbitalde bulunduğunu açıklar.

Kuantum sayısı (Enerji düzeyi)

Elektron Dağılımı :  Elektronlar çekirdeğin çevresindeki yörüngelerde bulunurlar. Elketronların bulunma ihtimalinin fazla olduğu yerlere orbital denir. Orbitaller s,p,d,f… gibi harflerle gösterilirler. Her hangi bir enerji düzeyindeki orbital sayısı n2 dir.(n=enerji seviyesi olup 1,2,3,4… gibi tam sayılardır).
Herhangi bir enerji seviyesinin alabileceği elektron sayısı ise 2n² ile hesaplanır.

Örneğin, 3. Enerji seviyesinde 2.3²=18 orbital vardır. Bu enerji seviyesinde 18 elektron bulunabilir.

ELEKTRONLARIN ORBİTALLERE YERLEŞİM SIRASI:

Şekilde görüldüğü gibi elektronlar 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² 3d¹⁰ 4p⁶5s²………..sırasına göre orbitallere yerleşmektedir.

Hund Kuralı :  Elektronlar orbitallere önce birer birer yerleşir. Boş orbital varken elektron çiftleşemez.

Pauli Kuralı :  Elektronlar çekirdeğin çevresinde dönerken aynı zamanda kendi eksenleri etrafında da dönerler. Birisi saat ibresi yönünde dönerken diğeri onun tersi yönünde döner.(+1/2, -1/2)

Örnek : Atom numarası 17 olan X elementin elektron dağılımını yapınız ?

Çözüm :
1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ şeklinde olur.

Orbitallerin baş tarafındaki sayılar temel enerji düzeyini (baş kuant sayısını) üstündeki sayılar ise elektron sayılarını göstermektedir.

₁₇X: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ 

Örnek: ₁₀Ne, ₁₈Ar, ₃₆Kr soygaz atomlarının elektron dizilişlerini yazınız ?

10Ne : 1s² 2s² 2p⁶  

18Ar: 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶

36Kr: 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 

Uyarılmış Hal :  Bir elektronun bulunduğu orbitalden enerji verilerek bir üst enerjili orbitale geçmesiyle yazılan elektron dağılımına uyarılmış hal denir.

Kararlılık ve Değerlik Elektron Sayısı :
Soygazların son yörüngeleri tamamen dolu olup 8 elektron içerirler. Kararlı yapıda olan bu gazlar elektron alış-verişi yada elektron ortaklığı yapamazlar. Bu sebepten dolayı soygazlar kimyasal tepkime vermezler.

Değerlik Elektron Sayısı  :
Bir elementin kendinden önceki soygazdan fazla bulundurduğu veya son enerji düzeyindeki elektron sayısıdır.

Örnek :
₁₅X = : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³

Son enerji düzeyinde 3+2=5 e^– bulunduğundan değerlik elektron sayısı 5 dir.

Genelde değerlik elektron sayısı 1,2,3 olanlar METAL, 4,5,6,7 olanlar AMETAL 8 olanlarda SOYGAZ özelliği gösterirler.

Değerlilik:

Bir elementin kararlı yapıya(son yörünge 8) ulaşabilmesi için alması yada vermesi gereken elektron sayısına değerlilik denir.

Örnek :
₁₇X: : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

Bu elementin değerlik elektron sayısı 5+2=7 dir. Ya 7 elektron vererek kendisinden önceki soygaza benzeyecek (+7) yada 1 elektron alarak (-1) son yörüngeyi 8 e tamamlayacaktır. Bir elementin alabileceği değerliklerin mutlak değerlikleri toplamı 8 dir. Metaller elektron almadıklarından negatif değerlik almazlar.

Örnek : ₁₁Na, ₁₅P, ₁₈Ar elementlerinin değerliklerini ve metal mi, ametal mi olduğunu belirleyiniz.

Çözüm :

₁₁Na : 2 8 1 değerlik elektron sayısı 1 olup metaldir. Değerliliği +1 dir.

₁₅P : 2 8 5 değerlik elektron sayısı 5 olup ametaldir. Değerliliği +5 ile -3 arasındadır.

₁₈Ar: 2 8 8 değerlik elektronu 8 olup soygazdır. Değerliliği yoktur.