- Konbuyu başlatan
- #1
F
faust
Ziyaretçi
Elektronların birbirini itmesinden dolayı birden fazla elektronlu atomların Schrödinger denklemlerinin yazılması oldukça karmaşıktır. En basit hidrojenden sonra gelen helyumun bile Schrödinger eşitliğinin yazılması oldukça zordur. Bunun için bun yapıları açıklamak için bir dizi kural geliştirilmiştir. Bunlar sırasıyla; Aufbau kuralı, Pauli dışarlama ilkes ve Hund kuralıdır.
Aufbau kuralı;
Elektronlar enerji katmanlarına ve dolayısıyla enerji katmanlarındaki orbitallere enerji düzeyindeki artışa göre sıralanırlar. Bu kurala ‘Aufbau’ sıralamaya ise ‘Aufbau sıralaması’ denir.
Orbitalde elektronlar önce düşük enerji seviyesinden büyük enerji seviyelerine göre yerleşirler. Daha doğrusu düşük enerji seviyesindeki orbital dolmadan yüksek enerji seviyesindeki orbital dolmaz. Diğer yandan hidrojen için Schrödinger denklemi yazılan elektronlarda çok elektronlu atomlar içinde bu durum geçerlidir. Çok elektronlu atomlarda enerji hidrojen atomundan farklı olarak baş kuantum sayısı
ve azimutal/orbital kuantum sayısına (l) bağlıdır. Örneğin hidrojen atomunda 2s ve 2p ikincil yörüngesinin enerjileri aynıdır. Diğer atomlarda ise elektronların birbirini itmesinden dolayı 2p ikincil yörüngesinin enerjisi 2s’in enerjisinden daha büyüktür. Fakat burada istisnai bir durum var. O da 4s enerji seviyesi 3d’den daha önce dolmaktadır. Gerçekten de çok elektronlu atomlarda elektronların etkileşimleri nedeniyle 4s seviyesinin enerjisi 3d’den daha düşük olmaktadır. Sıralama ise s<p<d<f şeklindedir.
Pauli dışarlama ilkesi
Bu ilke Avusturyalı fizikçi Wolfgang Pauli adına ‘Pauli dışarlama ilkesi’ olarak anılır. Yine bu ilkeye göre bir orbitalde kuantum sayıları aynı olan iki elektron bulunamaz. Bunlardan birinin spini muhakkak diğerlerinden farklı olmalıdır. Ya da diğer bir ifadeyle, atomdaki elektronların bütün kuantum sayıları aynı olamaz (n, l, m, s). Örneğin n+1/2 ise n, l ya da s kesinlikle -1/2 olmak durumundadır. Farz edelim ki spin sayıları aynı, bu durumda atom helyum çekirdeği haline gelecek ve bir bozon olacaktır. Bu da Bose-Einstein istatistiğine uyan parçacıklardır. Fakat bu durum helyum için geçerli olduğu için diğer atomun elektronları bu durumu desteklemez ve spin bu kez Fermi-Dirac istatistiğine uyan bir parçacık olarak görev alır ve bu durum Pauli dışarlama ilkesini destekler.
Hund kuralı
Elektronlar, enerji katmanlarındaki eş enerjili orbitallere (s, p veya f gibi) paralel spinli olmak üzere yarı orbital sayısı en fazla olacak şekilde yerleşirler. Bu kurala kısaca ‘Hund kuralı’ ya da ‘maksimum düzensizlik kuralı’ denir. Yine bu kurala göre mevcut olan orbitallerin her birine birer elektron girmedikçe aynı orbitalle ikinci bir elektron giremez ve elektronlar farklı orbitallere yerleşirken paralel spin oluştururlar.
İsmail Çelik
Kaynaklar:
[1]. Prof.Dr.Zekiye Çınar – Kuantum Kimyası (Çağlayan Yayınları)
[2]. Prof.Dr.Fevzi Köksal – Doç.Dr.Rahmi Köseoğlu – Kuantum Kimyası (Bilim Yayınları-2012)
[3]. Prof.Dr.Yüksel Sarıkaya – Fizikokimya (Gazi Kitabevi Yayınları-2011)
[4]. Yrd.Doç.Dr.Soner Ergül – Genel Kimya (Anı Yayıncılık-2009)
Aufbau kuralı;
Elektronlar enerji katmanlarına ve dolayısıyla enerji katmanlarındaki orbitallere enerji düzeyindeki artışa göre sıralanırlar. Bu kurala ‘Aufbau’ sıralamaya ise ‘Aufbau sıralaması’ denir.
Orbitalde elektronlar önce düşük enerji seviyesinden büyük enerji seviyelerine göre yerleşirler. Daha doğrusu düşük enerji seviyesindeki orbital dolmadan yüksek enerji seviyesindeki orbital dolmaz. Diğer yandan hidrojen için Schrödinger denklemi yazılan elektronlarda çok elektronlu atomlar içinde bu durum geçerlidir. Çok elektronlu atomlarda enerji hidrojen atomundan farklı olarak baş kuantum sayısı
ve azimutal/orbital kuantum sayısına (l) bağlıdır. Örneğin hidrojen atomunda 2s ve 2p ikincil yörüngesinin enerjileri aynıdır. Diğer atomlarda ise elektronların birbirini itmesinden dolayı 2p ikincil yörüngesinin enerjisi 2s’in enerjisinden daha büyüktür. Fakat burada istisnai bir durum var. O da 4s enerji seviyesi 3d’den daha önce dolmaktadır. Gerçekten de çok elektronlu atomlarda elektronların etkileşimleri nedeniyle 4s seviyesinin enerjisi 3d’den daha düşük olmaktadır. Sıralama ise s<p<d<f şeklindedir.Pauli dışarlama ilkesi
Bu ilke Avusturyalı fizikçi Wolfgang Pauli adına ‘Pauli dışarlama ilkesi’ olarak anılır. Yine bu ilkeye göre bir orbitalde kuantum sayıları aynı olan iki elektron bulunamaz. Bunlardan birinin spini muhakkak diğerlerinden farklı olmalıdır. Ya da diğer bir ifadeyle, atomdaki elektronların bütün kuantum sayıları aynı olamaz (n, l, m, s). Örneğin n+1/2 ise n, l ya da s kesinlikle -1/2 olmak durumundadır. Farz edelim ki spin sayıları aynı, bu durumda atom helyum çekirdeği haline gelecek ve bir bozon olacaktır. Bu da Bose-Einstein istatistiğine uyan parçacıklardır. Fakat bu durum helyum için geçerli olduğu için diğer atomun elektronları bu durumu desteklemez ve spin bu kez Fermi-Dirac istatistiğine uyan bir parçacık olarak görev alır ve bu durum Pauli dışarlama ilkesini destekler.
Hund kuralı
Elektronlar, enerji katmanlarındaki eş enerjili orbitallere (s, p veya f gibi) paralel spinli olmak üzere yarı orbital sayısı en fazla olacak şekilde yerleşirler. Bu kurala kısaca ‘Hund kuralı’ ya da ‘maksimum düzensizlik kuralı’ denir. Yine bu kurala göre mevcut olan orbitallerin her birine birer elektron girmedikçe aynı orbitalle ikinci bir elektron giremez ve elektronlar farklı orbitallere yerleşirken paralel spin oluştururlar.
İsmail Çelik
Kaynaklar:
[1]. Prof.Dr.Zekiye Çınar – Kuantum Kimyası (Çağlayan Yayınları)
[2]. Prof.Dr.Fevzi Köksal – Doç.Dr.Rahmi Köseoğlu – Kuantum Kimyası (Bilim Yayınları-2012)
[3]. Prof.Dr.Yüksel Sarıkaya – Fizikokimya (Gazi Kitabevi Yayınları-2011)
[4]. Yrd.Doç.Dr.Soner Ergül – Genel Kimya (Anı Yayıncılık-2009)
