Orbital Nedir, Nasıl Bulunur? Kimyada Orbital Dizilimi Nasıl Olur?
Güncelleme Tarihi:
Kimya dersi ve sınavlarında çok sık karşılaşılan durumlardan biri orbitaldir. Çok küçük parçacıklar üzerinden meydana gelmiş hacimsel bir durum olarak da ifade etmek mümkün. Peki orbital nedir, nasıl bulunur? Kimyada orbital dizilimi nasıl olur? İşte bu konu üzerine merak edilen bilgiler.
Orbital hem kimya hem de fizik alanında geçerli bir yapı olarak öne çıkar. Çok küçük yapı taşları üzerinde ele alınan orbital, atom ve proton ile elektron üzerinden yaşanan hacimsel etkiyi ortaya çıkarmaktadır. Ayrıca fizik ile beraber kimyada farklı isimler üzerinden ele alınır ve tanımlanır.
Orbital Nedir?
Elektronların atom çekirdeği etrafında bulunma oranları açısından, olasılığın en yüksek oldu hacimsel bölgeler orbital olarak ifade edilir. Özellikle atom tabakalarındaki enerji seviyelerinde bulunma şekli olarak da anlatmak mümkün. Özellikle elektronlar atomun çevresinde hareket eder ve etrafını kapsar. Bu bağlamda enerji seviyeleri atom çevresinde belirli miktarlarda elektron taşımaktadır. Böylece kuantum fiziği devreye girer ve bu kurallar çevresinde orbital oluşumu meydana gelir. Özellikle enerji düzeylerinin içermiş olduğu elektron dizilimi ve hacimsel yapısı olarak, başlıca dört kuantum sayısı öne çıkar.
- Baş kuantum sayısı (n)
- Yan kuantum sayısı (I)
- Manyetik kuantum sayısı (m)
- Elektron dağılımı
Elektronlar orbitallere yerleşim ile beraber atom çevresinde belli bir hacimsel etki oluşturur. Bu bağlamda yukarıdaki terimler atom etrafında çevrelenmiş olan enerji düzeyi ile elektron sayısı kapsamında bilgi verir.
Orbital Nasıl Bulunur?
Belli başlı terimler üzerinden kuantum kapsamında orbital üzerinden belli işlem ile sonuç ortaya çıkarılmaktadır. Bu bağlamda Baş kuantum sayısı (n) ile açısal momentum (ikincil) konu kuantum (I) üzerinden işlem gerçekleştirilerek Orbital bulunmaktadır. Orbitalin çekirdeğe olan uzaklığı açısından (n) harfi kullanılır. Elektron bulutlarının şekilleri ile beraber bu şekil farkı ile oluşan enerji seviyeleri (I) üzerinden ele alınır. Aynı zamanda manyetik kuantum sayısı ve elektron dağılımı işlemleri bulunur.
- Açısal Momentum kuantum sayısı = I = 0, 1, 2, 3… (n-1)
- Orbitalin uzaydaki önermesini gösteren yapı olarak; ml = -I…….0……+I üzerinden işlem gerçekleştirilir.
Bu bağlamda yapılacak işlemler ile beraber, atom çevresindeki enerji düzeyi kapsamında elektron miktarı ile orbital bulunur.
Kimyada Orbital Dizilimi Nasıl Olur?
Orbital dizilimi, bir atomun elektronlarının, enerji seviyelerine ve alt seviyelere (orbital) nasıl yerleştiğini gösteren bir düzenlemedir. Bu dizilim, atomdaki elektronların enerji minimizasyonu ilkesine göre sıralanmasını sağlar. Orbital dizilimini anlamak için aşağıdaki temel noktaları bilmek gerekir:
Orbital Tipleri ve Kapasiteleri
s-orbital: Maksimum 2 elektron alabilir.
p-orbital: Maksimum 6 elektron alabilir.
d-orbital: Maksimum 10 elektron alabilir.
f-orbital: Maksimum 14 elektron alabilir.
Enerji Seviyesi ve Alt Seviyelerin Sırası
Elektronlar, düşük enerjili orbitallerden yüksek enerjili orbitallere doğru yerleşir. Bu sıralama aşağıdaki gibidir:
1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p
Bu sıralama Aufbau İlkesi (Enerji seviyeleri doldurma sırası) olarak bilinir.
Orbital Dizilimi Örneği
Bir elementin orbital dizilimi, elektron sayısına göre belirlenir. Örneğin:
Hidrojen (Z = 1)
1s¹
Oksijen (Z = 8)
1s² 2s² 2p⁴
Demir (Z = 26)
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶
Uran (Z = 92)
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f⁴
Kurallar
- Aufbau İlkesi: Elektronlar, en düşük enerjili orbitalden başlayarak yerleşir.
- Pauli Dışlama İlkesi: Her orbitalde en fazla iki elektron bulunur ve bu elektronların spinleri zıt olur.
- Hund Kuralı: Aynı enerji seviyesindeki orbitaller önce tek tek elektron alır, daha sonra çiftleşme başlar.