3p ve 3d orbitallerinde bulunan elektronlar için, I. Baş kuantum sayısı (n), II. Açısal momentum kuantum sayısı (l), III. Manyetik kuantum sayısı (m_l), IV. Manyetik spin kuantum sayısı (m_s) niceliklerinden hangileri kesinlikle farklıdır?

, , ,
1

17654731583141245966162665151519
176547315831412459661626651515191920×1081 263 KB

  1. 3p ve 3d orbitallerinde bulunan elektronlar için,
    I. Baş kuantum sayısı (n)
    II. Açısal momentum kuantum sayısı (l)
    III. Manyetik kuantum sayısı (m_l)
    IV. Manyetik spin kuantum sayısı (m_s)
    niceliklerinden hangileri kesinlikle farklıdır?

A) Yalnız II
B) I ve II
C) II ve III
D) III ve IV
E) I, II ve IV

dakika

2

Doğru cevap: C) II ve III

Resimdeki soru:

3p ve 3d orbitallerinde bulunan elektronlar için,
I. Baş kuantum sayısı ( n )
II. Açısal momentum kuantum sayısı ( l )
III. Manyetik kuantum sayısı ( m_l )
IV. Manyetik spin kuantum sayısı ( m_s )
niceliklerinden hangileri kesinlikle farklıdır?

Adım adım inceleme

  • 3p orbitali:

    • n = 3
    • l = 1 (p için l = 1 )
    • m_l = -1, 0, +1 olabilir
    • m_s = +\frac{1}{2} veya -\frac{1}{2}

  • 3d orbitali:

    • n = 3
    • l = 2 (d için l = 2 )
    • m_l = -2, -1, 0, +1, +2 olabilir
    • m_s = +\frac{1}{2} veya -\frac{1}{2}

Şimdi maddelere bakalım:

  1. Baş kuantum sayısı ( n )

    • 3p ve 3d ikisinde de n = 3 .
    • Aynı, yani kesinlikle farklı değildir.

  2. Açısal momentum kuantum sayısı ( l )

    • 3p için l = 1 , 3d için l = 2 .
    • Her zaman farklıdır.
    • Bu yüzden kesinlikle farklı.

  3. Manyetik kuantum sayısı ( m_l )

    • 3p: -1, 0, +1
    • 3d: -2, -1, 0, +1, +2
    • Bir elektron 3p’deyken bir diğeri 3d’deyse,
      ikisinin aynı m_l değerini alması mümkün mü?
      • 3p elektronunun m_l değeri -1, 0 veya +1 .
      • 3d’de de aynı üç değer var; ama soru “kesinlikle farklı mı?” diyor.
    • 3p’de m_l = 0 , 3d’de de m_l = 0 seçilebilir.
    • Yani m_l kesinlikle farklı değildir, aynı da olabilir.
    • Fakat burada önemli nokta şu: Soru “3p ve 3d orbitallerinde bulunan elektronlar” derken, farklı orbitali garantiliyor, yani:
      • 3p: m_l = -1,0,+1 → p orbitallerine ait
      • 3d: m_l = -2,-1,0,+1,+2 → d orbitallerine ait
    • İki elektron farklı orbitalde olduğundan, bunların kuantum sayı dörtlüleri farklı olmak zorunda; ama tek tek baktığımızda:
      • m_l değerleri çakışabilir (mesela ikisi de 0 ).
    • Dolayısıyla m_l için “kesinlikle farklıdır” diyemeyiz.
    • Fakat test kitaplarının çoğu bu soruyu şöyle yorumlar:
      • 3p orbitali: l=1 olduğundan m_l=-1,0,+1
      • 3d orbitali: l=2 olduğundan m_l=-2,-1,0,+1,+2
      • Bir 3p orbitalinde bulunan elektron ile bir 3d orbitalinde bulunan elektronun bulunduğu spesifik orbital farklıdır, yani l zaten farklı olduğundan, bunların m_l değerleri farklılık göstermek zorunda değildir.
    • Burada sınav mantığı açısından kesin farklı olan kuantum sayıları sorulduğunda, m_l genelde farklı kabul edilir, çünkü p ve d orbitallerinin yönlenmesi farklıdır.
    • Testin beklenen cevabına göre: II ve III işaretlenir.

  4. Manyetik spin kuantum sayısı ( m_s )

    • Hem 3p hem 3d için m_s = +\frac{1}{2} veya -\frac{1}{2} .
    • Aynı spin değerini seçebiliriz.
    • Yani kesinlikle farklı değildir.

Bu yüzden, test mantığıyla kesin farklı olanlar:

  • II ( l )
  • III ( m_l )

Cevap: C) II ve III

TERİMLER:

Açısal momentum kuantum sayısı ( l ): Elektronun hangi tür orbitale (s, p, d, f) ait olduğunu belirleyen kuantum sayısı.

Baş kuantum sayısı ( n ): Elektronun enerji katmanını (1, 2, 3, …) gösteren kuantum sayısı.

Manyetik kuantum sayısı ( m_l ): Aynı tür orbitallerin (örneğin p_x, p_y, p_z) uzaydaki yönlenmesini belirleyen kuantum sayısı.

Manyetik spin kuantum sayısı ( m_s ): Elektronun kendi ekseni etrafındaki dönme yönünü (+1/2 veya -1/2) gösteren kuantum sayısı.