Elementler ve Elektron Dizilimi - Değerlik Elektronları

Elektron dizilimi: yarılmamış bir atomdaki elektronların konumlarını gösterir Kimyabilimciler, temel fizik bilgilerine dayanarak, atomların elektron dizilimlerine göre nasıl davranabilecekleri konusunda fikir yürütebilirler Elektron dizilimi, bir atomun kararlılık, kaynama noktası ve iletkenlik gibi özellikleri hakkında bilgi verir Atomların son enerji düzeylerine (en dış yörüngelerine) “valans düzeyi”, burada yer alan elektronlara da “valans elektronları” adı verilirKimyasal tepkimelerde birinci derecede önem taşıyan elektronlar, valans elektronlarıdır

Bir elementin periyodik tablodaki yerine bakarak, o elementin elektron dizilimi de anlaşılabilir Aynı grupta (dikey sırada) yer alan elementlerin elektron dizilimleri büyük benzerlik gösterir ve bu nedenle de kimyasal tepkimelerde benzer şekilde davranırlar
Elektron Dizilişleri
Elektronların orbitalleri doldurmasında belirli kurallar vardır. Bunlar şöyle özetlenebilir:
Elektronlar öncelikle enerjisi en az olan orbitali doldurur. Bir orbitalin enerjisi çekirdeğe yaklaştıkça azalır. Aynı temel enerji düzeyindeki orbitallerin enerjileri arasındaki ilişki s < p < d < f şeklindedir. Buna göre enerjisi en az olan orbital 1s dir.
Bir orbital en fazla iki elektron taşıyabilir. Bir orbitaldeki iki elektronun dönme yönleri zıttır. bu ilkeye Pauli dışlama ilkesi denir. Elektronların bu şekilde dönmeleri, oluşturdukları manyetik alan yönlerinin zıt olmasını sağlar. Bu şekilde elektronlar sanki zıt kutupları yan yana getirilmiş iki mıknatıs gibi birbirini çeker.
Şu anda uygulanan en düşük enerjiden en yükseğe doğru elektronların sıralanışı,
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 şeklinde devam eder.
Bir orbital ve içindeki elektronlar, bir çember ve içine çizilen çapraz çizgi veya oklarla gösterilir.
1H: 1s1
2He: 1s2
5B: 1s2 2s2 2p1
Aynı temel enerji düzeyindeki eş enerjili orbitallere elektronlar önce teker teker girer. Tüm orbitaller yarı dolu hale geldikten sonra orbitaller tam dolu hale geçmeye başlar. Bu kurala Hund (Hunt) kuralı denir.
6C: 1s2 2s2 2p2
8O: 1s2 2s2 2p4
10Ne: 1s2 2s2 2p6
Bir atomdaki orbitallerin tümünün tam dolu veya bazılarının tam dolu diğerlerinin yarı dolu olması hâline küresel simetrik elektron dizilişi denir. Elektron dizilişi s1, s2, p3, p6, d5, d10, f7, f14 ile biten atomlar küresel simetrik elektron dağılımına sahiptir. Bu tür atomlar, diğerlerine göre daha düşük enerjili olup daha kararlı yapıdadır.
Küresel simetri nedeniyle elektron dizilişlerinde aşağıdaki değişmeler olur.
ns2 (n-1) d4 yerine ns1 (n-1) d5
ns2 (n-1) d9 yerine ns1 (n-1) d10
Örneğin 24Cr’un elektron dizilişi: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 şeklinde değil, 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 şeklindedir.
Aynı durum 29Cu’da da vardır. 29Cu’nun gerçek elektron dizilişi ise,
29Cu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 şeklinde yazılır.
Bu değişmeler yalnız ns ve (n-1)d orbitalleri arasında olur. Diğerlerinde bu tür değişme yoktur.
Elektron Dizilişlerinin Kısa Yazılışı
Atomların elektron dizilişleri soy gaz olarak bilinen ve elektron dizilişleri s2 p6 ile biten elementlerden yararlanılarak kısaltılabilir. Örneğin;
10Ne : 1s2 2s2 2p6,
11Na : 1s2 2s2 2p6 3s1‘dir.
Na’un ilk 10 elektronunun dizilişi Ne’daki gibidir. Bu nedenle Na’un elektron dizilişi;
11Na : [Ne] 3s1
şeklinde kısaltılabilir.
Uyarılmış Atomların Elektron Dizilişi
Uyarılmış atomların elektronlarından bazıları temel hal enerji düzeyinden daha yüksek enerji düzeylerine atlamış durumdadır.
11Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 (temel hâl)
11Na : 1s2 2s2 2p6 3p1 (uyarılmış hâl)

Değerlik Elektronları


Bir atomda iç enerji düzeylerindeki elektronlar atom çekirdeğine daha yakın olduklarından atoma daha sıkı bağlıdır. Ancak en dış enerji düzeyindeki elektronlar atoma daha gevşek bağlıdır. Elementlerin tepkimeye girerken aldıkları, verdikleri veya ortaklaşa kullandıkları elektronlar, atomun en dış katmanındaki bu gevşek bağlı elektronlardır. Elementlerin kimyasal özelliklerini belirleyen bu elektronlara değerlik elektronları denir. Değerlik elektron sayıları aynı olan elementlerin kimyasal özellikleri benzerdir.
İyonların Elektron Dizilişi
Negatif yüklü bir iyonun elektron dizilişlerinde iyonun sahip olduğu toplam elektronlar en düşük enerjili orbitalden başlanarak orbitallere yazılır.
Nötr azotun elektron dizilişi: 7N: 1s2 2s2 3p3‘tür.
N-3 iyonunun elektron dizilişi: 7N-3: 1s2 2s2 2p6‘dır.
Pozitif yüklü bir iyonun elektron dizilişlerinde, önce atomun nötr haldeki elektron dizilişi yazılır. Sonra yüksek enerjili orbitallerden başlanarak yük sayısı kadar elektron orbitallerden çıkarılır.
17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
17Cl+5 : 1s2 2s2 2p6 3s2
Geçiş elementlerinde, önce en yüksek enerji düzeyindeki s orbitallerinden, sonra da bir alt enerji düzeyindeki d orbitallerinden elektronlar koparılır.
26Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
26Fe+2 : [18Ar] 3d6