Sorunun Çözümü
Verilen soru, baş kuantum sayısı n=4 olan bir elektron için hangi ifadenin yanlış olduğunu sormaktadır. Her bir seçeneği inceleyelim:
- A) s, p, d ve f orbitallerinde olabilir.
Baş kuantum sayısı n=4 olduğunda, açısal momentum kuantum sayısı (\(\ell\)) 0'dan (n-1)'e kadar değerler alabilir. Yani \(\ell\) = 0, 1, 2, 3 olabilir.
\(\ell\) = 0 (s orbitali), \(\ell\) = 1 (p orbitali), \(\ell\) = 2 (d orbitali), \(\ell\) = 3 (f orbitali) anlamına gelir. Dolayısıyla, n=4 olan bir elektron s, p, d ve f orbitallerinde bulunabilir. Bu ifade doğrudur. - B) Atom numarası en az 19 olabilir.
n=4 olan bir elektron, 4. enerji seviyesinde bulunur. Periyodik tabloda 4. periyot elementleri 4s orbitali ile başlar. 4s orbitaline ilk elektron giren element Potasyum (K) olup atom numarası Z=19'dur (Elektron dizilimi: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹). Dolayısıyla, n=4 değerini alan bir elektron içeren bir atomun atom numarası en az 19 olabilir. Bu ifade doğrudur. - C) Spin kuantum sayısı (ms) = \(+\frac{1}{2}\) olabilir.
Spin kuantum sayısı (ms) sadece \(+\frac{1}{2}\) veya \(-\frac{1}{2}\) değerlerini alabilir. Bu nedenle, \(+\frac{1}{2}\) değeri alması mümkündür. Bu ifade doğrudur. - D) n + \(\ell\) değeri 3 olabilir.
n=4 için \(\ell\) değerleri 0, 1, 2, 3 olabilir.
Eğer \(\ell\) = 0 ise, n + \(\ell\) = 4 + 0 = 4.
Eğer \(\ell\) = 1 ise, n + \(\ell\) = 4 + 1 = 5.
Eğer \(\ell\) = 2 ise, n + \(\ell\) = 4 + 2 = 6.
Eğer \(\ell\) = 3 ise, n + \(\ell\) = 4 + 3 = 7.
Görüldüğü gibi, n=4 olan bir elektron için n + \(\ell\) değeri en az 4 olabilir. 3 olamaz. Bu ifade yanlıştır. - E) Enerjisi 3d orbitalininkinden daha az olabilir.
Orbitallerin enerjisi (n + \(\ell\)) kuralına göre belirlenir. (n + \(\ell\)) değeri küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür. Eğer (n + \(\ell\)) değerleri eşitse, n değeri küçük olan orbitalin enerjisi daha düşüktür.
3d orbitali için: n=3, \(\ell\)=2. n + \(\ell\) = 3 + 2 = 5.
n=4 olan bir elektron 4s orbitalinde bulunabilir. 4s orbitali için: n=4, \(\ell\)=0. n + \(\ell\) = 4 + 0 = 4.
4s orbitalinin (n + \(\ell\)) değeri (4) 3d orbitalinin (n + \(\ell\)) değerinden (5) daha küçüktür. Bu nedenle 4s orbitalinin enerjisi 3d orbitalinin enerjisinden daha düşüktür. Dolayısıyla, n=4 olan bir elektronun enerjisi 3d orbitalininkinden daha az olabilir (örneğin 4s orbitalinde ise). Bu ifade doğrudur. - Doğru Seçenek D'dır.