İçeriğe geç

9. sınıf · Kimya · 6. hafta (19-23 Ekim 2026)

Atom Orbitalleri ve Elektron Dizilimi

ETKİLEŞİM teması · Konu özeti

Etkinlikler
Bu hafta

Modern atom teorisine (bulut modeline) göre elektronlar çekirdek etrafında sabit çizgisel yörüngelerde değil, bulunma olasılıklarının yüksek olduğu üç boyutlu hacimsel bölgelerde yani 'orbitallerde' hareket ederler. Peki çok elektronlu bir atomda elektronlar bu orbitallere hangi sırayla ve hangi kurallara göre yerleşir? Bu hafta Türkiye Yüzyılı Maarif Modeli'nin 'Etkileşim' teması kapsamında s, p, d, f atom orbitallerini, orbitallerin bağıl enerjilerini ve elektron dizilimi kurallarını (Aufbau, Pauli, Hund) öğreneceğiz.

1. Temel Enerji Düzeyleri ve Atom Orbitalleri (s, p, d, f)

Modern atom teorisinde elektronların çekirdek çevresinde bulunma olasılığının en yüksek olduğu üç boyutlu uzay bölgelerine orbital (elektron bulutu) adı verilir. Çekirdekten olan uzaklığı belirten temel enerji düzeyleri (kabuklar/katmanlar) n = 1, 2, 3, 4... sayılarıyla ifade edilir ve her temel enerji düzeyi kendi numarası kadar alt kabuk (orbital türü) içerir.

Dört temel orbital türü vardır: s, p, d ve f orbitalleri. Bir orbital en fazla 2 elektron alabilir. Buna göre: • s alt kabuğu: 1 orbitalden oluşur, en fazla 2 elektron alır (1. enerji düzeyinden itibaren her katmanda bulunur). • p alt kabuğu: Eş enerjili 3 orbitalden oluşur, en fazla 6 elektron alır (2. enerji düzeyinden itibaren bulunur). • d alt kabuğu: Eş enerjili 5 orbitalden oluşur, en fazla 10 elektron alır (3. enerji düzeyinden itibaren bulunur). • f alt kabuğu: Eş enerjili 7 orbitalden oluşur, en fazla 14 elektron alır (4. enerji düzeyinden itibaren bulunur).

ENERJİ DÜZEYLERİ, ALT KABUKLAR VE ORBİTAL KAPASİTELERİs ve p Orbitalleris: 1 orbital, en çok 2 e⁻(1. katmandan itibaren var)p: 3 orbital, en çok 6 e⁻(2. katmandan itibaren var)d ve f Orbitallerid: 5 orbital, en çok 10 e⁻(3. katmandan itibaren var)f: 7 orbital, en çok 14 e⁻(4. katmandan itibaren var)Katman Kapasitesi (2n²)n=1 (K): s -> 2 e⁻n=2 (L): s, p -> 8 e⁻n=3 (M): s, p, d -> 18 e⁻n=4 (N): s, p, d, f -> 32 e⁻

2. Atom Orbitallerinin Bağıl Enerjileri

Çok elektronlu atomlarda bir orbitalin enerjisi hem bulunduğu temel enerji düzeyine (n) hem de orbitalin türüne (s, p, d, f) bağlıdır. Aynı temel enerji düzeyinde bulunan orbitallerin bağıl enerjileri s < p < d < f şeklinde sıralanır (örneğin 3s < 3p < 3d). Aynı tür orbitallerde ise katman sayısı (n) büyüdükçe çekirdekten uzaklaşıldığı için orbitalin enerjisi artar (1s < 2s < 3s < 4s).

Bilimsel spektroskopik verilere göre ilk 36 element için atom orbitallerinin bağıl enerji artış sırası şöyledir: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p. Burada en dikkat çekici nokta, 4. katmana ait 4s orbitalinin enerjisinin, 3. katmana ait 3d orbitalinin enerjisinden daha düşük olmasıdır. Bu nedenle elektron diziliminde 3p dolduktan sonra elektronlar 3d'den önce 4s orbitaline yerleşir!

ATOM ORBİTALLERİNİN BAĞIL ENERJİ SIRASI (AUFBAU)Bağıl Enerji Artış Sırası• Çekirdekten uzaklaştıkça enerji artar• 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p• Dikkat: 4s orbitalinin enerjisi 3d’den DÜŞÜKTÜR!• Önce 4s dolar, sonra 3d orbitali dolarEş Enerjili Orbitaller• Aynı alt kabuktaki orbitaller eş enerjilidir• 2px = 2py = 2pz (3 adet eş enerjili p orbitali)• 3d alt kabuğunda 5 adet eş enerjili orbital var• Aynı n değerinde enerji: s < p < d < f

3. Elektron Dizilimi Kuralları: Aufbau, Pauli ve Hund

Temel haldeki (en düşük enerjili ve kararlı durumdaki) bir atomun elektronları orbitallere yerleşirken üç temel ilkeye uyar: 1. Aufbau (İnşa Etme) Kuralı: Elektronlar her zaman enerjisi en düşük olan orbitalden (1s'den) başlayarak artan enerji sırasına göre orbitallere yerleşir. Bir alt enerji düzeyi tamamen dolmadan bir üst enerji düzeyine elektron geçmez.

2. Pauli Dışlama İlkesi: Bir orbitalde en fazla 2 elektron bulunabilir ve bu iki elektronun kendi ekseni etrafındaki dönme yönleri (spinleri) birbirine zıt (↑↓) olmak zorundadır. Bir orbitalde aynı yönlü (↑↑) iki elektron kesinlikle bulunamaz. 3. Hund Kuralı: Eş enerjili orbitallere (örneğin 3 adet p orbitaline veya 5 adet d orbitaline) elektronlar yerleşirken önce her bir orbitale birer birer ve aynı yönlü (paralel spinli: ↑ ↑ ↑) yerleşir; yarı doluluk tamamlandıktan sonra kalan elektronlar zıt spinli olarak eşleşmeye başlar.

ELEKTRON DİZİLİMİNİN ÜÇ TEMEL KURALI1. Aufbau Kuralı(İnşa Etme İlkesi)Elektronlar en düşük enerjiliorbitalden (1s) başlayaraksırayla yerleşir2. Pauli İlkesiBir orbitale en fazla 2 elektronyerleşebilirBu iki elektronun dönme yönü(spinleri) ZIT olmalıdır (↑↓)3. Hund KuralıEş enerjili orbitallere (p, d, f)elektronlar önce TEKER TEKERve AYNI yönlü (↑ ↑ ↑) yerleşir,sonra eşleşmeye başlar

4. Temel Hal Elektron Dizilimi Uygulamaları

Nötr bir atomda elektron sayısı proton sayısına (atom numarasına) eşittir. Örneğin Azot (₇N) atomunun 7 elektronu vardır; dizilimi 1s² 2s² 2p³ şeklindedir. 1s ve 2s orbitalleri tam dolu (2 adet tam dolu orbital), 2p alt kabuğundaki 3 orbital ise Hund kuralı gereği birer elektron alarak yarı doludur (3 adet yarı dolu orbital).

Kalsiyum (₂₀Ca) atomunun 20 elektronu vardır: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² (10 tam dolu orbital). Atom numarası 20'yi geçen geçiş metallerinde ise 4s²'den sonra 3d orbitalleri dolmaya başlar; örneğin Skandiyum (₂₁Sc) atomunun dizilimi 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹ şeklindedir.

5. Özel Durum: Krom (₂₄Cr) ve Bakır (₂₉Cu) Atomları

Atomlarda en son alt kabuğun tamamen yarı dolu (s¹, p³, d⁵) veya tamamen tam dolu (s², p⁶, d¹⁰) olması atoma ekstra bir kararlılık (küresel simetri) kazandırır. Bu nedenle atom numarası 24 olan Krom (₂₄Cr) ve atom numarası 29 olan Bakır (₂₉Cu) atomlarında 4s orbitalinden bir elektron kendiliğinden 3d orbitaline geçer.

Buna göre ₂₄Cr atomunun temel hal elektron dizilimi 4s² 3d⁴ ile bitmez; 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵ şeklinde biter (6 tane yarı dolu orbitali vardır!). Benzer şekilde ₂₉Cu atomunun temel hal dizilimi 4s² 3d⁹ ile bitmez; 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d¹⁰ şeklinde biter. Bu geçiş dışarıdan enerji alınarak değil, kararlı olmak için kendiliğinden gerçekleştiğinden bu dizilimler uyarılmış hal değil temel haldir!

ÖRNEK ELEKTRON DİZİLİMLERİ VE ORBİTAL ŞEMASIKarbon (₆C) ve Azot (₇N)₆C: 1s² 2s² 2p² (2 yarı dolu)₇N: 1s² 2s² 2p³ (3 yarı dolu)₈O: 1s² 2s² 2p⁴ (2 yarı dolu)₁₀Ne: 1s² 2s² 2p⁶ (Tam dolu)Potasyum (₁₉K) ve Ca (₂₀Ca)₁₉K: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹₂₀Ca: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²₂₁Sc: ... 3p⁶ 4s² 3d¹30’a kadar dizilim kuralıÖzel Küresel Simetri!₂₄Cr: ... 4s¹ 3d⁵ (4s² 3d⁴ değil!)₂₉Cu: ... 4s¹ 3d¹⁰ (4s² 3d⁹ değil!)Kararlılık için kendiliğindengerçekleşen temel hal dizilimi

6. İyonlarda Elektron Dizilimi ve İzoelektronik Tanecikler

Anyonlarda (elektron almış negatif iyonlarda) toplam elektron sayısı bulunur ve Aufbau sırasına göre dizilim yapılır (örneğin ₈O²⁻ iyonunda 10 elektron vardır: 1s² 2s² 2p⁶). Katyonlarda (elektron vermiş pozitif iyonlarda) ise elektron her zaman en dış katmandan (baş kuantum sayısı n en büyük olan orbitalden) koparılır.

Özellikle atom numarası 20'den büyük olan atomlardan elektron koparılırken önce 3d'den değil, en dış katman olan 4s orbitalinden elektron koparılır! Örneğin ₂₂Ti atomunun dizilimi ...3p⁶ 4s² 3d² iken, 2 elektron verdiğinde oluşan ₂₂Ti²⁺ iyonunun dizilimi 4s'deki iki elektronun kopmasıyla ...3p⁶ 3d² şeklinde olur. Elektron sayıları ve elektron dizilimleri tamamen aynı, proton sayıları farklı olan taneciklere ise izoelektronik tanecikler denir.

Örnekler

  1. Örnek 1Fosfor (₁₅P) atomunun temel hal elektron dizilimini yazarak tam dolu ve yarı dolu orbital sayılarını bulunuz.

    Cevabı göster

    ₁₅P: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³. Burada 1s(1), 2s(1), 2p(3) ve 3s(1) olmak üzere toplam 6 tane tam dolu orbital vardır. En sondaki 3p³ alt kabuğundaki 3 orbital ise Hund kuralına göre birer elektron aldığı için 3 tane yarı dolu orbital vardır.

  2. Örnek 22p, 3s, 3d, 4s ve 4p orbitallerini çok elektronlu bir atomdaki bağıl enerjilerine göre küçükten büyüğe doğru sıralayınız.

    Cevabı göster

    Aufbau bağıl enerji sırasına göre: 2p < 3s < 4s < 3d < 4p şeklinde sıralanır (4s orbitalinin enerjisi 3d'den daha düşüktür).

  3. Örnek 3Oksijen (₈O) atomunun 2p⁴ alt kabuğundaki 4 elektron 3 eş enerjili p orbitaline Hund kuralına ve Pauli ilkesine göre nasıl yerleşir?

    Cevabı göster

    Hund kuralına göre önce 3 p orbitaline birer elektron aynı yönlü (↑ ↑ ↑) olarak yerleşir. 4. elektron ise bu orbitallerden herhangi birine Pauli ilkesi gereği zıt yönlü (↑↓) olarak yerleşir. Sonuçta 2p⁴'te 1 tam dolu ve 2 yarı dolu orbital oluşur.

  4. Örnek 4Krom (₂₄Cr) atomunun temel hal elektron dizilimini yazınız ve neden 4s² 3d⁴ şeklinde bitmediğini açıklayınız.

    Cevabı göster

    ₂₄Cr: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵. Küresel simetri kararlılığına ulaşmak için 4s orbitalindeki bir elektron kendiliğinden 3d orbitaline geçerek hem 4s hem de 3d orbitallerinin tamamen yarı dolu ve kararlı olmasını sağlar.

  5. Örnek 5₁₁Na⁺, ₉F⁻ ve ₁₀Ne taneciklerinin elektron dizilimlerini yazarak birbirleriyle izoelektronik olup olmadıklarını belirleyiniz.

    Cevabı göster

    ₁₁Na⁺ (10 e⁻): 1s² 2s² 2p⁶ | ₉F⁻ (10 e⁻): 1s² 2s² 2p⁶ | ₁₀Ne (10 e⁻): 1s² 2s² 2p⁶. Her üç taneciğin de proton sayıları farklı, elektron sayıları (10) ve elektron dizilimleri aynı olduğu için birbirleriyle izoelektroniktirler.

Etkinlikler

Soruları çözün; her cevaptan sonra doğru mu yanlış mı olduğunu hemen göreceksiniz.

  1. 13. temel enerji düzeyinde (n = 3) bulunan orbital türleri ve bu katmanın alabileceği maksimum elektron sayısı aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?

  2. 2Çok elektronlu bir atomda aşağıdaki orbitallerden hangisinin bağıl enerjisi diğerlerinden daha YÜKSEKTİR?

  3. 3'Eş enerjili orbitallere elektronlar yerleşirken önce her bir orbitale teker teker ve aynı spinli olarak yerleşir, daha sonra zıt spinli olarak eşleşir.' tanımı aşağıdaki kurallardan hangisine aittir?

  4. 4Temel haldeki Kükürt (₁₆S) atomunun elektron dizilimiyle ilgili aşağıdakilerden hangisi YANLIŞTIR?

  5. 5Bakır (₂₉Cu) atomunun temel hal elektron dizilimi hangi orbital ile sonlanır?

  6. 6Aşağıdaki ifadelerin doğru (D) ya da yanlış (Y) olduğunu belirleyiniz.

    • Bir orbital türü ne olursa olsun (s, p, d veya f) tek bir orbital en fazla 2 elektron alabilir.
    • d alt kabuğu eş enerjili 5 orbitalden oluşur ve toplam en fazla 10 elektron alabilir.
    • 2. temel enerji düzeyinde (n = 2) 2d orbitalleri bulunur.
    • Temel haldeki ₆C (Karbon) atomunun elektron dizilimi 1s² 2s² 2p² olup 2 tane yarı dolu orbitali vardır.
    • ₂₄Cr atomunun ...4s¹ 3d⁵ şeklindeki elektron dizilimi uyarılmış bir haldir.

  7. 7Aşağıdaki alt kabukları ve ilkeleri karşılıklarıyla eşleştiriniz.

    Soldan bir öğeye, sonra sağdaki eşine dokunun.

  8. 8Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerleri uygun kavramlarla tamamlayınız.

    1. Modern atom teorisinde elektronların çekirdek etrafında bulunma olasılığının yüksek olduğu bölgelere denir.
    2. Aufbau sırasına göre 3p orbitali tamamen dolduktan sonra elektronlar 3d'den önce orbitaline yerleşir.
    3. İçerisinde yalnızca 1 elektron bulunan orbitallere dolu orbital adı verilir.
    4. Elektron sayıları ve elektron dizilimleri aynı, proton sayıları farklı olan taneciklere tanecikler denir.
    5. Bir atomun en dış alt kabuğunun yarı dolu veya tam dolu olmasıyla kazandığı kararlılığa simetri denir.

  9. 9Temel haldeki ₇N (Azot), ₈O (Oksijen) ve ₉F (Flor) atomlarının elektron dizilimlerini yazarak her birinin yarı dolu orbital sayısını Hund kuralına göre karşılaştırınız.

Kısaca

  • Atomda temel enerji düzeyleri (katmanlar) n = 1, 2, 3, 4... tam sayılarıyla (veya K, L, M, N... harfleriyle) gösterilir ve alt enerji düzeylerine (s, p, d, f orbitallerine) ayrılır.
  • Her bir orbital en fazla 2 elektron alabilir: s alt kabuğu 1 orbital (en çok 2 e⁻), p alt kabuğu 3 orbital (en çok 6 e⁻), d alt kabuğu 5 orbital (en çok 10 e⁻) ve f alt kabuğu 7 orbital (en çok 14 e⁻) içerir.
  • Çok elektronlu atomlarda orbitallerin bağıl enerjileri çekirdekten uzaklaştıkça ve alt kabuk türüne göre artar: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p.
  • Aufbau kuralına göre elektronlar her zaman en düşük enerjili orbitalden (1s) başlayarak daha yüksek enerjili orbitallere doğru sırayla yerleşir.
  • Pauli ilkesine göre bir orbitale yerleşen en fazla 2 elektronun dönme yönleri (spinleri) birbirine zıt (↑↓) olmak zorundadır.
  • Hund kuralına göre eş enerjili orbitallere (örneğin 3 adet p orbitaline) elektronlar önce teker teker ve aynı yönlü (paralel spinli) yerleşir, daha sonra zıt spinli olarak eşleşir.

Bu dersin öteki kaynakları