Bir atomun “kimliği” sadece proton sayısıyla değil, elektronların nasıl yerleştiğiyle de ortaya çıkar, çünkü tepkimeler, bağlar ve periyodik eğilimler doğrudan elektronların konumuna bağlıdır. IB Chemistry Structure 1.3 kapsamında electron configuration bu yüzden sık sorulur, hem de bazen çok küçük bir yazım hatası büyük puan kaybı getirir.
Öğrencilerin en çok takıldığı yerler genelde aynı olur: orbital sıralaması (özellikle 4s ve 3d), Hund’s rule ile p orbitals’te okları doğru dağıtmak, ions yazarken elektron çıkarma sırasını karıştırmak, bir de klasik Cr ve Cu exception’larını unutmak. Bu konu, “ezberledim” hissi verse bile sınav anında hızlı kontrol yapmadığında kolayca dağılır.
Bu yazının sonunda atoms ve ions için electron configuration yazmayı, doğru orbital diagram çizmeyi, Aufbau principle, Pauli exclusion principle ve Hund’s rule’u birlikte kullanmayı, IB tarzı sorularda gereksiz puan kaybetmemeyi netleştirmiş olacaksın.
Electron configuration, elektronların shells (n), subshells (s, p, d, f) ve orbitals içinde nasıl dağıldığını gösteren bir gösterimdir. Bu gösterim “nerede kaç elektron var” sorusuna düzenli bir cevap verir, bu yüzden periyodik tabloda bir elementin davranışını yorumlarken sağlam bir başlangıç noktası sağlar.
IB’nin Structure 1.3’te hedeflediği beceri, tek bir formülü bilmek değil, kuralları doğru sırayla uygulayıp doğru gösterimi yazabilmektir. Sınavda senden şunlar beklenir: atoms ve ions için doğru configuration, gerektiğinde noble gas shorthand kullanımı, orbital diagram üzerinde Pauli ve Hund kurallarını doğru gösterme, toplam elektron sayısını charge ile tutarlı yapma. Resmi çerçeveyi görmek istersen, IB Chemistry guide içeriğine erişebileceğin CUNY’nin paylaştığı IB Chemistry guide PDF iyi bir referans olur.
Shell kapasitesini hızlı hatırlamak için 2n² kuralı iş görür, çünkü n arttıkça maksimum elektron sayısının hızla büyüdüğünü görürsün. Mesela n = 2 için 2n² = 8 çıkar, bu da ikinci shell’in toplam kapasitesinin 8 olduğunu söyler, sonra bunu subshell dağılımıyla (2s ve 2p) eşleştirirsin.
Shell, n ile gösterilen ana enerji düzeyidir, yani 1. shell, 2. shell gibi. Subshell, shell’in içindeki “alt bölüm” gibidir ve s, p, d, f harfleriyle gösterilir. Orbital ise subshell’in içindeki tek tek “koltuk” gibidir, her orbital en fazla iki electron taşır ve bu iki electron’un spin’i zıt olmalıdır.
Subshell’lerin kaç orbital içerdiğini ve maksimum electron sayısını kısa ve net görselleştirmek için şu tablo yeterlidir:
| Subshell | Orbital sayısı | Maksimum electron sayısı |
|---|---|---|
| s | 1 | 2 |
| p | 3 | 6 |
| d | 5 | 10 |
| f | 7 | 14 |
Bu tabloyu akılda tutunca, “3p’ye 7 electron yazdım” gibi hataların otomatik olarak yanlış olduğunu fark edersin, çünkü p subshell en fazla 6 electron alır. Bir sonraki adımda bu kapasite bilgisini Pauli ve Hund ile birleştirip orbital diagram çizersin.
IB sorularında iki tür yazım çok çıkar: full configuration ve noble gas shorthand. Full configuration, baştan sona tüm subshell’leri yazdığın biçimdir, örnek olarak Na için 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ gibi. Noble gas shorthand ise çekirdek kısmını en yakın önceki soy gazla kısaltır, Na için [Ne] 3s¹ yazarsın.
Üstteki küçük sayılar (superscript) electron sayısını gösterir, bu yüzden toplam electron sayısı mutlaka atomic number ile tutmalı, ion sorularında da charge’a göre düzelmelidir. Sınavda “write the electron configuration” denince genelde iki gösterim de kabul edilir, fakat “full electron configuration” ifadesi görürsen kısaltma yapmadan yazman beklenir.
Bu üç kuralı tek tek bilmek yetmez, çünkü doğru cevap çoğu zaman “aynı anda” üç kontrol ister. Aufbau principle enerjiye göre doldurmayı söyler, Pauli exclusion principle bir orbital’e en fazla iki electron yerleşeceğini ve spin’lerin zıt olması gerektiğini söyler, Hund’s rule ise aynı enerjideki orbitals (degenerate orbitals) boşken eşleşme yapmadan önce tek tek yerleşimi zorunlu kılar.
IB düzeyinde, özellikle Z ≤ 36 aralığında, enerji sıralamasını şu kadar bilmek çoğu soruyu taşır: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p. Bu sıralama, “hangi kutu önce dolar” sorusunu çözer, sonra Pauli ve Hund ile kutuların içini doğru doldurursun.
Her adımda kendini kontrol etmek için mini bir kontrol listesi de işini kolaylaştırır:
Elektronların enerji düzeni ve periyodik tablo bağlantısını daha geniş bir çerçevede okumak istersen, University of Delaware’ın “Electron Configuration and the Periodic Table” notları konuya temiz bir arka plan verir.
Aufbau principle “en düşük enerjili orbital önce dolar” der. Bu yüzden neutral atoms yazarken 4s, 3d’den önce gelir ve önce 4s dolar, sonra 3d dolmaya başlar. Bu nokta basit görünür ama sınavda baskı altında 3d’yi önce yazan çok olur ve tüm configuration kayar.
Buradaki kritik ayrım şudur: dolma sırası ile ions oluştururken electron removal sırası aynı değildir. Neutral atom yazarken 4s önce dolabilir, fakat transition metals ions yazarken elektronlar genelde önce 4s’ten çıkar, bu ayrımı aşağıdaki ions bölümünde netleştireceğiz.
Orbital diagram genelde “boxes and arrows” ile gösterilir, kutu orbital’i, ok (↑ veya ↓) electron spin’ini temsil eder. Pauli exclusion principle gereği aynı kutunun içinde iki electron varsa oklar zıt olmalıdır, yani [↑↓] şeklinde bir çift görürsün, [↑↑] gibi bir eşleşme her zaman yanlıştır.
Hund’s rule ise özellikle p orbitals’te kendini gösterir, çünkü p subshell’de üç tane orbital vardır. Örnek olarak 2p³ için doğru dağılım 2p: [↑] [↑] [↑] olur, çünkü önce tek tek yerleşir ve spin’ler paralel tutulur. 2p⁴ olduğunda 2p: [↑↓] [↑] [↑] şeklinde devam edersin, yani eşleşme tek tek dolmadan başlamaz.
Bu yaklaşımı oturtunca, çoktan seçmeli sorularda “hangi orbital diagram doğru” soruları daha hızlı çözülür, çünkü yanlış seçenekler genelde Hund’s rule’u ihlal eder veya bir orbital’e üçüncü electron yerleştirir.
Sınav anında panik yerine rutin istersin, çünkü electron configuration hata kaldırmayan bir konudur. Pratik bir yöntem şu sırayı izler: atomic number’ı bul, electron sayısını belirle, energy order ile doldur, gerekiyorsa noble gas shorthand’a çevir, toplam electron kontrolünü yap. Bu sıralama her soruda aynı kalır ve yanlış yapma ihtimalini düşürür.
Ions kısmında iki ayrı düşünceyi aynı anda taşımalısın: charge’a göre electron sayısı değişir, ayrıca transition metals için electron removal sırasında 4s electron’ları önce çıkar. Son olarak IB’nin klasik sorusu olan Cr ve Cu exception’ları, beklenen dolma düzenini bozar, bu yüzden “her zaman böyle doldurulur” diye otomatik yazarsan tuzağa düşersin.
Kuantum temelli temel kavramları daha geniş okumak istersen, NDSU’nun “Atoms, electrons and the periodic table” dokümanı orbital ve enerji fikrini daha temelden anlatır, özellikle “neden kurallar var” kısmını pekiştirir.
Sodyum (Na, Z = 11) için 11 electron yerleştirirsin. Full configuration: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹. Noble gas shorthand: [Ne] 3s¹. Kontrol yaptığında üst sayıların toplamı 11 eder, bu da atomic number ile tutar.
Klor (Cl, Z = 17) için 17 electron yerleştirirsin. Full configuration: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵. Noble gas shorthand: [Ne] 3s² 3p⁵. Burada 3p⁵ yazınca p subshell’in üç orbitalinde toplam beş electron olduğunu düşünürsün, orbital diagram çizerken Hund’s rule devreye girer.
Demir (Fe, Z = 26) soruları IB’de çok işe yarar, çünkü 4s ve 3d birlikte görünür. Full configuration: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶. Noble gas shorthand: [Ar] 4s² 3d⁶. Kontrol için 18 (Ar) + 2 + 6 = 26 yaparsın, sayı tutuyorsa yazım güvenlidir.
Bu üç örnekte en güçlü alışkanlık, her defasında “toplam electron sayısı doğru mu” kontrolünü otomatik yapmaktır, çünkü IB kısa cevaplarda tek bir superscript hatası bile puanı düşürür.
Anions için electron eklersin, cations için electron çıkarırsın, fakat çıkarma işleminde hangi subshell’den çıkardığını doğru seçmek gerekir. Basit ana grup elementlerinde çoğu zaman en dıştaki n değeri en büyük olan shell’den çıkarırsın ve sorun yaşamazsın, çünkü valence electron kavramı açıktır.
Transition metals ions yazarken dikkat artar, çünkü neutral atom dolarken 4s önce gelmiş olsa bile, ion oluşurken elektronlar genelde önce 4s’ten gider. Bu yüzden Fe²⁺ örneğinde neutral Fe: [Ar] 4s² 3d⁶ iken, iki electron çıkarınca [Ar] 3d⁶ yazarsın, [Ar] 4s⁰ 3d⁴ gibi bir sonuç çıkarmazsın. IB sorularında charge ile electron sayısını eşleştirmek de şarttır, çünkü Fe²⁺ toplam electron sayısı 24 olmalıdır ve bu sayı configuration ile uyuşmalıdır.
Bu ayrıntı, özellikle kısa cevap sorularında veya markscheme mantığında, “4s’i silmeyi unuttum” gibi basit görünen ama tam puanı götüren bir hata üretir.
Z ≤ 36 aralığında en çok sorulan iki exception Cr ve Cu’dur, çünkü ikisi de “beklenen” Aufbau doldurmasını bozup daha kararlı bir d düzenine geçer. IB’de bu ikisini bilmek pratikte zorunludur, çünkü sıkça “write the ground-state electron configuration” biçiminde sorulur.
Aşağıdaki karşılaştırma hızlı hatırlatır:
| Element | Beklenen (yanlış yazılır) | Gerçek ground-state configuration |
|---|---|---|
| Cr (24) | [Ar] 4s² 3d⁴ | [Ar] 4s¹ 3d⁵ |
| Cu (29) | [Ar] 4s² 3d⁹ | [Ar] 4s¹ 3d¹⁰ |
Bu değişim, half-filled (d⁵) ve fully filled (d¹⁰) d subshell stability fikriyle açıklanır. Kısa söylemek gerekirse, bir electron’u 4s’ten 3d’ye “kaydırmak” toplam enerjiyi düşürebilir, bu yüzden atom en düşük enerjili hali olan ground-state configuration’ı seçer.
Electron configuration soruları bazen kolay görünür, çünkü yazım düzenlidir, fakat IB’de puan kaybı çoğu zaman küçük kurallardan gelir. Hataların çoğu şu başlıklarda toplanır: yanlış energy order (4s ve 3d), p orbitals’te Hund’s rule ihlali, bir orbital’e üçüncü electron yazmak, toplam electron sayısını tutturmamak, ions’ta yanlış subshell’den electron çıkarmak, Cr ve Cu exception’larını unutmak. Bu hatalar yüzünden Grade Boundary üzerinde küçük farklar bile anlamlı hale gelir, çünkü Chemistry Paper 1 ve Paper 2’de netler bazen çok yakın seyreder.
Pratik bir öneri olarak, her soruda 10 saniyelik bir kontrol rutini uyguladığında hata oranı ciddi düşer. Bu alışkanlık, özellikle sınav gününe yakın Revision döneminde, hız baskısıyla yazım hatası yapmanı engeller ve Internal Assessment gibi yazılı işlerde de terim tutarlılığını güçlendirir.
Ek pratik kaynağı arıyorsan, FCPS Mount Vernon High School’un IB Chem 2 HL Summer Assignment dokümanı soru çözme disiplinine destek olur, çünkü düzenli tekrar mantığı sunar.
En yaygın hata, neutral atom yazarken 3d’yi 4s’ten önce yazmaktır, çünkü öğrenciler “3 daha küçük, önce gelmeli” diye düşünür. Energy order ise sayıdan çok enerjiye bakar, bu yüzden 4s, 3d’den önce dolar ve configuration buna göre yazılır.
İkinci büyük hata, superscript toplamını kontrol etmemektir, çünkü hızlı yazarken 3p⁶ yerine 3p⁵ yazmak çok kolay olur ve tüm atom kimliği bozulur. Orbital diagram tarafında da benzer bir tuzak vardır, çünkü bir p setinde (üç kutu) önce tek tek yerleştirmeden eşleştirme yapmak Hund’s rule’a ters düşer, IB markscheme’de bu hata genelde doğrudan puan kaybıdır.
Ions kısmında hata daha keskin olur, çünkü doğru electron sayısına inmeden doğru configuration yazamazsın, ayrıca transition metals’te 4s’ten electron removal kuralını unutursan doğru gibi görünen ama yanlış bir cevap üretirsin.
Sınavda kısa cevap için şu üç adımı otomatikleştirirsen, çoğu soruda kendini güvene alırsın:
Noble gas shorthand kullanıyorsan, seçtiğin çekirdek gazın doğru olduğundan ve kalan electron’ları doğru katmana yazdığından da emin ol, çünkü [Ne] yerine [Ar] ile başlamak gibi bir hata zincirleme yanlış üretir.
IB Chemistry Structure 1.3 kapsamında electron configuration, sadece yazım işi değildir, atoms ve ions için doğru electron sayısını bulmayı, enerji sırasını doğru kullanmayı ve Aufbau principle, Pauli exclusion principle ve Hund’s rule ile bunu tutarlı hale getirmeyi ister. Bu temeli oturttuğunda orbital diagram soruları da daha netleşir, çünkü kutu ve oklar artık rastgele değil, kurallı bir düzen olur. Cr ve Cu exception’larını da eklediğinde, Z ≤ 36 aralığındaki soruların büyük kısmını güvenle taşırsın. Bu bilgi Extended Essay veya Internal Assessment’ta doğrudan yazılmasa bile periodic trends ve bonding konularını daha hızlı anlamanı sağlar. Şimdi kendine 10 soru seç, her birinde 10 saniyelik kontrol rutinini uygula, farkı hemen görürsün.
Bir ormanın kesilmesine “evet” ya da “hayır” demek kolay görünebilir, ama IB Environmental Systems and Societies (ESS) içinde önemli olan kararın kendisi değil, neden o
Bir nehri kirleten fabrikanın bacası sadece duman mı çıkarır, yoksa görünmeyen bir fatura da mı üretir? IB ESS’de environmental economics, tam olarak bu görünmeyen faturayı
Bir nehre atılan atık, bir gecede balıkları öldürebilir, ama o atığın durması çoğu zaman aylar, hatta yıllar alır. Çünkü çevre sorunları sadece “bilim” sorusu değil,
Şehirde yürürken burnuna egzoz kokusu geliyor, ufuk çizgisi gri bir perdeyle kapanıyor, bazen de gözlerin yanıyor; bunların hepsi urban air pollution dediğimiz konunun günlük hayattaki
Şehir dediğimiz yer, sadece binalar ve yollardan ibaret değil, büyük bir canlı organizma gibi sürekli besleniyor, büyüyor, ısınıyor, kirleniyor, bazen de kendini onarmaya çalışıyor. IB
IB ESS Topic 8.1 Human populations, insan nüfusunun nasıl değiştiğini, bu değişimin nedenlerini ve çevre üzerindeki etkilerini net bir sistem mantığıyla açıklar. Nüfusu bir “depo”
Bir gün marketten eve dönüyorsun, mutfak tezgahına koyduğun paketli ürünlerin çoğu, aslında üründen çok ambalaj gibi görünüyor. Üstüne bir de dolabın arkasında unutulan yoğurt, birkaç
Evde ışığı açtığında, kışın kombiyi çalıştırdığında ya da otobüse bindiğinde aslında aynı soruyla karşılaşıyorsun, bu enerjiyi hangi kaynaktan üretiyoruz ve bunun bedelini kim ödüyor? IB
Bir musluğu açtığında akan su, markette aldığın ekmek, kışın ısınmak için yaktığın yakıt, hatta telefonunun içindeki metal parçalar; hepsi natural resources (doğal kaynaklar) denen büyük
Gökyüzüne baktığında tek bir “hava” var gibi görünür, ama aslında atmosfer kat kat bir yapı gibidir ve her katın görevi farklıdır. IB Environmental Systems and