PERİYODİK CETVEL
Bir çok elementi ayrı ayrı incelemek zor bir iştir
Elementlerin incelenmelerini kolaşlaştırmak ve özelliklerini daha kolay hatırlaya bilmek amacıyla, elementleri bir sınıflamaya tabi tutmayı çok eskiden beri kimyacılar düşünmüşlerdir Hatta bu sınıflandırmada elementlerin özellikleri, belirli bir düzen içinde değişirse, kimyacıların işi epeyce kolaylaşmış olacaktı Geçen yüz yılın ortalarında, şimdi bilinen ele-mentlerin yarısından biraz fazlası biliniyordu Bilinen elementleri, ö-zelliklerine göre bir sınıflandırma yapmak için, o zamanda kimyacılar, değişik fikirler ileri sürmüşlerdir
On dokuzuncu yüzyılın başında, Dalton’un ileri sürdüğü atom teorisi ve onu hemen takip eden Avogadro hipotezi, modern kimya a-lanını açmış; Berzelius’un (Berzelyus) atom kütlelerini tayini ile, atom kütleleri ile elementlerin özelliklerini karşılaştırma imkanı ortaya çık-mıştır
Elementlerin atom kütleleri ile özellikleri arasındaki ilişkiyi ilk sezen Alman kimyacı JWDöbereiner (Döbrayner) olmuştur Döbere-iner, 1828 yılında, bazı elementlerin kimyasal özellikleri arasında (CL,BR,I)-(Ca,Bo,Sr)-(S,Se,Te gibi) yakın benzerlikler bulunduğunu görmüş ve bu elementleri “triyotlar” (üçlüler) olarak gruplandırmıştır
Bu görüş, zamanın kimyacılarını, bütün elementleri içine alan, tam bir sıralama sisteminin var olabileceği düşüncesine götürmüştür
İngiliz kimyacı JAR Newlands (Nivlands) 1864’de, o zaman bilinen elementleri atom kütlelerine göre artan bir şekilde sıralamakla, her 7 elementten sonra gelen 8 elementin özelliğnin, bu 8 elementin başlangıç elementinin özelliğine benzediğini görmüştür Bu şekilde, bir elementten 7 sonra gelen elementin yani 8 elementin aynı özelliğe sahip olmasını müzikteki 8 notaya verilen isme benzeterek, oktav diye adlandırmıştır Fakat Newlands bu görüşünde pek ileri gidememiş ve kalsiyumdan sonra gelen elementlerin bağlantısını anlayamamıştır
Bugünkü anlama yakın periyodik sistem, 1869 yılında Rus kim-yacısı Dimitri Mendeleev ( Dimitri Mendelyev) tarafından yapılmıştır
1870 yılında Alman bilgini Lother Meyer (Lotar Meyır)de Mende-leev’den habersiz olarak, bir periyodik cetvel yapmıştır
Bu iki cetvel hemen hemen birbirinin aynıdır
Meyer; elementleri, cetvelinde fizik-sel özelliklerine (atom hacimlerine) göre sıralamış, Mendeleev ise, e-lementlerin elementleri fiziksel özelliklerini ele alacak yerde, değerli-liklerini, yani kimyasal özelliklerini dikkate almıştır
Mendeleev, o za-man bilinen ve atom kütlelerini bulunmuş elementleri, atom kütleleri-nin artısına göre sıralamakta, elementlerin değerliliklerinin ve öteki ö-zelliklerinin, gitgide değişirken, belirli sayıda elementten sonra tek-rarladığına, yani bu özelliklerin periyodik (devri) olduğunu görmüştür
Mendeleev, atom kütleleri sırasına göre kurduğu gruplarla, özel-lik bakımından benzeyen element yoksa, yerini boş bırakmıştır Bunun sonucu olarak Mendeleev’in periyodik cetveline bazı boşluklar mey-dana gelmiştir Mendeleev, bu boşlukları açıklamasını bilmiş, o gün için bilinmeyen ve periyodik cetvelde 32 numaralı yeri olması gereken elementin özelliklerinin ne olacağını tahmin etmiştir Ayrıca, Mende-leev’in sisteminde boş kalan yerlerde bilinmeyen elementlerin bulun-ması gerektiği fikri yeni elementlerin keşfine yol açmıştır
Mendeleev’i dahiyane görüşü ile, bu sistemin doğanın genel bir kanununa uyulduğunu sezmiş ve sistemini genelleştirmekten çekinme-yerek o gün için 63 element bilinmesine ve sisteminde pek çok boş yer kalmış olmasına rağmen, periyodik cetvelini geliştirmiştir
Periyodik cetvelin yapılmış olması elementleri inceleme kolaylığı sağladığı gibi bilinmeyen elementlerin özelliklerinden yola çıkarak keşfini sağlamıştır
Bu gün periyodik cetvelde elementler, atom kütlelerine göre de-ğil, atom numaralarına göre dizilir
Böylece Mendeleev’in sisteminin aksaklığı ortadan kalkar
Çünkü kimyasal özellikleri atom kütlelerinin periyodik bir fonksiyonu değil, artan atom numaralarının periyodik bir fonksiyonudur
Elementler artan atom numaralarına göre periyodik cetvelde dizildiğinde, elementlerin bazı özellikleri periyodik olarak tekrarlanır
Bunun nedeni, elementlerin elektron dizilişleriyle ilgilidir
Elementler, özellikleri birbirine benzeyen alt alta gelecek şekilde, artan atom numaralarına göre sıralandığında bir cetvel oluştu-rur Oluşan bu cetvele periyodik cetvel denir
Periyodik cetvel elementlerin elektron dizilişine bağlı ola-rak dört bloktan (s, p, d, f) meydana gelir
Bloklardaki elementlerin değerlilik elektronları bulunduğu blokun adıyla aynı orbital dedir
Ör: Na------- 1s 2s 2p 3s blokunda
P-------- 1s 2s 2p 3s 3p blokunda
Tablo IV
1
ORBİTAL: Bir atomun elektronlarının bulunma olasılığı-nın yüksek olduğu uzay bölgesidir
Değerlik elektronları: Bir elementin en dış elektron kabu-ğunda bulunan elektronlara denir
Şekil 6
14
Periyodik cetvelde yatay sütunlara periyot, düşey sütunlara grup denir
Periyodik cetvel 7 periyot ile 8A, 8B olmak üzere 16 gruptan (18 düşey sütundan) oluşur Yeni sistemde gruplar A ve B diye ayrılmaz Birden onaltıya kadar sırayla 1,2,316 grup diye adlandırılır
1
periyotta 2 element bulunur
(H, Ne)
2
periyotta 8 element bulunur
(Li, Be, B, C, N, O, F, Ne)
3
periyotta 8 element bulunur
( Na, Mg, Nı, Si, P, S, Cl, Ar)
4
periyotta 18 element bulunur
(K, Ca,
, Kr)
5
periyotta 18 element bulunur
(Rb, Sr,
, Ye)
6
periyotta 32 element bulunur
(Cr, Ba,
, Ra)
periyotta 32(yir4
ve 5
periyotlarda periyodun 10 element uzamasına d orbitalin dolması (d ) neden olur
6
ve 7
periyotlarda ise sıranın 14 element u-zamasına f orbitalinin dolması (f ) neden olur
F orbitallerine elektron dolan 14 elementten 6
sıradaki lantanitler (57-71 atom numara (1)) (noder toprak metalleri) ve 7
sıradaki aktinitler, (89-103) cetvelin da-ha fazla yana uzamamasından alt sırada f bloğuna alınmıştır
Periyodik cetvelin s bloğunda IA ve IIA, p bloğunda IIIA, IV A, VA, VIA, VIIA ve VIIIA grupları, d bloğunda ise IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB ve IIB grupları yer alır
Elementler artan atom numaralarına göre periyodik cetvele yer-leştirildiğinde, cetvelin sol tarafından metallerin sağ tarafında ametal-lerin yer aldığı görülürHer periyot bir alkali metal ile başlar bir soy-gaz ile biter
Guruplar ve özellikleri:
A Grubu Elementleri; A grubu elementlerinin değerlik elektron-ları s ve p orbitallerinde bulunur
Elektron dizilişi, s orbitali ile sonuç-lanan elementler s, p ile sonuçlananlar p, d ise sonuçlananlar d, f ile sonuçlananlar ise f bloğunda yer alır
Periyodik cetvelin IA grubunda (H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) ele-mentleri bulunur Hidrojen IA grubunda bulunmakla beraber bir ame-taldir Hidrojen dışındaki bu grup ametallerinin hidrooksitleri kuvetli baz özelliği gösterdiğinden, IA grubu elementler bazik anlamına ge-len alkali metaller adıyla anılır Alkali metaller, en dış orbitalleri olan küresel s değerlik orbitallerinde bir değerlik elektronu taşır Bu ele-mentlerin elektron dizilişlerinin benzerliği bir çok özelliklerinde ben-zerliğe yol açar IA grubu elementleri dış orbitallerdeki bir tek değerlik elektronu kolaylıkla vererek +1 yüklü iyon haline geçer Metalik par-laklık gösterir, bıçakla kesilebilecek kadar yumuşaktırlar Elektrik ve ısıyı iletir
Periyodik cetvelin IIA grubunda (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) ele-mentleri bulunur
Bunlar toprak alkali metaller olarak anılır
Bu grup elementleri atomların s değerlik orbitalinde 2 elektron bulunur
Bu e-lektronlar, IA grubu elementlerinin tek elektronu kadar olmasa da ge-ne kolaylıkla ortamdan kopar
Bu nedenle IIA grubu elementleri +2 değerlikli iyon halinde bileşik oluşturur
Bu grupta yer alan elementler IA grubu elementlerinden daha az aktif, daha yoğun ve dahaserttir
Periyodik cetcelin IIA grubunda hepsi ametal olan flüor (f), klor(Cl), brom (Br), iyot (ı) ve astaton (At) elementleri bulunur Bun-lara tuz üreten anlamına gelen halojen adı verilir Oda sıcaklığında F ve Cl gaz, Br sıvı, I-ise katı halde bulunur Halojen atomlarının s ve p değeğerlik orbitallerinde yedi tane değerlik elektronu vardır Halo-jenler kararlı hale gelmek için genellikle dışarıdan bir elektron alarak
-1 değerlikli iyonlar halinde bileşik oluşturur Bu halojenler bir kısım bileşiklerinde +1, +3, +4, +5, +6, +7 değerlikli olabilir Halojenler ol-dukça aktiftir
B Grubu elementleri :
Değerlik elemanları son olarak d orbitalinin doldurduğu elementlerin yer aldığı gruplardır
III B ile başlayıp II B ile sonlanan gruplarda yer alan elementlere geçiş elementleri ya da geçiş metalleri denir
Geçiş elementleri kimyasal tepkimelerinde d orbitalinden önce s orbitalinden elektron verir
Bu elementler genellikle birleşiklerinde çok farklı de-ğerlikli iyon halinde bulunur
B grubu elementlerinin tamamı metaldir
30 elementtir
Elektron dizilişleri f orbitali ile sonlanan elementlere iç geçiş e-lementleri denir
Bu elementler periyodik cetvelin altında f bloğunda bulunur
Hepsi metaldir
Lantanitlerde Pm elementi dışındakiler rad-yoaktif değildir
Aktiniflerin ise tamamı radyoaktiftir
Grupların incelenmesinde dikkat çekici yön, aynı grupta yer alan elementlerin son orbital türü ile bu orbitallerde yer alan elektron sayı-sındaki aynılıktır Bu aynılık, aynı grupta yer alan elementlerin kimya-sal özelliklerin benzerliğe neden olur
VIII A veya 0 (sıfır) grubu elementleri ( He, Ne, Ar, Xe, Rn ) soy gazlar olarak bilinir
Değerlik elektronları değerlik orbitallerini tamamen doldurmuştur
Çok zor şartlarda çok az bileşik yaparlar
Bu nedenle bileşik yapamaz olarak bilinirler
Doğada tek atomlu olarak bulunurlar, renksizdirler
Periyodik özellikler :
Periyodik cetvelde elementlerin atom numaralarına bağlı olarak yerleri değiştikçe atom çapları ve elektron dizilişleri farklılık gösterir
Bu durum elementlerin özelliklerinde de periyodik değişmelere neden olur
Özelliklerdeki değişmeler periyot ve gruplara göre şöyle özetle-nebilir
A) Periyotlarda soldan sağa gidildikçe;
1- Atom numarası büyür, değerlik elektron sayısı büyür
2- Atom kitlesi büyür
3- Atom çapı küçülür
4-Orbital sayısı değişmez
5- İyonlaşma enerjisi artar ( Bu artışta küresel simetrik durumlar istisna oluşturur )
6- Elektron ilgisi ve elektronegatiflik artar
7- Metalik özellikler ( elektrik, ısı iletkenliği vb
) azalır, amet-tallik özellikler artar
8- Metallerin erime-kaynama noktaları yükselir, sertlikleri artar hidroksitlerinin bazlık kuveti azalır
Amettallerin erime ve kaynama noktaları düşer, asitlerinin asitlik güçleri artar
9- Metallerin kimyasal tepkime ilgileri ( aktiflikleri ) azalırken, ametallerin kimyasal tepkime ilgileri artar
İyonlaşma enerjisi :
Gaz halindeki nötr bir atomun en yüksek enerji düzeyindeki orbitallerinde bir elektron koparmak ( sonsuz uzaklığa götürmek ) için verilmesi gereken enerji miktarına denir İyonlaşma olayı dışarıdan ısı alan ( endotermik ) bir olaydır
Elektron ilgisi :
Gaz halindeki nötr bir atomun bir elektron almasıyla açığa çıkan enerjiye denir
Ekzotermik bir olaydır
Elektronegatiflik :
Bir atomun bir kimyasal bağda ( molekül içinde ) elektronları çekme yeteneğidir
B) Gruplarda yukarıdan aşağı inildikçe;
1- Atom numarası artar
2- Atom kütlesi artar
3- Atom çapı artar
4- Orbital sayısı artar
5- Değerlik elektron sayısı değişmez
6- İyonlaşma enerjisi küçülür
7- Elektron ilgisi ve elektronegatiflik azalır
8- Metallerin erime ve kaynama noktası düşer Ametallerin erime ve kaynama noktası yükselir
9- Metallerin metalik özellikleri artar, ametallerin ametalik özellikleri azalır