PERİYODİK TABLO

PERİYODİK TABLO NEDİR?
Maddenin temel birimine “atom” denir. Tek bir cins atomdan oluşmuş, kimyasal tekniklerle ayrıştırılamayan ya da farklı maddelere dönüştürülemeyen saf maddelereyse “element” adı veriliyor. Dünya üzerinde bilinen elementlerin belirli bir şekilde yerleştirildiği sistem, periyodik tablo olarak adlandırılıyor.

PERİYODİK TABLOYU KİM HAZIRLADI?

Periyodik tablo, bilinen tüm elementleri belirli bir düzene göre içeren ve incelemeyi kolaylaştıran bir sistemdir.
İlk olarak 1867 yılında J.A.R Newlands, elementleri artan atom kütlelerine göre sıralamış ve bir elementin, kendisini izleyen sekizinci elemente benzer özellikler gösterdiğini ifade eden “Oktavlar Yasası”nı ortaya koymuştu.
Daha sonra 1869 yılında Dmitri Mendeleev, benzer özellikler taşıyan elementleri arka arkaya dizdiğinde, atom kütlesine dayanan bir tablo elde etmiş ve o zamanlar bilinmeyen bazı elementlerin varlığını, hatta özelliklerini tahmin edebilmişti.
Lothar Meyer isimli araştırmacı da, 1886 yılında, Mendeleev’den bağımsız olarak, atom kütlelerine göre bir periyodik tablo oluşturmuş ve “valans” kavramını ortaya atmıştı.
Günümüzde kullandığımız tablo, yeni elementlerin de yerleştirilebilmesine olanak tanıyan Mendeleev’in periyodik tablosudur. Ancak ilk halinden farklı olarak, elementler atom kütlesine değil, atom numarasına göre düzenlenmiştir.

Elementlerin, soldan sağa ve yukarıdan aşağıya doğru artan atom numaralarına göre diziliminden oluşan bu tabloda, yatay sıralara “periyot”, dikey sütunlara ise “grup” adı veriliyor.
Bir elementin periyot numarası, o elementin sahip olduğu elektronların bulunduğu en yüksek enerji seviyesini gösterir.
Aynı grupta (dikey sırada) yer alan elementlerin elektron dizilimleri büyük benzerlik gösterir ve bu nedenle de kimyasal tepkimelerde benzer şekilde davranırlar.

PERİYODİK TABLODAKİ İLK 20 ELEMENTİ TANIYALIM…

1. Hidrojen (H)
Ticari gübrelere azot bağlanmasında,
katı ve sıvı yağların doyurulma işleminde (hidrojenasyon),
metanol, amonyak ve hidroklorik asit gibi bileşiklerin eldesinde
Kaynak yapımında,
hidrojen balonlarını şişirmede
petrolün işlenmesinde
roketlerde yakıt olarak kullanılır.
Çevre dostu hidrojen, doğal gaz ve benzine alternatif olarak kabul edilmesinin yanında, kimyasal işlemlerde, metalürjide ve rafinerilerde de kullanılabilecek niteliktedir.
Döteryum ve trityum izotopları da, nükleer fisyon ve füzyon işlemlerinde kullanılmaktadır.

2. Helyum (He)
Zeplin ve balon gibi hava taşıtlarını şişirmede,
kaynakçılıkta,
germanyum ve silisyum kristallerinin yapımında,
titanyum ve zirkonyum eldesinde,
süpersonik rüzgar tünellerinde ve derin dalış tüplerinde,
düşük sıcaklık araştırmalarında ve nükleer enerji santrallerinde “soğutucu” olarak kullanılır.
Tüm elementler arasında, en düşük erime ve kaynama sıcaklıkları helyuma aittir.
Makro ölçüde bile atomik özelliklerini göstermesi nedeniyle “kuantum sıvısı” olarak da adlandırılan ve ısı iletkenliği olağanüstü derecede yüksek olan sıvı helyum, manyetik rezonans görüntülemede ve kanser teşhisinde de kullanılır.
Yakın zamanda, sıvı roket yakıtı sıkıştırmada da helyumdan faydalanılmaya başlandı.

3. Lityum (Li)
Seramik ve cam yapımında,
pil üretiminde,
yağlayıcı ve alaşım sertleştirici maddelerin bileşiminde,
A vitamini sentezinde,
nükleer santrallerde soğutucu görevinde
roketlerde itici kuvvet sağlamada kullanılır.
Katı elementler içinde en yüksek özgül ısı kapasitesine sahip olması nedeniyle, ısı iletiminde kullanılan sıvıların bileşiminde yer alır.
Bazı lityum bileşikleri, beyin rahatsızlıkları ve psikolojik hastalıkların tedavisinde kullanılan ilaçların içeriğinde yer alır.

4. Berilyum (Be):
Yüksek oranda ısı emebilme özelliği nedeniyle, hava ve uzay taşıtlarında,
iletişim uydularında,
nükleer santrallerde
füze yapımında
hafif metal alaşımlarında,
X-ışını tüplerinin pencerelerinde
saat zembereklerinin yapımında
Yüksek bir erime noktasına sahip olması, hafifliği ve çelikten çok daha esnek bir metal olması nedeniyle, bilgisayar parçaları yapımında kullanılır.
Zümrüt ve akuamarin, berilyumun değerli kristal formlarıdır. Berilyum ve tozları, zehirli olmalarının yanında, özellikle akciğerlerde kansere yol açabilmektedirler.

5. Bor (B):
Amorf bor, ayırt edici yeşil rengi için pirotekni (fişekçilik) alanında ve ateşleyici olarak roketlerde
Tenis raketlerinin, nükleer santrallerde kullanılan regülatörlerin ve ısıya dayanıklı cam ürünlerinin yapımında kullanılır.
Borun en önemli ticari bileşiği, yalıtım amaçlı cam elyafının ve bir ağartıcı olan sodyum perboratın yapımında kullanılmaktadır.
Diğer bor bileşikleri de, borosilikat camların yapımında kullanılır.
Tekstil alanında önem taşıyan bir diğer bor bileşiğiyse, borik asittir.

6. Karbon (C):
Tüm organik bileşiklerin yapısına giren karbon, sıvı yağların dehidrasyonunda (sudan arındırılmasında),
demir ve alaşımlarının işlenmesinde kullanılır.
Çelik yapımında, nükleer tepkimelerin kontrolünde, lastiklerin renklendirilmesinde,
plastik sanayinde,
boya pigmentlerinin eldesinde
yağlayıcı maddelerin yapımında kullanılır.
Kurşun kalemlerde kullanılan grafit formu ve elmas formu, karbon elementinin iki önemli allotropudur.

7. Azot (N):
Standart sıcaklık ve basınç altında son derece kararlı olan ve atmosferin %78’ini oluşturan azot gazı, besinlerin ve kimyasalların saklanmasında
Çok soğuk olan (-196°C) sıvı azotsa, çok düşük sıcaklıklarda gerçekleştirilmesi gereken dondurma işlemlerinde kullanılır.
Ticari olarak en çok değer taşıyan azot bileşiği amonyaktır (NH3).
Güçlü bir çözücü olan amonyak, gübrelerin bileşiğinde bulunan ve plastik endüstrisinde de önemli yeri olan “üre” maddesinin eldesinde kullanılır.
Azot, proteinler başta olmak üzere, organik bileşiklerin yapısında yer alan çok önemli bir elementtir.
Azotun tüm bileşikleri, ya oksitleyici özelliktedirler, ya da güçlü birer reaktiftirler. Bu nedenle de, uygun koşullarda şiddetli tepkimeler verirler.

8. Oksijen (O):
Bitkilerin ve hayvanların yaşamlarını devam ettirebilmeleri, solunum gazı olan oksijenin (O2) varlığına bağlıdır.
Atmosferin %21’i, oksijen gazından oluşmaktadır.
Hastanelerde, solunum rahatsızlıkları gösteren hastaların tedavisi için de oksijen gazı sıkça kullanılır.
çelik üretiminde, kaynak yapımında, suyun saflaştırılmasında ve beton eldesinde de oksijen kullanılır.
Paslanma da, oksijenin varlığında gerçekleşir.

9. Flor (F):
Flor ve bileşikleri, uranyum başta olmak üzere, çok sayıda ticari kimyasalın üretiminde kullanılır.
Hidroflorik asit, aydınlatma ampullerinin camları üzerine yazı yazılması işleminde kullanılırken; son yıllarda ozon tabakası üzerindeki zararlı etkilerinden dolayı üretimi ve kullanımı sınırlandırılmaya çalışılan kloroflorokarbon gazları (CFC) havalandırma ve soğutma aygıtlarında kullanılır.
Teflon içeriğinde de flor yer alır.
Diş macunları içeriğinde bulunan florit, belirli bir oranın altında olduğu sürece, diş çürüklerinin oluşumunu önler.

10. Neon (Ne):
Akla gelen ilk kullanım alanı renkli reklam aydınlatmaları olsa da; yüksek voltaj göstergelerinde, paratonerlerde,
dalga metre tüplerinde
televizyon tüplerinde de neon kullanılır.
Gaz lazerlerinin yapımında, helyumla birlikte kullanılır.
Sıvı neon, günümüzde ticari olarak elde edilebilmekte ve soğutucu olarak kullanılmaktadır.

11. Sodyum (Na):
Eczacılık, tarım ve fotoğrafçılık alanlarında sıkça kullanılır.
Sokak aydınlatmalarında, pillerde, cam yapımında ve sofra tuzu (NaCl) eldesinde kullanılan önemli bir bileşendir.
Sıvı sodyum, nükleer santrallerde soğutucu görevinde de kullanılmaktadır.
Dünya kabuğunun %2.6’sını oluşturan sodyum, dünyada en bol bulunan altıncı elementtir ve alkali metaller arasında da en bol bulunanıdır.
Buna karşın, doğada element halinde rastlanmaz ve kuru sodyum kloridin (NaCl) elektrolizi yoluyla elde edilir.

12. Magnezyum (Mg):
Fotoğraf makinelerinin gövde ve flaş kaplamalarında,
işaret fişeklerinde ve yangın bombaları başta olmak üzere
pirotekni alanında yoğun olarak kullanılır.
Alüminyumdan üçte bir oranında daha hafif olması nedeniyle, alaşımlarından uçak ve füze yapımında faydalanılır.
Eczacılık alanında önem taşıyan bileşikleri de vardır.
İtici özellikteki bileşiklerin yapısına katılır.
Şömine tuğlalarının, aydınlatma ampullerinin, renk maddelerinin ve filtrelerin yapımında da yeri vardır.
Yeşil bitkilerde bulunan klorofil yapısında da yer alır.

13. Alüminyum (Al):
Çeşitli mutfak aletlerinin ve dekorasyon malzemelerinin ana yapım maddesidir.
Teleskop aynaları kaplamalarında ve dekoratif kağıtların yapımında da bu elementten yararlanılır.
Elektrik iletkenliği bakırın yalnızca %60’ı kadar olsa da, hafif yapısı nedeniyle elektrik iletim hatlarında kullanılır.

14. Silisyum (Si):
Kum ve kil formu, beton ve tuğla yapımında kullanılır.
Yüksek sıcaklıklarda çalışma koşullarına çok dayanıklı bir elementtir.
Silikat formuysa, mine, emaye ve çanak-çömlek yapımında önemlidir.
Kusursuz mekanik, optik, termal ve elektriksel özellikler taşıyan en ucuz madde olan kum halindeki silika, camın da esas bileşenidir.
Aşırı saf silisyum, bor, galyum, fosfor ya da arsenik ile güçlendirildiğinde; transistörler, güneş gözeleri ve doğrultucular gibi, elektronik endüstrisinde büyük önem taşıyan aygıtların yapımında kullanılan silikon karışımları elde edilir.

15. Fosfor (P):
Çeşitli alaşımların yapımına katılan fosfor, sodyum ampullerinin yapımında kullanılan camların eldesinde önemlidir.
Fosforik asit, özellikle gübre eldesindeki kullanımıyla, son yıllarda tarım ve hayvancılıkta büyük önem taşır hale gelmiştir.
Havai fişek, kibrit, deterjan ve diş macunu yapımında kullanılan fosfor, zararlılarla mücadelede kullanılan çoğu kimyasalın (pestisitlerin) bileşiminde de bulunur.
Canlılarda hücre içeriğinin yaşamsal bir bileşeni olarak, özellikle sinir ve kemik dokuları için çok önemlidir.

16. Kükürt (S):
Siyah barutun ve pillerin temel bileşenlerinden biri olan kükürt,
mantar öldürücü kimyasalların (fungusitlerin) ve doğal kauçuğun yapımında kullanılır. Fosfat içerikli gübrelerin bileşimine de katılan kükürtün, ticari açıdan en fazla değer taşıyan bileşiği sülfürik asittir.
Sülfit kağıdı başta olmak üzere çeşitli kağıtların yapımında,
buharla dezenfekte işlemlerinde ve kurutulmuş meyvelerin ağartılmasında kullanılır.
Yağların, vücut sıvılarının ve iskelet için gerekli minerallerin yapısında yer alması nedeniyle de, yaşamsal önem taşır.

17. Klor (Cl):
Dünyanın her yerinde, içme sularının dezenfekte edilmesinde kullanılır.
Ayrıca, kağıt yan ürünlerinin, boya maddelerinin, tekstil ürünlerinin, petrol ürünlerinin, çeşitli ilaçların, antiseptiklerin, böcek öldürücülerin (insektisitlerin), çözücülerin, plastik ürünlerin eldesinde kullanılır.
Kloroflorokarbonlar (CFC), kloratlar ve kloroform gibi çok çeşitli bileşiklerin yapısında yer alması nedeniyle, kimya endüstrisinde önemli yer tutmaktadır.

18. Argon (Ar):
Elektrikli aydınlatma ampullerinde ve floresan tüplerde kullanılır.
Elektrik arklarıyla yapılan kesim ve kaynak işlemlerinde, ayrıca, silikon ve germanyum kristallerinin üretiminde koruyucu soygaz olarak kullanılır.
Titanyum ve benzeri reaktif elementlerin eldesinde rol oynar.
Radyasyon seviyelerini ölçen Geiger sayaçlarında da kullanılır.

19. Potasyum (K):
Bitkilerin gelişimi için çok önemli bir element olan potasyum, çoğu toprak tipinin bileşiminde yer alır ve gübrelerin yapısına da katılır.
Cam, sabun, lens ve benzeri maddelerin yapımında, ayrıca yanıcı-patlayıcı maddelerin bileşiminde kullanılır.
Sodyum ve potasyum alaşımı (NaK), iyi bir ısı ileticidir.
Potasyumun çoğu tuzu, hem kimyasal hem de ticari açıdan önem taşır.

20. Kalsiyum (Ca):
Toryum, uranyum ve zirkonyum gibi metallerin hazırlanmasında ve çeşitli alaşımların eldesinde kullanılır.
Sıvı yağların dehidrasyonunda da kalsiyumdan yararlanılır.
Canlıların kemik, diş, kabuk ve benzeri dış iskelet yapılarında yer alır.
Bitkilerin bünyesinde de bulunur.
Dünya kabuğundaki en bol beşinci element olması karşın, çok reaktif olması nedeniyle asla element halinde bulunmaz.

BAŞARILARINIZIN DEVAMINI DİLERİM…
BİRSEN SEVİL
030903006
KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLGİSİ ÖĞRETMENLİĞİ BÖLÜMÜ
4. SINIF

PERİYODİK CETVELİN BAZI GRUPLARI VE ÖZELLİKLERİ
Periyodik cetvel elementlerin artan atom numaralarına göre dizilimini gösteren bir tablodur.Bu tabloda belli kimyasal özellikleri birbirine yakın olan elementler,belli gruplarda toplanmıştır.
Yatay sütun Periyot : 7 tane periyot vardır
Düşey Sütun Grup : 8 tane a grubu ve 8 tanede b grubu vardır. “b” grubu elementlerine geçiş elementleri denir.
Öncelikle periyodik cetvelin bazı gruplarını inceleyelim:
SOY GAZLAR
Periyodik cetvelin 8a grubu elementleridir.
He , Ne , Ar , Kr , Xe , Rn bu grubun elementleridir.
Grupta He dışındaki tüm elementler kararlı elementlerdir.
Erime ve kaynama noktaları çok düşüktür. Grupta yukarıdan aşağıya gidildikçe erime ve kaynama noktaları yükselir.
ALKALİ METALLER
Periyodik cetvelin 1a grubu elementleridir
Li , Na , K , Rb , Cs , Fr bu grubun elementleridir.
En yüksek temel enerji düzeylerinde bir elektron vardır.
Bileşiklerinde ( +1 ) değerlik alırlar.
Yumuşak, bıçakla kesilebilen, hafif metallerdir.
Elektrik akımı ve ısıyı iyi iletirler.
TOPRAK ALKALİ METALLER
Periyodik cetveli 2a grubunda yer alan elementlere toprak alkali metaller adı verilir.
Be , Mg , Ca , Sr , Ba , Ra bu grubun elementleridir.
Bileşiklerinde +2 değerliklidirler.
Isı ve elektrik akımını iyi iletirler.
Alkali metallerden daha sert erime ve kaynama noktaları daha yüksektir.
İyonlaşma enerjileri alkali metallerden daha yüksektir.
HALOJENLER
Periyodik cetvelin 7a grubunda yer alan elementlerdir.
F , Cl , Br , I , At bu grubun elementleridir.
Bileşiklerinde -1 ile +7 arasında çeşitli değerlikler alabilirler.Ancak F bileşiklerinde sadece -1 değerlik alır.
Erime ve kaynama noktaları grupta aşağıdan yukarıya doğru azalır.
Elektron alma istekleri en fazla olan elementlerdir.
ÜÇÜNCÜ SIRA ELEMENTLERİ
Periyodik cetvelin üçüncü sırası Na (sodyum) metali ile başlar Ar (argon) soygazı ile biter.
Periyodik cetvelin aynı grubundaki elementlerin değerlik elektron sayıları aynı,özellikleri de birbirine benzerdir.Ancak bir sırada bulunan elementlerin başta değerlik elektron sayıları olmak üzere birçok özellikleri farklılık gösterir.Dolayısıyla da Fiziksel ve kimyasal özeliklerde önemli değişiklikler söz konusudur.
Buradan sonuç olarak sodyumdan başlayarak argona kadar devam eden elementler birbirlerinden fiziksel ve kimyasal özellikleri bakımından ayrılmışlardır.
DÖRDÜNCÜ SIRA GEÇİŞ ELEMENTLERİ
Buraya kadar incelediğimiz gruplar ve sırada değerlik elektronları s ya da p orbitallerinde bulunuyordu.Yani a gruplarındaydı.Geçiş elementlerindeyse değerlik elektronları d orbitallerinde bulunur ve bu elementler 2a ve 3a grubu arasında yer alır.
Periyodik cetvelin 21 atom numaralı skandiyum ile başlayıp 30 atom numaralı çinko ile biten sıradaki elementler ile bunların altında kalan tüm elementler, geçiş elementleri grubuna girer.
1a , 2a , 3a grubundaki metallerin yalnız bir tür değerliği söz konusuyken geçiş elementlerinin farklı değerlikli birçok bileşikleri vardır.Geçiş elementlerini diğer metalerden farklandıran özellik yalnız s orbitalinden değil,tam dolu olmayan d orbitalininde bileşik oluşturma ile ilgili olmalarıdır.
Periyodik cetvelin altına iki sıra halinde yazılan elementlere İçgeçiş Elementleri ya da İçgeçiş Metalleri denir.
PERİYODİK CETVELİN ÖZELLİKLERİ
1.İyonlaşma Enerjisi
2.İyonlaşma enerjisi:
Bir atomdan ilk elektronu koparmak için gerekli olan enerjiye Birinci İyonlaşma Enerjisi (Ei 1 )denir.
X(g)+ Eİ 1 X+(g)+ e-
+1 yüklü iyondan,bir elektron koparmak için gerekli enerjiye de İkinci İyonlaşma Enerjisi denir.
X+(g)+Eİ 2 X+2(g)+ e-
+2 yüklü iyondan bir elektron ( üçüncü elektron ) koparmak için gereken enerjiye de Üçüncü İyonlaşma Enerjisi denir.
X+2(g)+Eİ 3 X+3(g)+ e-
1.İyonlaşma Enerjisi:
Bir atomda kaç tane elektron bulunuyorsa,o kadar iyonlaşma enerjisi vardır.Bunlardan en küçüğü birinci iyonlaşma enerjisidir.Çünkü ilk kopan elektron yüksüz bir elektrondan kopmaktadır.İkinci elektron +1 yükl,ü bir iyondan koptuğu için bir elementin ikinci iyonlaşma enerjisi,birinci iyonlaşma enerjisinden daha büyüktür. Atom çapı küçülmekte,elektron koparmak güçleşmektedir.
1.İyonlaşma Enerjisi
İyonun yükü arttıkça atom çapı küçülür.İyonlaşma enerjisi artar.Buna göre de;
Eİ 1<Eİ 2<Eİ 3<Eİ 4<…
İyonlaşma enerjisi periyodik cetvelde aşağıdan yukarıya,soldan sağa doğru artar.Bunun nedeni çekim kuvvetinin artmasıdır.
İyonlaşma enerjisi artar.
İyonlaşma enerjisi artar.
2.Ortalama Atomik Yarıçapı:
Bir atomda en üst enerji seviyesindeki atomların atom çekirdeğine olan ortalama uzaklığına Ortalama Atomik Yarıçap denir.
Periyodik cetvelde soldan sağa doğru gittikçe atom numarası ( çekirdek yükü )arttığından en diştaki elektron daha çok çekilir,ortalama atomik yarıçap küçülür. Gruplarda ise yukarıdan aşağıya gidildikçe temel enerji seviyesi arttığından dıştaki elektronlar daha az çekilir,ortalama atomik yarıçap artar,
2.Ortalama Atomik Yarıçap:
Ortalama atomik yarıçap azalır.
Ortalama atomik yarıçap azalır.
§Elektron veren atomun yarıçapı küçülür.
§İzotop atomlarda (proton sayıları aynı olan atomlarda) kütle numarası büyük olan atomun yarıçapı daha küçüktür.
§Elektron sayıları aynı olan atomlarda proton sayısı büyük olan atomun yarıçapı daha küçüktür.
3.Elektron İlgisi (Elektron Aftinitesi):
Gaz fazındaki 1 mol nötral atoma 1 mol elektron bağlandığı zaman açığa çıkan enerjinin miktarına elektron ilgisi ya da elektron aftinitesi ( Eaf ) denir.
Periyodik cetvelde soldan sağa , yukarıdan aşağıya doğru gidildikçe elektron ilgisi artar.Çünkü çekim arttığı için elektronun bağlanması kolaylaşır.
Elektron ilgisi artar.
Elektron ilgisi artar.
4.Metallik Özelliği:
Metalik özelliği elementlerin iyonlaşma enerjisi ile ilgilidir.İyonlaşma enerjisi düşük olan elementler metalik özelliğe sahip,iyonlaşma enerjisi yüksek olan elementler ise metalik özelliğe sahip değildir.
Periyodik cetvelde soldan sağa,yukarıdan aşağı gidildikçe metalik özellik azalır.
Metalik özellik azalır.
5.Elektronegatiflik:
Elektronegatiflik; elektronu çekme kapasitesine denir.Elektron ilgisi arttıkça elektronegatiflik artar.Elektron ilgisi fazla olan elementler daha elektronegatiftir.Bilinen en elektronegatif element flordur (F).
Elektronegatiflik;periyodik cetvelde soldan sağa,aşağıdan yukarıya doğru artar.
Elektronegatiflik artar.

…

PERİYODİK ÇİZELGE

Yrd.Doç.Dr. İbrahim İsmet ÖZTÜRK

8.1. PERİYODİK ÇİZELGENİN GELİŞMESİ 8.2. ELEMENTLERİN PERİYODİK SINIFLANDIRILMASI Katyon ve Anyonların Elektron Dağılımları 8.3.FİZİKSEL ÖZELLİKLERDEKİ PERİYODİK DEĞİŞİMLER Etkin Çekirdek Yükü Atom Yarıçapları İyon Yarıçapı 8.4. İYONLAŞMA ENERJİSİ 8.5. ELEKTRON İLGİSİ 8.6. BAŞ GRUP ELEMENTLERİ VE SOYGAZLARIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

8.1. PERİYODİK ÇİZELGENİN GELİŞMESİ İlk olarak 1864 yılında İngiliz kimyacı John Newlands, bilinen elementlerin atom kütlelerine göre sıraya dizildiklerinde, her 8 elementin benzer özelliklere sahip olduğunun farkına vardı fakat ortaya koyduğu bu yasanın kalsiyumdan sonraki elementler için yetersiz olduğu ortaya çıktı. Beşyıl sonra Rus kimyacı Dimitri Mendelyev ve Alman kimyacı Lothar MeyerMeyer ,, birbirlerinden bağımsız olarak, elementler için çok geniş ve kapsamlı bir çizelge önerdiler. Mendelyev’in sınıflandırması, iki nedenden ötürü Newlands’ın kine göre daha üstündü. Birincisi, Mendelyev elementleri özelliklerine göre çok doğru şekilde gruplandırmıştı. İkincisi ise, henüz keşfedilmemiş bazı elementlerin özelliklerini tahmin etmişti.

8.2. ELEMENTLERİN PERİYODİK SINIFLANDIRILMASI Periyodik çizelge hidrojenle başlar ve alt kabuklar sırayla dolar. Dolmaya başlayan alt kabuğun tipine göre elementler; baş grup elementleri, soy gazlar, geçiş elementleri, lantanitler ve aktinitler gibi sınıflara ayrılırlar. Baş grup elementleri 1A ve 7A grubuna kadar olan elementleri içerir ve bu elementlerin hepsinde, en yüksek baş kuantum sayısının ss veve pp altalt kabuklarıkabukları tam olarakolarak dolmamıdolmamışştırtır.. HelyumuHelyumu saymazsak, soy gazların hepsinde (8A grubu) p alt kabuğu tam olarak dolmuştur. Geçiş metalleri yada geçiş elementleri 1B deki ve 3B den 8B ye kadar olan elementlerdir. Bunlar ya tam dolmamış ya da iyonlarında tam dolmamış d alt kabuğu taşırlar. 2B grubu elementleri Zn, Cd ve Hg dır. Bunlar ne baş grup elementi nede geçiş metalidir. Lantanitler ve aktinitler f alt kabukları tam dolu olmadığı için, f-bloğu geçişelementleri olarak adlandırılırlar.

1A grubu elementlerinin her biri bir soy gaz çekirdeğine ve bir ns1 dış elektron dağılımına sahiptir. Benzer şekilde 2A metalleri de bir soy gaz çekirdeğine ve bir ns2 dış elektron dağılımına sahiptir. Bir atomun dış elektronları genellikle değerlik elektronları adını alır.

Katyon ve Anyonların Elektron Dağılımları Bir çok iyonik bileşik, tek atomlu anyonlar ve/veya katyonlardan oluşur. Đyonların elektron dağılımını yazmak istediğimizde nötür atomlar için kullandığımız yöntemi biraz değiştirmemiz gerekir. Đyonları iki grupta inceleyebiliriz. Baş Grup Elementlerinden Türemiş Đyonlar Bu elementlerin nötür atomlarından bir katyon oluşurken, en yüksek n sayısına sahip tabakadan bir yada daha fazla elektron uzaklaşır.

Anyon oluşumunda ise, en yüksek n sayısına sahip elektron tabakasına bir yada daha fazla elektron gelir. Aynı sayıda elektrona sahip atomlar ile iyonlar veya aynı sayıda elektrona sahip olan iyonların temel haldeki elektron dağılımları aynıdır. Elektron sayıları eşit – + olan bu gibi atom veya iyonlara izoelektronik denir. Örneğin F , Na ve Ne izoelektroniktir.

Geçiş Metallerinden Türemiş Katyonlar Bir önceki derste ilk sıradaki geçiş metallerinde, 3d orbitallerinden önce daima 4s orbitallerinin dolduğunu gördük. Mangan elementini göz önüne alırsak, 2 5 2+ elektron dağılımı [Ar]4s 3d dir. Mn iyonu oluştuğu zaman, oluşan iyonun elektron dağılımının [Ar]4s23d3 olacağını bekleriz. Halbuki, Mn2+ iyonunun elektron dağılımı [Ar]3d5 dir. Mn da 3d orbitallerinden önce daima 4s orbitalleri doluyor olmasına karşın, Mn2+ iyonu oluşurken 3d orbitali 4s orbitalinden daha kararlı olduğu için, elektronlar 3d orbitalinden değil, 4s orbitalinden uzaklaşır. Bu nedenle, bir geçiş metali atomundan bir katyon oluştuğu zaman elektronlar daima önce ns orbitalinden ve daha sonra (n-1)d orbitalinden uzaklaşır.

8.3.FİZİKSEL ÖZELLĐKLERDEKİ PERİYODİK DEĞİŞİMLER Etkin Çekirdek Yükü Bir önceki konuda, çok elektronlu atomlarda çekirdeğe yakın elektronların dışkabuk elektronları üzerine perdeleyici etkileri olduğunu belirtmiştik. Perdeleyici elektronların varlığı, çekirdekteki pozitif yüklü protonlarla dış elektronlar arasındaki elektrostatik çekimi zayıflatır. EtkinEtkin çekirdekçekirdek yüküyükü ((ZZetkinetkin),), birbir elektronelektron tarafındantarafından hissedilenhissedilen yüktüryüktür veve formülü ile verilir. Burada Z gerçek çekirdek yüküdür yani elementin atom numarasıdır ve σ (sigma) perdeleme sabiti olarak bilinir. Perdeleme sabiti sıfırdan büyük Z den küçüktür. Atom Yarıçapları Atomun yarıçapı , komşu iki metal atomunun çekirdekleri arasındaki uzaklığın yarısıdır.

Etkin çekirdek yükü arttığında çekirdeğin elektronlar üzerine uyguladığı kuvvet de artar ve atom yarıçapları küçülür. Örneğin Li dan F a kadar olan elementleri göz önüne alalım. Soldan sağa doğru ilerlediğimizde çekirdek yükü 2 artarken iç kabuktaki (1s ) elektron sayısının sabit kaldığı görülür. Artan çekirdek yükü nedeniyle çekirdeğe eklenen elektronlar aynı kabukta olduklarından, birbirlerini etkin bir şekilde perdelemezler. Sonuç olarak baş kuantumkuantum sayısısayısı sabitsabit kalırkenkalırken etkinetkin çekirdekçekirdek yüküyükü düzenlidüzenli olarakolarak artarartar.. EtkinEtkin çekirdek yükü artarken de doğal olarak atom yarıçapı düzenli bir şekilde azalır.

Bir grup içerisindeki elementlerde atom numarası arttıkça atom yarıçapıda artar. 1A grubundaki alkali metallerde en dıştaki elektronlar ns orbitalinde bulunurlar. Artan başkuantum sayısı n ile birlikte, orbital hacimleride arttığı için Li dan Cs a doğru metal atomlarının hacmi de artar. Hacminin artmasıda atom yarıçapının artması demektir.

İyon Yarıçapı İyon yarıçapı ; bir katyon veya bir anyonun yarıçapıdır. Nötür bir atom bir iyona dönüştüğünde hacminin değişmesi beklenir. Eğer atomdan bir anyon oluşursa yarıçapı artar, çünkü çekirdek yükü aynı kalırken gelen elektron veya elektronların neden olduğu itme kuvvetleri elektron bulutunun hacmini genişletir. Diğer taraftan, atomdan bir veya daha fazla elektron uzaklaşırsa, elektron itmesi azalır, ancak ekirdek yükü aynı kaldığınndan elektron bulutu büzülür veve katyonunkatyonun hacmihacmi atomdan daha küçük olur. Farklı gruplardaki elementlerden türemiş olan iyonlar, eğer izoelektronik iseler, hacimleri karşılaştırılabilir. Đzoelektronik iyonlarda katyonlar anyonlardan daha küçük hacme sahiptir. Örneğin Na+ iyonu F- dan daha küçüktür. Bu iyonların her ikisi de aynı sayıda elektrona sahiptir fakat Na+ (Z = 11), F- (Z = 9) dan daha fazla protona sahiptir. F- un yarıçapının büyük olmasının nedeni Na+ nın sahip olduğu büyük etkin çekirdek yüküdür.

8.4. İYONLAŞMA ENERJİSİ En dıştaki elektronların kararlılığı doğrudan atomun iyonlaşma enerjisi ile bağlantılıdır. Đyonla şma enerjisi, gaz halindeki bir atomun temel halinden bir elektronu uzaklaştırmak için gerekli olan minimum enerjidir. Atomlar gaz fazında olması gerekir. Çünkü gaz halindeki atomlar çevresindeki komşu atomlardan ve moleküller arası kuvvetlerden hemen hemen hiç etkilenmezler. Bu koşullarda ölçülenölçülen enerjienerji miktarımiktarı iyonlaiyonlaşşmama enerjisidirenerjisidir.. Đyonlaşma enerjisinin büyüklüğü atomdaki elektronun ne kadar sıkı tutulduğunun bir ölçüsüdür. Đyonlaşma enerjisi yüksek ise elektronu atomdan uzaklaştırmak son derece zordur. Çok elektronlu bir atomda, atomun temel halinden ilk elektronu uzaklaştırmak için gerekli olan enerjinin miktarı birinci iyonlaşma enerjisi (I ) olarak tanımlanır. 1

İkinci iyonlaşma enerjisi (I ) ve üçüncü iyonlaşma enerjisi (I ) aşağıdaki eşitlikte 2 3 gösterilmiştir. Bir atomdan bir elektron uzaklaştığı zaman, kalan elektronlar arasında itme kuvveti azalır. Çekirdek yükü sabit kaldığından, pozitif yüklü iyondan başka birbir elektronuelektronu uzaklauzaklaşştırmaktırmak içiniçin dahadaha fazlafazla enerjienerji gerekirgerekir.. BuBu nedenle,nedenle, iyonlaiyonlaşşmama enerjisi yandaki sırayla değişir. Đyonlaşma daima endotermik (ısı alan) bir işlemdir. Elementlerin birinci iyonlaşma enerjilerinin bir periyotta atom numarasıyla birlikte arttığına dikkat edilmelidir. Bunun nedeni, etkin çekirdek yükünün soldan sağa doğru artmasıdır. Etkin çekirdek yükünün büyük olması, dış elektronun çok sıkı tutulduğu anlamına gelir. Soy gazların iyonlaşma enerjileri çok yüksektir ve sebebi temel haldeki elektron dağılımlarının çok kararlı olmasıdır.

1A grubu elementlerinin birinci iyonlaşma enerjileri çok düşüktür. Bu elementler birer değerlik elektronuna sahiptir ve bu elektron tamamen dolu olan iç kabuklardaki elektronlar tarafından etkili bir şekilde perdelenir. Bu nedenle, dış kabuktaki bu elektron, kolayca uzaklaştırılabilir ve atom tek pozitif yüklü iyona dönüşür.

8.5. ELEKTRON İLGİSİ Elektron ilgisi , gaz halindeki bir atomun bir elektron alarak anyona dönüştüğünde meydana gelen enerji değişimi, olarak tanımlanır. Đşareti negatiftir. Gaz halindeki bir flor atomunun bir elektron almasıyla oluşan tepkimeyi inceleyecek olursak; Florun elektron ilgisinin değeri +328 kJ/mol olarak gösterilir. Bir elementin elektron ilgisinin değeri çok pozitif ise elektron kabul etme eğilimi büyük demektir. Elektron ilgisi bir başka şekilde de; anyondan bir elektron koparmak için gerekli olan enerji miktarı olarak tanımlanır. Florür için aşağıdaki denklem yazılabilir;

İyonlaşma enerjisinin değerinin yüksek olması, atomdaki elektronun çok kararlı olduğunu, elektron ilgisinin değerinin pozitif olması da, negatif iyonun çok kararlı olduğunu, yani atomun elektronu almaya karşı çok istekli olduğunu belirtir. Periyod boyunca soldan sağa doğru elektron ilgisinin arttığı görülmektedir. Grup içerisinde elektron ilgilerinin değişimi genellikle küçüktür. 7A grubu elementleri, yani halojenler, en yüksek elektron ilgisine sahiptir. Çünkü halojen atomuatomu birbir elektronelektron kazandıkazandığğındaında hemenhemen sasağğındakiındaki soysoy gazıngazın kararlıkararlı elektronelektron dağılımına sahip olur. Oksijen atomunun elektron ilgisi pozitiftir (141 kJ/mol), yani ekzotermik bir tepkimedir. Tepkimenin denklemi şöyle yazılabilir: Diğer yandan O- iyonunun elektron ilgisi son derece negatiftir (-780 kJ/mol) ve tepkime denklemi;

O2- iyonu bir soy gaz olan Ne ile izoelektronik olmasına rağmen, endotermiktir. Bu tepkime gaz fazında oluşmaya yatkın değildir, çünkü ilave olarak gelen elektronla, mevcut elektron arasındaki itme sonucu meydana gelen kararsızlık, soy gaz yapısına ulaşmakla kazanılan kararlılıktan daha büyüktür. O2- gaz fazında kararsız olmasına karşın, katı iyonik bileşiklerde, örneğin, Li O, MgO vb. oldukça kararlı 2 bir iyondur. Katı bileşiklerdeki O2- iyonu komşu katyonlar tarafından kararlı hale getirilir.

8.6. BAŞ GRUP ELEMENTLERĐ VE SOYGAZLARIN KİMYASAL ÖZELLĐKLERİ 1 Hidrojen (1s ) Periyodik çizelgede hidrojen için uygun bir konum yoktur. Hidrojen geleneksel olarak 1A grubunda gösterilse de, aslında kendi başına bir grup olabilir.

1 1A Grubu Elementleri (ns , n≥2) Bu grup elementler alkali metaller olarak bilinir. Đyonlaşma enerjileri düşüktür. Yaptıkları bileşiklerin büyük çoğunda 1+ yüklü iyonlar oluştururlar. Doğada asla saf halde bulunmazlar. Suyla tepkimeye girerek hidrojen gazı ve karşılık gelen metal hidroksitleri verirler. Hava ile temas ettikleri zaman oksijenle birleşerek oksitlerini oluştururlar.

2 2A Grubu Elementleri (ns , n≥2) Toprak alkali metalleri olarak bilinirler. Alkali metallere göre etkinlikleri biraz azdır. Birinci ve ikinci iyonlaşma enerjileri Berilyumdan Baryum’a doğru azalır. Toprak alkali metaller M2+ iyonlarını oluşturma eğilimindedirler. Berilyum su ile tepkimeye girmezken, magnezyum su buharı ile tepkimeye girer. Buna karşılık kalsiyum, stronsiyum ve baryum soğuk suda bile tepkimeye girer. Toprak alkali metallerin oksijene karşı olan etkinlikleri Berilyum’dan Baryum’a doğru artar.

3A Grubu Elementleri (ns2 np1 , n≥2) 3A grubunun ilk üyesi olan Bor yarı metal , diğer üyeleri metaldir. Bor ikili iyonik bileşikler oluşturmaz, oksijen gazı ve su ile tepkime vermez. Aluminyum havada bırakıldığında kolayca aluminyum oksit bileşiğini oluşturur. Aluminyum yalnızca 3+ yüklü iyonlar oluşturur. 3A grubunun diğer elementleri ise hem 1+ hem de 3+ yüklü iyonlar oluşturur.

4A Grubu Elementleri (ns2 np2 , n≥2) Karbon bir ametaldir. Silisyum ve Germanyum ise yarı metaldir . Kalay ve Kurşun ise metaldir. 4A grubu elementleri hem 2+ hem de 4+ yükseltgenme basamağına sahip bileşikleridir.

5A Grubu Elementleri (ns2 np3 , n≥2) Azot ve fosfor ametal, arsenik ve antimon yarı metal , bizmut ise metaldir. Bu yüzden grup içinde elementlerin özelliklerinde büyük değişimler beklenebilir.

6A Grubu Elementleri (ns2 np4 , n≥2) Oksijen, Kükürt ve Selenyum ametal, Tellür ve Polonyum yarı metaldir . Oksijen iki atomlu bir gazdır. Elementel kükürt ve selenyumun molekül formülleri S8 ve Se8 dir. Tellür ve Polonyum kristal yapılar oluştururlar. Polonyum radyoaktif bir element olduğu için laboratuarda çalışılması zordur.

2 5 7A Grubu Elementleri (ns np , n≥2) 7A grubu elementleri halojenürlerdir ve tümü ametaldir. X2 genel formülü ile gösterilirler. Etkinlikleri çok yüksek olduğundan doğada asla element halde bulunmazlar. 7A grubunun son elementi olan Astatin rodyoaktif bir elementtir ve özellikleri hakkında çok az şey bilinmektedir. Halojenlerden türeyen anyonlar halojenürlerdir.

8A Grubu Elementleri (ns2 np6 , n≥2) Soy gazlar olarak bilinirler. Tamamı tek atomlu halde bulunur. Atomlarında ns ve np alt kabukları tamamen doludur ve bu doluluk kararlı olmalarını sağlar. 8A grubunun iyonlaşma enerjileri bütün elementler arasında en yüksek değerlere sahiptir.

…