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 elementlerin yarısından biraz fazlası biliniyordu. Bilinen elementleri, özelliklerine 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 alanını açmış; Berzelius’un (Berzelyus) atom kütlelerini tayini ile, atom kütleleri ile elementlerin özelliklerini karşılaştırma imkanı ortaya çıkmıştır.

Elementlerin atom kütleleri ile özellikleri arasındaki ilişkiyi ilk sezen Alman kimyacı J.W.Döbereiner (Döbrayner) olmuştur. Döbereiner, 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 J.A.R. 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 kimyacısı Dimitri Mendeleev ( Dimitri Mendelyev) tarafından yapılmıştır. 1870 yılında Alman bilgini Lother Meyer (Lotar Meyır)de Mendeleev’den habersiz olarak, bir periyodik cetvel yapmıştır. Bu iki cetvel hemen hemen birbirinin aynıdır. Meyer; elementleri, cetvelinde fiziksel özelliklerine (atom hacimlerine) göre sıralamış, Mendeleev ise, elementlerin elementleri fiziksel özelliklerini ele alacak yerde, değerliliklerini, yani kimyasal özelliklerini dikkate almıştır. Mendeleev, o zaman bilinen ve atom kütlelerini bulunmuş elementleri, atom kütlelerinin artısına göre sıralamakta, elementlerin değerliliklerinin ve öteki özelliklerinin, gitgide değişirken, belirli sayıda elementten sonra tekrarladığına, yani bu özelliklerin periyodik (devri) olduğunu görmüştür.

Mendeleev, atom kütleleri sırasına göre kurduğu gruplarla, özellik bakımından benzeyen element yoksa, yerini boş bırakmıştır. Bunun sonucu olarak Mendeleev’in periyodik cetveline bazı boşluklar meydana 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, Mendeleev’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 çekinmeyerek 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 değil, 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 olarak 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
ORBİTAL: Bir atomun elektronlarının bulunma olasılığı-nın yüksek olduğu uzay bölgesidir.
Değerlik elektronları: Bir elementin en dış elektron kabu-ğunda bulunan elektronlara denir.

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 1,2,3.....16. 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 uzamasına 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 daha 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 yerleştirildiğinde, cetvelin sol tarafından metallerin sağ tarafında ametallerin yer aldığı görülür.Her periyot bir alkali metal ile başlar bir soygaz 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) elementleri bulunur. Hidrojen IA grubunda bulunmakla beraber bir ametaldir. Hidrojen dışındaki bu grup ametallerinin hidrooksitleri kuvetli baz özelliği gösterdiğinden, IA grubu elementler bazik anlamına gelen alkali metaller adıyla anılır. Alkali metaller, en dış orbitalleri olan küresel s değerlik orbitallerinde bir değerlik elektronu taşır. Bu elementlerin elektron dizilişlerinin benzerliği bir çok özelliklerinde benzerliğe yol açar IA grubu elementleri dış orbitallerdeki bir tek değerlik elektronu kolaylıkla vererek +1 yüklü iyon haline geçer. Metalik parlaklık gösterir, bıçakla kesilebilecek kadar yumuşaktırlar. Elektrik ve ısıyı iletir.

Periyodik cetvelin IIA grubunda (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) elementleri bulunur. Bunlar toprak alkali metaller olarak anılır. Bu grup elementleri atomların s değerlik orbitalinde 2 elektron bulunur. Bu elektronlar, IA grubu elementlerinin tek elektronu kadar olmasa da gene 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. Bunlara 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 oldukça 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 değerlikli iyon halinde bulunur. B grubu elementlerinin tamamı metaldir. 30 elementtir.

Elektron dizilişleri f orbitali ile sonlanan elementlere iç geçiş elementleri denir. Bu elementler periyodik cetvelin altında f bloğunda bulunur. Hepsi metaldir. Lantanitlerde Pm elementi dışındakiler radyoaktif değildir. Aktiniflerin ise tamamı radyoaktiftir.

Grupların incelenmesinde dikkat çekici yön, aynı grupta yer alan elementlerin son orbital türü ile bu orbitallerde yer alan elektron sayısındaki aynılıktır. Bu aynılık, aynı grupta yer alan elementlerin kimyasal 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.

Periyotlarda soldan sağa gidildikçe;

• Atom numarası büyür, değerlik elektron sayısı büyür
• Atom kitlesi büyür
• Atom çapı küçülür
• Orbital sayısı değişmez
• İyonlaşma enerjisi artar ( Bu artışta küresel simetrik durumlar istisna oluşturur )
• Elektron ilgisi ve elektronegatiflik artar
• Metalik özellikler ( elektrik, ısı iletkenliği vb. ) azalır, amettallik özellikler artar.
• Metallerin erime-kaynama noktaları yükselir, sertlikleri artar hidroksitlerinin bazlık kuveti azalır. Amettallerin erime ve kaynama noktaları düşer, asitlerinin asitlik güçleri artar.
• 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.

Gruplarda yukarıdan aşağı inildikçe;

• Atom numarası artar
• Atom kütlesi artar
• Atom çapı artar
• Orbital sayısı artar
• Değerlik elektron sayısı değişmez
• İyonlaşma enerjisi küçülür
• Elektron ilgisi ve elektronegatiflik azalır
• Metallerin erime ve kaynama noktası düşer. Ametallerin erime ve kaynama noktası yükselir
• Metallerin metalik özellikleri artar, ametallerin ametalik özellikleri azalır.