8. SINIF 3. ÜNİTE MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ
PERİYODİK TABLO
Maddenin temel birimi atomlar. 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.
Elementlerin, soldan sağa ve yukarıdan aşağıya doğru artan atom numaralarına göre diziliminden oluşan bu tabloda, yatay sıralara "periyot", dikey sütunlaraysa "grup" adı veriliyor.
1s2 / 2s2 2p6 / 3s2 3p6 / 4s2 3d10 4p6
s ve p A gurubu elementlerini d B gurubu elementlerini gösterir.
Periyodik tabloyu kullanarak, her element hakkında belirli bilgiler elde edebiliriz.
Örneğin, 1 kilogramlık bir karbon bloğunda kaç karbon atomu bulunduğunu tayin etmek için, karbon atomunun bağıl atom kütlesini kullanmamız yeterli.
Atom Numarası: Bir atomda bulunan proton sayısı, elementi tanımlar ve atom numarası olarak adlandırılır. Atomda bulunan proton sayısı aynı zamanda, elementin kimyasal karakteri hakkında da bilgi verir.
Element Simgesi: Her elemente ait bir ya da iki harften oluşan simgelerin, uluslararası geçerliliği vardır. Element simgeleri hakkında detaylı bilgi için tıklayınız. Elektron Dizilimi: Uyarılmamış bir atomdaki elektronların konumlarını gösterir. Kimyabilimciler, temel fizik bilgilerine dayanarak, atomların elektron dizilimlerine göre nasıl davranabilecekleri konusunda fikir yürütebilirler. Elektron dizilimi, bir atomun kararlılık, kaynama noktası ve iletkenlik gibi özellikleri hakkında bilgi verir. Atomların son enerji düzeylerine (en dış yörüngelerine) "valans düzeyi", burada yer alan elektronlara da "valans elektronları" adı verilir. Kimyasal tepkimelerde birinci derecede önem taşıyan elektronlar, valans elektronlarıdır.
Bir elementin periyodik tablodaki yerine bakarak, o elementin elektron dizilimi de anlaşılabilir. Aynı grupta (dikey sırada) yer alan elementlerin elektron dizilimleri büyük benzerlik gösterir ve bu nedenle de kimyasal tepkimelerde benzer şekilde davranırlar. Yükseltgenme basamağı (sayısı): Bir elementin, bileşiklerinde alabileceği değerliklerdir. İngilizce'deki "oxidation state" kullanımına karşılık gelmektedir. Periyodik tabloda yer alan elementler, gözterdikleri belirli ortak özelliklere göre gruplar halinde inceleniyor. Bu gruplar hakkında kısaca bilgi vermek gerekirse:
Alkali Metaller: Periyodik tablonun ilk grubunda 1A (dikey sırasında) yer alan metallerdir. Fransiyum dışında hepsi, yumuşak yapıda ve parlak görünümdedir. Kolaylıkla eriyebilir ve uçucu hale geçebilirler. Bağıl atom kütleleri arttıkça, erime ve kaynama noktaları da düşüş gösterir. Diğer metallere kıyasla, özkütleleri de oldukça düşüktür. Hepsi de, tepkimelerde etkindir. En yüksek temel enerji düzeylerinde bir tek elektron taşırlar. Bu elektronu çok kolay kaybederek +1 yüklü iyonlar oluşturabildikleri için, kuvvetli indirgendirler. Isı ve elektriği çok iyi iletirler. Suyla etkileşimleri çok güçlüdür, suyla tepkime sonucunda hidrojen gazı açığa çıkarırlar.
Toprak Alkali Metaller: Periyodik tablonun baştan ikinci grubunda 2A (dikey sırasında) yer alan elementlerdir. Sıklıkla beyaz renkli olup, yumuşak ve işlenebilir yapıdadırlar. Alkali metallerden daha az tepken (tepkimelere girmeye eğilimli) karakterde olmalarının yanında, erime ve kaynama sıcaklıkları da daha düşüktür. İyonlaşma enerjileri de alkali metallerden daha yüksektir. Toprak elementleri ismi, bu gruptaki elementlerin toprakta bulunan oksitlerinin, eski kimyabilimciler tarafından ayrı birer element olarak düşünülmesinden gelir.
Geçiş metalleri:B gurubu Sertlikleri, yüksek yoğunlukları, iyi ısı iletkenlikleri ve yüksek erime-kaynama sıcaklıklarıyla tanınırlar. Özellikle sertlikleri nedeniyle, saf halde ya da alaşım halinde yapı malzemesi olarak kullanılırlar. Geçiş elementlerinin hepsi, elektron dizilimlerinde, en dışta her zaman d orbitalinde elektron taşırlar. Tepkimelere giren elektronlar da, d orbitalindeki elektronlardır. Geçiş metalleri sıklıkla birden fazla yükseltgenme basamağına sahiptir. Çoğu, asit çözeltilerinde hidrojenle yer değiştirecek kadar elektropozitiftir. İyonları renkli olduğu için, analizlerde kolay ayırt edilirler.
Ametaller: Metal özelliği göstermeyen elementlerdir. Metaller çözeltilerde katyonları (pozitif yüklü iyonları) oluştururken, ametaller anyon (negatif yüklü iyon) oluşturma eğilimindedir. Metallerin aksine iyi iletken değillerdir ve elektronegatiflikleri çok yüksektir. Metaller ve ametaller arasında özellikler gösteren bazı yarıiletken elementler, "metaloidler" olarak da adlandırılır. Halojenler ve soygazlar da ametal doğadadır.
Halojenler: Periyodik tablonun 7A grubunda bulunan, tepkimeye eğilimli ametallerdir. Bu gruptaki elementlerin hepsi elektronegatiftir. Elektron alma eğilimi en yüksek olan elementlerdir. Doğada sert olarak değil, mineraller halinde bulunurlar. Element halinde 2 atomlu moleküllerden oluşurlar. Oda koşullarında flor ve klor gaz, brom sıvı, iyotsa katı haldedir. Erime ve kaynama noktaları grupta aşağıdan yukarıya doğru azalır. Zehirli ve tehlikeli elementler olarak bilinirler.
Soygazlar: Periyodik tablonun en son 8A grubunu oluşturan, tümü tek atomlu ve renksiz gaz halinde bulunan elementlerdir. En dış yörüngeleri elektronlarla tamamen dolu olduğu için son derece kararlıdırlar ve tepkimelere eğilimleri de çok düşüktür. Bu davranışları nedeniyle de "soygaz" adını almışlardır. Atmosferde bulunurlar ve sıvı havanın damıtılmasıyla elde edilirler. İlk keşfedilen soygaz, hidrojenden sonra en hafif element olan helyumdur. Radon, çekirdeği dayanıksız olan, radyoaktif bir elementtir. Çok düşük olan erime ve kaynama noktaları, grupta yukarıdan aşağıya gidildikçe yükselir. İyonlaşma enerjileri, sıralarında en yüksek olan elementlerdir.
periyodik tablo tıklayın..
KİMYASAL BAĞLAR
Doğada elementleri tek başlarına bulmak neredeyse imkansızdır. Çoğu element başka bir elementle birleşerek kimyasal bağ yapar.
Elementlerin son katmanlarını dolu hale getirmek isterler. Örneğin 1 elektronu bulunan hidrojen tek katmana sahiptir ve o katmanın dolması için toplam 2 elektron olmalıdır.
Bu nedenle hidrojen ihtiyaç duyduğu 1 elektronu başka bir elementle bağ yaparak sağlamak ister.
Hidrojenin bu çağrısı doğada asla cevapsız kalmaz. Hidrojen atomları başka elementlerle birleşerek, yani bağ yaparak elektron ihtiyaçlarını tamamlarlar.
Biz bu konumuzda gerçekleşen kimyasal bağların özelliklerinin neler olduğunu, hangi tip kimyasal bağların gerçekleştiğini açıklamaya çalışacağız.
İyonik Bağ Nasıl Oluşur?
Atomlar son katmanlarını doldurmak isterler. Buna atomların kararlı hale geçmek istemesi de denir.
Bazı atomların son katmanlarında eksik elektron, bazı atomlarda da fazladan elektron bulunur.
Yukarıdaki örnekte sodyumun(Na) son katmanında 8 olması gerekirken 1 elektronu var. Bu elektron fazlalık sayılır. Çünkü 1 elektronu dışarı verirse geriye tam dolu olan 2. katmanı kalır.
Flor(F) atomunda ise kon katmanda 8 olması gereken elektron sayısı 7 dir. Yani 1 elektrona daha ihtiyacı vardır.
Dikkat edersek Sodyum 1 elektrondan kurtulmak istiyor, Flor ise 1 elektron arıyor.
Sodyum fazlalık elektronu Flora verir.
Elektron veren sodyum artı (+) ; elektron alan flor eksi (-) yüklenir.
+ ve – birbirini çektiği için iki atom birbirine yapışır.
Bu sayede Flor ve Sodyum atomları arasında kimyasal bağ oluşur.
Aşağıda iyonik bağ animasyon halinde aşamalı olarak gösterilmiştir. Dikkatle inceleyelim:
İyonik Bağ Kimler Arasında Oluşur?
İyonik bağı bir de animasyonla inceleyelim:
Animasyonda START tuşuna basarak elektron alışverişini gözlemleyebilirsiniz.
Burada Lityum ve Flor atomları arasında iyonik bağ gerçekleşmektedir.
İyonik bağ sadece iki atom arasında gerçekleşmez.
Bazen elektron alışverişini tamamlamak için ikiden fazla atoma ihtiyaç duyulur.
Aşağıdaki örneği inceleyelim:
Yukarıdaki örneğe bakarsak, bir tane kalsiyum atomunun ihtiyacını ancak 2 tane klor giderebilmektedir.
Kalsiyumun 2 fazlalık elektronu, klorun da bir eksik elektronu bulunur. Kalsiyum fazlalık elektronlarını iki klor atomuna paylaştırır.
Bu nedenle bu üç atam arasında iyonik bağ oluşur. Oluşan bileşikte 1 tane kalsiyum, 2 tane klor atomu bulunur.
İyonik bağ metal elementlerle ametal elementler arasında gerçekleşir. Bir atomun elektronu fazla, diğerinin az olması durumunda gerçekleşen iyonik bağda fazla elektronu olan az olana elektron verir. Bu sayede atomlar + ve – yüklerle yüklenirler.
Metaller + yüklü, ametaller ise – yüklüdür. Daha doğrusu metaller elektron verdikleri için +, ametallerde elektron aldıkları için – olurlar.
Resimde elektron dağılımı verilen sodyum(Na) ve flor (F) atomlarının elektronlarının sayısı konusunda sıkıntıları vardır. 2 atomun da son yörüngeleri tam dolu değildir.
Sodyum: Ya 7 elektron alarak son yörüngesini 8′e tamamlamalı ya da son yörüngesindeki 1 elektronu atarak 2 yörüngeli hale gelmelidir. 7 elektron almaktansa 1 elektron vermek kolay olduğu için sodyum 1 elektronunu flora verir.
Flor: Ya 7 elektron vererek tek yörüngeli hale gelmeli, ya da 1 elektron alarak son yörüngesini 8′e tamamlamalıdır. Florun 1 elektron alması 7 elektron vermesinden daha kolaydır. Bu nedenle flor sodyumdan 1 elektron alır.
Atomlar elektron alışverişi yaparak bağ oluşturduklarında Kararlı Hale Geçmiş olurlar. Atomların bileşik yapmış hali aşağıdaki gibidir.
Elektron alışverişi yapılarak gerçekleşen bu iyonik bağda NaF bileşiği oluşmuştur. Na + yüklü ve metal; F ise – yüklü ve ametaldir.
Bazen atomların elektron alışverişi yapmak işlerine gelmez. Bunu şöyle düşünelim.
İki atom olsun ikisinin de elektron ihtiyacı olsun. Kimse diğerine elektron vermek istemez.
Böyle bir durumda atomların birbirine destek olması gerekmez mi? Evet iki atom birbirlerine destek olurlar ve elektronlarını ortaklaşa kullanarak ihtiyaçlarını giderirler.
Kovalent bağ ametallerin kendi aralarında yaptığı kimyasal bağdır. Elektronların ortaklaşa kullanılmasıyla olur.
Bu bileşikte mavi renkle gösterilen elektronlar ortaklaşa kullanılır. Bu sayede Hidrojen son yörüngesini 2 ye tamamlayarak doldurur. Klor ise yine son yörüngesini 8′e tamamlayarak kararlı hale geçmiş olur.
Kimyasal bağlar ikiye ayrılır.
Bunlar iyonik bağ ve kovalent bağdır.
Bu konuda kovalent bağı öğreniyoruz.
Atomlar son katmanlarının tam dolu olmasını ister.
(Buna atomların kararlı hale geçmek istemesi de denir.)
Soy gazlar hariç bütün atomların katmanlarında boşluk vardır.
Bu boşluğu doldurmak için atomlar başka atomlarla kimyasal bağ yapar.
Bir atom ya iyonik ya da kovalent bağ yapar.
Hangi atomlar kovalent bağ yapar?
Elektron eksiği bulunan atomların yaptığı kimyasal bağa KOVALENT BAĞ denir.
Aşağıdaki şekilleri inceleyelim.
Yukarıda görüldüğü gibi iki atomun da elektrona ihtiyacı vardır.
Bu iki atom kararlı hale geçmek için birer elektronlarını ortaklaşa kullanmak ister.
Sonuçta aşağıdaki gibi bir kimyasal bağ gerçekleşir.
Hidrojen (H) ve Klor (Cl) birleşerek Hidrojen klorür isimli kovalent bağlı bileşiği oluşturdu.
Kovalent Bağ Çeşitleri
Tekli kovalent bağ
Ortaklaşa kullanılan elektronlar bir çifttir.
Hidrojenin tek katmanı vardır. Bu katmanda da sadece 1 elektronu bulunur.
Atomların 1. karmanı en fazla 2 elektron alabilir. Yani hidrojenin 1 elektrona daha ihtiyacı vardır.
Kendisi gibi başka bir hidrojen atomu bularak birer elektronlarını ortaklaşa kullanırlar. Böylece ikisinin de 2 tane elektronu varmış gibi olur.
İkili Kovalent Bağ
Ortaklaşa kullanılan elektronlar iki çifttir.
Yukarıdaki atomların son katmanlarında 6 elektronları vardır. Yani 2 elektron daha aramaktadırlar.
İkişer elektronlarını ortaklaşa kullanarak kararlı yapıya geçerler.
Üçlü kovalent bağ
Üç çift elektron ortaklaşa kullanılır.
Bu atomların son katmanlarında 5 elektronları var. Kararlı olmaları için 8 olması gerekir.
başka bir atomla üçer elektronu ortak kullanarak kararlı hale geçebilirler.
Polar ve Apolar Kovalent Bağ
Polar kelimesi “kutuplu” anlamına gelmektedir.
Polar Kovalent Bağ
Eğer kovalent bağ yapan atomlar farklı atomlarsa polar kovalent bağ adı verilir
Apolar Kovalent Bağ
Kovalent bağı oluşturan atomlar aynı türse polar kovalent bağ oluşur.
Kovalent Bağın Özellikleri
8. sınıf konu anlatımlarına dön kez okundu