2Elementlerin Elektronik Yapıları Bir atomda elektronların düzenlenme şekline atomun elektronik yapısı denir.Elektronlar, orbitalleri üç kurala uyarak doldururlar. Bunlar:Elektronlar, orbitalleri en az enerjili orbitalden başlayarak doldururlar. Düşük enerji seviyeli bir orbital tamamen dolmadan, bir üst seviyedeki orbitale elektron giremez.(Aufbau İlkesi)
3Elementlerin Elektronik Yapıları Bir orbitale en fazla ters spinli iki elektron girebilir(Pauli İlkesi).Atom içerisinde elektronların girebileceği aynı (eş) enerjili birden fazla boş orbital varsa, elektronlar bu orbitallere önce paralel spinlerle tek tek girerler.
4Elementlerin Elektronik Yapıları Böylece, eş enerjili orbitallerin tamamı yarı dolmuş (yani tek elektronlu) duruma geldikten sonra, gelen elektronlar, zıt spinlerle bu yarı dolmuş orbitalleri doldururlar(Hund Kuralı)
5Elementlerin Elektron Konfigurasyonları (Dağılımları) Atomik orbitaller, çoğu zaman bir kare, daire yada yatay bir çizgi ile gösterilirler.Elektronlar ise çift çengelli oklar ile temsil edilirler.
7Aufbau İlkesinden Sapmalar Çoğu element için Aufbau Yöntemine göre öngörülen elektron dağılımları deneysel olarak da doğrulanmıştır.Birkaç elementin elektron dağılımı, bazı ufak sapmalar gösterir.Bu değişiklikler, dolu ve yarı dolu orbitallerin kararlılığı ile açıklanır(küresel simetri).
8Aufbau İlkesinden Sapmalar AtomÖngörülen Elektron DağılımıDeneysel Elektron Dağılımı24Cr1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s2 3d44s1 3d529Cu4s2 3d94s1 3d10
9Magnetik ÖzelliklerAtomlar, iyonlar ve moleküller; magnetik alanda farklı davranış gösterirler.Eşleşmemiş elektronlar içeren maddeler, paramağnetik özellik gösterirler.Paramağnetik maddeler, mağnetik alan tarafından kuvvetle çekilirler.Na atomu, hidrojen atomu veya oksijen molekülü (O2) paramanyetik özellik gösterir.
10Magnetik ÖzelliklerBir maddenin bütün elektronları eşleşmişse, o madde diamagnetik özellik gösterir.Diamagnetik maddeler, magnetik alan tarafından zayıf bir kuvvetle itilirler.Mg ve Ca atomları, diamagnetik özellik gösterip, magnetik alan tarafından zayıf bir kuvvetle itilirler.
11Magnetik ÖzelliklerBazı maddeler de magnetik alan tarafından kuvvetle itilirler.Bu tür maddelere, ferromagnetik maddeler denir.Fe, Co ve Ni, bu özelliğe sahip maddelere örnek teşkil eder.
12Grup ve Peryot Bulunması Atom numarası verilen elementin elektron dağılımı yapılır.Orbital katsayısı en yüksek olan sayı, elementin peryot numarasını verir.Son elektron s veya p orbitalinde bitmişse, element A grubundadır.s-Orbitali üzerindeki sayı doğrudan A grubunun numarasını verir.
13Grup ve Peryot Bulunması Elementin elektron dağılımı p orbiatli ile bitmişse, p’nin üzerindeki sayıya 2 ilave edilerek grup numarası bulunur.Örnekler:11Na: 1s2 2s2 2p6 3s Peryot, 1A Grubu17Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p Peryot, 7A Grubu
14Grup ve Peryot Bulunması En son elektron d orbitalinde bitmişse, element B grubundadır.
15Grup ve Peryot Bulunması Örnek:25Mn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d54. Peryot, 7B GrubuElektron dağılımı yapılan elementin en son elektronu 4f orbitalinde bitmişse Lantanitler, 5f de bitmişse Aktinitler serisinin bir üyesidir.
16Elementlerin Temel Hal Elektronik Konfigurasyonu ns2np6Elementlerin Temel Hal Elektronik Konfigurasyonuns1ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5ns2d10d1d54f5f
17Peryodik Tablo (Çizelge) Peryodik tablonun temel özelliği, elementleri artan atom numaralarına göre yan yana ve benzer özelliklerine göre de alt alta toplamasıdır.Peryodik tabloda yatay sütunlara peryot, dikey sütunlara da grup denir.Perydik tablo, 8 tane A ve 8 tane de B grubundan oluşmaktadır.
18Peryodik TabloPeryodik tabloda grup sayısı artmaz ama sonsuz sayıda peryot olabilir.Her peryot s ile başlar, p ile biter.Birinci peryot 2 (H ve He), ikinci ve üçüncü peryotlar 8, dördüncü ve beşinci peryotlar 18 element bulundururlar.
191 2 3 4 5 6 7 Baş grup elementleri s-bloku p-bloku Geçiş elementleri d-bloku34567f-blokuİçgeçiş elementleri
20Peryodik Tablo Peryodik tabloda, bazı elementlerin özel adları vardır. 1A grubu elementlerine alkali metaller, 2A grubu elementlerine toprak alkali metaller, 7A grubu elementlerine halojenler ve 8A grubu elementlerine de soygazlar denir.
21Peryodik Tablo Alkali Metaller Lityum Li Sodyum Na Potasyum K Rubityum RbSezyum CsFransiyum FrToprak Alkali MetallerBerilyum BeMagnezyum MgKalsiyum CaStronsiyum SrBaryum BaRadyum Ra
22Peryodik Tablo Halojenler Flor F Klor Cl Brom Br İyot I Astatin At SoygazlarHelyum HeNeon NeArgon ArKripton KrKsenon XeRadon Rn
23Peryodik TabloElementler, fiziksel özelliklerine göre metaller ve ametaller olmak üzere iki şekilde sınıflandırılır.Elementlerin çoğu metaldir ve metaller;Elektrik ve ısıyı iyi iletirler,Cıva hariç oda sıcaklığında katıdırlar ve taze kesilmiş yüzeyleri parlaktır,Dövülerek levha haline gelebilirler,
24Peryodik Tablo Çekilerek tel haline gelebilirler, Yüksek erime ve kaynama noktalarına sahiptirler,Bileşiklerinde daima pozitif (+) yükseltgenme basamaklarına sahiptirler,gibi özellikleri vardır.
25Peryodik TabloPeryodik tablonun sağ üst tarafında bulunan çok az element, metallerden farklı özelliklere sahiptir ve bunlara ametaller denir.Azot, oksijen, klor ve neon gibi bazı ametaller oda sıcaklığında gazdır.Brom sıvıdır.Karbon, fosfor ve kükürt gibi bazı ametaller katı olup kırılgandırlar.
26Peryodik TabloMetallerle ametaller arasında bulunan bazı elementler, hem metalik hem de ametalik özellikler gösterir ve bunlara yarımetaller veya metaloidler denir.
27Peryodik Tablo Yarımetaller (Metaloidler) Bor B Silisyum Si Germanyum GeArsenik AsAntimon SbTellur TeAstatin At
28Temsilci (Baş grup) Elementlerinin Anyon ve Katyonlarının Elektronik KonfigurasyonlarıAtomlar elektron kayberek “katyon” olarak adlandırılırlar e kaybettiklerinde elektronik konfigurasyonları soy gazların elektronik konfigurasyonuna benzerNa [Ne]3s1Na+ [Ne]Ca [Ar]4s2Ca2+ [Ar]Al [Ne]3s23p1Al3+ [Ne]Atomlar elektron alarak “anyon” olarak adlandırılırlar e kazandıklarında elektronik konfigurasyonları soy gazların elektronik konfigurasyonuna benzerH 1s1H- 1s2 veya [He]F 1s22s22p5F- 1s22s22p6 veya [Ne]O 1s22s22p4O2- 1s22s22p6 veya [Ne]N 1s22s22p3N3- 1s22s22p6 veya [Ne]
29Baş grup (temsilci) element katyon ve anyonları +1+2+3-3-2-1
30Izoelektronik: aynı sayıda elektrona sahip olan ve böylece aynı temel hal elektronik konfigurasyonuna sahip olan atomlardır.Na+: [Ne]Al3+: [Ne]F-: 1s22s22p6 yada [Ne]O2-: 1s22s22p6 or [Ne]N3-: 1s22s22p6 yada [Ne]Na+, Al3+, F-, O2-, and N3- Ne ile izoelektronik tir.H- ile izoelektronik olan nötral atom hangisidir ?H-: 1s2He ile aynı elektronik konfigurayondadır.
31Geçiş elementlerine ait katyonların elektronik konfigurasyonlarıBir geçiş metalinin katyonu oluşurken elektron önce ns daha sonra (n-1) d orbitalinden verilir.Fe: [Ar]4s23d6Mn: [Ar]4s23d5Fe2+: [Ar]4s03d6 or [Ar]3d6Mn2+: [Ar]4s03d5 or [Ar]3d5Fe3+: [Ar]4s03d5 or [Ar]3d5
32Etkin Çekirdek Yükü (Zeff) elektron tarafından hissedilen “pozitif yük”tür. Zeff = Z - s0 < s < Z (s = perdeleme sabiti)Zeff Z – iç tabaka elektronlarının sayısıZeffCoreZÇap (pm)NaMgAlSi11121314101234186160143132
34Nötral Atomların Yarıçapları Kovalent YarıçapMetalik YarıçapVan der Waals Yarıçapıİyonik YarıçapKovalent yarıçap,kovalent bağı oluşturaniki atomun çekirdekleri arasındaki uzaklığın yarısıdır.van der Waals yarıçap,birbiri ile temas halinde olanmoleküller arasındaki uzaklığı temel alır.Distances determined by spectroscopy or X-ray crystallography or calculations etc.Atoms are not “hard”.Çekirdekler arasındaki uzaklık, VDW yarıçapları toplamından büyükse bir bağ oluşmadığı söylenebilir.
35Bir periyot boyunca, Z* arttığı için yarıçap azalır Bir grup boyunca, yeni kabuk ilave edildiği için yarıçap artarİstisna:Ga’ un yarıçapı Al’ dan düşüktürNedeni:“d-blok büzülmesi”Z*Ga > Z*Alçünkü, d orb. perdelenmesidüşüktür
36Atomik YarıçapYanyana iki atomun çekirdekleri arasındaki uzaklığın yarısıdır.Kovalent yarıçapmetalik yarıçap
39İyon YarıçaplarıThis is a “self-consistent” scale based on O-2 = 1.40 (or 1.38) Å.İyon yarıçapı, iyon yüküne ve iyonun çevresine bağlıdır.Pozitif yüklü iyonların yarıçapı, nötral atomlarından daha küçüktür, çünkü Z* artar.Negatif yüklü iyonların yarıçapı nötral atomlarından daha büyüktür, çünkü Z* azalır.
40Atomik Yarıçap ile İyonik Yarıçapın Kıyaslanması
41Atomlar ve İyonların Büyüklüğü İyon yarıçapları, iyonik bağla bağlanmış iyonların çekirdekleri arasındaki uzaklık deneysel olarak ölçülüp, katyon ve anyon arasında uygun bir şekilde bölüştürülmesi ile bulunur.Her hangi bir atomdan türetilen pozitif iyon, daima o atomdan daha küçüktür.
42Atomlar ve İyonların Büyüklüğü Bir atomun +2 yüklü iyonu +3 yüklü iyonundan daha büyüktür.Örneğin;Fe 117 pmFe+2 75 pmFe+3 60 pm
43Atomlar ve İyonların Büyüklüğü Buna karşılık, negatif bir iyonun yarıçapı daima türediği atomunkinden daha büyüktür.Örneğin;Cl 99 pmCl pm
44Katyon türediği nötr atomdan daima daha küçüktür Anyon türediği nötr atomdan daima daha büyüktür8.3
49İyonlaşma EnerjisiGaz halindeki izole bir atomdan, bir elektron uzaklaştırarak yine gaz halinde izole bir iyon oluşturmak için gerekli olan minimum enerjiye “iyonlaşma enerjisi” denir.
50İyonlaşma Enerjisiİyonlaşma enerjisi, tanımından da anlaşılacağı gibi, bir atomdaki elektronların çekirdek tarafından ne kadar bir kuvvetle çekildiğinin bir ölçüsüdür.Aynı zamanda iyonlaşma enerjisi, elektronları çekirdeğe bağlayan kuvveti yenmek için gerekli olup, bir atomun elektronik yapısının ne kadar kararlı olduğunun da bir ölçüsüdür.
51İyonlaşma EnerjisiBir elektronu uzaklaştırılmış bir iyondan, ikinci bir elektronu uzaklaştırmak için gerekli olan enerjiye de “ikinci iyonlaşma enerjisi” denir.Aynı şekilde, üçüncü, dördüncü ve daha büyük iyonlaşma enerjileri de tanımlanır.Bir sonraki iyonlaşma enerjisi, daima bir önceki iyonlaşma enerjisinden daha büyüktür.
54Birinci İyonlaşma Enerjisinin Atom Numarası ile Değişimi dolu n=1 tabakasıdolu n=2 tabakasıdolu n=3 tabakasıdolu n=4 tabakasıdolu n=5 tabakası
55Birinci İyonlaşma Enerjisinde Genel Durum Artan birinci iyonlaşma enerjisiArtan birinci iyonlaşma enerjisi
56Elektron İlgisi İyonlaşma enerjisi elektron kaybı ile ilgilidir. Elektron ilgisi (EI) iyonlaşma enerjisinin tersi olup, gaz halindeki nötr bir atoma elektron katılarak yine gaz halindeki negatif bir iyon oluşturma işlemidir.
57Elektron İlgisiBu tür işlemlerde her zaman olmamakla beraber, enerji açığa çıkar.Bu nedenle, birinci elektron ilgilerinin (EI1) büyük bir çoğunluğu, negatif işaretlidir.
58Elektron İlgisiKararlı elektronik yapıya sahip olan elementlerin, bir elektron kazanması enerji gerektirir.Yani olay endotermiktir ve elektron ilgisi pozitif işaretlidir.
59Elektron İlgisiGenel olarak, peryodik çizelgede bir peryot boyunca soldan sağa gidildiğinde elektron ilgisi artar.Bir grupta yukarıdan aşağıya doğru inildiğinde ise elektron ilgisi azalır.Ametaller, metallere kıyasla daha yüksek elektron ilgisine sahiptirler.
60Elektron İlgisi Bazı elementlerin birinci elektron İlgileri (EI1) (kj/mol)
61Elektron İlgisiBazı elementler için ikinci elektron ilgisi (EI2) değerleri de tayin edilmiştir.Negatif bir iyon ile bir elektron birbirlerini iteceklerinden, negatif bir iyona bir elektron katılması enerji gerektirir.Bu nedenle, bütün ikinci elektron ilgisi (EI2) değerleri, pozitif işaretlidir.