Periyodik cetvel nedir,Periyotlar ve Özellikleri nelerdir
Periyodik cetvel nedir,Periyotlar ve Özellikleri nelerdir
Elementleri belirli bir düzen içinde gruplandırmak bilim adamlarını çok eski tarihlerden itibaren ilgilendirmiştir. Bu bilim adamlarından J Döberenier 1817 yılında bilinen elementleri üçerli diziler oluşturacak şekilde sıraladı. Bu sıralamada ikinci elementin kütlesi birinci ve üçüncü elementin atom kütlelerinin toplamını yaklaşık olarak yarısına eşittir. Döberenier elementlerin özelliklerinin onların kütleleri ile ilişkili olduğunu düşünüyordu. 1863 yılında İngiliz bilim adamı J Newlands 1. ve 8. elementin benzer özellikler gösterdiğini saptayarak sekizli dizeler oluşturacak şekilde yeni bir sınıflandırma yaptı. Newlands da atom kütlelerini esas alarak elementleri sıralamıştı. Yeni elementlerin bulunması ve atom kütlelerin tespitindeki zorluklar bu iki bilim adamının sınıflandırmalarını yetersiz kıldı. 1869 yılında rus kimyacı Dimitri Mendelyev ve alman kimyacı Lothar Meyer atom kütlelerini kullanarak birbirinden habersiz bir periyodik yasa önerdiler. Bu yasaya göre elementler atom kütleleri bakımından sıralandığında bazı özelliklerin periyodik olarak tekrarlandığı görülür. 1871 yılında Dimitri Mendelyev çalışmalarını daha da geliştirdi. Elde ettiği sıralamaya periyodik cetvel adını verdi. Bu cetvele göre elementlerin özellikleri onların atomik kütlelerini periyodik bir fonksiyonudur. Mendelyev’in hazırladığı cetvelin en başarılı yanı o gün içinde bilinmeyen elementlerin özelliklerini büyük ölçüde doğru tahmin edilmiş olmasıydı. 1913 te H.G.J.Moseley x ışınlarını kullanarak yaptığı çalışmalar sonucunda atom numaralarını kullanarak periyodik cetveli yeniden düzenledi. Moseley’in çalışmalarına göre elementlerin benzer özellikleri artan atom numaralarına göre sıralandığında periyodik olarak tekrarlanmaktadır. Çünkü atomların özellikleri büyük ölçüde atom numaralarına bağlıdır. Böylece bu günkü anlamıyla periyodik yasa şekillenmiş oldu. Buna göre elementlerin özellikleri atom numaralarının periyodik bir fonksiyonudur. Atom numaraları atomların elektron sayılarını dolayısı ile elektron dağılımını belirler. Öyleyse periyodik olarak tekrarlanan özellikler aynı zamanda elementlerin elektron dizilişi ile ilgilidir. Bütün bu çalışmalar neticesinde son halini alan periyodik cetvel elementlerin artan atom numaralarına göre yan yana sıralandığı bir cetveldir. Ancak sıralama sırasında benzer özellik gösteren elementlerin alt alta gelmesine dikkat edilmiştir. Böylece yan yana sıralanan elementlerin oluşturduğu yatay sıralar ve alt alta gelen elementlerin oluşturduğu düşey sütunlar ortaya çıkmıştır. Bunlardan yatay sıralara periyot düşey sütunlara ise grup adı verilir. Periyodik cetvelde yedi yatay sıra ve ons ekiz düşey sütun vardır. Uluslar arası kurumsal ve uygulamalı kimya birliğine göre gruplar soldan sağa 1 den 18 e kadar numaralandırılırken Amerikan sistemine göre 18 düşey sütun 8 tane a grubu ile 8 tane b grubundan oluşur. 8 b grubunda 3 sütun yer alır. Periyodik cetvelde bazı gruplara özel adlar verilir. Örneğin l a grubu alkali metaller 2 a grubu toprak alkali metaller 7 a grubu halojenler 8 a grubu ise soy gazlar olarak adlandırılır. Periyodik cetvel periyot ve gruplar dışında s p d f olmak üzere 4 bloka ayrılmıştır. S bloğunda yer alan elementlerin elektron dağılımları s ile biter. Bu blokta 1 a ve 2 a grubu bulunur. P bloğunda yer alan elementler p ile biten elektron dağılımına sahiptir. 3 a, 4 a, 5 a, 6 a, 7 a, 8 a grupları bu blokta yer alır. D ile biten elektron dağılımına sahip elementler d bloğunda f ile bitenler f bloğundadır. D bloğundaki elementlere geçiş elementleri f bloğundaki elementlere iç geçiş elementleri denir.
PERİYOTLAR VE GRUPLAR
1. Periyotlar ve Özellikler
Bir elementin elektron dizilişine bakıldığında en dış enerji seviyesine ait numara o elementin yer aldığı periyot numarasını gösterir. Buna göre 1s22s22p1dağılımına sahip elementin yer aldığı periyot en dış enerji seviyesi iki numaralı seviye olduğu için 2 dir. 1s22s22p63s23p5 dağılımına sahip element 3. periyotta, 1s22s22p63s23p64s1 elektron dizilişine ait element ise 4. periyottadır. Periyotlarda yer alan element sayısı değişiktir. Periyodik cetvelde artan atom numarasına göre elementler sıralanır. Buda elektron dağılımına eklenecek yeni bir elektron demektir. Bir enerji düzeyinin elektronla tamamen dolması ile periyot sonlanır. Yani her periyot 8 a grubu ile biter. Yeni gelen elektron bir sonraki periyodun 1 a grubuna yerleşir.
1. periyotta sadece iki element vardır. 1s1 elektron dağılımına sahip hidrojen 1 a grubunda 1s2 elektron dağılımına sahip helyum 8 a grubunda yer alır.
2. periyot atom numarası 3 olan lityum ile başlar 2. enerji düzeyinde yer alan orbitaller (2s ve 2 p ) 8 elektron alacağı için bu periyoda toplam 8 element yerleşir. Periyot atom numarası 10 olan neon ile biter.
3. periyot sodyum ile başlar. Bu peryottada 8 element yer alır. Atom numarası 18 olan argon atomlarında 3. enerji seviyesindeki orbitaller (3s ve 3p) tam doludur. Bunun için periyodun son elementi argondur.
4. periyot atom numarası 19 olan potasyum ile başlar elektron dağılımı 4 s1 dir. 21 atom numaralı skandiyum ile 3 d orbitalleri dolmaya başlar. Atom numarası 30 olan çinko ile 3 d orbitallerinin doluşu biter. D orbitalleri 10 elektron alabileceği için periyoda 2. ve 3. periyotlara göre 10 element fazladan girer. 31. elementte 4 p orbitalleri dolmaya başlar ve 36. element olan kriptonla periyot tamamlanır. Böylelikle bu periyotta toplam 18 element yer alır.
5. periyotta 4. periyot gibi 18 element bulunur. 5. periyot 37 atom numaralı rubidyum ile başlar 54 atom numaralı kısenon ile sonlanır. Bu arada 5 s 4 d 5 p orbitallerine elektron yerleşir.
6. periyot; 6 s, 4 f, 5 d, 6 p orbitalleri elektron alabileceği için toplam 32 element alır. Periyot 55 atom numaralı sezyum ile başlar 86 atom numaralı radon ile biter. 4 f orbitallerinin dolması ile periyoda yerleşen 14 adet elemente ilk üyeleri olan lantan elementine benzerliklerinden dolayı lantanitiler denir. Ve bu 14 element aynı zaman da f blokunda yer alır.
7. periyot atom numarası 87 olan fransiyum ile başlar periyot tamamlanmıştır. Şimdilik 26 element bulunmaktadır. Bu periyottaki 5 f orbitallerinde elektron bulunduran elementler f bloğunun 2. sırasını oluşturur. Aktinyum elementi ile benzer özellikler gösterdiği için aktinitler olarak bilinirler.
GRUPLAR VE ÖZELLİKLER
Bir elementin fiziksel ve kimyasal özelliğinden elektron dağılımı sorumludur. Özellikle son enerji düzeyindeki elektronlar son derece belirleyicidir. Son enerji düzeyindeki elektronlar aynı zamanda elementin bulunduğu grubun numarasını da belirler.
Alkali Metaller
Periyodik cetvelin 1 a grubunda yer alırlar. Bu grupta yer alan elementlerin hidrojen hariç hepsi metaldir. Fransiyum doğada bulunmaz. Ancak yapay olarak elde edilir. Ve radyoaktif özelliktedir. Bu grup elementleri a metal elementlerle kolaylıkla tepkiye girer. Bu yüzden doğada serbest olarak bulunmazlar. Son enerji düzeylerindeki bir elektronu çok kolay vererek bileşiklerinde +1 değerlikli olurlar. Elektron verme istekleri grupta yukarıdan aşağı gidildikçe artar. Erime noktaları düşüktür. Grupta yukarıdan aşağıya düşer.
Toprak alkali metaller alkali metallere benzer özellikler gösterir. 2 a grubunda bulunan bu elementler ns2 elektron dağılımına sahip oldukları için bileşiklerinde +2 değerlikli olurlar.
HALOJENLER
7 a grubunda yer alan bu elementler ns2 np5 dağılımından dolayı kolaylıkla elektron alabilirler. Bu yüzden bileşik yapmaya çok isteklidirler. Bu istekleri periyodik cetvelde yukardan aşağı gidildikçe azalır. Oda koşullarında grubun üyelerinden fluor ve klor gaz, brom sıvı, iyot ise katı haldedir. Astatin doğal olarak bulunmaz. Ancak laboratuar şartlarında elde edilir ve radyoaktiftir. Hepsi a metal özellikler gösterirler. Hidrojen ile asit özellikte bileşikler yaparlar.
Soy Gazlar
8 a grubunda bulunurlar. Grupta yukarıdan aşağı helyum, neon, argon, kripton, ksenon, radon şeklinde sıralanırlar. Son enerji düzeyleri tamamen dolu olduğu için en kararlı elementlerdir. Bu yüzden tepkime vermeleri bileşik oluşturmaları çok zordur. Oda sıcaklığında hepsi gaz halindedir. Radon radyoaktiftir.
Element Özelliklerinin Periyodik Cetveldeki değişimi
Elementlere ait özelliklerin periyodik cetvelde bir periyot boyunca soldan sağa ve bir grupta yukarıdan aşağı nasıl bir değişim gösterdiği, karşılaştırma yapmak açısından önemlidir. Şimdi elementler için önemli bazı özelliklerin periyotlardaki ve gruplardaki değişimi inceleyelim.
Metalik Özellik
Bir periyot boyunca elementlerin metalik özellikleri soldan sağa doğru azalır. Bu yüzden periyodik cetvelin 3A grubunun solunda kalan elementler bütünü ile metal özellikler gösterir. Sağa gidildikçe ametal özellikler artar. Başka bir deyimle elektron verme isteği azalır, alma isteği artar. Elektriksel iletkenlikleri artar. Oksitlerin bazik özelliği artar.
Atom Yapıları ve Atom Hacmi
Bir atom hacmi atom yarıçapı ile doğru orantılı olduğu için atom yarıçapı aynı zamanda atom hacmini de belirler.
Bir periyot boyunca sodan sağa gidildikçe enerji düzeyi numarası değişmez. Başka bir deyişle enerji düzeyi değişmez. Ancak çekirdek yükü yani proton sayısı artar. Bu da elektronların daha kuvvetli çekilmesini sağlar ve elektronlar çekirdeğe daha yakın durur. Dolayısı ile atom yarıçapı giderek küçülür.
Bir grupta yukarıdan aşağı inildikçe, her yeni periyotla birlikte çekirdek etrafına yeni bir enerji düzeyi eklendiği için atom yarıçapı, başka bir deyişle atom hacmi büyür.
İyonlaşma Enerjisi
Gaz halindeki bir atomdan veya iyondan bir elektron koparmak için verilmesi gerekli minimum enerjiye iyonlaşma enerjisi denir. Bir elektron koparmak için gerekli enerjiye 1. iyonlaşma enerjisi, 2. elektronu koparmak için gerekli enerjiye 2.iyonlaşma enerjisi denir. 2. iyonlaşma enerjisi 1. den, 3. iyonlaşma enerjisi de 2. den daima daha büyüktür. Son enerji düzeyindeki elektronlar az enerji ile koparılırlar. Ayrıca son enerji düzeyinde ne kadar az elektron varsa elektronların kopması için o kadar az enerjiye gereksinim duyulur. Bu yüzden genelde bir periyot boyunca soldan sağa iyonlaşma enerjisi artar. 1A’dan 8A’ya gidildikçe elektron koparmak zorlaşır. Bir periyotta 1A grubundaki elementin iyonlaşma enerjisi en küçük, 8A grubundaki elementin iyonlaşma enerjisi en büyüktür.
Bir grupta yukarıdan aşağı atom yarıçapı büyüyeceği için çekirdek, elektron daha zayıf kuvvetle çeker. Bunun sonucunda elektron az enerji ile koparılır. Öyle ise grupta yukarıdan aşağı iyonlaşma enerjisi azalır.
Elektron İlgisi
Gaz halinde bulunan bir atomun bir elektron alırken dışarı verdiği minimum enerjiye elektron ilgisi denir. Ametal elementler elektron alabileceği için bir periyot boyunca soldan sağa doğru elementlerin elektron ilgisi artar. Ametal özellikteki elementlerin yer aldığı gruplarda yukarıdan aşağı elektron ilgisi azalır.
İncelediğimiz özellikler dışında elementlerin değerlilik elektron sayıları bir periyot boyunca soldan sağa artar, bir grupta ise değişmez. Enerji düzey sayıları bir periyotta bütün elementler için aynıdır fakat yukarıdan aşağı artar.
Bir Elementin Periyodik Cetveldeki Yerini Bulma
Atom numarası verilen bir elementin periyodik cetvelde yer aldığı periyot ve grubu bulmak için önce o element atomunun elektron dağılımını yazmak gerekir. Elektron dağılımında son enerji düzeyi numarası elementin bulunduğu periyot numarasını, değerlik elektron sayısı grup numarasını, son orbital ise grup türünü verir. Son orbital türü s ve p olduğunda o element A gruplarında, d olduğunda ise B gruplarından birinde yer alır.
Örnek 4.1 Atom numarası 13 olan A1 elementinin cetveldeki yerini bulunuz.
Çözüm: Nötr atomda;
Atom numarası = Proton sayısı = Elektron sayısı eşitliği biliniyor.
Buna göre A1 atomunun elektron dağılımı;
2 1 Değerlik elektronu = Grup numarası = 3
1s22s22p6 3 s 3 p Son orbital türü = Grup türü = A grubu
Son enerji düzeyi numarası = Periyot numarası = 3
Buna göre element 3 periyot 3A grubundadır.
Örnek 4.2 Periyodik cetvelin 4. periyodunda ve 2A grubundaki elementin atom numarası nedir?
Çözüm:
Periyot numarası son enerji numarası olduğuna göre bu elementin son enerji düzeyi 4 olmalıdır. 2A grubunda olduğuna göre 2 değerlik elektronu bulunmalıdır. Buna göre elektron dağılımı yazılır ve toplam elektron sayısı tespit edilir.
1s22s22p63s2p3p64s2
Elektron sayısı nötr atomda atom numarasına eşittir ve 20’dir.
İyonlar
Bir element atomunu nötr iken incelediğimizde yapısında başlıca iki yüklü tanecik bulunduğunu tespit ederiz. Bunlar çekirdekte yer alan + yüklü protonlar ve çekirdek etrafında hareket eden – yüklü elektronlardır. Proton elektron sayısı birbirine eşit olduğunda atom nötr, yani yüksüzdür.
Atomun yapısındaki elektron sayısının değişimi proton-elektron eşitliğini bozar ve atom yüklü hale geçer. Yüklü atom veya atom gruplarına iyon denir.
ELEKTRONLARIN UZAYDA DAĞILIMI
Dalga mekaniğine göre bir elektronun çekirdek etrafında bulunacağı yer, Bohr tarafından önerilen dairesel yörüngelerden çok farklıdır. Bu ise W.Heisenberg tarafından ortaya konulan Belirsizlik İlkesi’nin bir sonucudur. Hareketli bir parçacığın izlediği yolun bilinmesi için belli zamanda hem yerinin hem de hızının aynı duyarlılıkla bilinmesi gerekir. Belirsizlik ilkesine göre, elektron kadar küçük bir parçacığın aynı zamanda hem yerini bulmak ve hem de hızını ölçmek olanaksızdır. Bir parçacığın yerinin bulunmasındaki belirsizlik ….x, yaklaşık olarak optik ilkelerine göre onun gözlenmesini sağlayan aydınlatıcı ışımanın dalga boyuna eşittir.
Elektron kadar küçük parçacıkların yerini duyarlılıkla bulabilmek için ışımanın çok kısa dalga boyu olması gerekir; fakat bu ışımanın da enerjisi fazla olduğundan, fotonların elektronla etkileşmesi, elektronun hızının ve yolunun değişmesine neden olur. Eşitlik 4.2.4.’den fotonun momentumu, mc
bulunur. Fotonun elektronla çarpışmasında, fotonun momentumunun bir bölümü veya tümü elektrona verileceğinden elektronun momentumundaki belirsizlik, ….mv
kadar olur. Işımanın dalga boyu fazla ise fotonların çarpılması ile elektronların momentumunda fazla bir değişiklik olmaz, ama bu durumda elektronun yerindeki belirsizlik büyük olur. O halde elektronun yerindeki ve hızındaki belirsizlikler birbirine bağlıdır ve Heisenberg belirsizlik ilkesine göre
bulunur. Elektronun kütlesi 9,1 x 10-31 kg ve Bohr modeline göre k tabakasında elektronun hızı yaklaşık 2 x 106 ms-1 olduğundan momentumu
mv = 9,1 x 10-31 kg x 2 x 106 ms-1 = 2 x 10-24 kg ms-1
dir, momentumun % 100 yanlışlıkla bilindiği kabul edilirse elektron yerindeki belirsizlik
bulunur (1 J = 1 kg m2 s-2 olduğu hatırlanarak) bu değer Bohr yarıçapının (yani Bohr modelinde hidrojen elektronunun çizdiği dairesel yörüngenin yarıçapının) yaklaşık altı katıdır. O halde, Bohr yörüngesinde bir elektronun yolunu duyarlılıkla bulmak olanaksızdır. Bunun için E.Schrödinger, Broglie bağlantısına dayanarak elektronu dalga özelliklerine göre belirleyen diferansiyel eşitlikler vermiş ve böylece dalga mekaniği gelişmiştir.
ARADIĞINIZI BULAMADIYSANIZ BURADAN ARAYIN