Periyodik Tablo Periyodik tablonun tamamı temelde

Periyodik Tablo
Periyodik tablonun tamamı temelde elementlerin elektron dağılımıdır. Elementlerin atom yarı çapları, iyonlaşma
enerjileri ve elektron ilgileri gibi bazı özellikleri tabloda göz önünde tutulmuştur.
Elementlerin artan atom kütlelerine (atom numaraları) göre sıralandıklarında bazı özellikler periyodik olarak
tekrarlanmaktadır.
Periyodik özelliklerinden biri; bir elementin atom kütlesinin katı haldeki yoğunluğuna bölünmesiyle elde edilen
atom hacimleridir. Buna mol hacmi denir. Avogadro sayısı kadar atomun kapsadığı hacimdir.
Atom (mol ) hacmi (cm3/mol ) = mol kütlesi ( g/mol ) * 1/d (cm3/g )
Periyodik çizelge, benzer özellikteki elementleri gruplar halinde bir araya getiren, elementlerin çizelge halinde
düzenlenmesidir. Benzer elementler düşey gruplar içine düşmekte ve özellikler yukarıdan aşağıya doğru düzenli
olarak değişmektedir.
Alkali metaller (I.A grubu) yüksek mol hacimlerine sahip ve aşağıya inildikçe azalan düşük erime noktalarına
sahiptir. +1 yükseltgenme basamağında olup NaCl, KCl, Csl, Li2O v.s. iyonik bileşikler oluştururlar. Bir atomun
bileşiklerinde verdiği yada aldığı elektron sayısına yükseltgenme basamağı denir.
Wiliam Ramsey soygazları bulmuştur ve 0'ıncı grup denmiştir. Bu grup halojen elementleri (grup VII A ) ile alkali
metaller arasında yer almaktadır.
İlk periyot sadece iki elementten oluşur; hidrojen ve helyum. Sonraki iki periyot sekiz elementli; dördüncü ve
beşinci periyotlar on sekizer element; altıncı periyot otuz iki üyeli olup bunun on dört üyesi altta yerleştirilmiştir ve
(z=57) Lantanitler denir. Yedinci periyodun on dört üyesi altta ve aktinitler olarak adlandırılır.
Her grupta elektron dağılımında benzerlik vardır.
1 A grubu (Alkali metaller): s orbitalinde tek değerlik elektronuna sahiptir; yani s1
7 A grubu (Halojenler): 7 değerlik elektronuna sahiptir ve elektron dağılımı s2p5 dır.
8 A grubu (Soy gazlar): helyum (2 elektronlu) dışındakiler hariç en dış tabakalarında 8 elektron bulundururlar
(s2p6 )
s bloğu : 1A ve 2A gruplarını kapsar.
p bloğu : 3A, 4A, 5A, 6a, 7a ve 8A
d bloğu : 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B, 1B, 2B
f bloğu : lantanitler ve aktinitler
PERİYODİK CETVELİN TARİHİ
D. Mendeleev
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 (skandiyum, galyum ve
germanyum gibi) 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. (bkz. elektron dizilimi)
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. Buna göre periyodik tabloda, soldan sağa ve yukarıdan aşağıya doğru atom numarası artar.
Sıklıkla, buna paralel olarak bağıl atom kütlesi de artış gösterir. Tablodaki yatay sıralar "periyot" olarak
adlandırılır. Bir elementin periyot numarası, o elementin sahip olduğu elektronların bulunduğu en yüksek enerji
seviyesini gösterir.
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 1s22s22p1 dağılımına 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
1s22s22p63s23p1 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.
Formül Tanımları ve Hesapları
Yapı Formülü ; Bir moleküldeki atomların hangi bağ türleriyle ve hangi atomların birbirine bağlandığını gösterir.
Molekül Formülü; bir bileşiğin molekülünü oluşturan atomların gerçek sayılarını gösterir. Mol olarak en basit tam
sayı oranı basit formülü (empirik formülü) verir. Eğer bir bileşiğin molekül ağırlığı biliniyorsa basit formülden
bileşiğin molekül formülü türetilebilir. Molekül formülü bileşiğin gerçek formülüdür. Bir bileşiğin yüzde bileşimi,
bileşiğin formülünden kolaylıkla hesaplanır. Asetik asit için;
Kaba (empirik) formül : CH2O
Molekül formül : C2H4O2
Yapı formülü :
Yakma analizinden de bileşiğin formülü bulunabilir. Yakma analizinde belli ağırlıkta bileşik örneği, oksijen gazı
akımında yakılır. Yanma sırasında oluşan su buharı ve karbondioksit gazı uygun bileşikler tarafından tutulur. Bu
tutucuların artan ağırlıkları su ve karbondioksitin kütlesini verir. Örnekteki bütün karbon atomları karbondioksit
haline, hidrojen atomları da suya dönüşür.
Deneysel Formül Tayini:
Elementlerin verilen miktarları veya ağırlık yüzdeleri atom ağırlığına bölünür.
Çıkan sayıların en küçük ortak katı alınır.
Bu sayılar tam sayılar değil ise uygun sayılarla çarpılarak tam sayılar haline getirilir ve taslak formülde yerine
konularak deneysel formül bulunur.
Deneysel formülün molekül ağırlığı ile verilen molekül ağırlığı kıyaslanarak bileşiğin molekül formülü bulunur.