Kimya A.B.D13

Tel:

Fax:

Email:

www.hayatiboskut.com.tr

Celal Bayar Üniversitesi

Ana Sayfa HakkImIzda Tüm Konular Makale İletİşİm

İletişim | Üniversite Web Adresleri

Periyodik Cetvel
Elementlerin özelliklerine göre belirli bir sistematik düzende yerleştirilebilecekleri düşüncesi element kavramı ile başlamış olmakla birlikte, günümüzde kullanılan periyodik cetvelin oluşması için belirli aşamalar gerekmiştir.
Bu konu içinde;

Günümüzde kullanılan periyodik cetvelin oluşumu için kaydedilen gelişmeler özetle verilecek ve
Bu sistematiğin temel ilkeleri ile elementlerin genel özelliklerinden bahsedilecektir.

Bölüm Hedefi

Bu bölümü tamamladığınızda,

Periyodik kanun ile anlatılmak istenen element özelliklerinin periyodik değişim sistematiğinin kavramış
Elementlerin Atomik Özelliklerini tanımlayabilir
Element ve bileşiklerinin genel kimyasal özelliklerinin periyodik değişimini incelemiş olacaksınız.

3.1 Periyodik Cetvel'in Tarihi

Bu bölüm altında şu alt başlıkları inceleyeceksiniz.

İlk Periyodik Cetvel Tasarımları
Modern Periyodik Cetvel

3.1.1 İlk Periyodik Cetvel Tasarımları
Elementlerin belirli bir kurala göre dizilmesi ile ilgili kayda değer ilk gelişme Alman kimyacı J. W. Döbereiner’e aittir. Döbereiner 1817 yılında; bazı elementlerin üçlü guruplar halinde ele alındığında atom tartıları arasında bir ilişkinin olduğunu fark etti. Örneğin, Kükürt, Selen ve Tellür üçlüsünde Selen’in atom tartısının diğer ikisinin atom tartılarının aritmetik ortalamasına eşit olduğunu buldu.

S-Se-Te üçlüsü için; ASe = (AS + ATe)/2 Aynı durum (Ca-Sr-Ba), (Li-Na-K), (Fe-Ni-Co) gibi üçlüler için de geçerlidir. Döbereiner tarafından Triadlar Kuralı olarak tarif edilen bu buluş, sistematik bir düzenin var olduğu fikrini somut veriler yardımı ile kuvvetlendirmiş ve daha sonraki araştırmacılar için bir başlangıç olmuştur. Element özellikleri ile atom tartıları arasında ilişki kurma gayretinin diğer önemli sonucu 1863 yılında ortaya çıkar. O güne kadar bilinen elementlerin atom tartıları ile birlikte alt alta yazıldığında, her yedinci elementin birbirine benzediği kimyacı John Newlands tarafından fark edilmiştir. Örneğin, 2. sıradaki Lityum 9’uncu sıradaki Sodyum ve 16. sıradaki Potasyum ile benzerdir. Aynı benzeyiş 3, 10 ve 17’inci elementler (Be, Mg ve Ca) arasında da mevcuttur. Benzer elementler arasında her zaman 6 elementin bulunması bunların yedili gruplar halinde düzenlenmesine imkân vermiştir. Atom tartılarına göre yapılan bu dizilişteki sistematik, her sekizinci elementin benzer olması nedeniyle, müzik notalarını; do-re-mi-fa-sol-la-si-do, çağrıştırmış ve Newlands tarafından Oktav Kuralı olarak tanımlanmıştır.

3.1.2 Modern Periyodik Cetvel
Modern periyodik cetvel 1868-70 yılları arasında Rus kimyacı Dimitri İ. Mendeleev ve Alman fizikçi Lother Mayer’in birbirlerinden bağımsız olarak yaptıkları çalışmalar sonucunda ortaya çıkmıştır.D. Mendeleev önceleri Newlands gibi atom tartılarına göre bir düzenleme üzerinde çalışmış, fakat bütün elementleri 7 grupta toplamanın zorluğunu görerek zamanla bundan vazgeçmiştir. Elementleri atom tartıları artışına göre yatay bir sıraya koymayı ve ilk sıranın başındaki elementin özelliğini gösteren bir elemente gelindiğinde sırayı orada bitirip, tekrar ikinci yatay sırayı teşkil etmek üzere birinci elementin altından başlamayı ve sisteme böylece devam etmeyi tercih etmiştir.Mendeleev’in tablosu da atom tartılarının artışı esasına dayanmaktaydı. Ancak Mendeleev bir sıradaki element sayısına sınırlama getirmemiş, sadece benzerlikleri dikkate alarak yatay sıraları oluşturmuştur.

Bir sonraki sırada benzer elementin olmadığı hallerde bunun yerini boş bırakarak böyle bir elementin mevcut olduğunu ve henüz keşfedilmediğini iddia etmiş, benzerliklerden yararlanarak henüz keşfedilmemiş 20’den fazla elementin özelliklerini gerçeğe çok yakın olarak tahmin edebilmiştir. Mendeleev adının Periyodik Cetvel ile birlikte anılmasına sebep olan başarısı bu tahminleridir. Örneğin Silisyum’un altında bulunması gereken Germenyumun henüz element olarak tanınmıyor olmasına rağmen, Mendeleev bu elementin mevcut olduğuna inanmış ve Eka-Silisyum adını vererek özelliklerini tahmin etmiştir.
Periyodik cetvelin atom numaralarına göre düzenlenmiş bugünkü hali Moseley’in X-ışını spektroskopisi alanındaki çalışmalarının bir sonucudur. “Bohr Atom Modeli'nin Tartışılması” da bahsedildiği gibi Moseley elementlerin X-ışını spektrumlarının atom numarasının bir fonksiyonu olduğunu bulmuş, diğer fiziksel ve kimyasal özelliklerin atom numarasına, aynı zamanda elektron sayısına göre değiştiği gerçeğini ortaya çıkarmıştır. Bundan sonra periyodik cetvelde atom numaralarına göre diziliş ilkesi benimsenmiştir. Bu çalışmaların sonucunda ortaya çıkan sistematik periyodik kanun olarak adlandırılır. Periyodik kanun, elementlerin özellikleri atom numaralarının periyodik bir fonksiyonudur. Periyodik sistem elektronların belirli bir düzene göre atomları doldurması ile meydana gelmiştir. Periyodik cetvel, bu bakımdan elektronların sistematik düzeni olarak değerlendirilebilir. Cetvelde yatay sıralar periyot, düşey sıralar grup adını alır. Toplam 18 gurup 7 periyottaki üyelerden meydana gelir.

John Newlands'ın oluşturduğu tablo ve sıralama.

Moseley’in X-ray spektrumu (tayfı)

3.2 Elementlerin Fiziksel (Atomik) Özellikleri

Periyodik Cetvelde yer alan elementlerin bağımsız atomik özellikleri fiziksel özellikler olarak nitelendirilir. Bir elementin fiziksel özelliklerinin yanı sıra kimyasal özelliklerini ve biyolojik sistemlerdeki davranışını da tayin eden bu temel büyüklükler;

Atom Çapı,
İyonizasyon Enerjisi ve Elektron İlgisidir.

3.2.1 Atom Yarıçapı
Elementlerin sahip olduğu özelliklerin şekillenmesinde hiç kuşkusuz en önemli pay atomun büyüklüğüdür. Genel anlamda atom büyüklüğünün (hacminin) bir ölçüsü olarak yarıçap kullanılır. Ancak fiziksel bakımdan bir atomun tam olarak büyüklüğünü belirlemek imkânsızdır. O halde izole edilmiş tek bir atomun büyüklüğünden söz etmek fizik bakımdan anlamsız olacaktır. Bu nedenle atom çapları çoğunlukla, birbirine bağlı atomların çekirdekleri arasındaki uzaklık dikkate alınarak hesaplanır. Öyleyse bir atomun yarıçapı birlikte bulunduğu diğer atomların sınırladığı kadardır ve bu yüzden bir elementin atom yarıçapı farklı bileşiklerde az da olsa farklılık gösterir.

Atom büyüklüklerinin ölçülmesinde kullanılan en etkili yöntem X-ışınları kristolagrafisidir. Bu yöntemle atom çekirdekleri arasındaki uzaklık ölçülebilmektedir. Buna ilaveten geliştirilmiş yöntemlerle atom çekirdekleri arasındaki elektron yoğunlukları da belirlenebilmektedir. Böylece maddenin yoğun fazı atom büyüklüklerinin belirlenmesinde önemli yer tutar. Katı fazda farklı kristal yapılar içinde atom büyüklükleri de farklı olur. Ayrıca atomların üzerindeki elektrik yükü de atom çapını etkiler. Beklendiği gibi; aynı element bir için yarıçap katyon < nötr atom < anyon sırasında değişir.

Atom yarıçapı (ya da çapı) artan atom numarası ile periyodik değişimler gösterir. Atomda etkin çekirdek yükünün (Z*=Z-a) artması çekirdeğin elektronları merkeze çekme gücünü arttıracağından atom yarıçapının küçülmesine sebep olur.

Periyotlar cetvelinin yatay sıraları (periyotlar) boyunca sağa gidildikçe atom yarıçapı küçülür. Bunun nedeni baş kuantum sayısı (n) aynı kaldığı halde etkin çekirdek yükünün (Z*) artmasıdır. Çünkü yeni elektron aynı n sayılı orbitale ilave olmaktadır ve aynı n seviyesindeki elektronlar bu yeni elektrona etkin perdeleme yapamazlar. Örmekte; ikinci periyot elementleri için Slater kurallarına göre hesaplanan etkin çekirdek yükü (Z*) görülmektedir.

Periyotlar cetvelinin bir grubu içinde aşağıya doğru inildikçe, atom yarıçapı artar. Bu, baş kuantum sayısının artmasına karşılık etkin çekirdek yükünün büyük ölçüde artmayışındandır. Çünkü son elektron baş kuantum sayısı daha büyük olan yeni bir orbitale gelir ve dolayısıyla iç orbitallerdeki elektronlar, bu son elektrona etkin perdeleme uygulayarak çekirdeğe doğru çekilmesini azaltır. Dolayısı ile yarıçap aynı grupta aşağı inildikçe büyüme eğilimi gösterir.

Genel Kİmya konlarI Genel Kİmya konlarI Gerİ Genel Kİmya konlarI Devam

Bölüm - 3