GENEL BİLGİLER

ELEMENTLERİN SINIFLANDIRILMASI

Doğada 89 element vardır. Laboratuvarda bugüne değin yapılmış olanlara bu sayı 112’ye çıkmıştır. Bunlar katı,sıvı ve gaz olabilirler. Doğada bulunan elementlerin 15’i oda sıcaklığında gaz, 2’si sıvı geriye kalan 72 element ise katıdır.

Günümüzde elementlerin sınıflandırılması temelde iletkenliklerine dayandırılmaktadır. Buna göre melaller ısı ve elektriği iyi iletir, ametaller ise normal koşullarda iletken değildir. Bir kısım elementler ise ısı ve elektriği bir miktar iletirler,ancak iletkenlikleri metallerin tersine sıcaklıkla artar. Bunlara yarı metaller denir. 

ELEMENTLERİ SINIFLANDIRMA:

1. Her element, 1 ya da 2 harften oluşan bir simgeyle ifade ediliyor ve bu simgenin ilk harfi her zaman büyük yazılıyor.

2. Simgelerde sıklıkla, elementin İngilizce adının ilk harfi kullanılıyor.

Örneğin: H (Hidrojen: Hydrogen), C (Karbon: Carbon), N (Azot: Nitrogen)

3. Eğer elementin baş harfiyle simgelenen başka bir element varsa, bu elementin simgesinde baş harfin yanına, İngilizce adının ikinci harfi de ekleniyor.

Örneğin: He (Helyum, Helium), Ca (Kalsiyum: Calcium), Ne (Neon: Neon)

4. Eğer elementin İngilizce adının ilk 2 harfi, bir diğer elementle aynıysa, simgesinde baş harfin yanına, bu kez baş harften sonraki ilk ortak olmayan sessiz harf getiriliyor.

Örneğin: Cl (Klor: Chlorine) ve Cr (Krom: Chromium)

5. Bazı elementlerin simgelerinde de, bu elementlerin Latince ya da eski dillerdeki adları temel alınmış.

6. Çoğu yapay olarak sentezlenen yeni elementlerin simgeleriyse, atom numaralarına karşılık gelen Latince rakamlar esas alınarak veriliyor.

Örneğin: atom numarası 116 olan Ununheksiyum elementinin simgesi olan "Uuh",

1: uni - 1: uni - 6: hexa kelimelerinin baş harflerinden oluşuyor.

Periyodik tabloyu kullanarak, her element hakkında belirli bilgiler elde edebiliriz. Örneğin, 1 kilogramlık bir karbon blok'unda kaç karbon atomu bulunduğunu tayin etmek için, karbon atomunun bağıl atom kütlesini kullanmamız yeterli.

Bağıl Atom Kütlesi: Bir elementin, atom kütle birimi (atomic mass units: amu) cinsinden ortalama kütlesini belirtir. Bu rakam, sıklıkla elementin izotoplarının da ortalama kütlesini belirttiği için, ondalıklı bir sayıdır. Bir elementin bağıl atom kütlesinden atom numarasının (proton sayısının) çıkarılmasıyla, o elementin nötron sayısı bulunabilir.

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.

Periyodik tabloda sıklıkla karşılaşılan görünüm, yandaki gibidir. Burada, element simgesinin verilen "bağıl atom kütlesi", proton ve nötron sayısının toplamına eşittir.

Element simgesinin üstünde verilen atom numarası da, proton sayısına eşit olduğuna göre, bu iki sayının farkı bize elementin nötron sayısını verir.

Örnek: Kalsiyumun (Ca) nötron sayısı:

Bağıl atom kütlesi - Atom numarası = 40-20= 20'dir.

Bu gösterim, periyodik tablonun dışında, örneğin herhangi bir anlatımda elementin adı geçerken de kullanılabilir. Bazı durumlarda, bu iki değerin yeri tam tersi şekilde (atom numarası altta, bağıl atom kütlesi üstte) de olabilir. Ek olarak, simgenin sağ tarafında, elementin + ya da - yükü de gösterilebilir.

Element Simgesi: Her elemente ait bir ya da iki harften oluşan simgelerin, uluslararası geçerliliği vardır. 

Elektron Dizilimi: Uyarılmamış bir atomdaki elektronların konumlarını gösterir. Kimya bilimciler, 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:

1. Alkali Metaller:

 Periyodik tablonun ilk grubunda (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.

2. Toprak Alkali Metaller:

 Periyodik tablonun baştan ikinci grubunda (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.

3. Geçiş metalleri:

 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.

4. Lantanidler:

 Geçiş metallerinin bir alt serini oluştururlar ve toprakta eser miktarda bulunmaları nedeniyle, "nadir toprak elementleri" olarak da isimlendirilirler. En önemli ortak özellikleri, elektron değişiminin yalnızca 4f orbitaline elektron katılımıyla gerçekleşmesidir. Özellikle +3 değerlikli hallerinde, birbirlerine çok benzeyen özellikler gösterirler. Kuvvetli elektropozitif olmaları nedeniyle, üretilmeleri zordur. Çoğunun iyon hallerinin karakteristik renkleri vardır.

5. Aktinidler:

 Bu elementlerin en önemli ortak özelliği, elektron katılımının 5f orbitalinde gerçekleşmesidir. Geçişmetallerinin bir alt serisi konumundadırlar ve doğada çok ender bulunabilirler.

6. Transaktinidler:

 Aktinidleri takip eden elementlere bu ad verilir. Uranyumdan daha büyük olan bu elementler, yalnızca nükleer reaktörlerde ya da parçacık hızlandırıcılarda elde edilebilirler. Geçiş elementlerinin bir alt bölümüdürler. Metaller ya da ametaller arasındaki yerleri, kesin olarak belirlenememiştir.

7. 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.

8. 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, iyot ise katı haldedir. Erime ve kaynama noktaları grupta aşağıdan yukarıya doğru azalır. Zehirli ve tehlikeli elementler olarak bilinirler.

9. Soygazlar:

 Periyodik tablonun en son 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.

 Maddenin temel birimi atomlar. Tek bir cins atomdan oluşmuş, kimyasal tekniklerle ayrıştırılamayan ya da farklı maddelere dönüştürülemeyen saf maddelere ise "element" adı veriliyor. Dünya üzerinde bilinen elementlerin belirli bir şekilde yerleştirildiği sistem, periyodik tablo olarak adlandırılıyor.

PERİYODİK CETVEL

 1869 yılında Alman Lother Mayer ve Rus Dimitri Mondeleev birbirinden habersiz olarak elementlerin artan atom kütlelerine göre sıralanması halinde düzenli olarak tekrarlanan özelliklerin gözlenebildiğini keşfettiler. Mendeleev bu gözlemlere periyodik kanun adını verdi.

 Mendeleev’in düzenlediği cetvelde bir problem ortaya çıktı. Bağıl kütlelerin artışına göre yapılan cetvelde bazı elementler aykırılık oluşturdu. Örneğin argon düşünüldüğünde,kütlesi ile yerleşimi birbirine uymuyordu. Bağıl kütlesi 40 idi ve kalsiyum ile aynısıydı. Argon bir asal gaz iken,kalsiyum aktif bir metaldi. Bu ve buna benzer durumlar bağıl atom kütlelerinin sınıflandırmada esas alınmasında şüpheler uyandırdı.

 Yirminci yüzyıl başlarında Henry Mosley araştırma sonucunda periyodik cetvelin,bağıl atom kütleleri yerine atom numaralarına göre düzenlenmesi gerektiğini ortaya koydu.

Periyodik Tablonun Tarihsel Gelişimi

Joharın Döbereiner

(Yoharı Döbereynar)

 (1780-1849)

Bu konuyla ilgili ilk çalışmayı 1829 yılında Johann Döbereiner, benzer özellik gösteren elementlerden üçlü gruplar oluşturarak gerçekleştirmiştir. Ona göre; lityum, sodyum, potasyum benzer özellikler gösterdiği için bir grup oluşturuyordu.

Alexandre Beguyer de Chancourtois

(Aleksandır Beguyer dö Şankurtua)

 (1820-1886)

Benzer fiziksel özellik gösteren elementleri dikey sıralarda olacak şekilde sarmal olarak sıralamıştır. Fakat bu listede elementlerin dışında bazı iyonlara ve bileşiklere de yer vermiştir

John Newlands

(Con Nivlends)

(1837-1898)

O devirde bilinen 62 elementi artan artan ağırlıklarına göre sıralamış, ilk 8 elementten sonra benzer fiziksel ve kimyasal özelliklerin tekrar ettiğini fark etmiştir. 

"Bir numaralı elementten sonra gelen sekizinci element ilk elementin bir çeşit tekrarıdır; tıpkı müzikte bir bir oktavın sekizinci sesi gibi.." J- Nevvlands (1864)

Lothar Meyer

(Lotar Meyer)
(1830-1895)

Mendeleyev ve Meyer birbirlerinden habersiz, aynı dönemde elementleri sınıflandırmış ve aynı sıralamayı bulmuşlardır Ancak Meyer elementleri benzer fiziksel özelliklerine göre sıralarken, Mendeleyev bu sıralamada atom ağırlığını göz önünde bulundurmuştur.Mendeleyev oluşturduğu çizelgede elementlerin düzenli olarak yinelenen özellikler gösterdiğini farketmiştir. Bu çizelge elementlerin birbirleriyle ilişkilerini yansıtmıştır. Örneğin; soldan sağa doğru gidildikçe element atomlarının proton sayıları; yukarıdan aşağıya doğru inildikçe element atomlarının katman sayıları artmaktadır. Bu sıralama günümüzde kullanılan elementlerin sınıflandırılmasına yakın bir sıralamadır.

Henry Moseley

 (Henri Mozeli)

Günümüzde kullanılan modern periyodik sistemin temeli protonun keşfine dayanmaktadır. Henry Moseley (Henri Mozeli) adlı bilim insanı, elementleri, element atomlarının proton sayılarına {atom numarasına) göre düzenlemiştir. Elementlerin numarası element atomlarının proton sayısına, proton sayısı da atom numarasına karşılık gelmektedir.

Glenn Seaborg

 (Gılen Siborg)

Moseley'in, elementleri proton sayılarının artışına göre sıralamasından sonra, son değişiklik Glenn Seaborg (Gılen Siborg) tarafından gerçekleştirilmiştir. Glenn Seaborg çizelgenin altına iki sıra daha ekleyerek periyodik sisteme son şeklini vermiştir.