Modern Periyodik Sistem - Kimya Budur

Modern Periyodik Sistem

MODERN PERİYODİK SİSTEM

* Modern Periyodik Sistem konusuna ait PDF Ders Notları için TIKLAYIN!

Periyodik Sistemin Tarihçesi

Johann Wolfgang Döbereiner

19. yüzyılın ortalarına kadar elementlerin farklılıkları, tanınması ve onların bağıl atom kütlelerikimyacıların önemli uğraşları idi. Elementlerin özelliklerinde düzenlilik bulmak üzere yapılan ilk çalışmalar Wolfgang Döbereiner tarafından yapıldı. Döbereiner, baz elementlerin üçlü gruplar halinde [(Ca, Sr, Ba), (Cl, Br, I)] düzenlenebileceğini fark etti. Bu yaklaşımla yaptığı sistematik gruplandırma triadlar (üçlüler) kuralı olarak bilinir.

 

De Chancourtois

Birbirine benzeyen kimyasal ve fiziksel özellikerinden yola çıkarak elementleri sınıflandıran De Chancourtois tarafından ilk periyodik sistem oluşturuldu.  De Chancourtois, oksijenin atom kütlesini (16) dikkate alarak bir silindirin çevresini 16 birime bölmüştür. Bu silindirde her yedi elementte bir elementlerin özelliklerinin tekrarlandığını fark etti. Silindir üzerinde benzer özellikteki

John Newlands

elementlerin alt alta geldiğini gördü.

John Newlands, kendine ait oktavlar kanunu oluşturarak, elementleri özelliklerine göre sekizli gruplara ayırdı. Newlands’a göre elementler atom kütlelerine göre dizildiklerinde sekizinci element birinciye, dokuzuncu element ikinciye benziyor ve elementler arasındaki ilişki bu şekilde devam ediyordu.

Mendeleyev ve Periyodik Sistem

Rus kimyager Mendeleyev bilinen 63 elementi sınıflandırmak için çalışmıştır. Elementleri atom kütlelerine göre sınıflandırarak özelliklerin periyodik olarak tekrarlandığını fark etmiştir. Bu gözlemden yararlanarak aşağıdaki tabloyu oluşturmuştur:

Dimitri Mendeleyev
Mendeleyev’in 63 element için oluşturduğu periyodik tablo

Moseley ve Modern Periyodik Sistem

Rutherfod, α- parçacıklarının saçılma deneylerinin sonuçlarını kullanarak, bazı elementlerin çekirdeklerindeki pozitif yükse sayısını tahmin etti. 1913’te Henry Moseley, X- ışınları ile yaptığı deneylerde çeşitli elementlerin atom numaralarını buldu. Moseley, birkaç tanesi hariç atom numarası ile atom kütlesinin aynı sırasıyla arttığını buldu ve elementleri atom numaralarına göre sıralanması gerektiğini önerdi.

Modern Periyodik Sistem

Modern periyodik sistemde elementler artan atom numaralarına göre yatay sıralar ve düşey sütunlar şeklinde düzenlenmiştir.

Periyodik sistemde yatay satırlara periyot, dikey sütunlara grup denir. Modern periyodik sistemde 18 tane grup (8 tane A grubu, 10 tane B grubu), 7 tane periyot vardır.

1. periyotta 2 element, 2 ve 3. periyotta 8 element, 4 ve 5. periyotta 18 element, 6 ve 7. periyotta ise 32 element bulunmaktadır.

Temel hal elektron dizilimlerinde değerlik elektronları aynı orbitalle biten elementlerin oluşturduğu sisteme blok denir. Periyodik sistemde 4 tane blok vardır. Bunlar; s, p, d ve f bloklarıdır.

Grup ve Periyot Bulma

Elementin nötr ve temel haldeki elektron diziliminde; Katman sayısı periyot numarasını, Son katmandaki elektron sayısı (değerlik elektron sayısı) grup numarasını verir.
İlk 20 elementin elektron katman dizilimi yazılırken;

Li, Mg ve Ca atomlarının elektron katman dizilimleri

1. katman: en fazla 2 elektron 2 ve 3. katman: en fazla 8 elektron alabilir.

Örneğin;

Li, Mg ve Ca atomlarına ait elektron katman dizilimlerinde; Li atomu 2 katmana sahip ve ikinci periyotta, son katmanında 1 elektron olduğundan IA grubundadır. Mg atomu ise 3 katmana sahip olduğundan üçüncü periyotta, son katmanında 2 elektron olduğundan IIA grubundadır.

ELEMENTLERİN SINIFLANDIRILMASI

Metaller

1A grubunda hidrojen, 3A grubunda bor hariç 1A, 2A, 3A grupları, geçiş ve iç geçiş elementleri metaldir. Genellikle son katmanlarında 1, 2, 3 elektron bulundururlar.
•Yüzeyleri parlak olup ışığı yansıtırlar.
•Oda sıcaklığında cıva hariç katı hâldedirler.
•Isıyı ve elektrik akımını iyi iletirler.
•Çoğu tel ve levha hâline getirilebilir, dövülerek işlenebilir.
•Kendi atomları arasında metalik bağ bulunur.
•Erime ve kaynama noktaları, yoğunlukları genellikle yüksektir.
•Doğada genellikle bileşikleri hâlinde bulunurlar.
•Bileşik oluştururken daima elektron vererek (+) yüklü iyon oluştururlar.
•Ametallerle iyonik bağlı bileşikleri oluştururlar.
•Kendi aralarında bileşik oluşturmaz, alaşım oluştururlar.

Ametaller

Periyodik sistemdeki H, C, N, O, F, P, S, Cl, Se, Br, I elementleri ametaldir. Genellikle 4A, 5A, 6A ve 7A grubunda yer alırlar ve değerlik elektron sayıları sırasıyla 4, 5, 6 ve 7’dir.
• Katı hâlde olanlar mat görünümlüdür.
• Oda sıcaklığında katı, sıvı veya gaz hâlinde bulunabilirler.
• Isıyı ve elektriği iletmezler (grafit hariç).
• Tel ve levha hâline gelmez. Kırılgandır.
• Doğada serbest halde moleküler yapıda (Cl2, O2, P4, S8…)
• Erime, kaynama noktaları ve yoğunlukları genellikle metallere göre düşüktür.
• Bileşiklerinde (+) ve (-) yük alabilirler.
• Metallerle iyonik bağlı, ametallerle kovalent bağlı bileşik oluşturur.

Yarı Metaller

B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po
• Hem (+) hem de (-) yüklü iyon oluşturur.
• Katı hâldedir ve işlenebilirler.
• Parlak veya mat olabilirler.
• Elektriği ametallerden daha iyi, metallerden daha az iletirler.

Soy Gazlar

He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
Son katmanlarında 8 elektron bulundururlar. (He son katmanında 2 elektron bulundurur.)
• Oda koşullarında gaz hâldedir. Atomik yapılıdırlar.
• Erime, kaynama noktaları ve yoğunlukları düşük.
• Kararlı yapıdadırlar ve bileşik oluşturmazlar.

PERİYODİK ÖZELLİKLERİN DEĞİŞİMİ

Atom Yarıçapı

Atom yarıçapı, aynı periyotta soldan sağa gidildikçe azalır, aynı grupta yukarıdan aşağıya gidildikçe artar.

Atomun yarıçapını ölçmek tek başına mümkün olmadığından, atom çekirdekleri arasındaki uzaklık ölçülür. Bu ölçümler tanecikler arası etkileşimin türüne göre, metalik yarıçap, kovalent yarıçap, Van der Waals yarıçapı ve iyonik yarıçap olarak adlandırılır. Atom yarıçapı yerine genellikle atom hacmi terimi kullanılır. Atom yarıçapı elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler.
Aynı periyotta soldan sağa gidildikçe atom yarıçapı azalır. Bunun sebebi katman sayısı değişmezken, çekirdek yükü artar ve elektronlar çekirdek tarafından daha güçlü çekilerek çekirdeğe yaklaşır.
Aynı grupta yukarıdan aşağıya inildikçe atom yarıçapı artar. Bunun sebebi katman sayısının artmasıyla elektronların çekirdekten uzaklaşmasıdır.

 

 

İyonlaşma Enerjisi (İ.E):

Gaz halde nötr bir atomdan elektron koparmak için gerekli olan enerjiye iyonlaşma enerjisi denir. Bir atomun elektron sayısı kadar iyonlaşma enerjisi vardır.

1. elektronu koparmak için gerekli enerjiye 1. iyonlaşma enerjisi, 2. elektronu koparmak için gerekli olan enerjiye 2. iyonlaşma enerjisi denir. İyonlaşma enerjisi daima endotermiktir (ısı alan). Bir atomun iyonlaşma enerjileri arasında 1.İE<2.İE<3.İE… ilişkisi vardır. Bunun nedeni elektron koptukça atomun hacminin azalması ve elektronların atom çekirdeğine yaklaşmasıdır. Elektronlar atom çekirdeğine yaklaştıkça kopması zorlaşır ve gereken enerji artar.

Aynı periyotta A gruplarında atom numarası ile iyonlaşma enerjisi arasındaki ilişki

Periyodik sistemde aynı periyotta soldan sağa gidildikçe genellikle artar, aynı grupta yukarıdan aşağıya gidildikçe azalır.

Aynı periyotta A gruplarında İE artış sıralaması:

1A < 3A < 2A < 4A < 6A < 5A < 7A < 8A

Küresel simetri durumundan dolayı 3A grubu elementlerinin İE’si 2A grubu elementlerin İE’sinden büyüktür. Yine aynı durumdan dolayı 5A grubu elementlerinin İE’si 6A elementlerinin İE’sinden büyüktür.

Periyodik sistemde bazı elementlerin iyonlaşma enerjileri

Tabloda görüldüğü üzere Li atomunun 1. İE değeri ile 2.İE değeri arasında ani bir artış vardır. Bu durum Li atomunun 1 tane değerlik elektronu olduğunu gösterir.  Be atomunda ise 2. İE değeri ile 3. İE değeri arasında ani bir artış görülmektedir. Bu durum Be atomunun 2 tane değerlik elektronuna sahip olduğunu gösterir. Elementler değerlik elektronlarını kolayca verirler, İE değerindeki ani artış değerlik elektronlarının tamamının koptuğu ve bir alt katmana geçildiğini gösterir.

İE değerlerindeki ani artışla A gruplarında elementlerin grup numaraları belirlenebilir. O halde;

Li;  1A grubundadır (1 değerlik elektronu var)

Be: 2A grubundadır (2 değerlik elektronu var)

 

Elektron İlgisi (E.İ)

Gaz halde nötr bir atomun bir elektron alması durumunda meydana gelen enerji değişimidir. Elektron ilgisi genellikle ekzotermiktir. Kararlı 2A grubu metaller ve  soygazların elektron ilgisi endotermiktir. Periyodik sistemde aynı periyotta soldan sağa gidildikçe elektron ilgisi artar, aynı grupta yukarıdan aşağıya gidildikçe elektron ilgisi azalır.

Soyagazların elektron ilgileri çok düşüktür, ametallerin ise metallere göre elektron ilgisi çok yüksektir. Elektron ilgisi en yüksek olan atom klordur.

Elektronegatiflik (E.N)

Atomların bağ elektronlarına sahip çıkma isteğidir. Elektronegatflik iyonlaşma enerjisi ve elektron ilgisinin bir fonksiyonudur. İki atom arasında elektronegatiflik farkı arttıkça bağın polarlığı ve iyonik karakteri artar.

Elektronegatifliği en yüksek olan element 7A grubundaki flor elementidir. Elektronegatifliği en düşük element ise 1A grubundaki fransiyum elementidir. Soy gazlar bağ yapmadıklarından elektronegatiflik değerinden bahsedilmez.

Atom yarıçapı küçüldükçe elektronegatiflik artar. Periyodik sistemde aynı periyotta soldan sağa gidildikçe elektronegatiflik artar, aynı grupta yukarıdan aşağıya gidildikçe elektronegatiflik azalır.

Asitlik ve Bazlık Kuvveti

Metal oksitler suda baz özellik gösterir. Na2O, MgO, CaO…
Ametal oksitler suda asit özellik gösterir. SO2, CO2, NO2…
Amfoter oksitler asit karşısında baz, baz karşısında asit özellik gösterir. Al, Sn, Pb, Zn, Cr gibi metallerin oksitleri amfoter oksittir.

Metalik ve Ametalik Özellik

Bir atomun elektron verme eğilimi elektropozitiflik veya metalik özellik, elektron alma eğilimi ise ametalik özellik olarak adlandırılır. Son katmanında 1, 2 ve 3 elektron bulunduran atomlar genellikle metal, 4 ve daha fazla elektron bulunduranlar ise
genellikle ametal olarak adlandırılır.

Periyodik sistemde aynı periyotta soldan sağa gidildikçe metalik özelliği azalır ametalik özelliği artar, aynı grupta yukarıdan aşağıya inildikçe metalik aktiflik artar ametalik özellik azalır.

Periyodik sistemde özelliklerin değişimi