Periyodik tablo, ya da periyodik sistem, artan atom numarasına göre sıralanmış tüm keşfedilmiş kimyasal elementleri satırlarda (periyodlar) ve sütunlarda (gruplar) düzenler. Bilim insanları periyodik tabloyu bir elementle ilgili bilgilere hızla ulaşmak için kullanırlar. Örneğin atom kütlesi ve kimyasal sembol'ü hızla bularak hazırlayacakları çözelti için hesap yapabilirler. Periyodik tablonun düzeni ayrıca elektronegativite, iyonlaşma enerjisi ve atom yarıçapı gibi element özelliklerindeki eğilimleri görmelerini sağlar.Periyodik tabloda benzer özelliklere sahip elementler dikey olarak aynı gruplarda bulunur. Atom numarası (z), bir periyottan diğerine doğru yatay olarak artar. Grup numaralandırması sütunların en üstünde görünürken, periyodlar her satırın solunda belirtilir. Ana grup elementleri, 1, 2 ve 13 ila 18 gruplarıdır ve bol miktarda bulunan önemli elementleri içerirler. Açık pembe renkle gösterilen elementler geçiş metalleridir. Z=58'den başlayan alt satırlar bazen iç geçiş metalleri olarak adlandırılır. Tabloyu geniş tutmamak için alt kısıma yerleştirilir. Lantanitler olarak adlandırılan lanthanum'un (Z=57) ardından gelen 14 element ve Aktinitler olarak adlandırılan actinium'un (Z=89) ardından gelen 14 element vardır.Elementler özelliklerine göre periyodik tabloda genel olarak iki kategoriye ayrılır: metaller ve ametaller. Metaller ısı ve elektriği iyi ileten, şekillendirilebilir ve çekilebilir, orta ila yüksek erime noktalarına sahiptir. Ametaller ise ısı ve elektriği iletmez, şekillendirilemez katılar ve genellikle oda sıcaklığında gazlardır. Tablodaki metaller ve ametaller genellikle diyagonal bir çizgi ile ayrılırken, bu çizgiye yakın birkaç element metalloid olarak adlandırılır (Si, Ge, As, Sb, Te ve At). Turuncu renkle gösterilen tablonun en sağında bulunan grup soygazlardır. Soygazlar, özel bir ametaller grubunu oluştururlar.

Birçok bilim insanı elementlerin düzenlenmesi sorunu üzerinde çalıştı, ancak Dmitri Mendeleev 1869 yılında ilk periyodik tablosunun ilk versiyonunu yayımladı. O zamandan bu yana periyodik tablo, kimya ve fizik alanındaki 150 yıllık bir tarihe sahip. Günümüzde 118 bilinen element periyodik tabloda bulunur.

Periyodik Tablo Tarihi

Eğer bütün elementleri kartlar üzerinde sahip olsaydınız ve periyodik tabloyu yeniden oluşturmanız istenseydi, muhtemelen çok fazla zorluk yaşamazdınız. Onları artan atom numarasına göre sıralar ve bir soygaza ulaştığınızda yeni bir satır oluşturursunuz. Atom numaraları ve elektron kabukları hakkında bilgi sahibiyseniz periyodik tabloyu yeniden oluşturmak basittir. Ancak periyodik tablonun bulunuşu, atom numaraları ve atam altı parçacıkların (elektronlar dahil) bilgisinden önce gelir. Hatta soygazların bilgisi bile öncesindedir.Rus kimyager Dmitri Ivanoviç Mendeleev ve periyodik tablonun diğer yaratıcıları elementlere düzen getirme nasıl başardılar? Sadece 62 tane elementi bildikleri bir dönemde sonunda 118 elementi barındıran bir sistemi nasıl oluşturdular?Modern periyodik tablo, Mendeleev'in dehasının yanı sıra elementlerle ilgili temel keşiflerin şekillendirdiği bir sistem. Bu tür bir keşiflerden biri atom kütlesidir. Periodisiteye giden keşifler buradan başlıyor. Modern atom kütlesinin tanımı (bir elementin izotoplarının tüm atom kütlesinin ağırlıklı ortalaması), 150 yıl önce çok fazla bir anlam ifade etmiyordu. Kimyagerler izotoplar hakkında bilgi sahibi değildi. Mendeleev'in periyodik tablosundan 30 yıl sonra, bilim insanları atomların daha küçük parçalardan oluştuğunu buldular. İzotop kavramı 1913 yılında tanıtıldı ve nötronlar 1932'de keşfedildi.

Periyodik Tablo, Pauli İlkesi ve Elektronların Spini

Periyodik tablo kuantum mekaniğiyle oldukça ilişkili bir konudur. Kuantum mekaniği'nin belirlediği üç kuantum sayısına (n, l, ml) ek olarak atomların belirli özelliklerini açıklamak için dördüncü bir kuantum sayısı gereklidir. Bu elektron spin kuantum sayısı (ms) olarak adlandırılır ve herhangi bir elektron için +½ veya −½ değerlerine sahip olabilir. Bu da bir elektronun manyetik alan içinde iki olası yönlendirmesine, spine, karşılık gelir.Elektron spin kavramının kimya için önemli sonuçları vardır çünkü Pauli dışlama ilkesi, bir yörüngenin en fazla iki elektron içerebileceğini (zıt spinli) ifade eder. Pauli ilkesine ve hidrojen benzeri yörüngeler kullanılarak elde edilen yörünge enerjilerine, müsait yörüngeleri en düşük enerjili yörüngelerle doldurarak periyodik tabloyu oluşturmak mümkündür (aufbau prensibi). Bu da her element için belirli bir elektron düzeninin (elektron konfigürasyonuna) bulunması demektir. Hund’un kuralı, elektronların en düşük enerjili düzenlemesinin, onları paralel spinli yörüngelere yerleştiren düzen olduğunu söyler.Kimyasal reaksiyonlar için en önemli elektronlar, en dıştaki baş yörüngedeki değerlik elektronlarıdır. Atomların periyodik tablodaki düzeni, sırasıyla s bloğundaki elementlerin, p bloğundaki elementlerin, d bloğundaki elementlerin ve f bloğundaki elementlerin karakteristik kimyasal özelliklerini oluşturan ns, np, nd ve nf yörüngelerini doldurmayla ilgilidir.

Periyodik Tablonun Özellikleri

Periyodik tablo kimyasal elementlerin artan atom numaralarına göre sıralandığı tablodur. Elementler sıralamayla birlikte elementlerin elektron yapılarına göre kimyasal, fiziksel ve atomik özelliklerine göre çeşitli eğilimler sergiler. Tüm elementler bir oktet yapısını tercih eder ve istikrarlı bir yapı oluşturmak için elektron kazanır veya kaybederler.İyonlaşma enerjisi bir periyot boyunca soldan sağa ve bir grup boyunca yukarı doğru artar. Bir grupta yukarı çıkarken iyonlaşma enerjisi artar çünkü dıştaki elektronlar çekirdeğin çekimine daha az elektron katmanı tarafından korunur. Çekirdeğin çekimini aşmak ve bir elektronu çıkarmak daha fazla enerji gerektirir. Periyodik tabloda soldan sağa doğru hareket ederken etkili çekirdek yükünün artması nedeniyle iyonlaşma enerjisi artar. Daha büyük bir etkili çekirdek yük, çekirdeğin elektronu daha iyi tutmasına neden olur ve bir elektronu serbest bırakmak için daha fazla enerji gerekir.Atom numaraları bir periyot boyunca soldan sağa doğru artar ve dolayısıyla etkili çekirdek yük de artar. Bu nedenle bir periyot boyunca soldan sağa hareket etmek, çekirdeğin dıştaki elektronlar üzerindeki etkisini artırır ve atom yarıçapını azaltır. Periyodik tabloda aşağı doğru ilerlerken, dolu elektron yörüngelerinin sayısı artar. Bir grupta, değerlik elektronları aynı etkili nükleer yüke sahiptir, ancak şimdi yörüngeler çekirdekten daha uzaktadır. Bu, çekirdeğin dıştaki elektronlar üzerindeki çekimini azaltır ve atom yarıçapını büyütür.Periyodik sistemin sağ tarafında bulunan elementler büyük negatif elektron ilgisi sergiler. Elektron ilgilerinin negatifliği tablonun üstünden tablonun altına hareket ettiğimizde azalır. Azot, Oksijen ve Florür bu eğilimden sapmaktadır. Soygaz elektron konfigürasyonları, elektron kazanımını isteksizce gerçekleştirdikleri için neredeyse sıfıra yakındır.Tablodaki soldan sağa doğru hareket ettiğimizde, metal karakteri azalır. Çünkü elementler değerlik yörüngelerini doldurmak için elektron kabul etmeyi tercih ederler ve ametal karakteri olan anyonlar oluştururlar. Tablodaki yukarı doğru hareket ettiğinizde, metal karakteri azalır, çünkü çekirdeğin dıştaki elektronlar üzerindeki çekimi artar. Bu artmış çekim, atomların elektron kaybetmelerini ve katyon oluşturmalarını zorlaştırır.Erime noktaları, ikili karbon-halojen bileşiklerinin, hidrojen halojenürlerinin ve moleküler kütlenin trendlerine bağlı olarak düzenli olarak değişir. Bu trendler arasında, moleküller arası kuvvetler rol oynar. Erime, katı atom düzenlemelerini bozar ve erime için gereken enerji atomlar arasındaki çekim kuvvetinin gücüne bağlıdır. Bu çekim kuvveti elektron sayısının artmasıyla artar ve böylece bağlanmayı güçlendirir. Örneğin, HF bileşiğinin erime noktası, HCl, HBr ve HI erime noktalarına dayanarak yaklaşık olarak -145 °C olmalıdır. Ancak gözlemlenen değer -83.6°C'dir.Isı ve elektrik iletkenliği, bir periyot boyunca düzenli olarak değişir. Örneğin, üçüncü periyot elementleri Na, Mg ve Al elementleri ısı ve elektrik iletişimini etkili bir şekilde gerçekleştirirken, Si sınırlı bir iletkendir. P, S, Cl ve Ar gibi ametaller ise kötü iletkenlerdir.Oksidasyon, elektron kaybıyla sonuçlanan bir reaksiyondur. Oksidasyon potansiyeli iyonlaşma enerjisi ile aynı trendi takip eder. Daha küçük iyonlaşma enerjisi, elektron çıkarmayı kolaylaştırır.İndirgenme (Redoks), elektron kazanımıyla sonuçlanan bir reaksiyondur. İndirgeme potansiyeli, elektron eğilimi ile aynı trendi izler. Daha büyük daha negatif elektron eğilimi, elektronun verilmesini kolaylaştırır.

Madde Madde Periyodik Tablo Özellikleri

Periyodik tablo ve Atom Yarıçapı

  • Periyodik sistemde aynı grupta yukarıdan aşağıya doğru katman sayısı arttıkça atom yarıçapı da artar.
  • Aynı periyotta bulunan elementler soldan sağa doğru katman sayısı değişmezken çekirdekteki proton sayısı arttığı için çekirdeğin elektron başına uyguladığı çekim kuvveti de artar. Bu sebeple atom yarıçapı küçülür.

Periyodik tablo ve İyonlaşma Enerjisi

  • İyon oluşturabilmek için verilmesi gereken enerjiye iyonlaşma enerjisi denir. İyonlaşma enerjisi endotermik (ısı alan) bir olaydır.
  • Nötr bir atomdan bir elektron koparmak için verilmesi gereken enerjiye 1. iyonlaşma enerjisi denir.
  • Bir atomun elektron sayısı kadar iyonlaşma enerjisi vardır. Birinci elektronu koparmak için 1. iyonlaşma enerjisi, ikinci elektronu koparmak için gerekli enerji 2. iyonlaşma enerjisidir ve bu şekilde devam eder.
  • İyonlaşma enerjileri her bir elektronda artar. Yani arasında; İ.E₁ < İ.E₂ < İ.E₃ < İ.E₄ ..... < İ.Eₙ ilişkisi bulunur. Çünkü her kopan elektronla birlikte elektrona uygulanan çekim kuvveti artar. Elektron koparmak zorlaştığı için verilmesi gereken enerji de artar.

Elektron İlgisi ve Periyodik sistem

  • Gaz hâlindeki nötr bir atomun elektron alarak negatif yüklü iyon oluşturmasındaki enerji değişimine elektron ilgisi denir.
  • Elektron ilgisi, genellikle ekzotermik (ısı veren) bir olaydır.
  • Soy gazlar kararlı olduklarından elektron ilgileri düşüktür. Ametaller ise elektron almaya yatkın olduklarından elektron ilgileri metallere göre daha yüksektir.
  • Periyodik sistemde aynı periyotta soldan sağa doğru elektron ilgisi genellikle artar.
  • Aynı grupta yukarıdan aşağıya inildikçe elektron ilgisi genellikle azalır.
  • 7A grubundaki florun elektron ilgisi daha büyük olması beklenirken, en büyük olan klorun elektron ilgisi en büyük olur. Bunun nedeni, flor atomunun son yörüngesindeki elektronlar arası itme kuvvetinin, klor atomunun son yörüngesindeki elektronlar arası itme kuvvetinden fazla olmasıdır (Klor atomunun yarıçapı flor atomundan büyüktür).

Elektronegatiflik ve Periyodik sistem

  • Bir atomun, bağ elektronlarını kendine çekme gücünün ölçüsüdür.
  • Elektronegatifliği en yüksek olan element 7A grubundaki flor elementidir.
  • Elektronegatifliği en düşük element ise 1A grubundaki fransiyum elementidir.
  • Elektronegatiflik Atom yarıçapına ve çekirdek yüküne bağlıdır.
  • Atom yarıçapı küçüldükçe aynı periyotta çekirdek yükü arttığı için elektronegatiflik artar.Periyodik tabloda aynı periyotta soldan sağa doğru gidildikçe atom yarıçapı küçüldüğünden elektronegatiflik artar.
  • Aynı grupta yukarıdan aşağıya inildikçe atom yarıçapı büyüdüğünden elektronegatiflik azalır.

Metalik-Ametalik Özellik

  • Bir elementin elektron verme eğilimi ve pozitif iyon (katyon) oluşturması elektropozitiflik ya da metalik özellik olarak adlandırılır.
  • 1A grubundaki alkali metaller en elektropozitif olan elementlerdir. 1A grubundaki fransiyum (Fr) en aktif metaldir.
  • Son katmanında 1, 2 veya 3 elektron bulunan elementler metalik özellik gösteren elementlerdir.
  • Hidrojen (₁H, ametal), helyum (₂He, soygaz) ve bor (₅B, yarı-metal) metal değildir ve istisnadır.
  • Periyodik tabloda aynı periyotta soldan sağa gidildikçe metalik özelliği azalır.
  • Periyodik tabloda aynı grupta yukarıdan aşağıya inildikçe metalik aktivite artar.
  • Bir elementin elektron alma eğilimi ve negatif iyon (anyon) oluşturma yeteneği ametalik özelliği olarak adlandırılır.
  • 7A grubundaki halojenler periyotlarındaki en elektronegatif elementlerdir. Bu gruptaki flor periyodik sistemdeki en aktif ametaldir.
  • Son katmanında 4, 5, 6, 7 elektron bulunduran elementler genellikle ametal özelliği gösteren elementlerdir.
  • Periyodik tabloda aynı periyotta soldan sağa gidildikçe ametalik özelliği artar.
  • Periyodik tabloda aynı grupta yukarıdan aşağıya inildikçe azalır.

Kaynaklarhttps://inchemistry.acs.org/atomic-news/assembling-the-periodic-table.htmlhttps://www.acs.org/education/whatischemistry/periodictable.html#:~:text=Scientists%20use%20the%20periodic%20table,ionization%20energy%2C%20and%20atomic%20radius.