Embed Size (px)
Citation preview
2. ÜNİTE
Atom ve Periyodik Sistem
2.1. BÖLÜM
2.1.1. Atom Modelleri
Atom Modelleri
İnsanoğlu, ilk çağlardan beri kendi yaşamını kolaylaştırmak için uğraş vermektedir. İlk çağlarda in-sanlar ateşi kullanmayı öğrendikten sonra kilden çanak çömlek yapıp fırınlamaya ve yemek pişirmeye başladılar. Yiyecekleri daha uzun süre bozulmadan saklama koşullarını (etleri tütsüleme, tuzlayarak saklama, güneşte kurutma) öğrendiler. Ayrıca bitkilerden çıkardıkları boyalarla giyeceklerini boyamaya başladılar.
MÖ 5000’li yıllarda çanak çömlek kurutmak için kullandıkları ateş çukurlarını, daha sonra bakır cevherini saf bakıra dönüştürmek için kullandılar. MÖ 1300’lü yıllarda verniği kullanmaya başladılar. MÖ 1200’lü yıllarda demir filizinden saf demir elde etmeyi başardılar. MÖ 100’lü yıllarda ise başlangıç-ta boncukları ve çanakları sırlamakta kullandıkları cama üfleyerek şekil vermeyi öğrendiler. Bu uğraş-ların devamında özellikle saf metallerin elde edilmesiyle silah üretimine olanak sağlandı.
Öğreneceğimiz KavramlarAtom, atom modeli, absorbsiyon (soğurma), emisyon (yayma), teori
Neler Öğreneceğiz?∆ Dalton (Daltın), Thomson (Tamsın), Rutherford
(Radırford) ve Bohr (Bor) atom modellerini.
PB 57
Geçmişten beri maddenin yapısını aydınlatmak bilim in-sanlarının ilgisini çekmiştir ve bu alanla ilgili önemli gelişme-ler kaydedilmiştir. Kimya için önem teşkil eden asit ve bazlar yüzyıllar önce keşfedildi. Bilim insanları önce sadece düşün-ce yoluyla öne sürdükleri atomla ilgili fikirleri, 1700’lü yılların sonlarına doğru deneysel ölçümler yaparak geliştirip bazı ra-kamsal sonuçlar elde ettiler. Maddenin en küçük yapı taşına atom denir.
Kimyaya nicel (sayısal) bilimi Henry Cavendish (Henri Ke-vındiş), Joseph Proust (Cozif Poust) ve Antoine Laurent de Lavoisier’nin çalışmaları katmıştır. Lavoisier 1774’te kapalı bir kapta kalay ile oksijenin tepkime öncesi ve sonrasında-ki tartımlarının değişmediği sonucuna varmıştır. Bu deney ile hem kütlenin korunduğunu hem de yanma sırasında oksijen gerekliliğini kanıtlamıştır. Bu dönemde bilim insanları bir bile-şikteki elementlerin belirli kütle oranlarında birleştiğini “Sabit Oranlar Kanunu” ile açıkladılar.
Bu bölümde atomun tanınmasında büyük katkılar sağla-yan atom modellerini öğreneceğiz.
Dalton Atom Modeli (1803)
John Dalton kimyanın hemen her alanı ile ilgileniyordu (Görsel 2.1.1). Kimya ile uğraşan bilim insanlarının kitaplarını okuyor, bu insanların çalışmalarını deneylerle gözlemliyor ve bu deneylerle yeni bulgular elde ediyordu.
Dalton, atom teorisini diğer bilim insanlarının yaptığı de-ney verilerinden yola çıkarak 1805’te önermiştir. Dalton “Küt-lenin Korunumu Kanunu” ve “Sabit Oranlar Kanunu” ile ilgili bilgileri kullanarak yaptığı deneyler sonucunda Katlı Oranlar Kanunu’nu açıkladı.
Dalton bilimsel gözlem ve verilere dayalı olarak ileri sür-düğü Katlı Oranlar Kanunu’nu açıklarken “Aynı iki element birden fazla bileşik oluşturuyorsa bu elementlerden birinin sabit kütlesi ile birleşen diğer elementin iki bileşikteki kütlesi arasında basit tam sayılı bir oran vardır.’’ demiştir.
Kimyasal birleşmenin kanunlarından yararlanan John Dal-ton, atom modelini açıkladı. Dalton’un atomla ilgili görüşleri şöyle özetlenebilir:
1. Her bir element, atom adı verilen çok küçük, içi dolu kürelerden oluşmuştur.
2. Kimyasal tepkimelerde atomlar bölünemez.
3. Bir elementin tüm atomları her yönüyle özdeştir. Farklı elementlerin atomları da farklıdır.
2.1.1. Atom Modelleri
Görsel 2.1.1: John Dalton’un temsili görüntüsü
(1766-1844)
Hedefimiz
Atom modelleri
Sizce
• Atomun varlığı önemli midir?• Atomun yapısı hakkındaki bil-
giler nasıl oluşturulmuştur?
Bilgi Kutusu
John Dalton renk körü olduğu için iyi bir araştırmacı olarak görül-memiştir. Renk körlüğü saptanan John Dalton’un yapılan çalışmala-ra katkılarından dolayı günümüzde bu hastalık Daltonizm diye adlan-dırılır.
58 59
4. Atomlar belirli sayılarla birleşerek bileşik moleküllerini oluşturur. Örneğin bir tane X atomu ile bir tane Y atomu bir-leştiğinde XY bileşiği, bir tane X atomu ile iki tane Y atomu birleştiğinde XY
2 bileşiği oluşur.
Dalton Atom Modelinin Eksik ve Yanlış YönleriDalton atom modelinin;
1. maddesinde söylenen “Atomlar içi dolu kürelerdir.” ifa-desi yanlıştır. Atomun yapısında çok büyük boşluklar vardır.
2. maddesi günümüzde geçerliliğini yitirmiştir. Bugün pro-ton, nötron ve elektron gibi temel parçacıkların yanında bir-çok atom altı parçacığın olduğu bilinmektedir.
3. maddesindeki açıklama da geçerliliğini yitirmiştir. Aynı element atomlarının nötron sayıları birbirinden farklı izotop atomların varlığı bilinmektedir.
4. maddesi doğrudur. Öğrendiğimiz Katlı Oranlar Kanunu bununla ilgilidir.
Joseph John Thomson (Cozıf Can Tamsın) Atom Modeli 1897
Faraday, elektrik yükünün parçacıklar hâlinde taşındığını keşfetmiş, daha sonra atom ile ilgili çalışmalarına devam et-miştir. Bilim insanı William Crooks (Vilyım Kruks), havası bo-şaltılmış cam tüpün iki ucuna doğru akım üreteci bağlamış ve yüksek gerilim uygulandığında negatif uçtan (katottan) çıkan ışının pozitif uca (anoda) gittiğini gözlemlemiştir. Bu çalışma ile katot ışınlarını keşfetmiştir.
Katottan çıkan ışınlar negatif (-) yüklüdür ve tüpün çeper-lerine çarparak ışık saçılmasına sebep olur. Katot ışınlarına George Johnstone Stoney (Corç Canstın Stoni) elektron adı-nı vermiştir (Görsel 2.1.2).
Görsel 2.1.2: George Joh-nstone Stoney (1826-1911)
katot ışınlarına elektron adını verdi.
Birlikte YapalımDalton atom modeli ile ilgili; I. Atomla ilgili ilk bilimsel düşünceleri içermektedir.
II. Atomu içi dolu küre şeklinde tarif eder.
III. Atomun elektriksel yapısını açıklar.
ifadelerinden hangileri yanlıştır?ÇözümI. Dalton 1700’lü yıllardaki bilimsel keşiflerden ve yeni bu-
lunan kimya kanunlarından yararlanarak bilimsel verilere da-yanan ilk atom modelini öne sürmüştür. (I doğrudur.)
II. Dalton, atomları bölünemeyen içi dolu küreler olarak ta-rif etmiştir. (II doğrudur.)
III. Dalton, atomdaki (+) ve (–) yüklü parçacıklar hakkında hiçbir açıklama yapamamıştır. (III yanlıştır.)
58 59
Bilgi Kutusu
Dalton, atom modelinde madde-nin görülemeyen, ancak gerçekte var olan “atom”lardan oluştuğunu öne sürmüştür.
Dalton'un model olarak kullan-dığı küreler
Görsel 2.1.3: Üzümlü keke ben-zetilen Thomson’un atom modeli
Katot ışınları üzerine yapılan deneyi geliştiren Thomson bir düzenek kurup elektronların manyetik alan ve elektrik alanda sapmasını incelemiştir. Bu sapma miktarının tanecik yükü (e) ile doğru, kütlesi (m) ile ters orantılı olduğunu hesaplamıştır. Katot ışınlarının yük/kütle (e/m) oranını belirlemiştir.
1909’da Millikan yaptığı yağ damlacıkları deneyi ile elekt-ronun kütlesini ve yükünü ölçmüştür.
Thomson, yapılan çalışmaları kendi çalışması ile birleştire-rek atomların yapısında, elektronlar tarafından taşınan negatif yükü tam olarak dengeleyecek kadar pozitif yüklü tanecikle-rin olması gerektiğine karar vermiştir.
Thomson, yaptığı deneysel çalışmalarla atomun daha kü-çük parçalardan oluştuğunu öne sürmüş ve atom modelini üzümlü keke benzeterek açıklamıştır. Bu modele göre kekin hamuru atomdaki pozitif yüklere, üzümler ise negatif yüklere benzetilmiştir (Görsel 2.1.3).
Thomson’a göre,
1. Atom yarıçapı yaklaşık 10-8 cm olan bir küredir.
2. Atomun yapısında eşit sayıda pozitif (+) ve negatif (-) yükler vardır. Bu yükler homojen olarak dağılmıştır. Bu ne-denle atom nötrdür (Şekil 2.1.1).
3. Elektronun kütlesi atomun kütlesine göre çok küçüktür. Bu nedenle atomun kütlesinin çok büyük bir kısmını protonlar oluşturur.
Thomson Atom Modelinin Eksik ve Yanlış Yönleri1. Atomdaki (+) ve (-) yüklerin homojen olarak dağıldığı
yanlış bir düşüncedir.
2. Atomun yapısında proton ve elektronlardan başka, yük-süz bir tanecik olan, kütlesi proton kütlesine yakın nötronlar da vardır. Bu nedenle atom kütlesinin çok büyük bir kısmını protonlar oluşturmaz.
Rutherford Atom Modeli (Çekirdekli Atom Modeli) (1909)1895’te Wilhelm Conrad Röntgen (Vilyım Konrıt Röntgen);
katot ışınları ile çalışırken katot ışını tüpü dışında bulunan bazı maddelerin ışıma yaptığını ve floresans ışık yaydığını fark etti (Görsel 2.1.4). Işığın niteliğini bilmediğinden Röntgen buna “X-ışını” adını verdi.
Ernest Rutherford; radyoaktif maddelerin yaydığı ışınlar-dan ikisini; pozitif yüklü alfa ( , He2+ 4
2 ) ve negatif yüklü beta (β–) ışınını buldu. Alfa ışınları iki temel pozitif yük birimi taşıyan ve helyum kütlesine sahip olan taneciklerdir.
1909’da Rutherford ve yardımcısı Hans Geiger (Hans Gey-gir) aşağıdaki düzenekte alfa ışınları demetini çok ince altın levhaya doğru göndermiş ve bu ışınların saçılmasını incele-miştir (Şekil 2.1.2).
Şekil 2.1.1: Thomson’un geliştirdiği atom modeli
Görsel 2.1.4: Wilhelm Con-rad Röntgen (1845-1923)
60 61
Altındangeçen alfa tanecikleri
İnce altın levha
Sapan alfa tanecikleri
Alfa tanecikleri demeti
Çinko sülfür sürülmüş ekran
Alfa tanecikleri yayan uranyum kaynak
Şekil 2.1.2: Rutherford deneyi
Deneyde alfa ışınlarının büyük bir kısmının levhadan sap-madan, çok azının ise saparak geçtiğini ve çok daha azının geri yansıdığını gözlemlemiştir.
Rutherford’un deneyden beklentisi alfa taneciklerinin ince altın levhadan yönünü değiştirmeden geçmesiydi. Ancak yaptığı deneyde bu ışınların çok büyük bir kısmının sapma-dan geçtiğini, çok az bölümünün saptığını ya da geri döndü-ğünü gözlemlemiştir.
Rutherford’un bu sonuçları Thomson’un atom modeli ile örtüşmemişti. Rutherford çalışmalarından yola çıkarak kendi atom modelini önerdi.
Rutherford atom modelinde;
1. Pozitif yüklü alfa ışınlarının büyük bir kısmı sapmadan geçtiğine göre atomun büyük bir kısmı boşluktur.
2. Atomda kütle ve pozitif (+) yük çok küçük bir hacimde (çekirdekte) toplanmıştır. Çekirdeğe yakın geçen alfa ( ) ışın-ları pozitif (+) yüklü oldukları için sapar. Çekirdeğe rastlayan-lar ise geri yansır.
3. Atomda eşit sayıda pozitif ve negatif yük olduğu için atomlar elektriksel olarak nötrdür.
4. Çekirdekteki protonlarla elektronlar arasında elektros-tatik çekim vardır.
5. Atomun çekirdeğinde kütlesi proton kütlesine eşit, yük-süz tanecikler vardır (Şekil 2.1.3).
6. Atomlardaki pozitif yük miktarı atomdan atoma değişir; atomdaki pozitif yüklerin kütlesi atom kütlesinin yaklaşık ya-rısına eşittir.
Bilgi Kutusu
Yeni Zelanda’da doğmuş İngiliz Fizikçi, J.J. Thomson’un öğrencisi-dir. Radyoaktif ışınlar üzerinde ça-lışmış, bu ışınları; alfa, beta, gama şeklinde sınıflandırmıştır. Atomun bir çekirdeğinin olduğunu göste-ren deney, Rutherford’un önerisi üzerine onun öğrencileri Geiger ve Marsden (Marsdin) tarafından ger-çekleştirilmiştir.
Ernest Rutherford (1871-1937)
Çekirdekteki pozitif (+) yüklü ta-neciklere proton adı verilmiştir.
Rutherford, geri yansıyan ışının hızını ölçerek çekirdek yarıçapını 10-12 cm bulmuştur.
NOT
Şekil 2.1.3: Rutherford atom modeli
60 61
Rutherford, atomdaki elektronların hareketini ve neden çekirdeğe girmediklerini açıklayamamıştır. Ayrıca atomun çe-kirdeğinde bulunan ve atom kütlesinin yarısını oluşturan yük-süz taneciklerin varlığını tahmin etse de ispatlayamamıştır.
Bohr Atom Modeli (1913)
Niels Bohr, Rutherford’un laboratuvarında çalışan bir fi-zikçidir (Görsel 2.1.5). Hidrojen atomunun spektrum çizgi-lerini ve Planck’ın (Plank) kuantum kuramını kullanarak atom modelini inceledi. Bohr, elektronun çekirdek etrafında nere-de bulunabileceğini açıklamış; hidrojen atomunun çekirdek çevresinde belirli yörüngelerde dönen elektronların hareketini içeren modelini önerdi.
Bohr atom modeline göre;
1. Bir atomda elektronlar kararlı hâllerde, çekirdekten be-lirli uzaklıklarda dairesel yörüngelerde dönebilir. Bu şekilde bir yörüngede dönmekte olan elektronun belirli bir enerjisi vardır.
Atomun yoğunluğuna bağlı olarak çekirdekteki nötron sa-yısınca atomda bulunan elektronlar birbirine çarpmadan çe-şitli yörüngelerde dönerek çekirdeğin etrafında bir elektron bulutu oluştururlar.
2. Elektronlar kararlı hâllerinde ışık yaymaz. Eğer elektro-na yeterli enerji verilirse bulunduğu yörüngeden daha yüksek enerjili yörüngelere sıçrayabilir. Böyle bir atoma, uyarılmış atom denir. Uyarılmış atomdaki elektron daha düşük enerjili bir yörüngeye düşerken aradaki enerji farkı kadar enerjiye sa-hip bir foton (ışın) yayar.
3. Bohr atom modelinde temel enerji düzeyleri K, L, M, N, O gibi harflerle veya 1, 2, 3, 4 ... gibi tam sayılarla belirtilir ve “n” ile gösterilir.
L yörüngesindeki elektrona yeterli enerji verilirse bu elekt-ron M, N yörüngelerine sıçrayabilir ve uyarılmış hâle gelir. Bu olaya absorbsiyon (soğurma) denir. 2. yörüngedeki elektron 1. yörüngeye dönerken aldığı enerjiyi ışın (foton) olarak ya-yımlar. Bu olaya emisyon (yayma) denir (Şekil 2.1.4).
Bu açıklamaya göre hidrojen atomunu ele alalım. Hidro-jen atomunun 1 protonu 1 elektronu vardır. Temel hâlde iken, hidrojenin 1 elektronu çekirdeğe en yakın olan birinci enerji seviyesinde (n = 1) bulunur. Elektronun birinci enerji seviye-sinden ikinci enerji seviyesine (n = 2) çıkabilmesi için, aradaki fark kadar enerji absorplaması gerekir. Bunun tersini düşü-nürsek yani ikinci enerji seviyesindeki elektron birinci enerji seviyesine inerken aradaki enerji farkı kadar ışını yayar. Aynı hidrojen atomundaki elektrona fazla enerji vererek elektro-nu üçüncü, dördüncü, beşinci enerji seviyelerine çıkarmak mümkündür. Yüksek enerji seviyelerindeki elektronu ise alt enerji seviyelerine indirmek mümkündür.
Görsel 2.1.5: Niels Henrik David Bohr (1885-1962)
n = 1
K
L
M
foton(emisyon)
N
n = 2
n = 3
n = 4
Şekil 2.1.4: Bohr atom modeline göre absorbsiyon ve emisyon
Atom modellerine atom teorisi ya da atom kuramı da denir. Teo-ri; sürekli olarak doğrulanmış de-neylerle doğruluğu ispat edilmiş çalışmalardır. Teorisi açıklanmış çalışmalar üzerine yeni teoriler ge-liştirilmiş ve deneylerle doğrulan-mışsa ondan önceki teori geçerli-liğini yitirir.
NOT
62 63
Işının Absorblanması (Soğurulması)
Gaz hâlindeki nötr bir elementin üzerine beyaz ışık gönde-
rildiğinde, her element beyaz ışığın belli dalga boylarını soğu-
rur. Bazı bölgeleri soğurulmuş ışık prizmadan geçirildiğinde
sürekli spektrumun soğurulan yerlerinde siyah çizgiler elde
edilir. Böyle spektrumlara absorbsiyon (soğurma) spektru-
mu denir.
Bir element hangi dalga boyundaki ışınları soğuruyorsa o
dalga boyunda ışıma yapar.
Işının Emisyonu (Yayılması)
Gaz hâlindeki nötr bir atoma yeterli enerji verilirse en son
enerji seviyesindeki elektron daha üst enerji seviyesine çıkar.
Böylece atom uyarılmış olur (Şekil 2.1.5).
Gaz hâlinde ve belli bir enerji ile uyarılmış olan atom veya
moleküllerdeki elektronlar bu hâlde kalmaz ve hemen ilk du-
rumlarına döner. Bu dönüş sırasında belli bir ışın yayar. Bu
ışınlar prizmadan geçirildiğinde belli dalga boylarında renk-
li çizgiler elde edilir. Böyle spektrumlara emisyon (yayma)
spektrumu denir. Şekil 2.1.6’da emisyona örnek olabilecek
görsel canlandırma yapılmıştır.
Bohr Atom Modelinin Eksik ve Yanlış Yönleri
1. Bohr atom modeli elektron sayısı az olan atom ve iyon-
ların davranışlarını açıklamasına rağmen çok elektronlu atom-
ların davranışlarını açıklamada yeterli olamamıştır.
2. Manyetik alanın spektrumlara nasıl etki ettiği açıklana-
mamıştır.
3. Elektronların dairesel yörüngelerde dönmedikleri ispat-
lanmıştır.
Dalton ile başlayıp (1803) diğer bilim insanlarınca günümü-
ze kadar açıklanan teoriler ve ortaya konan yasalar; yapılan
çeşitli araştırmalar, deneyler ve teknolojik gelişmelerle birlikte
birtakım değişimlere uğrayarak günümüze kadar gelmiştir.
Günümüzde kabul gören atom modeli Modern Atom
Modeli’dir. Bu atom modelinde elektronlar atom çekirdeği-
ne yaklaşarak ya da uzaklaşarak birbirine değmeden buluta
benzeyen bir görüntü oluştururlar. Bu nedenle Modern Atom
Modeli’ne “Bulut Modeli” de denir. Birçok bilim insanının kat-
kısı olduğundan herhangi bir bilim insanının adıyla anılma-
maktadır.
Şekil 2.1.5: Bazı atomlar enerjiyi absorblar ve uyarılmış hâle geçerler.
Uyarılmamış herhangi bir atom
Uyarılmış atom
Enerji
Şekil 2.1.6: Uyarılmış atomlar ışık yayarak daha düşük enerji seviye-
sine döner.
Işık
Işık
62 63
Sıra Sizde - 1Aşağıdaki kutularda yer alan bilgilerin cevaplarını
doğru ya da yanlış olarak seçerek çıkışlardan sadece bi-rini işaretleyiniz.
a. Atomun çekirdekli yapıda olduğu fikrini ortaya atan ilk bilim insanı
Rutherford’dur.
D Y
b. Rutherford’a göre atomun büyük bir kısmı boşluktur.
d. Rutherford’a göre atomun
kütlesinin tama-mına yakınını
elektronlar oluş-turur.
e. Rutherford’a göre atom çe-kirdeğindeki (+) yük miktarı her elementte farklı
sayıdadır.
D Y
D
1 2
Y D
3 4
Y
f. Rutherford’a göre atomda (+)
yükler yoğun olarak çok kü-
çük bir hacimde toplanmıştır.
g. Rutherford’a göre atomlar
ışıma yaptığında kesikli spektrum
verir.
c. Rutherford’a göre atom üzerine gönderilen (+) yüklü ışınları saptıran
tanecikler protonlardır.
D
5 6
Y D
7 8
Y
D Y
İnternet’te atom modelleri ile ilgili bilişim teknolojilerinden yararlanılarak yapılmış birçok çalışma yer almaktadır. Animasyon, simülasyon, video vb. çalışmaların bazı linkleri aşağıda verilmiştir. Bilişim teknolojileri ile yapılan çalışmalar her gün artmaktadır. Aşağıda verilen linklerin haricinde bu konu ile ilgili birçok çalışma olabilir. Araştırınız ve yenilikleri arkadaşlarınızla paylaşınız. Verilen linkleri sınıfta ve evde izleyiniz.
Atom modelleri http:/ /www.eba.gov.t r /gorsel? icer ik- id=81693a72d757293c841d788d80600f -
590919f8a194001http://www.eba.gov.tr/gorsel?icer ik- id=5151ca89c06c2e6a5492d9e798ac52e-
8fe741ee42a001http://www.eba.gov.tr/video/izle/025877ae2479e5656411f87193f530cf2d63c81ed6007http://www.eba.gov.tr/dunya/detay/786Ayrıca atom modelleri ile ilgili aşağıdaki linkleri de kullanabilirsiniz.http://www.eba.gov.tr/video/izle/02587e74a76cc0ee6402a83b3bebc36a040c181ed6004http://www.eba.gov.tr/video/izle/46447f18b033d8509d753303941184ad14d8e8f069001http://www.eba.gov.tr/video/izle/281574751ff7f574f462cbdc7c6dee97f06e181ed6014http://www.eba.gov.tr/video/izle/67875af4db8d1c4664b61bd0a58d774b6e9592d09c001
İNCELEYİNİZ
64 65
2. ÜNİTE
Atom ve Periyodik Sistem
2.2.1. Atomun Yapısı
Atomun Yapısı
2.2. BÖLÜM
Atomun iç yapısını daha iyi anlayabilmek için boyutu hakkında da bilgimiz olmalıdır. Örneğin bir atom milimetrenin milyonda biri kadardır. Ya da yüz milyon atom bir araya geldiğinde oluşturdukları uzunluk 1 cm’dir. Bu kadar küçük tanecikleri çıplak gözle ya da mikroskopla görmek, ayrıca bu tanecik-lerin de başka taneciklerden oluştuklarını düşünmek elbette çok zordur. Dönemin bilim insanları tara-fından geliştirilen taramalı tünelleme mikroskobu ile numune yüzeyi çok ince bir metalik uç kullanılarak taranmıştır. Bu tarama sonunda metrenin milyarda biri kadar yüzeye yaklaşılarak numune yüzeyin ya-pısı ortaya çıkarılmıştır. Günümüzde mevcut elementlerin dışında atom altı parçacıkların belirlenmesi ve bu parçacıkların fiziksel ve kimyasal davranışlarının araştırılmasının sadece kimya biliminin değil, diğer bilim dallarının da gelişmesine büyük katkıları olmuştur.
Öğreneceğimiz KavramlarProton, elektron, nötron, kütle numarası, izotop, izoton, izobar, izoelektronik, iyon
Neler Öğreneceğiz?∆ Atomun temel taneciklerini.
64 65
Bugün atom denilince göremediğimiz, görülmesinin de olanaksız olduğuna inandığımız tanecikleri hayal ederiz. Bildi-ğiniz gibi atomların yapısını anlamamıza yardımcı olan birçok deney yapılmış, atom modelleri geliştirilmiştir. Her atom bir çekirdek ile çekirdek etrafında dönmekte olan elektronlardan oluşur. Çekirdeği oluşturan taneciklere nükleon denir. Bunlar pozitif yüklü proton ile yüksüz nötronlardır. Atomun kütlesi yaklaşık olarak çekirdeğin kütlesine eşittir. Elektronlar nega-tif yüklü taneciklerdir. Kütleleri çok küçüktür. Atom yarıçapı çekirdek ile çevresindeki elektron bulutu arasındaki uzaklık-tır. Günümüzde atomun yapısında proton, nötron ve elektron gibi temel tanecikler dışında birçok atom altı taneciğin de bu-lunduğu keşfedilmiştir.
Proton
Atom çekirdeğinde bulunan pozitif yüklü taneciklerdir. Proton “p” ile gösterilir. Çekirdek yükü veya atom numarası (AN) olarak da söylenir. Atom numarası “Z” ile gösterilir. Bir atomun proton sayısı, insanların parmak izi gibidir. Bir ele-mentin tüm atomlarının atom numarası aynıdır. Fiziksel ve kimyasal değişimler atomun proton sayısını değiştiremez.
Proton sayısını 1913’te X-ışınları üzerinde çalışmalar ya-pan Henry Moseley (Henri Mozli) bulmuştur. Açıklamasında bugün de doğru olan her elementin çekirdeğinde belli sayıda proton bulunduğunu, bu sayının atomlar için ayırt edici özellik olduğunu söylemiştir.
Nötron
Bilim insanları yapılan çalışmalar sonucunda atomun ger-çek kütlesini belirlediklerinde proton ve elektronun kütlesi ile karşılaştırmışlar ve büyük farklılıklar olduğunu görmüşlerdir. Büyük farklılık olmasına rağmen elektriksel etkileşimi olma-yan bir tanecik bulunması gerektiğine inanmışlardır. James Chadwick (Ceymis Çedvik), yapmış olduğu çekirdek tepki-meleri çalışmalarında çekirdekte protondan başka kütlesi yaklaşık protona eşit olan tanecikler belirlemiştir. 1932’de nötr olduğu belirlenen bu taneciğe nötron adı verildi. Nötron, “n” ile gösterilir.
Elektron
Elektron, atomdaki negatif yüklü taneciktir. Elektron “e_” ile gösterilir. Elektronlar atom çekirdeği etrafında bulunma olasılıklarının yüksek olduğu bölgelerde bulunurlar. Atomda hareket edebilen, alışveriş yapılabilen tanecikler elektronlar-dır. Atom elektron verirse veya alırsa iyon adı verilen yüklü taneciklere dönüşür. Atom nötr hâlde ise yani iyon değilse proton sayısı elektron sayısına eşittir.
2.2.1. Atomun Yapısı
Hedefimiz
Atomu oluşturan temel tanecik-lerin özelliklerini kavramak
Sizce
• Arabalara takılan plaka ne işe yarar?
• Her insanın parmak izi farklı mıdır? Farklı ise nerelerde kulla-nılır?
• Acaba atomların da plakaya benzer bir düzenlemesi var mı?
Bir atomda çekirdek yükü (ÇY), atom numarası (AN), proton sayısı (p) aynı anlama gelir ve her zaman eşittir.
(ÇY = AN = p)
NOT
66 67
Temel Taneciklerin Karşılaştırılması
Aşağıda verilen Tablo 2.2.1’de atomdaki temel tanecikler karşılaştırılmıştır, inceleyiniz.
Atomdaki temel parçacık Simge Kütle (g) Yük
Proton p+ 1,672.10-24 +1
Nötron n 1,674.10-24 0(Yüksüz)
Elektron e- 9,109.10-28 –1
Tablo incelendiğinde proton kütlesi 1,672.10-24 gramdır. Görüldüğü gibi proton kütlesi o kadar küçüktür ki ölçülemez ancak deneysel olarak belirlenebilir. SI birim sistemine göre atomdaki bir taneciğin kütlesi “atomik kütle birimi” (akb) ile ifade edilir. Bir protonun kütlesi yaklaşık “1 akb”dir.
Tabloda görüldüğü gibi nötronun kütlesi, proton kütlesin-den az daha fazladır. Bu fark çoğu zaman görmezden ge-linir ve proton ile nötron kütlesi eşit kabul edilir. Ancak bu fark az da olsa atomdaki kütlesi en büyük taneciğin nötron olduğu unutulmamalıdır. Elektron, atomdaki en küçük kütleli temel taneciktir. Bir elektronun kütlesi bir protonun kütlesin-den 1836 kez küçüktür. Bu hafifliğinden dolayı atom kütlesi bulunurken ihmal edilir. Bu nedenle atom kütlesinin çekirdek kütlesine eşit olduğu söylenebilir. Atom çekirdeğindeki pro-ton ve nötron sayıları toplamına kütle numarası (KN) denir. Kütle numarasına nükleon sayısı da denir. Kütle numarası “A” ile gösterilir.
Kütle numarası (nükleon sayısı) = proton sayısı + nötron sayısı
Atomu Tanımlayan Sayılar
Atomda bulunan temel taneciklerin şekil olarak gösterimi yapılırken kütle numarası atomun sol üst köşesine, atom nu-marası sol alt köşesine yazılır. Birçok yayın kütle numarasını A, atom numarasını Z ile göstermektedir. Sembolü X olan bir elementin atom ve kütle numarası aşağıdaki gibi gösterilir.
KN
AN
p+n
p
A
ZX X X= =Atomdaki proton sayısı (p) elektron sayısına (e-) eşitse
toplam yük 0 (sıfır) olur. Atomların bu hâllerine nötr atom da denir.
Proton, nötron ve elektronun özellikleri ve karşılaştırması Tablo 2.2.2’de verilmiştir. İnceleyiniz.
Tablo 2.2.1: Temel taneciklerin kütle ve yükleri
SI (Systeme Internationale of Units, uluslararası birim sistemleri anlamındadır. Tüm ülkelerde teknik bilgi iletişimini kolaylaştırmaya yö-neliktir. Aşağıdaki tabloda bulunan örnekleri inceleyiniz.
SI Temel Birimler
Fiziksel nicelik
Birim Sembol
Uzunluk metre m
Zaman saniye s
Kütle kilogram kg
Kuvvet Newton N
NOT
66 67
Proton (p) Nötron (n) Elektron (e)
Atomun çekirdeğinde bulunur. Atomun çekirdeğinde bulunur. Çekirdeğin etrafında bulunur.
+1 birim yüke sahiptir. Nötrdür (yüksüz) –1 birim yüke sahiptir.
1 birim kütlelidir. (1 akb) 1 birim kütlelidir. (1 akb)Kütlesi proton ve nötrona göre çok küçük olduğundan kütle hesaplamalarında ihmal edilir.
Bir elementin tüm atomlarının proton sayıları eşittir. Proton sayısı tek başına ayırt edicidir.
Nötron sayısı tek başına ayırt edici değildir.
Nötr atomların elektron sayıları proton sayılarına eşit olduğun-dan nötr atomların elektron sa-yıları ayırt edicidir.
Aynı proton sayısına sahip farklı iki element atomu olmaz.
Aynı elementin farklı nötron sayısına sahip atomları ola-bilir.
Farklı iki element atomunun proton sayıları da farklıdır.
Farklı iki element atomunun nötron sayıları aynı olabilir.
Tablo 2.2.2: Proton, nötron ve elektronun özellikleri ve karşılaştırılması
Birlikte Yapalım1. Kütle numarası 197, nötron sayısı 118 olan nötr atomun
kaç elektronu vardır?
Çözüm: KN = p + n
197 = p + 118 ise p = 79 bulunur.
Atom nötr olduğundan (p = e_) e_ = 79 olur.
2. Nötr bir atomda elektron sayısı 19, nötron sayısı 20 ol-duğuna göre bu atomun kütle numarası kaçtır?
Çözüm: p = e_ olduğuna göre; p = 19 bulunur.
KN = p + n olduğuna göre
KN = 19 + 20 = 39 olur.
p = e_ olduğundan; e_ = 17’dir.
n = p + 2 = 17 + 2 olduğundan,
n = 19 bulunur.
3. Temel tanecikler toplamı (p + n + e_) 53 olan nötr bir atomda, nötron sayısı proton sayısından 2 fazladır. Buna göre temel taneciklerin sayıları kaçtır?
Çözüm
Atom nötr olduğuna göre; p = e_ dir.
Nötron yerine de p+2 yazabiliriz.
p + n + e_ = 53
p + (p + 2) + p = 53
3p = 53 - 2
3p = 51
p = 17 bulunur.
68 69
Kütle Numarası ile Atom Kütlesi Neden Farklıdır?Atomların gerçek kütlelerini bulmaya çalışan bilim insan-
ları yaptıkları deneylerde, aynı elementlerle çalıştıkları hâlde yapılan kütle hesaplamalarında element atomları için farklı sonuçlar bulmuşlardır. Bu farklılığın nedenini araştıran bilim insanları bunun için izotop, izoton, izobar ve izoelektronik kavramlarını getirmişlerdir.
İzotop AtomlarProton sayıları (atom numaraları) aynı, kütle numaraları
farklı olan atomlar vardır. Bunlara izotop atomlar denir. İzo-top atomların çekirdeklerinde aynı sayıda proton bulunması-na karşılık farklı sayıda nötron bulunur.
İzotop atomların kimyasal özellikleri aynı, fiziksel özellik-leri farklıdır.
10
5B ile
11
5B atomları incelendiğinde, aynı atom ol-
masına rağmen (proton sayıları aynı) nötron sayıları farklıdır. Nötron sayıları farklılığı, kütle numaralarının da farklı olmasına neden olur.
Kimyasal özellikler, proton ve elektron sayısına bağlıdır. İki tanecikte bunlardan birinin farklı olması kimyasal özellikleri-nin farklı olmasına yol açar.
Fiziksel özellikler; proton, nötron ve elektron sayısına bağlıdır. İki tanecikte bunlardan birinin farklı olması fiziksel özelliklerinin farklı olmasına yol açar.
İzotop atomların proton sayıları ile nötron sayıları arasın-daki ilişkiyi gösteren Grafik 2.2.1 aşağıdaki gibidir. Grafikte proton sayısı sabitken nötron sayısı değişmektedir.
Hidrojenin üç izotopu vardır. 1
1H (hidrojen),
2
1H (döteryum),
3
1H (trityum).
NOT
Ortalama atom kütlesi, her za-
man izotopların kütle numaralarının
ağırlıklı ortalamasıdır ve doğada
bulunma (%) oranı fazla olana daha
yakındır.
NOT
Sıra Sizde - 256
26Fe nötr atom için aşağıdaki soruları cevaplayınız.
a. Proton sayısı (p) kaçtır?
b. Atom numarası (AN) kaçtır?
c. Kütle numarası (KN) kaçtır?
ç. Nötron sayısı (n) kaçtır?
d. Elektron sayısı (e_) kaçtır?
Nötron sayısı
Grafik 2.2.1: İzotop atomda proton - nötron ilişkisi
Proton sayısı68 69
Benzerlikleri
1. Atom numaraları
2. Proton sayıları
3. Elektron sayıları
4. Kimyasal özellikleri
5. Periyodik cetveldeki yerleri
6. Bir elementle oluşturduğu bileşiğin formülü
Farklılıkları
1. Nötron sayıları
2. Kütle numaraları
3. Doğada bulunma yüzdeleri
4. Fiziksel özellikleri
5. n/p oranları
6. Aynı elementle oluşturdukları bileşiklerin molekül kütleleri
7. Radyoaktif iseler yarılanma süreleri
Tablo 2.2.3: İzotop atomların benzerlik ve farklılıkları
Birlikte YapalımAtom numarası 12 olan magnezyumun izotopları 24Mg,
25Mg ve 26Mg’dır.
Buna göre, magnezyumun bütün izotopları için aşağı-dakilerden hangisi doğrudur?
A) 12 nötron bulundurur.
B) Fiziksel özellikleri aynıdır.
C) 13 nötronları, 12 elektronları vardır.
D) Kimyasal özellikleri farklıdır.
E) 12 protonları, 12 elektronları vardır.
Çözüm: İzotop atomlarda nötron sayıları farklı, proton ve nötr hâldeki elektron sayıları aynıdır. İzotop atomların kimya-sal özellikleri aynı, fiziksel özellikleri farklıdır. Cevap E’dir.
İzoton Atomlar
Nötron sayıları aynı, proton sayısı farklı atomlara izoton atomlar denir. İzoton atomların kimyasal ve fiziksel özellikleri farklıdır. Proton sayıları farklı olduğu için farklı atomlardır.
Proton sayıları farklı olan 39
19K ,
40
20Ca atomlarının nötron sa-
yıları birbirine eşittir ve 20 tanedir. Bu nedenle bu iki atom izoton atomdur.
İzoton atomların nötron sayısı ile proton sayısı arasındaki ilişkiyi gösteren Grafik 2.2.2 yandaki gibidir. Grafikte nötron sayısı sabitken proton sayısı değişmektedir.
Nötron sayısı
Grafik 2.2.2: İzoton atomların proton sayıları ile nötron sayıları arasındaki ilişki
Proton sayısı
Aşağıda izotop atomların benzerlikleri ve farklılıkları özet-lenmiştir (Tablo 2.2.3).
70 71
İzobar Atomlar
Kütle numaraları aynı, proton sayıları farklı atomlara izobar atomlar denir. İzobar atomların kimyasal ve fiziksel özellikleri farklıdır. Proton sayıları farklı olduğu için farklı atomlardır.
14
6C ,
14
7N atomlarının proton sayıları farklı kütle numaraları
aynıdır. Bu nedenle bu iki atom izobar atomdur.
İzobar atomların nötron sayısı ile proton sayısı arasındaki ilişkiyi gösteren Grafik 2.2.3 yandaki gibidir.
Nötron sayısı
Proton sayısı
Grafik 2.2.3: İzobar atomların pro-ton sayıları ile nötron sayıları ara-sındaki ilişki
İzoelektronik Tanecik
Elektron sayıları aynı, proton sayıları farklı olan tanecikle-re izoelektronik tanecikler denir. İzoelektronik taneciklerin kimyasal ve fiziksel özellikleri farklıdır.
İzoelektronik taneciklerin proton sayısı ile elektron sayısı arasındaki ilişkiyi gösteren Grafik 2.2.4 yandaki gibidir.
Elektron sayısı
Proton sayısı
Grafik 2.2.4: İzoelektronik tane-ciklerin proton sayıları ile elektron sayıları arasındaki ilişki
Nötr bir atomda proton sayısı elektron sayısına eşittir. Bir atom elektron vererek ya da alarak iyon hâline dönüşür. Böy-lece elektron sayısı değişir. Nötr bir atom elektron verdiğinde, verdiği elektron sayısı kadar (+) yük ile yüklenir. Pozitif yüklü iyonlara katyon adı verilir. Örneğin; K+, Mg2+, Al3+, NH
4+, ...
Katyonlarda p+ > e– şeklindedir. İyon yükü atomun sağ üst köşesinde gösterilir.
Nötr bir atom elektron aldığında aldığı elektron sayısı ka-dar (–) yük ile yüklenir. Negatif yüklü iyonlara anyon adı verilir. Örneğin; F–, O2-, P3-, SO
42-, ... Anyonlarda p+ < e– şeklindedir.
İyon yükü atomun sağ üst köşesinde gösterilir.
Xa iyon yükü
Bir atom iyon hâle geldiğinde elektron sayısı aşağıdaki ba-ğıntı ile bulunur.
İyon yükü (iy) = Proton sayısı (p+) – Elektron sayısı (e–)
12Mg2+,
7N3–,
10Ne atom ve iyonlarının izoelektronik tanecik
olup olmadıklarını inceleyelim. Mg’un elektron sayısını bulalım.
iy = p – e–
+2 = 12 – e–
e– = 10 olur.
N’un elektron sayısını bulalım.
iy = p – e–
–3 = 7 – e–
e– = 10 olur.
Ne atomik hâlde olduğu için elektron sayısı proton sayısı-na eşittir. Ne’da 10 e– vardır. Buna göre
12Mg2+,
7N3– ve
10Ne
izoelektroniktir.
70 71
Birlikte Yapalım1. X ile gösterilen bir atomun proton sayısı 13, nötron sa-
yısı proton sayısından 1 fazla ve elektron sayısı proton sayı-sından 3 eksiktir.
Buna göre, bu atoma ait iyonun gösterimi nasıl olma-lıdır?
ÇözümX atomunun proton sayısı 13 olduğuna göre nötron sayısı
14’tür. O hâlde, Kütle No = proton sayısı + nötron sayısı ba-ğıntısından,
Kütle No = 13 + 14 = 27 bulunur.
Elektron sayısı proton sayısından 3 eksik olduğuna göre, bu iyonun 10 elektronu vardır. O hâlde iyon yükünü bulalım.
iy = p – e– sayısı bağıntısından, iy = 13 – 10 = +3 bulunur.
Kütle No sembolün sol üst kısmına, proton sayısı sembo-lün sol alt kısmına ve iyon yükü sembolün sağ üst kısmına yazıldığına göre, bu iyonun gösterimi
27
13X 3+
şeklinde olmalıdır.
Sıra Sizde - 31. Aşağıdaki tabloda atomların proton, nötron ve nük-
leon sayılarını bularak tabloyu doldurunuz.
İzotoplar12
6C
13
6C
14
6C
Proton sayısı
Nükleon sayısı
Nötron sayısı
2. • İzoton atomların nötron sayıları aynı, proton sayıları farklıdır.
• İzobar atomların proton ve nötron sayıları farklı, kütle numaraları aynıdır.
Bu bilgilere göre,
I. 39
19X ve
40
20Y birbirinin izotonudur.
II. 80
38Z ve
80
36T birbirinin izobarıdır.
III. 12
6M ve
14
6L birbirinin izotonudur.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
3. 13Al3+, 8O2–, 12Mg2+ ve 10Ne atom ve iyonları izoelektro-
nik midir?
72 73
4. Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerleri uygun şekilde doldurunuz.
a. Atom altı taneciklerden en son keşfedileni ................... dur.
b. Bir elementin bütün özelliklerini gösteren en küçük biri-mine ................................. denir.
c. Bir atomun çekirdeğinde protonlar ve .......................... bulunur.
ç. Bir protonun kütlesi yaklaşık ................................... dir.
d. Bir atomda proton, nötron ve elektron sayılarının topla-mı, toplam .......................................... sayısını verir.
e. İzotop atomların ............................... sayıları aynı, nöt-ron sayıları farklıdır.
f. Kütle numaraları aynı, atom numaraları farklı atomlara ............................................ atomlar denir.
5. Aşağıdaki açık uçlu soruları cevaplayınız.
1. 40
20Ca 2+ iyonu için;
a. Çekirdek yükü kaçtır?
...........................................................................................
b. İyon yükü kaçtır?
...........................................................................................
c. Nötron sayısı kaçtır?
...........................................................................................
ç. Toplam nükleon sayısı kaçtır?
...........................................................................................
d. Toplam tanecik sayısı kaçtır?
...........................................................................................
6. 14
7N ,
12
6C ,
14
6C ,
16
8O atomlarından;
a. Hangileri izotop atomlardır?
...........................................................................................
b. Hangileri izoton atomlardır?
...........................................................................................
c. Hangileri izobar atomlardır?
...........................................................................................72 73
2. ÜNİTE
Periyodik Sistem
2.3.1. Periyodik Tablonun Oluşturulması
2.3.2. Periyodik Tablo ve Özellikleri
2.3.3. Periyodik Tablodaki Bazı Atomların Katman-Elektron Dağılımı
2.3.4. Periyodik Tablodaki Elementlerin Sınıflandırılması
2.3.5. Periyodik Özellikler
Periyodik Sistem
2 .3. BÖLÜM
Elementler, aynı tür atom içeren saf maddelerdir. Örneğin gümüş (Ag) elementi gümüş atomları, oksijen (O) elementi oksijen atomları, hidrojen (H) elementi hidrojen atomları içerir. Bilim insanları yap-tıkları deney ve gözlemlerle birbirinden farklı element atomlarını buldular ve bulunan element atomları için liste oluşturdular. Bilinen elementlerin sayısı, cevher analizleri ile birlikte hız kazandı. 19. yüzyılda keşfedilen kütle spektrometresi, kimyagerlerin daha çok element keşfetmesini sağladı.
Bilim insanları elementleri bulup listeler oluşturuyorlardı ancak benzer özellik gösteren ya da gös-termeyen ayrımı yapılmıyordu. Yapılan çalışmalarla bazı elementlerin birbirine çok benzer özellik gös-terdiği bazılarının ise hiçbir özelliğinin ortak olmadığı gözlendi.
Öğreneceğimiz KavramlarPeriyodik sistem, grup, periyot, metal, ametal, yarı metal, iyon, atom yarıçapı, iyonlaşma enerji-si, elektron ilgisi, elektronegatiflik.
Neler Öğreneceğiz?∆ Periyodik tablonun tarihî gelişimini,
∆ Atomların katman-elektron dağılımını,
∆ Elementleri periyodik tablodaki yerlerine göre sınıflandırmayı,
∆ Periyodik özelliklerin değişme eğilimlerini.
74 75
Periyodik sistemin oluşmasında ve bugüne gelmesin-de birçok bilim insanının katkısı olmuştur. Bilimsel olarak ilk keşfedilen element olan fosforu, 1649’da Henning Brand (Henig Brend) kimyasal tepkimeleri kullanarak bulmuştur. Fransız kimyager Antoine Lavoisier yaklaşık 33 elementi bi-liyordu. 1789’da bu elementleri bir tabloda toplayarak gaz, metal, ametal ve toprak elementleri diye ayırmaya çalışmış-tır. 1869’da keşfedilen element sayısı ise 63 olmuştur. Bilinen element sayısı arttıkça bilim insanları da elementleri özellikle-rine göre sınıflandırmaya başladılar.
O yıllarda elementlerin atomik kütlelerini, kimyasal ve fi-ziksel özelliklerinin bir kısmını belirlemişlerdi. Bu belirlemelere dayanılarak periyodik tablo oluşturma uğraşları başlamıştır. Dimitri İvanoviç Mendeleyev (Dimitri İvanoviç Mendeleyev) ve Henry Moseley’nin (Henri Mozli) periyodik tabloyu oluşturma çalışmalarını inceleyelim.
Periyodik sistemle ilgili ilk çalışmalar 1829’da Johann Dö-bereiner (Yohan Döbereyner) tarafından yapılmıştır. Döbere-iner, benzer özellikli elementlerin ilk sistematik gruplamasını gerçekleştirmiştir. Birbirine benzer özellikteki elementleri üçlü gruplar hâlinde sınıflandırmıştır. Bu sınıflandırma triadlar ku-ralı olarak bilinir.
1862’de Fransız Jeolog A. E. Beguyer de Chancourtois (Beguyer dö Şankurtua) benzer fiziksel özellik gösteren ele-mentleri dikey sırada olacak biçimde sarmal olarak sıralamış-tır. Ancak bu listede bazı iyonlara ve bileşiklere de yer ver-miştir.
1865’te John Alexander Reina Newlands (Con Aleksandır Reyna Nivlınds) periyodik tabloyu bilinen 62 elementin atom ağırlığına göre sıralamıştır. Elementleri atom kütlelerine göre sıraladığında herhangi bir elementten sonra gelen sekizinci elementin özelliklerinin ilk elementin özellikleri ile benzerlik gösterdiğini gözlemlemiştir. Bu benzerliği müzikteki sekiz te-riminden etkilenerek oktavlar kuralı olarak tanımladı.
Julius Lothar Meyer (Julyis Loter Meyer) ile Dimitri İvano-viç Mendeleyev 1869’da hem Newlands’ın gözlemlerini hem de diğer bazı bilgileri kullanarak birbirinden bağımsız, geniş ve kapsamlı bir periyodik tablo önerdiler.
Meyer (Görsel 2.3.1) elementleri sıralarken fiziksel özel-likleri ön plana çıkarmış, ilk kez valans (elektron dağılımı) kavramını kullanmıştır. Meyer tabloyu oluştururken Mendele-yev’den farklı olarak elementlerin kimyasal özellikleri yerine fiziksel özelliklerini kullanmıştır.
Mendeleyev elementleri “atom kütlelerinin” artışına göre sıralayarak elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinde (proton sayılarında) düzenli bir değişim olduğunu gözlemledi. Yaptığı çalışmada periyodik tabloda soldan sağa gidildikçe element atomlarının proton sayılarının, aynı tabloda yukarıdan aşağıya doğru inildikçe katman sayılarının arttığını gördü.
2.3.1. Periyodik Tablonun Oluşturulması
Bilgi Kutusu
Bir takvimde aynı ay içerisinde haftalar ve günler alt alta getiril-miştir. Buradaki amaç, ilk bakışta hangi günlerin hangi tarihe denk geldiklerini görmektir. Ayın günle-rini gösteren tabloda aynı günlere denk gelen rakamlar aynı sütuna yerleştirilir. Örneğin cumartesi gün-leri cumartesi gününün altına, pa-zar günleri pazar gününün altına sıralanmıştır. Yani aynı günler alt alta getirilmiştir.
Periyodik tabloda da aynı özel-liği taşıyan elementler alt alta geti-rilerek elementlerin incelenmesi ve araştırılması kolaylaştırılmıştır.
Hedefimiz
Periyodik sistemin tarihî gelişim aşamalarını ve böyle bir sisteme neden ihtiyaç duyulduğunu kavra-mak
Sizce
Dünyada yaşayan canlı sayısı ve çeşidi çok fazladır. Bu canlıların tek tek incelenmesi de çok güçtür. Bilim insanları buna nasıl bir çö-züm bulmuştur?
Görsel 2.3.1: Julius Lothar Meyer (1830-1895)
74 75
Mendeleyev’in periyodik sisteminde bazı düzensizlikler
de yok değildir (Görsel 2.3.2). Elementlerin bir kısmı fiziksel
özellik ve kimyasal özelliklerine göre uyum sağlarken atom
kütleleri kriter alındığı için bazı elementlerin periyodik tablo-
daki sıralamasında sapmalar oluyordu. Bu durum başlangıçta
deney hatalarına bağlansa da sonraları periyodik sistemde atom
kütlesi sıralamasının yanlış olduğu ortaya çıktı (Tablo 2.3.1).
Mendeleyev’in periyodik tablo ile ilgili çalışmalarından
yaklaşık 40 yıl sonra İngiliz Fizikçi Henry Moseley (Henri
Mozli) X- ışınları ile yaptığı çalışmalarda atom numaralarını
belirledi. Moseley, periyodik sisteme elementlerin atom nu-
maralarının artışına göre yerleştirilmesi gerektiğini söyledi.
Moseley periyodik sistemi “Elementlerin fiziksel ve kimyasal
özellikleri atom numaralarının bir fonksiyonudur.” şeklinde
yeniden tanımlamıştır.
Moseley’nin çalışmaları ile periyodik sistem bir anlam-da tamamlanmış ve elementler atom numarası artışına göre yatay sıralar ve düşey sütunlar hâlinde düzenlenmiştir. Ele-mentlerin belirli bir sistemde sıralandığı bu tabloya Periyodik Tablo adı verilmiştir.
Elementlerin benzer kimyasal ve fiziksel özellikleri de göz önünde bulundurularak oluşturulan periyodik tabloda; her element bir kutucuğa gelecek şekilde sembolü, atom numa-rası ve önemli fiziksel özellikleriyle beraber gösterilir. Günü-müzdeki periyodik tabloda 118 element belirlenmiştir.
Bu elementlerden 92 tanesinin doğada varlığı tespit edil-miştir. Diğerleri ise laboratuvar çalışmalarında bulunmuş ya-pay elementlerdir. Periyodik tabloda elementlerin sembolleri yer alır. Bu sembollerin hangi kurallara göre yazıldığını ilk bö-lümde öğrenmiştik.
Tablo 2.3.1: Mendeleyev’in bulduğu elementler
Görsel 2.3.2: Dimitri İvano-viç Mendeleyev
(1834-1907)
Mendeleyev’in periyodik tablo-su 1869’da, Meyer’in periyodik tab-losu 1870’te yayımlandı. Mendele-yev, o dönemde bilinen elementleri özelliklerine göre sıralarken periyo-dik sistemde bazı boşluklar oldu-ğunu gördü. Daha belirlenmemiş elementlerin olduğunu, zamanla bu boşlukların dolacağını söyledi. Za-manla bu elementler bulunmuş ve yerlerine yerleştirilmiştir.
NOT
76 77
2.3.2. Periyodik Tablo ve ÖzellikleriModern periyodik sistem, elementlerin artan atom numa-
ralarına göre sıralanması ile oluşturulmuştur. Periyodik tablo-da yatay sıralara periyot, düşey sıralara da grup adı verilir. 7 tane periyot (yatay sıra, satır), 18 tane de grup (düşey sıra, sütun) vardır (Tablo 2.3.2).
GruplarPeriyodik tablodaki dikey sütunlara grup denir. Aynı grup-
ta bulunan elementlerin kimyasal özellikleri benzerdir.Yeni sisteme göre periyodik tabloda 18 sütun (grup) vardır. Grup-lar soldan sağa doğru 1’den 18’e kadar numaralandırılır. Eski sistemde 8 tane A, 8 tane B olmak üzere 16 grup vardır. Pe-riyodik tablo incelendiğinde 8B grubu 3 sütunu kapsar. 1A ve 2A grubundan sonra 4. periyottan itibaren 3B grubu başlar.
Lantanit ve aktinitler 3B grubu ile benzer özellikler göster-diğinden bu yatay sütunların tamamı 3B grubu elementleridir.
Periyodik tabloda bulunan grupların sıralaması; 1A, 2A, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B, 8B, 8B, 1B, 2B, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A şeklindedir.
Periyodik Sistemin Bazı GruplarıPeriyodik sistemde yer alan elementler bazı benzer özel-
liklerine göre gruplandırılmıştır. Bu gruplardan bazılarının özel isimleri vardır.
1A grubu: Alkali metaller2A grubu: Toprak alkali metaller3A grubu: Toprak metalleri7A grubu: Halojenler8A grubu: Soy gazlarB grubu: Geçiş metalleriPeriyotlarPeriyodik sistemde toplam 7 tane periyot (yatay sıra) bu-
lunur. Periyotlar boyunca elementlerin özellikleri de değişir. Periyodik tablodaki periyotlar (satırlar) enerji düzeylerini (kat-manları) temsil eder. Yani periyodik tabloda 7 enerji düzeyi (katman) bulunur.
Periyodik tablonun en altında bulunan iki sıra “iç geçiş metalleri” diye adlandırılır. Altıncı periyotta
57La ile
71Lu arasın-
daki elementler lantanitler olarak adlandırılır. Atom numarası
89Ac ile
103Lr arasındaki elementlerin yer aldığı yedinci periyot
ise aktinitler olarak adlandırılır.Periyodik tablo incelendiğinde aşağıdaki bazı özelliklere
ulaşılabilir.• 1. periyotta yalnız iki element vardır. Bunlar H (hidrojen)
ve He’dur.• 2. periyotta 8 element vardır. Bu periyot Li ile başlar, Ne
ile biter.• 3. periyotta 8 element vardır. Bu periyot Na ile başlar,
Ar ile biter.• 4. periyotta 18 element vardır. • 5. periyotta 18 element vardır. • 6. periyotta 32 element vardır. • 7. periyotta 32 element vardır.
Hedefimiz
Periyodik tabloyu, sistemini ve tablodaki atomların özelliklerini kavramak
Sizce
“Periyodik” kelimesi ne anlama gelir, nerelerde kullanılır?
Bilgi Kutusu
Periyodik tablo, elementlerin benzer kimyasal özelliklerine göre yerleştirilmiş olduğu bir sistemdir.
Belki önümüzdeki yıllarda daha başka elementler bulunup periyo-dik tabloya yeni bir periyot eklene-bilir. Yani “118 elementten başka element bulunamaz.” diyemeyiz.
Bilgi Kutusu
Periyodik tabloda bulunan ele-mentler ile bunların dışında var olup da bilmediğimiz elementler evreni oluşturan temel tanecikler-dir.
Periyodik tabloda bulunan her bir elementin kendine ait özellikleri ve buna bağlı olarak bir yeri vardır. Elementlerin periyodik tablodaki yeri atom numarası ile belirlenir. Elementlerin bu yerleri o elementin bütün özellikleri ile ilgili bilgiyi içerir.
76 77
Tabl
o 2.
3.2:
Per
iyod
ik ta
blod
a gr
up v
e pe
riyot
lar
Cu
63.5
5
29Zn
65.3
9
30
Ag
47C
d48
Au
197
Hg
200.
5
B10
.81
5
Al
26.9
8
13
Ga
69.7
2
31
In49
Tl20
4.4 Nh
(286
)
C12
.01
6
Si
28.0
9
14
Ge
72.5
9
32
Sn
50
Pb
207.
2 Fl(2
89)
N14
.01
7
P30
.97
15
As
74.9
2
33
Sb
51
Bi
209 M
c(2
89)
O16 8
S32
.07
16
Se
78.9
6
34
Te52
Po
(209
) Lv(2
93)
F19 9
Cl
35.4
5
17
Br
79.9
35
I53
At
(210
) Ts(2
94)
He
4.00
3
2
Ne
20.1
8
10
Ar
39.9
5
18
Kr
83.8
36
Xe54
Rn
(222
) Og
(294
)
Rg
(280
)
Cn
(285
)
H1.
008
1
Li
6.94
1
3B
e9.
012
4
Na
22.9
9
11M
g
24.3
1
12
K
39.1
0
19C
a
40.0
8
20S
c
44.9
6
21Ti
47.8
8
22V
50.9
4
23C
r
52 24M
n
54.9
4
25Fe
55.8
5
26C
o
58.4
7
27N
i
58.6
9
28
Rb
37S
r38
Y39
Zr40
Nb
41M
o42
Tc43
Ru
44R
h45
Pd
46
Cs
132.
9
Ba
137.
3
La13
8.9
Hf
178.
5
Ta18
0.9
W18
3.9
Re
186.
2
Os
190.
2
Ir19
2.2
Pt
195.
1
7980
8182
8384
8586
5556
5772
7374
7576
7778
Fr(2
23)
Ra
(226
)
Ac
(227
)
Rf
(265
)
Db
(268
)
Sg
(271
)
Bh
(270
)
Hs
(277
)
Mt
(276
)
Ds
(281
)
113
114
115
116
117
118
111
112
8788
8910
410
510
610
710
810
911
0
ErTm
Yb
No
Lu LrFm
Md
Ce
6
1
1M
etal
ler
Yar
ı-met
alle
r
Am
etal
ler
Asa
l gaz
lar (
Soy
gaz
lar)
Rad
yoak
tif e
lem
entle
r
2
36
9
13
47
10
14
58
11
15
12
1617
181A
2A
3B6B
8B
3A
4B7B
8B
4A
5B8B
1B
5A
2B
6A7A
8A
3 5
LANT
ANİT
LER
AKTİ
NİTL
ER7
2 4 6 7
Pr
Nd
Pm
Sm
EuG
dTb
Dy
Ho
167.
316
8.9
173
175
140.
114
0.9
144.
2(1
47)
150.
415
215
7.3
158.
916
2.5
164.
9
6869
7071
5859
6061
6263
6465
6667
ThP
aU
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es(2
54)
(257
)(2
53)
(256
)23
2(2
31)
(238
)(2
37(2
42)
(243
)(2
47)
(247
)(2
49)
(254
)
102
103
100
101
9091
9293
9495
9697
9899
107.
911
2.4
114.
811
8.7
121.
812
7.6
126.
913
1.3
85.4
787
.62
91.2
291
.91
95.9
4(9
8)10
1.1
102.
910
6.4
88.9
1
« « ««
« «
78 79
2.3.3. Periyodik Tablodaki Bazı Atomların Katman- Elektron Dağılımı
Elementlerin Periyodik Tabloda Yerlerinin BulunmasıElementlerin periyodik tablodaki yerini atom numarala-
rı belirler. Elementlerin atom numarası çekirdek tepkimele-ri dışındaki tepkimelerde değişmez. Bu bölümde periyodik tablodaki ilk 20 elementle ilgili çalışma yapacağız. Diğer ele-mentlerin periyodik tablodaki yerlerini bulmayı ise 11. sınıfta öğreneceğiz.
Elementlerin periyodik tablodaki yerleri proton sayısı yani temel hâl elektron dağılımı ile belirlenir. İyonların ve uyarılmış atomların elektron dağılımı bu amaçla kullanılmaz.
Katman-Elektron DağılımıAtomların periyodik tablodaki yerlerini bulurken Nobel ödül-
lü kimyacı Linus Carl Pauling (Linus Karl Poling) (Görsel 2.3.3) tarafından önerilen katman-elektron dağılımını kullanacağız. Bu model element atomlarının davranışlarını ve periyodik tab-lonun nasıl oluştuğunu anlamamıza yardımcı olacağı gibi, 3. ünitede atomların bileşik oluştururken nasıl bağ yaptığını da daha iyi kavramamızı sağlayacak.
Bildiğiniz gibi nötr bir atomda proton sayısı elektron sayısı-na eşittir. Elementlerin proton sayılarına göre katman-elektron dağılımı yazılarak periyodik tablodaki periyot ve grup numarası belirlenir.
Atomda bulunan elektronlar atom çekirdeğine belirli uzak-lıklardaki enerji düzeylerinde yani katmanlarda bulunur. Enerji katmanları “n” (n = 1, 2, 3, 4,...) sayısı ile gösterilir. Bir atomda en fazla 7 katman bulunur. Katman sayıları rakamlarla göste-rildiği gibi belirli harflerle de gösterilebilir (Şekil 2.3.1).
Görsel 2.3.3: Linus Carl Pau-ling (1901-1994)
Hedefimiz
Periyodik tablodaki ilk 20 ato-mun katman-elektron dağılımının nasıl yapıldığını kavramak
Sizce
Periyodik tabloda aynı gruptaki elementler benzer özelliklere sa-hiptir. Aynı grupta bulunan atom-ların atom numaralarını ezbere mi bilmeliyiz?
Şekil 2.3.1: Atom katmanlarının gösterilişi
+
n = 1
n = 2
n = 3n = 4
n = 5
n = 6
n = 7
K L M N O P Q
78 79
Periyodik tabloda ilk 20 elementin katman-elektron dağılımı
Her katmanın bulundurabileceği maksimum elektron sayısı 2n2 formülüyle hesaplanır. Tablo 2.3.3’te her katmanın alabileceği maksimum elektron sayıları gösterilmiştir.
Katman-elektron dağılımı yapılırken elektronlar katmanlara atom çekirdeğine en yakın olandan başlanarak yerleştirilir. Elektronlar belirli bir sıra ile katmana dolmadan sonraki katmana yazılmaz.
Tablo 2.3.3: Katman-elektron sayıları
Katman (n) rakamla Katman (n) harfle Katmandaki maksimum e_ sayısı (2n2)
1 K 2 . 12 = 2
2 L 2 . 22 = 8
3 M 2 . 32 = 18
4 N 2 . 42 = 32
1H 1e_
n=1
6C 2e_
n=1 2
4e_ 11
Na 2e_
n=1 2 3
8e_ 1e_ 16
S 2e_
n=1 2 3
8e_ 6e_
2He 2e_
n=1
7N 2e_
n=1 2
5e_ 12
Mg 2e_
n=1 2 3
8e_ 2e_ 17
Cl 2e_
n=1 2 3
8e_ 7e_
3Li 2e_
n=1 2
1e_ 8O 2e_
n=1 2
6e_ 13
Al 2e_
n=1 2 3
8e_ 3e_ 18
Ar 2e_
n=1 2 3
8e_ 8e_
4Be 2e_
n=1 2
2e_ 9F 2e_
n=1 2
7e_ 14
Si 2e_
n=1 2 3
8e_ 4e_ 19
K 2e_
n=1 2 3 4
8e_ 8e_ 1e_
5B 2e_
n=1 2
3e_ 10
Ne 2e_
n=1 2
8e_ 15
P 2e_
n=1 2 3
8e_ 5e_ 20
Ca 2e_
n=1 2 3 4
8e_ 8e_ 2e_
80 81
Bilgi Kutusu
Bir atomun katman-elektron da-ğılımı yapıldığında elementin kat-man sayısı aynı zamanda o elemen-tin periyot numarasıdır.
Bilgi Kutusu
Bir atomun katman-elektron da-ğılımında son katmandaki elektron sayısına değerlik elektron sayısı denir.
Şekil 2.3.2: Sodyum elementinin katman-elektron dağılımı
2 8 111Na
11Na element atomunun katman-elektron dağılımında
(Şekil 2.3.2), ilk katmanda 2e_, ikinci katmanda 8e_ ve üçüncü katmanda da 1e_ olmak üzere toplam 11 elektron (11
Na) bulunmaktadır.
Sodyumun (11
Na) 11 tane elektronu katman-elektron dağı-lımına göre 2, 8, 1 şeklinde yazılır.
Periyodik tabloyu incelediğinizde;
1. periyotta 2,
2. periyotta 8,
3. periyotta 8,
4. periyotta 18,
5. periyotta 18,
6. periyotta 32,
7. periyotta 32 olmak üzere toplam 118 element vardır. Katman-elektron dağılımı yapılırken yukarıdaki sayılar (2, 8, 8, 18, 18, 32, 32) dikkate alınır.
Yukarıdaki örneklerde görüldüğü gibi katman-elektron dağılımı yazılırken bir katman tam dolmadan daha dışarıdaki katmana elektron yerleştirilmez.
Katman-elektron dağılımı yapılırken aşağıdaki yazılımlara dikkat ediniz.
1H 1e_
n=1
Hidrojenin 1 e_ olduğu için 1. katmana 1e_ yazılmıştır.
5B 2e_
n=1 2
3e_ 10
Ne 2e_
n=1 2
8e_
15P 2e_
n=1 2 3
8e_ 5e_ 20
Ca 2e_
n=1 2 3 4
8e_ 8e_ 2e_
80 81
2He 2e_
n=1
He’un 2e_ olduğu için 1. katmana 2e_ yazılmıştır.
3Li 2e_
n=1 2
1e_
Li’un 3e_ olduğu için 1. katmana 2e_, 2. katmana 1e_ yazıl-mıştır.
19K 2e_
n=1 2 3 4
8e_ 8e_ 1e_
K’un katman-elektron dağılımından 1. katmana 2e_, 2. katmana 8e_, 3. katmana 8e_ ve 4. katmana 1e_ yazarak top-lam 19e– yerleştirilir.
Elementlerin Periyodik Tablodaki Yerinin BulunmasıAtom temel hâlde iken yazılan katman-elektron dağılımın-
daki toplam katman sayısı, o atomun periyot numarasını verir.
Katman-elektron dağılımı yazıldığında en dış katmandaki elektron sayısı (değerlik elektron sayısı) grup numarasını verir.
Örneğin; 8O element atomu için periyot ve grup numara-
sını bulalım.
8O 2e_
n=1 2
6e_
8O atomunun katman-elektron dağılımındaki toplam kat-
man sayısı iki olduğundan periyodik sistemde 2. periyotta bulunur. Son katmanında 6 elektron bulunduğundan 6A gru-bundadır. IUPAC sistemine göre 6A grubu 16. grup demektir.
17
Cl 2e_
n=1 2 3
8e_ 7e_
Toplam katman sayısı üç olduğu için 3. periyot, son kat-manında 7e_ bulunduğu için 7A grubundadır (17. grup).
Sıra Sizde - 43Li,
14Si ve
16S atomlarının periyot ve grup numarasını bu-
lunuz.
Bilgi Kutusu
Periyodik cetvelde;
Toplam 7 periyot vardır.
8 tane A grubu ve 8 tane B gru-bu olmak üzere toplam 16 grup vardır.
2He elementi son katmanı tam
dolu olduğu için bir soy gazdır.
2He 2e
n=1
Son katmanında 2 elektron ol-masına rağmen 8A grubundadır. IUPAC’a göre 18. grup elementidir.
NOT
Helyum (2He)
veya 2He
2e_
NOT
82 83
Tablo 2.3.4: Periyodik tabloda ilk 20 elementin katman-elektron (e_) dağılımı gösterimiHidrojen (
1H)
Helyum (2He)
Lityum (3Li)
Berilyum (4Be)
Bor (5B)
Karbon (6C)
Azot (7N)
Oksijen (8O)
Flor (9F)
Neon (10
Ne)
Sodyum (11
Na)
Magnezyum (12
Mg)
Alüminyum (13
Al)
Silisyum (14
Si)
Fosfor (15
P)
Kükürt (16
S)
Klor (17
Cl)
Argon (18
Ar)
Potasyum (19
K)
Kalsiyum (20
Ca)
1. katman = 1. periyot1e- = 1A grubu
1. katman = 1. periyot2e- = 8A grubu
2. katman = 2. periyot1e_ = 1A grubu
2. katman = 2. periyot2e_ = 2A grubu
2. katman = 2. periyot3e_ = 3A grubu
2. katman = 2. periyot4e- = 4A grubu
2. katman = 2. periyot5e- = 5A grubu
2. katman = 2. periyot6e_ = 6A grubu
2. katman = 2. periyot7e_ = 7A grubu
2. katman = 2. periyot8e_ = 8A grubu
3. katman=3. periyot1e- = 1A grubu
3. katman = 3. periyot2e- = 2A grubu
3. katman = 3. periyot3e_ = 3A grubu
3. katman = 3. periyot4e_ = 4A grubu
3. katman = 3. periyot5e_ = 5A grubu
3. katman = 3. periyot6e- = 6A grubu
3. katman = 3. periyot7e- = 7A grubu
3. katman = 3. periyot8e_ = 8A grubu
4. katman = 4. periyot1e_ = 1A grubu
4. katman = 4. periyot2e_= 2A grubu
Periyodik cetveldeki ilk 20 elementin katman-elektron dağılımı aşağıda verilmiştir (Tablo 2.3.4).
82 83
Buraya kadar A gruplarının grup numarasını bulmayı öğ-rendik. Katman-elektron dağılımı B gruplarındaki birçok ele-ment için yeterli değildir. Yeterli gruplandırma 11. sınıftaki “Modern Atom Teorisi”ndeki elektron dağılımı (orbital elekt-ron dağılımı) konusunda anlatılacaktır.
B gruplarına (2A grubu element-leri ile 3A grubu elementleri arasın-da olduğu için) geçiş elementleri denir.
NOT
1. 5X ve
13Y atomları için;
I. Katman sayıları X > Y’dir.
II. En son katmanlardaki elektron sayıları eşittir.
III. L katmanlarındaki elektron sayıları eşittir.
ifadelerinden hangisi doğrudur?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III
D) I ve II E) I, II ve III
2. Aşağıda atom numaraları verilen elementlerin katman-e-lektron dağılımını, periyodunu, grup numarasını belirtiniz.
Sıra Sizde - 5
Element Katman-elektron dağılımı Periyodu Grubu
a. 1X
b. 3Y
c. 6Z
d. 8T
e. 10
U
f. 12
V
g. 15
W
h. 17
R
i. 18
S
j. 19
P
Birlikte Yapalım3. periyot 5A grubunda bulunan elementin atom nu-
marası kaçtır?ÇözümElementin 3. katmanında 5e_ vardır.
?X 2e_
n=1 2 3
8e_ 5e_
katman-elektron dağılımına göre atom numarası 15’tir.
84 85
Elementlerin SınıflandırılmasıPeriyodik tabloda her grubu oluşturan elementler benzer
fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olup belli başlı dört grup-ta gösterilir. Bu gruplar; metaller, ametaller, yarı metaller ve asal gazlar grubudur. Periyodik tabloyu dikkatlice incelerse-niz elementlerin büyük çoğunluğunun metallerden oluştuğu-nu, tablonun sol ve orta kısımlarında olduklarını görürsünüz. Daha sonra gelen yarı metaller ise metallerle ametaller arasın-da yer alan ve sayıları az olan bor (B), silisyum (Si), german-yum (Ge), arsenik (As), antimon (Sb), tellür (Te) ve polonyum (Po) elementlerinden oluşur. Ametaller ise tablonun sağ üst kısmına doğru yoğunlaşmıştır. Asal gazlar (soy gazlar) ise en sağda 8A grubunda bulunur. Periyodik tabloda 18 grup bu-lunur.
Günümüz teknolojisinde periyodik tablodaki elementler-den yararlanılarak kara, deniz ve hava taşıtları, savunma ve uzay sistemleri, son derece sağlam, dayanıklı yapı ve inşaat malzemeleri üretilmektedir.
MetallerMetaller; sağlık sektöründe, haberleşme ve uzay teknoloji-
lerinde, ulaştırma araç gereçlerinde, onlarca kat yüksekliğinde çeşitli binaların yapımında hayatımızın en önemli araç gereç-lerini sağlarken kullandığımız maddelerdir. Metallerin ilk keş-fedileni altın (Au) ve bakır (Cu) olup bunları kalay (Sn) ve demir (Fe) izlemiştir. Günümüzde modern kimyanın gelişmesiyle bir-likte malzeme bilimindeki gelişmeler muhteşemdir. Aşağıdaki periyodik tabloda metaller gösterilmiştir (Tablo 2.3.5).
2.3.4. Periyodik Tablodaki Elementlerin Sınıflandırılması
Tablo 2.3.5: Periyodik tablodaki metaller
Hedefimiz
Periyodik tablodaki elementle-ri özelliklerine göre sınıflandırarak özel adlarını kavramak
Bilgi Kutusu
Oda koşullarında 80
Hg (cıva) sıvı hâlde bulunur.
Sizce
Kitaplar kütüphanelerdeki rafla-ra hangi özelliklerine göre yerleşti-rilmelidir?
Cu63.55
29
Zn65.39
30
Ag107.9
47
Cd112.4
48
Au197
79
Hg200.5
80
Al26.98
13
Ga69.72
31
In114.8
49
Tl204.4
81
Nh(286)
113
Sn118.7
50
Pb207.2
82
Fl(289)
114
Bi209
83
Mc(289)
115
Lv(293)
116
Ts(294)
117
Rg(280)
111
Cn(285)
112
1
Li6.941
3
Be9.012
4
Na22.99
11
Mg24.31
12
K39.10
19
Ca40.08
20
Sc44.96
21
Ti47.88
22
V50.94
23
Cr52
24
Mn54.94
25
Fe55.85
26
Co58.47
27
Ni58.69
28
Rb85.47
37
Sr87.62
38
Y88.91
39
Zr91.22
40
Nb91.91
41
Mo95.94
42
Tc(98)
43
Ru101.1
44
Rh102.9
45
Pd106.4
46
Cs132.9
55
Ba137.3
56
La138.9
57
Hf178.5
72
Ta180.9
73
W183.9
74
Re186.2
75
Os190.2
76
Ir192.2
77
Pt195.1
78
Fr(223)
87
Ra(226)
88
Ac(227)
89
Rf(265)
104
Db(268)
105
Sg(271)
106
Bh(270)
107
Hs(277)
108
Mt(276)
109
Ds(281)
110
Er167.3
68
Tm168.9
69
Yb173
70
No(254)
102
Lu175
71
Lr(257)
103
Fm(253)
100
Md(256)
101
Ce6
1
1
Metaller
Radyoaktif Elementler2
3 6 9
13
4 7 10
14
5 8 11
15
12
16 17
181A
2A
3B 6B 8B
3A
4B 7B 8B
4A
5B 8B 1B
5A
2B
6A 7A
8A
3
5
LANTANİTLER
AKTİNİTLER 7
2
4
6
7
140.1
58
Pr140.9
59
Nd144.2
60
Pm(147)
61
Sm150.4
62
Eu152
63
Gd157.3
64
Tb158.9
65
Dy162.5
66
Ho164.9
67
Th232
90
Pa(231)
91
U(238)
92
Np(237
93
Pu(242)
94
Am(243)
95
Cm(247)
96
Bk(247)
97
Cf(249)
98
Es(254)
99
84 85
Doğadaki metaller incelenerek hepsinin sahip olduğu or-tak özellikler belirlenmiştir.
Metallerin genel özellikleri1. Isı ve elektriği iyi iletir.
2. Genellikle tel ve levha hâline getirilebilir.
3. Oda koşullarında cıva (Hg) hariç katıdır.
4. Yeni kesilmiş yüzeyleri parlaktır. Kendilerine özgü me-talik parlaklıkları vardır.
5. Sulu çözeltileri bazik özellik taşır.
6. Erime ve kaynama noktaları yüksektir.
7. Kendi aralarında bileşik yapmaz, homojen karışımlar olan alaşımları oluşturur.
8. Elektron vermeye yatkın olduklarından bileşiklerinde daima artı (+) yüklü katyonlar oluşturur.
9. Ametallerle (elektron alışverişi ile) iyonik bileşik yapar.
10. Tek atomludur (Mono atomiktir.).
Yukarıda genel özellikleri verilen metallerin günlük ha-yatta birçok kullanım alanı mevcut olup bunlardan bazıları Görsel 2.3.4, 2.3.5, 2.3.6, 2.3.7, 2.3.8’de verilmiştir.
Görsel 2.3.7: Alüminyum metalinin kullanıldığı motor.
Görsel 2.3.8: Bakır metalinden yapıl-mış fincan takımı
Görsel 2.3.6: Altın doğada saf olarak bulunabilen bir metal olup elektronik araçlarda, uydularda, madalyalarda, süs eşyası ve takılarda, mücevher
yapımında bolca kullanılır.
Görsel 2.3.4: Tren ve rayların yapı-mında metal kullanılır.
Görsel 2.3.5: Yaklaşık 7.000 yıldır bilinen Ag (gümüş) elementi en iyi
iletken metaldir. Daha çok süs eşyası olarak kullanılır.
86 87
AmetallerPeriyodik tabloda ametalleri oluşturan elementler oda ko-
şularında katı, sıvı veya gaz hâlinde olabilirler. Örneğin oda koşullarında kükürt (S), karbon (C), iyot (I
2) katı iken brom (Br
2)
sıvıdır. Hidrojen (H2), azot (N
2), oksijen (O
2), flor (F
2), klor (Cl
2)
ise oda koşullarında gaz hâlde olan ametallerdir (Tablo 2.3.6).Ametallerin genel özellikleriAmetallerin katman-elektron dağılımları yapıldığında son
katmanlarındaki değerlik elektron sayıları dört, beş, altı ya da yedi tane olabilir. Bu elementlerden flor (F
2), klor (Cl
2) ve oksi-
jen (O2) elektron ilgisi en büyük olan elementler olup kimyasal
tepkimelerde elektron alarak eksi (-) yüklü anyonlar hâline ge-lir ve oktetlerini tamamlar.
Ametaller genel olarak periyodik tablonun sağında yer alan 4A, 5A, 6A ve 7A grubu elementleri olup ısı ve elektrik iletkenliği yok denecek kadar azdır (grafit hariç). Kırılgan yapılı oldukları için şekil verilemez. Bir kısım ametaller oda sıcaklı-ğında gaz hâlinde bulunur. Bu elementler de hayatımızda çok önemli kullanım alanlarına sahiptir (Görsel 2.3.9, 2.3.10).
Ametallerin özelliklerini aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:
1. Isı ve elektriği iletmez (grafit hariç).
2. Tel ve levha hâline getirilemez, dövülüp şekil verilemez.
3. Metallerle tepkimelerinden iyonik yapılı tuzları oluşturur.
4. Metallerle ve kendi aralarında bileşik oluştururlar. Me-tallerle yapmış oldukları bileşiklerde elektron alırken, kendi aralarında oluşturdukları bileşiklerinde elektronlarını ortakla-şa kullanır.
5. Yüzeyleri mattır.
6. Erime ve kaynama noktaları metallere göre düşüktür.
7. Elementleri moleküllü yapıya sahiptir (H2, O
2, P
4, ... gibi)
Tablo 2.3.6: Periyodik tablodaki ametaller sağ üst köşede bulunur
Görsel 2.3.9: Azot (N2) canlı organizmalar için çok önem-lidir. Bazı bileşikleri gübre,
plastik ve patlayıcı yapımın-da kullanılır.
Görsel 2.3.10: Selenyum (Se) iletkenliği ışık varlığında arttığından fotoelektrik cihaz-lar ve fotokopi makinelerinde
kullanılır.
C12.01
6
N14.01
7
P30.97
15
O16
8
S32.07
16
Se78.96
34
F19
9
Cl35.45
17
Br79.9
35
I126.9
53
At(210)
85
H1.008
1
3
1
1
Ametaller2
3 6 9
13
4 7 10
14
5 8 11
15
12
16 17
181A
2A
3B 6B 8B4B 7B 8B
4A
5B 8B 1B
5A
2B
6A 7A
8A
3
5
2
4
6
7
86 87
Yarı MetallerPeriyodik tabloda metallerle ametaller arasında yer alan
ve sayıları çok az olan element grubudur (Tablo 2.3.7). Bu elementler; bor (B), silisyum (Si), germanyum (Ge), arsenik (As), antimon (Sb), tellür (Te) ve polonyumdur (Po). Fiziksel özellikleri açısından metallere, kimyasal özellikleri açısından ametallere benzer. Isıyı ve elektriği ametallerden daha iyi, me-tallerden daha az iletir. Günümüzde yarı metal bileşiklerinin önemli kullanım alanları vardır (Görsel 2.3.11, 2.3.12, 2.3.13).
Tablo 2.3.7: Periyodik tabloda yarı metaller
Görsel 2.3.11: Bor (B) ve bileşikleri günümüzde çok
önemli olup çimento, yapış-tırıcı, dezenfektan, temizlik ürünleri, gübre, yangın sön-dürücü, tekstil ağartıcı, ısıya dayanıklı mutfak ve laboratu-var araç gereçleri yapımında
kullanılır.
Görsel 2.3.12: Silisyum (Si) günümüz endüstrisi için çok önemlidir. Silisyum ve diğer
elementlerle oluşturduğu alaşımları, elektrik iletkenliği, istenildiği gibi ayarlanabilen elektrik devreleri, bilgisayar
çipleri, aydınlatma malzeme-leri yapımında kullanılırken
cam ve seramik endüstrisinin temel maddesidir.
Görsel 2.3.13: Arsenik (As) diğer metallerle alaşım yap-makta kullanılır. Örneğin kur-şuna (Pb) arsenik ve antimon katılarak elde edilen alaşım
kurşunlu akülerde elektrot ola-rak kullanılırken galyum (Ga)
ve indiyumla (In) yaptıkları ala-şımlar elektronik sanayisinde yarı iletkenler olarak kullanılır.
B10.81
5
Si28.09
14
Ge72.59
32
As74.92
33
Sb121.8
51
Te127.6
52
Po(210)
84
1
1
Yarı-metaller2
3 6 9
13
4 7 10
14
5 8 11
15
12
16 17
181A
2A
3B 6B 8B
3A
4B 7B 8B
4A
5B 8B 1B
5A
2B
6A
8A
3
5
2
4
6
7
88 89
Asal Gazlar (Soy gazlar)Periyodik cetvelin 8A grubunda yer alır. Katman-elektron
dağılımında son katmanda He’un (helyum) 2 elektronu, Ne (neon), Ar (argon), Kr (kripton), Xe (ksenon) ve Rn’un (radon) 8 elektronu vardır (Tablo 2.3.8). 1. katmanında en çok 2 elektron bulunması durumu dublet kuralı, diğer katmanlarda en çok 8 elektron bulunması durumu oktet kuralı olarak adlandırılır. Hel-yum dublet, diğer soy gazlar ise oktet kuralına uyar.
Asal gaz elementleri diğer elementlerden çok farklıdır. Tepkimeye girme istekleri çok düşüktür. Az da olsa tepkime-leri olduğundan bilim insanları 8A grubu elementlerine asal gaz demektedirler. Asal gazlara inert gazlar da denir.
Asal gazların tepkime verme eğilimlerinin az olması onla-rı daha kullanışlı hâle getirmektedir (Görsel 2.3.14, 2.3.15, 2.3.16, 2.3.17, 2.3.18). Helyum, yoğunluğu çok düşük oldu-ğundan dalgıç tüplerinde, zeplin ve uçan balonlarda kullanılır. Argon ise kaynak işlerinde kullanılır.
Asal gazların fiziksel özellikleri1. Erime ve kaynama noktaları çok düşüktür.2. Tek atomludur yani mono atomiktir.3. Atmosferde çok az bulunur.4. Doğada gaz hâlinde bulunur.5. Kararlı yapıdadır.
Görsel 2.3.14: Helyum (He) dalgıç tüplerinde oksijenle beraber, soğutucularda ve roket yakıtlarında itici gaz
olarak kullanılır.
Görsel 2.3.15: Neon (Ne) ışıklı ilan panolarında
kullanılır.
Görsel 2.3.17: Kripton (Kr) havaalanı pistlerinin aydınla-
tılmasında kullanılır.
Görsel 2.3.18: Ksenon (Xe) oto-mobil farlarındaki halojen lamba-larında ve yüksek hızdaki fotoğraf
makinesi flaşlarında kullanılır.
Görsel 2.3.16: Argon (Ar) kaynakçılıkta ve bazı tip ampulleri doldurmak için
kullanılır.
Tablo 2.3.8: Periyodik tabloda soy gazlar
He4.003
2
Ne20.18
10
Ar39.95
18
Kr83.8
36
Xe131.3
54
Rn(222)
86
1
1
Asal gazlar
2
3 6 9
13
4 7 10
14
5 8 11
15
12
16 17
181A
2A
3B 6B 8B
3A
4B 7B 8B
4A
5B 8B 1B
5A
2B
6A 7A
8A
3
5
2
4
6
7
88 89
Birlikte Yapalım1. Periyodik tablo ile ilgili aşağıdaki ifadelerden han-
gisi yanlıştır?A) Yatay sıralara periyot denir.B) Düşey sütunlara grup denir.C) 8 tane A grubu vardır.D) B grubu elementlerine geçiş elementleri denir.E) Aynı periyotta bulunan elementlerin kimyasal özellikleri
aynıdır.ÇözümElementlerin proton sayıları birbirinden farklı olduğundan
aynı periyot ya da aynı gruptaki elementlerin kimyasal özel-likleri de farklıdır.
Cevap: E
Sıra Sizde - 61. Aşağıda metal, ametal ve asal gazlara ilişkin bazı özel-
likler verilmiştir.
Bu özellikleri ilgili sınıfla eşleştiriniz.
Ametal
Asal gaz
Metal
5A, 6A, 7A gru-
bundaki element-
lerdir.
Elektron alma
eğilimleri fazladır.
ÖRNEK
Na Ca
Mg K
Kendi aralarında
bileşik oluştur-
mazlar
Bileşiklerinde
daima + değerlikli
olurlar.
ÖRNEK
Cl O
H N
Değerlik katmanları
yeterli sayıda elekt-
ronla doludur.
Kendi aralarında
bileşik oluştururken
elektronları ortakla-
şarak kullanırlar.
ÖRNEK
He Ne
Ar Kr
Elektron verme
eğilimleri fazladır.
Periyodik cetvelin
en kararlı ele-
mentleridir.
En dış enerji kat-
manlarında az
sayıda elektron
bulunur.
90 91
Periyodik tabloya belli kurallara göre yerleştirilen element-
lerin fiziksel ve kimyasal özellikleri aynı periyotta ve aynı grup-
ta oldukça düzenli bir değişim gösterir. Atom çekirdeğindeki
protonlar ile son katmanındaki elektronlar arasındaki etkile-
şimler sonucunda elementlerin bazı özellikleri belirlenebilir.
Elementlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri karşılaştırılabilir.
Bunlardan bir kısmını inceleyelim:
Atom Yarıçapı
Atom yarıçapı, atomun çekirdeği ile son katmanındaki
elektron arasındaki uzaklıktır. Atom yarıçapı metallerde kristal
yapıyı oluşturan atomlar arası uzaklık; ametallerde ise mo-
leküler yapıyı oluşturan atomlar arası uzaklık yardımıyla he-
saplanır. Bir atomun yarıçapı atom çapıyla ve hacmiyle doğru
orantılı olduğu için atom yarıçapı, atom çapı ve atom hacmi
kavramları aynı şekilde değerlendirilir.
Atom yarıçapı karşılaştırılması ile elementlerin erime nok-
tası, kaynama noktası, metalik veya ametalik özelliği, elektron
ilgisi ya da iyonlaşma enerjisi gibi birçok özelliği belirlenebilir.
Periyodik tabloda aynı grupta yukarıdan aşağıya doğru
inildikçe atom yarıçapı genellikle artar. Nedeni yukarıdan aşa-
ğıya inildikçe enerji seviyelerinin sayıca artması (n = 1, 2, 3, ...)
yani atomlardaki katmanların fazlalaşmasıdır. Bu katman faz-
lalaştıkça atom yarıçapı büyür. Gruplarda yukarıdan aşağıya
inildikçe elektron koparmak kolay olduğu için metalik özellik
artar, ametalik özellik azalır.
Periyodik tabloda aynı periyotta soldan sağa doğru gidil-
dikçe proton sayısı (atom numarası), aynı zamanda en yüksek
enerji seviyesinde yer alan elektron sayısı artar. Aynı periyotta
soldan sağa doğru gidilirken katman sayısı değişmez (katman
sayısı = periyot sayısı). Elektron sayısı artar; çekirdekte artan
pozitif yük en yüksek enerji seviyesindeki elektronları kendi-
ne doğru daha fazla çeker. Bu nedenle atom yarıçapı küçü-
lür. Atom yarıçapı küçüldükçe metalik özellik azalır, ametalik
özellik artar. Yandaki 6C,
8O ve
10Ne atomlarının elektron da-
ğılımları incelendiğinde, aynı katmanda olmalarına rağmen bu
atomların elektron sayıları artmıştır.
Atom yarıçapı; bir grupta yukarıdan aşağı gidildikçe artar,
bir periyotta soldan sağa gidildikçe azalır (Tablo 2.3.9).
2.3.5. Periyodik Özellikler
Hedefimiz
Atomların periyodik tablodaki dağılımlarına göre özelliklerinin nasıl değiştiğini kavramak
Sizce
Periyodik sistemde elementle-rin belli bir düzen içinde yerleşmesi ne tür kolaylıklar sağlar?
6C 2e_ 4e_
8O 2e_ 6e_
10Ne
2e_ 8e_
Aynı katmanda (periyotta) olan element atomlarının elektron sayı-larının artışı görülmektedir. Atom çekirdeğindeki proton sayısı art-tıkça elektronlar atom çekirdeği tarafından daha fazla çekilir. Bu nedenle soldan sağa atom yarıçapı küçülür.
NOT
90 91
1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A
H
37
152
He
31
Li
112
Be
85
B C N O F Ne
77 74 73 72 70
186
Na
160
Mg
143 118 110 103 99 98
Al Si P S Cl Ar
227
K
197
Ca
135 123 120 117 114 112
Ga Ge As Se Br Kr
Atom yarıçapı artar.
Atom
yar
ıçap
ı arta
r.
Tablo 1: Pediyodik cetveldeki bazı elementlerin atom yarıçaplarının pm olarak değerleri (1pm = 10 cm) –10
Görüldüğü gibi 3Li ile
19K aynı grupta,
3Li ile
9F aynı periyottadır. Periyodik tabloda yukarıdan aşağı-
ya atom çapı artarken, soldan sağa doğru azalmaktadır.
Bu durumda sıralama; K > Li > F şeklinde olur.
Birlikte Yapalım
3Li,
9F ve
19K’un yarıçaplarını karşılaştırınız.
Çözüm 1 2
3Li 2. periyot - 1A 2e_ 1e_
1 2 3 4
19K 4. periyot - 1A
2e_ 8e_ 8e_ 1e_
1 2
9F 2. periyot -
7A 2e_ 7e_
Tablo 2.3.9: Pediyodik cetveldeki bazı elementlerin atom yarıçaplarının pm (pikometre) olarak değer-leri (1 pm = 10–10 cm)
F19
9
Li6.941
3
K39.10
19
1
1
2
3 6 9
13
4 7 10
14
5 8 11
15
12
16 17
181A
2A
3B 6B 8B
3A
4B 7B 8B
4A
5B 8B 1B
5A
2B
6A 7A
8A
3
2
4
92 93
Bilgi Kutusu
İyonlaşma enerjisi sayısı (İE1,
İE2, İE
3, İE
4...), atomun elektron sa-
yısından fazla olamaz.
Örneğin 1H’in ikinci iyonlaşma
enerjisi (İE2),
2He’un üçüncü iyon-
laşma (İE3) enerjisi olamaz.
1H’in 1 e–’u olduğundan 1. iyon-
laşma enerjisi (İE1),
2He’un 2 e_ u
olduğundan 1. iyonlaşma enerjisi (İE
1) ve 2. iyonlaşma enerjisi (İE
2)
olabilir. Çünkü daha fazla elektron-ları yoktur.
Her seferinde elektron kopar-mak için daha fazla enerji gerekir. Bu yüzden aynı atomdan koparılan elektronlar için iyonlaşma enerjisi değerleri İE
1 < İE
2 < İE
3 ... şeklinde-
dir.
NOT
İyonlaşma Enerjisi
Doğada bulunan birçok madde daha kararlı (daha az ener-jili) olmak ister. Elementlerdeki bu kararlılık ise A gruplarında kendilerini 8A grubuna benzeterek, daha az enerjili duruma geçmek şeklinde görülür. Bunun için ya elektron alırlar ya da elektron verirler. Elektronlar, atom çekirdeğindeki protonlar tarafından çekilir ve elektronları koparmak için bu çekim gü-cünü yenecek kadar enerji vermek gerekir.
Gaz hâlindeki nötr bir atomun son katmanından bir elekt-ron koparmak için gereken enerji miktarına iyonlaşma ener-jisi (İE) ya da birinci iyonlaşma enerjisi (İE
1) denir.
Aynı atomdan daha sonraki elektronları koparmak için ge-reken enerji miktarlarına sırasıyla (İE
2) ikinci iyonlaşma ener-
jisi, (İE3) üçüncü iyonlaşma enerjisi denir.
X gaz hâlinde bir atom ise iyonlaşma enerjileri (İE) aşağı-daki gibi gösterilebilir.
X(g)
+ İE1 X+
(g) + e_
X+(g)
+ İE2 X2+
(g) + e_
X2+(g)
+ İE3 X3+
(g) + e_
Elektron koparılan atom + yüklü (pozitif) iyona dönüşür.
Magnezyum için İE1, İE
2 ve İE
3 aşağıdaki gibidir.
Mg(g) Mg+(g) + e_ İE1= 176,3 kkal/mol
Mg+(g) Mg2+(g) + e_ İE2= 346,7 kkal/mol
Mg2+(g) Mg3+(g) + e_ İE3 = 1848,1 kkal/mol
Görüldüğü gibi iyonlaşma enerjisi değerleri artmaktadır. İE
1 ile İE
2 arasında çok fazla enerji farkı yoktur. Ancak İE
2
ile İE3 arasındaki enerji farkı oldukça fazladır. Bunun nede-
ni, magnezyum atomunun ilk iki elektronunu kolay verip asal gaza benzeme isteğinden kaynaklanır. İki elektronunu verip 2+ yüklü olan Mg2+ iyonu kararlı olduğundan üçüncü elektro-nunu vermek istemez. Bu nedenle İE
3 değeri ilk iki iyonlaşma
enerjisi değerlerinden oldukça büyüktür.
92 93
Periyodik Tabloda İyonlaşma Enerjisi
Gruplarda iyonlaşma enerjisi
Periyodik tabloda aynı grupta yukarıdan aşağıya doğru inildikçe elementlerin atom numaraları artar. Bu elementlerin elektron dağılımı yazıldığında katman sayısı da artar. Elektron-lar atom çekirdeğinden daha uzağa yerleşir ve elektron kopar-mak için daha az enerji gerekli olacağından, gruplardan aşağı doğru inildikçe iyonlaşma enerjisi de azalır. Yandaki tabloda aynı grupta bulunan elementlerin atom yarıçapları ve 1. iyon-laşma enerjileri karşılaştırmalı olarak verilmiştir (Tablo 2.3.10).
Periyotlarda iyonlaşma enerjisiPeriyodik tabloda aynı periyotta soldan sağa doğru gidil-
dikçe atom yarıçapı azalır, iyonlaşma enerjisi (genellikle) artar.
Yapılan deneylerde, 2A grubu elementlerinden elektron koparmak 3A grubu elementlerinden elektron koparmaktan daha zordur. Aynı durum 5A ile 6A grubu elementleri arasında da görülmüştür. Bunun nedeni; elementlerin elektron dağılımı yazıldığında son katmandaki elektronların bulunduğu enerji seviyesinin tam dolu ya da yarı dolu olmasındandır. Bu ko-nunun ayrıntıları 11. sınıfta öğrenilecektir. Yapılan ölçümlerde 2A grubu elementlerinin iyonlaşma enerjilerinin 3A grubu ele-mentlerinden, 5A grubu elementlerinin iyonlaşma enerjilerinin ise 6A grubu elementlerinin iyonlaşma enerjilerinden büyük olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle periyodik tabloda aynı peri-yotta iyonlaşma enerjileri karşılaştırması;
1A < 3A < 2A < 4A < 6A < 5A < 7A < 8A şeklindedir.
Birlikte Yapalım11
Na, 12
Mg ve 13
Al atomlarının 1. iyonlaşma enerjilerini (İE1)
karşılaştırınız.
Çözüm
11Na 3. periyot - 1A
2e_ 8e_ 1e_
12Mg 3. periyot - 2A
2e_ 8e_ 2e_
13Al 3. periyot - 3A
2e_ 8e_ 3e_
11Na,
12Mg ve
13Al atomları aynı periyotta ve sırasıyla 1A,
2A ve 3A gruplarındadır. 1. iyonlaşma enerjisinin sıralanışı 1A < 3A < 2A şeklinde olur.
Bilgi Kutusu
Atom No
1A<3A<2A<4A<6A<5A<7A<8A
İyonlaşma enerjisi-atom numa-rası (proton sayısı) değişim grafiği
İyonlaşma enerjisi
8A
7A5A
6A4A2A
1A
3 4 5 6 7 8 9 10
3A
Tablo 2.3.10: 1A grubu atomlarının yarı-çap ve iyonlaşma enerjisi karşılaştırması
Element simgesi
(1A grubu)
Atom yarıçapı
(pm)
1. iyonlaşma enerjisi
(kkal/mol)
11Na 180 119
19K 220 100
37Rb 235 96,6
55Cs 265 90,1
94 95
1
1
2
3 6 9
13
4 7 10
14
5 8 11
15
12
16 17
181A
2A
3B 6B 8B
3A
4B 7B 8B
4A
5B 8B 1B
5A
2B
6A 7A
8A
3
5
2
4
6
7
Elektron İlgisiGaz fazında nötr hâldeki bir atoma elektron kazandırıldı-
ğında meydana gelen enerji değişimine elektron ilgisi denir. Genel olarak iyonlaşma enerjisi büyük olan elementin elekt-ron ilgisi yüksektir.
Periyodik tabloda soldan sağa elektron ilgisi artar, grup-larda yukarıdan aşağıya doğru gidildikçe elektron ilgisi azalır. Soy gazlar kararlı olduğundan elektron ilgileri yok kabul edilir.
ElektronegatiflikBir molekülde, atomların bağ elektronlarını çekme eğilimi-
dir. Periyodik tabloda en elektronegatif element 2. periyot-7A grubundaki flordur. Elektronegatiflik, iyonlaşma enerjisi ile benzer değişim gösterir. Soy gazların elektronegatiflikleri ol-dukça düşüktür.
Metalik ve Ametalik ÖzelliklerPeriyodik tabloda metallerin iyonlaşma enerjileri düşük,
elektron verme istekleri büyüktür. (Metaller elektron almaz ve bu nedenle de metal iyonları her zaman + değer alır.)
Bir metal ne kadar kolay elektron verebiliyorsa (atom yarı-çapı büyükse) o kadar aktiftir.
Periyodik tabloda, ametallerin iyonlaşma enerjileri ve elektron ilgileri büyüktür. Bir ametal ne kadar kolay elektron alabiliyorsa (atom yarıçapı küçükse) o kadar aktiftir.
Periyodik tabloda aynı grupta yukarıdan aşağıya doğru metalik özellik artar, ametal özellik azalır. Periyodik tabloda aynı periyotta soldan sağa doğru metalik özellik azalır, ame-talik özellik artar.
Periyodik tabloda erime ve kaynama noktaları yukarıdan aşağıya doğru metallerde azalır, ametallerde artar. Periyodik tabloda erime ve kaynama noktaları soldan sağa doğru me-tallerde artar, ametallerde azalır.
Elektron ilgisi azalır.
Elektronegatiflik azalır.
Ametalik özellik azalır.
Metalik özellik artar.
NOT
Periyodik tabloda bazı periyodik özelliklerin değişim yönleri
Aşağıda periyodik özelliklerin değişimi ile ilgili linkler verilmiştir. İnceleyiniz.
http://www.eba.gov.tr/video/izle/4840669cdc2425a0f420db8b28575d3ad7e31c7aa8001
http://www.eba.gov.tr/dunya/detay/773
http://www.eba.gov.tr/video/izle/5933cc61ac414c3b6477a8c45cd7d881052134f0ac002
http://www.eba.gov.tr/video/izle/635387ceb8c6dfefebe971ffcfb98e73eae74d6c93001
http://www.eba.gov.tr/video/izle/0258768dfda2849124a1d9e8ac6892a589cf081ed6006
İNCELEYİNİZ
94 95
Sıra Sizde - 71. Aynı periyotta bulunan
15P,
16S ve
17Cl atomlarının 1.
iyonlaşma enerjilerini (İE1) karşılaştırınız.
2. Atom No
a X
b Y
c Z
Değerlik elektron sayısı
A grubu elementleri olan X, Y ve Z’nin atom numaralarına karşı değerlik elektron sayılarının değişimi grafikteki gibidir. Buna göre X, Y ve Z ile ilgili;
I. Aynı grup elementleridir.
II. Aynı periyot elementleridir.
III. İyonlaşma enerjileri Z > Y > X şeklindedir.
IV. Atom çapları X > Y > Z şeklindedir.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
Birlikte YapalımBir periyotta soldan sağa doğru gidildikçe;
I. Atom yarıçapı azalır.
II. İyonlaşma enerjisi genellikle artar.
III. Metalik özellik azalır.
ifadelerinden hangileri doğru olur?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II
D) II ve III E) I, II ve III
Çözüm
Periyodik tabloda soldan sağa doğru gidildikçe katman sayısı aynı kalırken çekirdek yükü artmaktadır. Çekirdeğin elektronlara uyguladığı çekim gücünün artması sebebiyle atom çapı küçülür.
Atom çapı küçüldükçe, elektron koparmak zorlaşır ve iyonlaşma enerjisi genellikle artar.
Metalik özellik e– verme isteği ile doğru orantılıdır. Atom çapı büyüdükçe e– verme isteği de artacağından metalik özel-lik atom çapı ile doğru orantılıdır. Aynı periyotta sağa doğru gidildikçe metalik özellik azalır.
Cevap: E
96 97
Araştırınız
1. Atomun varlığı ile ilgili ilk fikirler MÖ 6. yy’da gündeme gelmesine rağmen atomun varlığının deneysel olarak ortaya konulması ancak 1800’lü yıllarda olmuştur. Bu gecikmenin sebebi nedir?
2. Thomson atom modeli üzümlü keke benzetilmiştir. Bu modelde üzümler neyi temsil eder?3. Neden farklı atom modelleri vardır?4. Elektron, proton ve nötronun nasıl keşfedildiğini araştırınız.5. Her elementin izotop atomu, izoton atomu, izobar atomu ve izoelektronik taneciği var mıdır?6. İnsan vücudunda hangi elementler vardır? Bu elementleri metal, ametal olarak ayırınız.7. Çelik alaşımında hangi metal ve ametal atomları bulunur?8. Katman-elektron dağılımı daha farklı yöntemlerle de yapılıyor mu?9. Günümüzde, doğadaki tüm elementler keşfedilmiş midir? Yoksa önümüzdeki yıllarda daha
başka elementlerin keşfi mümkün müdür? Keşfedilen bu yeni elementlerin periyodik tabloda nereye yerleştirilebileceğini düşünüyorsunuz?
10. Uranyum atomu, lityum atomundan 40 kat daha ağır olmasına rağmen atom yarıçapı beklenil-diği kadar büyük değildir. Neden?
Uygulayalım
Uygulamanın adı: Periyodik tablodaki elementler ve periyodik özellikler
Uygulamanın amacı: Periyodik tablodaki bazı elementleri ve periyodik özellikleri tanımak
Araç ve gereçler1. 3 adet karton 2. Kalem 3. Yapıştırıcı hamur (patafix)
Uygulamanın işlem basamakları1. 3 adet kartona aynı ölçülerde aşağıdaki şekli çiziniz.
2. 2 kartona çizdiğiniz kutucukları kesiniz. (2 adet 20’li kart yapınız.)
3. Kestiğiniz kutucuklara 1’den 20’ye kadar numara yazınız. (Bu işlemi her iki karton için yapınız.)
4. Kesilmeyen kartonu yapıştırıcı hamur ile tahtaya yapıştırınız.
5. 20’li kartlardan birini alınız ve karıştırınız. Bu kartlardaki numaraların periyodik tablodaki atom numaraları olduğunu belirtiniz.
6. Arkadaşlarınıza kartları sırayla vererek tahtadaki kartonda uygun yere yapıştırmasını isteyiniz. Doğruluğunu kontrol ediniz.
7. 20’li kartlardan diğerini alınız ve karıştırınız.
8. Sınıfınızdaki arkadaşlarınızı tahtaya çağırarak kart çektiriniz. (Bu kart numarasının periyodik tablodaki ilk 20 elemente ait olduğunu belirtiniz.)
9. Arkadaşlarınızdan, çekilen kart numarasındaki atom için aşağıdaki sorulara cevap vermesini isteyiniz.
a. Metal, ametal, yarı metal mi? Yoksa asal gaz mıdır?
b. Bu numaranın içerdiği grubun genel özellikleri nelerdir?
c. Kaç protonu, kaç elektronu vardır?
Uygulamanın sonucu1. Periyodik tablodaki ilk 20 elementin bazı özelliklerini pekiştirdiniz mi?
2. Bu etkinlikle daha farklı neler yapılabilir?
96 97
A. 1. Aşağıdaki ifadelerden doğru olanların başına “D”, yanlış olanların başına “Y” yazınız.
a. (......) Mendeleyev, periyodik tablosunda artan atom numarasını baz almıştır.
b. (......) Aynı periyotta sağdan sola atom numarası azalır.
c. (......) Alkali metallerin elektron verme eğilimleri çok düşüktür.
ç. (......) Toprak alkali metallerin değerlik elektron sayıları ikidir.
d. (......) Asal gazlar çok kararlıdır, tepkimeye girme istekleri çok düşüktür.
e. (......) Atom numarası 11 olan element 2A grubundadır.
f. (......) Atom numarası 20 olan element 4. periyot, 2A grubundadır.
g. (......) Lantanit ve aktinitler 6 ve 7. periyottadır.
ğ. (......) Metallerin kendi aralarında yaptığı bileşiğe genel olarak alaşım denir.
h. (......) Tüm bileşiklerde sabit kütle oranları vardır.
B. Aşağıdaki test sorularını cevaplayınız. 1. Dalton Atom Kuramı ile ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A) Atomlar elektron ve protonlardan oluşur.
B) Tüm Ca atomları özdeştir.
C) Oksijen atomları birleşerek oksijen moleküllerini oluşturur.
D) Hidrojen atomları bölünemez.
E) K atomu ile F atomu farklıdır.
2. Bohr atom modeli ile ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?A) Elektronlar çekirdek çevresinde belirli dairesel yörüngelerde hareket eder.
B) Elektronlar enerji kazanırsa üst yörüngelere sıçrayabilir.
C) 3. yörüngede en fazla 9 tane elektron bulunabilir.
D) 4. yörüngedeki elektron 2. yörüngeye düşerse ışık yayar.
E) Her yörüngedeki elektronun belirli enerjisi vardır.
3. Mg ve S elementleri bileşik oluşturduklarında, Mg kütlesinin S kütlesine oranı daima 34 ’tür.
Bu bilgiyi aşağıdakilerden hangisi en iyi açıklar?A) Elementlerin özelliklerini taşıyan en küçük parçaları atomlardır.
B) Belirli sayıda Mg atomu ile belirli sayıda S atomu bileşik oluşturur.
C) Atomlar bölünemez.
D) Elementlerin atomları farklıdır.
E) Her atomun kendine özgü özellikleri vardır.
2. Ünite Değerlendirme Soruları
98 99
4. Rutherford’un saçılma deneyinde, metalden yapılmış ince bir levha 2+ yüklü alfa ışınları ile bombardıman edildiğinde, ışınların büyük kısmı levhadan geçip gitmektedir.
Bunun nedenini aşağıdakilerden hangisi en iyi açıklar?
A) Elektronlar (-) yüklü olduğundan (+) yüklü alfa ışınlarını hızlandırır.
B) Elektronlar kütlece alfa ışınlarından küçük olduğundan, geçmeyi engelleyemez.
C) Atomun (+) yüklü kısmı alfa ışınlarını iter.
D) Atomun (+) yüklü kısmını oluşturan çekirdeği çok küçük hacimlidir, atomun büyük bir kısmı boşluktur.
E) Metal atomları arasında büyük boşluklar vardır.
5. Atom numaraları 4, 8, 12, 16 ve 20 olan elementlerden hangisinin 1. iyonlaşma enerjisi en büyüktür?
A) 4 B) 8 C) 12 D) 16 E) 20
6. Aşağıdaki elementlerden hangisinin atom yarıçapı en küçüktür?
A) 11
Na B) 19
K C) 3Li D)
15P E)
7N
7. Aşağıda atom numaraları verilen elementlerden hangisinin elektron ilgisi en büyüktür?
A) 2 B) 5 C) 6 D) 8 E) 10
8. I. Isı ve elektriği iyi iletir.
II. Kendi aralarında bileşik oluşturmaz.
III. Elektron almaya yatkın elementlerdir.
Yukarıda verilenlerden hangisi veya hangileri ametallerin özelliklerindendir?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I ve III
9. Bilim İnsanları
J. Dalton
III
III
J.J. Thomson E. Rutherford
Bilimsel ilk atom
modelinin sahibidir.Elektronun
em
oranını buldu.Protonu keşfetti.
Yukarıda bazı bilim insanları ve bunlarla ilgili bilgiler eşleştirilmiştir.
Bu eşleştirmelerden hangileri doğrudur?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III
98 99
10. Bir X taneciğine ait elektron (e), proton (p) ve nötron (n) sayıları aşağıda verilmiştir.
I. e = 18, p = 15, n = 16
II. e = 10, p = 15, n = 15
III. e = 17, p = 15, n = 16
Buna göre X için yapılan aşağıdaki değerlendirmelerden hangisi yanlıştır?
A) Her üç koşuldaki fiziksel ve kimyasal özellikleri farklıdır.
B) II. durumda X’in nükleon sayısı 30’dur.
C) Periyodik tablodaki yeri değişmiştir.
D) I. durumda anyon, II. durumda katyon hâlinde bulunur.
E) I ve III. durumlarda kütle numarası aynıdır.
11. I. Bohr atom modeli
II. Modern atom modeli
III. Thomson atom modeli
Yukarıdaki atom modellerinden hangileri elektronun bulunduğu yer hakkında açıklama yapmıştır?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I ve III
12.
(N. Bhor)
IIIV
III
I
“Elektron bulutu”
atom modelini
bulmuştur.
Elektronun yükünü
bulmuştur.
Hidrojen atomunu ısı-
tarak yaydığı ışımaları
incelemiştir.
Nötronu keşfetmiştir.
Kimya Öğretmeni Hakan, öğrencisi Kemal’den şekilde verilen kavram haritasındaki kutucuk-ları Niels Bohr ile ilgili bildikleri ile doldurmasını istiyor.
Kemal’in hangi kutucuklara yazdığı bilgiler doğrudur?
A) Yalnız II B) Yalnız III C) II ve III D) III ve IV E) I ve III
100 101
C. Aşağıdaki soruları cevaplayınız.
1. Üçüncü elektron katmanında 3 elektron bulunan atomun çekirdek yükü kaçtır?
2. 1A, 2A, 7A ve 8A grubu elementlerinin özel adları nelerdir?
3. 3Li,
4Be ve
5B’un 1. iyonlaşma enerjilerini karşılaştırınız.
4. Metallerin genel özellikleri nelerdir?
5. Atom çapı periyodik tabloda soldan sağa ve yukarıdan aşağı nasıl değişir? Neden?
6. Periyodik tablodaki elementler kütle numarasına göre değil de atom numarasına göre sıralanmıştır. Neden?
7. Periyodik tablodaki element atomlarının çapları aynı değildir. Neden?
8. Elektronegatiflik ile elektron ilgisi arasındaki farkı açıklayınız.
9. 11
Na atomunun çapı, 19
K atomunun çapından daha küçüktür. Neden?
10. Periyodik tablonun 7A grubunda olan flor (9F) bir elektron aldığında periyot ve grubu de-
ğişir mi? Neden?
bir 19 spektrum elektronegatiflik
Thomson geçiş 8A proton
Ç.
1. Aşağıdaki cümleleri, verilen kelimelerden uygun olanları ile tamamlayınız.
a. Atom çekirdeğinde ............................. ve nötronlar bulunur.
b. Elektromanyetik ışınların dalga boyu ve frekanslarına göre sıralanmasına elektromanyetik
............................. denir.
c. .............................atom modelini üzümlü keke benzetmiştir.
ç. IV. periyot 1A grubu elementinin atom numarası .............................
d. 2He’un son katmanında iki elektron olmasına rağmen ……………grubu elementidir.
e. 11
Na atomunun son katmanında ……………elektron vardır.
f. Bir atomun bağ yapan elektronları çekme kuvvetine ……….……………………..denir.
g. B grubu elementlerine ………………………… elementleri denir.
100 101
3. ÜNİTE
Kimyasal Türler Arası Etkileşimler
ÜNİTENİN BÖLÜMLERİ
3.1 Kimyasal Tür3.2 Kimyasal Türler Arası Etkileşimlerin Sınıflandırılması3.3 Güçlü Etkileşimler3.4 Zayıf Etkileşimler3.5 Fiziksel ve Kimyasal Değişmeler
“Elmas çok sert bir katı iken pudra şeke-ri neden yumuşaktır? Katı sofra tuzu elektriği iletmediği hâlde erimiş hâli neden iletir? Bi-leşiklerin kaynama noktaları neden farklıdır? Metaller elektriği iyi iletirken ametallerin ço-ğunluğu elektriği neden iletmez?” gibi soru-ların cevabı kimyasal türler arası etkileşimden ileri gelir.
Çevremizde gördüğümüz maddelerin bir-çoğu, birbirine benzemediği hâlde bu mad-deleri oluşturan taneciklerin aynı olabileceğini hiç düşündünüz mü? Örneğin görüntüsü bir-birine hiç benzemeyen bir elmas ile bir kömür parçasının aynı C (karbon) atomlarından oluş-tuğunu biliyor musunuz? Bu görsel farklılığın nedeni, C atomları arasındaki güçlü etkileşim-lerin farklı oluşudur.
Önceki yıllarda maddelerin fiziksel ve kim-yasal özelliklerinin farklılığını öğrenmiştiniz. Benzer yapıda olsa da birçok maddenin öz-kütlesi, erime noktası, kaynama noktası gibi fiziksel özellikleri farklıdır. Bu farklılığın sebebi kimyasal türler arası etkileşimlerden kaynak-lanır. Bu etkileşim türlerini kavradığınızda bir-çok fiziksel ve kimyasal değişim hakkında fikir yürütebilirsiniz. Bu ünitede kimyasal türlerin etkileşimlerini öğreneceğiz.
“Hayatımın en mühim prensibi, kimseye hiçbir şekilde adaletsiz davranmamaktır.”
(Socrates)
