Periyodik cetvel ya da Periyodik tablo

Periyodik cetvel ya da Periyodik tablo, kimyasal elementlerin sınıflandırılmasına yarayan tablodur. Ondan önce de bu yönde çalışmalar yapılmış olmakla birlikte, icadı genellikle Rus kimyager Dmitri Mendeleev'e maledilir. (1869) Mendeleev, tabloyu, atomların artan atom ağırlıklarına göre sıralandıklarında belli özelliklerin tekrarlanıyor olmasından hareketle oluşturdu.

De Chancourtois, "Elementlerin özellikleri sayıların özellikleri ile ilişkilidir" dedi ve her yedi elementte bir özelliklerin tekrarlandığının farkına vardı. Bu tablo kullanılarak birkaç met@l oksidin stokiyometrisi önceden tanımlanabildi. Ne var ki bu cetvel üzerinde elementlerden başka bazı iyonlar ve elementler de yer alıyordu.



Elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki benzerliklerin araştırılması fizik ve kimyacıları ilgilendirmiştir. Gerçi benzer özelliklerdeki elementlerin sıralanabilmesi için bilinen elementlerin özelliklerinin öncelikle ortaya konulması gerekir. Altın, gümüş, kalay, bakır, kurşun ve cıva gibi elementler eski çağlardan beri biliniyordu. Bir elementin ilk bilimsel olarak bulunması 1649 yılında Henning Brand’ın fosforu bulmasıyla başlar. Bundan sonraki 200 yıl boyunca elementler ve onları bileşikleri hakkında kimyacılar tarafından pekçok bilgi elde edildi. Bununla beraber 1869 yılına kadar toplam 63 element bulunabilmişti. Bilinen elementlerin sayısı arttıkça, bilim adamları elementlerin özelliklerinin belli kalıplara oturduğunu anlamaya başladılar.

1817 yılında Johann Dobereiner benzer kimyasal özellikler sahip olan stronsiyum, kalsiyum ve baryuma bakarak, stronsiyumun atom ağırlığının kalsiyum ve baryum atom ağırlıklarının ortasında olduğuna dikkat çekti. 1829 yılında klor, brom ve iyot üçlüsünün de benzer özellikler gösterdiği bulundu. Yine benzer davranış lityum, sodyum ve potasyum için de gözleniyordu. 1829 ve 1858 yılları arasında bu konuda pek çok araştırma yapıldı. Bu sırada halojenler grubuna katıldı. Oksijen, kükürt, selenyum ve tellür bir grubun üyesi olarak düşünülürken azot, fosfor, arsenik, antimon ve bizmut başka bir grup içine yerleştirildiler.

İlk periyodik tabloyu oluşturma şerefi Fransız bilim adamı A. E. Beguyer de Chancourtois'e düştü. De Chancourtois, silindirin çevresine 16 kütle birimleri yerleştirerek elementleri buraya oturttu. Benzer özelliklerdeki elementler bu silindir üzerinde düşey satırlarda gruba ayırmıştı. Atom ağırlıkları sekizin katı kadar olan elementlerin özellikleri benzerdi. 1864 yılında yazılan bir yazıda Newlands bunu Oktav kanunu (Law of Octaves) olarak tanımladı. Bu kanuna göre herhangi bir element tablodaki sekizinci elementle benzerlikler gösteriyordu.

Dmitri İvanoviç MendeleevGenelde periyodik tablonun babası olarak Alman bilim adamı Lother Meyer ve Rus bilim adamı Dmitri Mendeleev kabul edilir. Her ikisi de birbirinden habersiz olarak dikkate değer benzer sonuçlar ürettiler. Mendeleev atomların artan atom ağırlıklarına göre sıralandıklarında belli özelliklerin tekrarlandığını görmüştür. Daha sonra elementleri tekrarlanan özelliklerine göre alt alta sıralayarak ilk iki periyodu yedişer, sonraki üç periyodu ise onyedişer element içeren bir periyodik sistem hazırlamıştır. Mendeleev'in hazırladığı periyodik sistemde bazı yerleri henüz keşfedilmemiş elementlerin olduğunu düşünerek boş bırakmıştır. Daha sonra bulunan skandiyum, galyum, germanyum elementleri tablodaki boşluklara yerleşmişlerdir.

1895 yılında Lord Rayleigh, kimyasal olarak inert yeni bir gazı (argon) keşfettiğini bildirdi. Bu element periyodik tabloda bilinen hiçbir yere oturtulamadı. 1898 yılında William Ramsey bu elementin klor ile potasyum arasında bir yere konulabileceğini önerdi. Helyumda aynı grubun bir üyesi olarak düşünüldü. Bu grup elementlerinin değerliklerinin sıfır olması nedeniyle sıfır grubu olarak adlandırıldı.

Mendeleev'in periyodik tablosu her ne kadar elementlerin periyodik özelliklerini gösterse de neden özelliklerin tekrarlandığı konusunda herhangi bir bilgi vermemektedir.

1911 de Ernest Rutherford atom çekirdekleri alfa parçacıklarının saçılması deneyiyle çekirdek yükünün belirlenebileceğini gösterdi. Rutherford'un gösterdiği diğer bir şey bir çekirdeğin yükünün atom ağırlığı ile orantılı olduğuydu. Yine 1911 de A. Van den Broek bir seri çalışmasıyla elementlerin atom ağırlıklarının atom üzerindeki yüke yaklaşık eşit olduğunu gösterdi. Bu yük daha sonra atom numarası olarak tanımlandı ve periyodik tablodaki elementleri yerleştirmede kullanıldı. 1913 de Henry Moseley bir grup elementin X-ışınlar spektrum çizgilerin dalga boylarını ölçerek, atom numarası ile elementlerin X-ışınları dalga boylarının ilişkili olduğunu gösterdi. Bu çalışma Mendeleev, Mayer ve diğerlerinin yaptığı gibi atom ağırlıklarını temel seçmedeki yanlışlığı gösteriyordu.

Fakat neden periyodik özellikler gözleniyor sorusunun yanıtı ise Niels Bohr un elementlerdeki elektronik yapıyı incelemesiyle başlar diyebilir.

Periyodik tablodaki en son büyük değişiklik, 20. yüzyılın ortalarında Glenn Seaborg'un çalışmasıyla ortaya çıktı. 1940 da plutonyumu bulmasıyla başlayan araştırması, 94 den 102 ye kadar olan tüm uranyum ötesi elementlerin bulmasıyla sürdü. Periyodik tablodaki lantanit serisinin altına aktinitler serisini yerleştirdi. 1951 de Seaborg bu çalışmaları ile kimyada Nobel ödülünü kazandı. 106 nolu element seaborgiyum (Sg) olarak adlandırıldı.

Periyodik özellikler

Bir periyotta soldan sağa doğru gidildikçe,

Proton, nötron sayıları ve kütle numarası artar.
Atom numarası artar.
Değerlik elektron sayısı artar.
Elektron alma isteği (amet@lik karakter) artar.
Yörünge sayısı değişmez.
Atom hacmi ve çapı azalır.

Bir grupta yukarıdan aşağıya inildikçe,

Proton, nötron sayıları ve kütle numarası artar.
Atom numarası artar.
Değerlik elektron sayısı değişmez (Bu nedenle aynı gruptaki elementlerin kimyasal özellikleri benzerdir).
Elektron verme isteği(met@lik karakter)artar.
Yörünge sayısı artar.
Atom hacmi ve çapı artar.

Elementlerin periyodik çizelgesi

Periyodik tabloda herbir yatay sıraya Periyot denir. Periyodik tabloda 7 tane periyot vardır. 1. periyot sadece 2 element içerir. Periyot numarası arttıkça periyottaki element sayısıda artar. Son periyot ise henüz tamamlanmamıştır. 2.ve 3. periyotlar 8, 4. ve 5. periyotlar 18 ,6. ve 7. periyotlar 32 elementlidir.

19. yüzyıl başlarında kimyasal çözümleme yöntemlerinde hızlı gelişmeler elementlerin ve bileşiklerin fiziksel ve kimyasal özelliklerine ilişkin çok geniş bir bilgi birikimine neden oldu. Bunun sonucunda bilim adamları elementler için çeşitli sınıflandırma sistemleri bulmaya çalıştılar. Rus kimyacı Dimitriy İvanoviç Mendeleyev 1860'larda elementlerin özellikleri arasındaki ilişkileri ayrıntılı olarak araştırmaya başladı. 1869'da, elementlerin artan atom ağırlıklarına göre dizildiklerinde özelliklerinin de periyodik olarak değiştiğini ifade eden periyodik yasayı geliştirdi ve gözlemlediği bağlantıları sergilemek için bir periyodik tablo hazırladı. Alman kimyacı Lothar Meyer de, Mendeleyev'den bağımsız olarak hemen hemen aynı zamanda benzer bir sınıflandırma yöntemi geliştirdi. Mendeleyev'in periyodik tablosu o güne değin tek başına incelenmiş kimyasal bağlantıların pek çoğunun birlikte gözlemlenmesini de olanaklı kıldı. Ama bu sistem önceleri pek kabul görmedi. Mendeleyev tablosunda bazı boşluklar bıraktı ve bu yerlerin henüz bulunmamış elementlerle doldurulacağını ön gördü. Gerçekten de bunu izleyen 20 yıl içinde skandiyum, galyum ve germanyum elementleri bulunarak boşluklar doldurulmaya başlandı.

Mendeleyev'in hazırladığı ilk periyodik tablo 17 grup (sütun) ile 7 periyottan oluşuyordu ; periyotlardan, potasyumdan broma ve rubidyumdan iyoda kadar olan elementlerin sıralandığı ikisi tümüyle doluydu ; bunun üstünde, her birinde 7 element bulunan (lityumdan flüora ve sodyumdan klora) iki kısmen dolu periyot ile altında üç boş periyot bulunuyordu. Mendeleyev 1871 de tablosunu yeniden düzenledi ve 17 elementin yerini (doğru biçimde) değiştirdi. Daha sonra Lothar Meyer ile birlikte, uzun periyotların her birinin 7 elementlik iki periyoda ayrıldığı ve 8. gruba demir, kobalt, nikel gibi üç merkezi elementin yerleştirildiği 8 sütunluk yeni bir tablo hazırladı.

Lord Rayleigh (Jonh William Strutt) ve Sir William Ramsay'in 1894 den başlayarak soygazlar olarak anılan helyum, neon, argon, kripton, radon ve ksenonu bulmalarından sonra, Mendeleyev ve öbür kimyacılar periyodik tabloya yeni bir "sıfır" grubunun eklenmesini önerdiler ve sıfırdan sekize kadar olan grupların yer aldığı kısa periyotlu tabloyu geliştirdiler. Bu tablo 1930'lara değin kullanıldı.


Daha sonraları elementlerin atom ağırlıkları yeniden belirlenip periyodik tabloda düzeltmeler yapıldıysa da, Mendeleyev ile Meyer'in 1871 deki tablolarında özelliklerine bakılarak yerleştirilmiş olan bazı elementlerin bu yerleri, atom ağarlıklarına göre dizilme düzenine uymuyordu. Örneğin argon - potasyum, kobalt - nikel ve tellür - iyot çiftlerinde, birinci elementlerin atom ağırlıkları daha büyük olmakla birlikte periyodik sistemdeki konumları ikinci elementlerden önce geliyordu. Bu tutarsızlık atom yapısının iyice anlaşılmasından sonra çözümlendi.

Yaklaşık 1910'da Sir Ernest Rutherford'un ağır atom çekirdeklerin- den alfa parçacıkları saçılımı üzerine yaptığı deneyler sonucunda çekirdek elektrik yükü kavramı geliştirildi. Çekirdek elektrik yükünü elektron yüküne oranı kabaca atom ağırlığının yarısı kadardı. A. van den Broek 1911'de, atom numarası olarak tanımlanan bu niceliğin elementin periyodik sistemindeki sıra numarası olarak kabul edilebileceği görüşünü ortaya attı. Bu öneri H.G.J. Moseley'in pek çok elementin özgün X ışını tayf çizgi- lerinin dalga boylarını ölçmesiyle doğrulandı. Bundan sonra elementler periyodik tabloda artan atom numaralarına göre sıralanmaya başladı. Periyodik sistem, Bohr'un 1913'te başlattığı atomların elektron yapıları ve tayfın kuvantum kuramı üzerindeki çalışmalarla açıklığa kavuştu.

Periyotlar. Periyodik sistemin bugün kullanılan uzun Periyotlu biçiminde, doğal olarak bulunmuş ya da yapay yolla elde edilmiş olan 107 element artan atom numaralarına göre yedi yatay periyotta sıralanır ; lantandan (atom numarası 57) lütesyuma (71) kadar uzanan lantanitler dizisi ile aktinyumdan (89) lavrensiyuma (103) aktinitler dizisi bu periyotların altında ayrıca sıralanır. Periyotların uzunlukları farklıdır. İlk periyot hidrojen periyodudur. Ve burada hidrojen (1) ile helyum (21) yer alır. Bunun ardından her birinde 8 element bulunan iki kısa periyot uzanır. Birinci kısa periyotta lityumdan (3) neona (10) kadar olan elementler, ikinci kısa periyotta ise sodyumdan (11) argona (18) kadar olan elementler yer alır. Bunları, her birinde 18 elementin bulunduğu iki uzun periyot izler. Birinci uzun periyotta potasyumdan (19) kriptona (36), ikinci uzun periyotta rubidyumdan (37) ksenona (54) kadar olan elementler bulunur. Sezyumdan (55) radona (86) kadar uzanan 32 elementlik çok uzun altıncı periyot, lantanitlerin ayrı tutulmasıyla 18 sütunda toplanmıştır ve özellikleri birinci ve ikinci uzun periyottaki elementlerinkine çok benzeyen elementler bu elementlerin altında yer alır. 32 elementlik en son uzun periyot tamamlanmamıştır. Bu periyot ikinci en uzun periyottur ve atom numarası 118 olan elementlerle tamamlanacaktır.

Gruplar. Helyum, neon, argon, kripton, ksenon ve radondan oluşan altı soy gaz, tümüyle dolu altı periyodun sonunda yer alır ve bunlar periyodik sistemin 0 grubunu oluştururlar. Lityumdan flüora ve sodyumdan klora kadar uzanan ikinci ve üçüncü periyottaki yedişer element ise sırasıyla I., II., III., IV., V., VI., VII. grupları oluştururlar. Dördüncü periyotta yer alan, potasyumdan broma kadar sıralanan 17 elementin özellikleri farklıdır. Bunların periyodik sistemde 17 alt grup oluşturdukları düşünülebilir, ama bu elementler geleneksel olarak 15 alt grupta toplanırlar ve demir, kobalt, nikel ve bundan sonraki periyotta benzer özellikte olan elementler tek bir grupta, VIII. Grupta yer alırlar. Potasyumdan (19) manganeze (25) kadar olan elementler sırasıyla Ia, IIa, IIIa, IVa, Va, VIa, VIIa alt gruplarında, bakırdan (29) broma (35) kadar olan elementler de Ib, IIb, IIIb, IVb, Vb, VIb, VIIb, alt gruplarında toplanırlar.

I. grup alkali ****ller grubudur ; lityum ve sodyumun yanı sıra potasyumdan fransiyuma kadar inen ****lleri kapsayan bu grup, farklı özelliklere sahip Ib grubu ****llerini içermez. Aynı biçimde, berilyumdan radyuma kadar inen elementleri kapsayan II. grup toprak alkali ****llerdir ve IIb grubundaki elementleri kapsamaz. III. grubu oluşturan bor grubu elementlerinin özellikleri, IIIa grubunun mu yoksa IIIb grubunun mu, bu grupta yer alacağı sorusuna kesin bir yanıt getirmez, ama çoğunlukla IIIa grubu elementleri bor grubu olarak düşünülür. IV. grubu karbon grubu elementleri oluşturur ; bu grup silisyum, kalay, kurşun, gibi elementleri kapsar. Azot grubu elementleri V. grupta toplanmışlardır. VI. grup oksijen grubu elementlerinden, VII. grup ise halojenlerden oluşur.

Hidrojen elementi bazı tablolarda Ia grubunda gösterilmekle birlikte kimyasal özellikleri alkali ****llere ya da halojenlere çok benzemez ve elementler arasında benzersiz özelliklere sahip tek elementtir. Bu nedenle hiç bir grubun kapsamında değildir.

Uzun periyotların (4., 5. Ve 6. periyotlar) orta bölümünde yer alan IIIb, IVb, Vb, VIIb, Ib gruplarındaki ve VIII. gruptaki 56 elemente geçiş elementleri denir.

Bir Periyotta Soldan Sağa Doğru Gidildikçe ;
a) Atom no, kütle no, proton sayısı, atom kütlesi, nötron sayısı, elektron sayısı, değerlik elektron sayısı artar.
b) Atom çapı ve hacmi küçülür.
c) İyonlaşma enerjisi artar.
d) Elektron ilgisi ve elektronegatifliği artar. (8A hariç)
e) Elementlerin ****l özelliği azalır, a****l özelliği artar. (8A hariç)
f) Elementlerin oksitlerinin ve hidroksitlerinin baz özelliği azalır, asitlik özellik artar. (8A hariç)
g) Elementlerin indirgen özelliği azalır, yükseltgen özelliği artar. (8A hariç)

Bir Grupta Yukarıdan Aşağıya Doğru İnildikçe ;
a) Proton sayısı, nötron sayısı, elektron sayısı, çekirdek yükü, Atom no, Kütle no artar.
b) Atom çapı ve hacmi büyür.
c) Değerlik elektron sayısı değişmez.
d) İyonlaşma enerjisi, elektron ilgisi ve elektronegatiflik azalır.
e) Elementlerin ****l özelliği artar, a****l özelliği azalır.
f) Elementlerin, oksitlerin ve hidroksitlerin baz özelliği artar, asit özelliği azalır.
g) Elementlerin indirgen özelliği artar, yükseltgen özelliği azalır