150. Yılında Periyodik Tablo

150. Yılında Periyodik Tablo

Kimya bilim dalında çok önemli bir yere sahip olan periyodik tablo, kimyasal elementlerin sistematik bir şekilde sıralandığı bir tablodur. Periyodik tablo denince akıllara gelen ilk kişi Rus kimyager Dimitri Mendeleyev olacaktır. Mendeleyev, 6 Mart 1869’da çalışmalarını “The Dependence between the Properties of the Atomic Weights of the Elements” (Elementlerin Atom Ağırlıkları ve Özellikleri Arasındaki İlişki) başlıklı resmi bir sunumla Rus Kimya Topluluğu önünde duyurmasıyla beraber elementler için ideal sistematik bir tablo fikrini de ortaya sunmuştur. Mendeleyev’den önce birçok bilim insanının da elementleri sıralama çabaları olmuştu. Bu yazıda elementlerin ilk sıralanışından başlayarak şu anki modern sıralamasına kadar Periyodik Tablo’yu inceleyeceğiz.

2019 yılının Birleşmiş Milletler tarafından Uluslararası Periyodik Tablo Yılı (IYPT 2019) olarak seçilmesiyle birlikte Periyodik Tablo 150 koca yılı geride bırakmıştır.

Elementlerden ve sistematik tablosundan bahsetmeden önce kısaca “maddenin en küçük yapı taşı” olarak tanımlanan atomdan da bahsetmeliyiz. Atomu gözle göremeyiz ancak atomik kuvvet mikroskobu ile inceleyebiliriz. Atomun merkezinde yer alan çekirdek olarak nitelendirdiğimiz bölgede proton ve nötron bulunur. Atomun çekirdeğini negatif yüke sahip elektron bulutu sarar. Elementler, tek tür atomdan oluşur ve saf maddelerdir. Bu sebepten ötürü spesifik erime ve kaynama noktasına sahiptirler. Sabit bir öz kütleleri vardır. Ayrıca her elementin sembolü ve sembol değeri(değerlikleri) vardır.

Periyodik Tablo

Periyodik tabloya gelecek olursak grup, periyot ve blok kavramlarını açıklamamız gerekecektir. Tabloda 7 periyot, 18 grup ve 4 blok vardır. Tablodaki satırlar periyotları temsil eder. Altıncı ve yedinci periyotta 32 adet element bulunur. Bu periyotlardaki bir kısım elementler tablonun aşağısına yazılır. Altıncı periyottaki Lantan elementinden sonra gelen 14 element “lantanitler” olarak adlandırılır. Yedinci periyottaki Aktinyum elementinden sonra gelen 14 element ise “aktanitler” olarak adlandırılır.
Tablodaki sütunlar ise grupları temsil eder. Son katmanındaki elektron dizilimleri aynı olan elementler aynı grup içinde sıralanır. Gruplar için çeşitli adlandırmalar bulunur. Bunlardan bir tanesi IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)’ın  önermiş olduğu 1’den 18’e kadar olan sayılardır. Bir diğer adlandırma ise harf (A,B) ve rakamlardan oluşan adlandırmadır. Grupların ayrıca özel isimleri de bulunmaktadır.(Tablo 1’de görülmektedir.)

Tablo 1

Charles Janet tarafından ilk kez kullanılan blok terimi “Açısal Kuantum Sayısı”nı simgelemektedir. s (sharp), p (principal), d (diffuse) ve f(fundamental) olmak üzere 4 blok bulunur. Elektronik konfigürasyona dayalı bu blok isimlendirmesi ile elementlerin kimyasal özelliklerine göre gruplandırılması arasında ilişki bulunmaktadır. s ve p bloğu elementleri “ana grup elementleri” olarak da isimlendirilir. d-bloğu “geçiş metalleri”ni, f-bloğu lantanit ve aktinitleri temsil eder.

Blokların temsili gösterimi

Ayriyeten “g-bloğu”, atom numarası 118’den büyük olabilecek elementler için önerilmektedir.


Doğada bulunan altın, gümüş, bakır, kalay, kurşun, cıva ve demir gibi elementlerin varlığı eski çağlardan beri biliniyordu. Alman simyager Hennin Brand’in diğer tüm simyagerlerin keşfetmeyi ümit ettiği felsefe taşının bulunması için yaptığı çalışmalar sonucunda 1649 yılında Fosfor elementini keşfetmesiyle beraber bir elementin bilimsel olarak keşfi ilk kez gerçekleşmiş oldu. Brand’in yaptığı çalışmaların devamında bilim insanları, elementler ve bileşikleri hakkında birçok bilgi edinmiştir. 1800’lü yılların başında Alman kimyager Johann W. Dobereiner benzer kimyasal özelliklere sahip bazı elementleri üçlü gruplar halinde sınıflandırdı ve bu sınıflandırmayı datriadlarolarak adlandırmıştır. Triadlar sınıflandırılması periyodik tablonun tarihsel gelişimindeki ilk çalışma olarak nitelendirilir. Dobereiner yaptığı gözlemlere dayalı olarak benzer kimyasal özelliklere sahip olan klor, brom ve iyot arasındaki ilişkiyi bromun atom kütlesinin klorun ve iyotun atom kütlelerinin toplamının yarısına görece eşit olduğu şeklinde açıkladı. Bu ilişki lityum, sodyum, potasyum ve kalsiyum, stronsiyum, baryum için de geçerlidir. Elbette ki bu sınıflandırma o dönemde keşfedilmiş olan bütün elementler için geçerli olmadığından dolayı genel kabul görmedi.

Fransız bilim insanı A. E. Beguyer de Chancourtois benzer özelliklere sahip olan elementleri atom ağırlıklarına göre oluşturduğu sarmal tabloya yerleştirmişti. De Chancourtois elementleri ve bazı iyonları, oksijen elementinin atom ağırlığını referans alarak 16 parçaya bölünmüş bir silindir etrafına  spiral şekilde yerleştirdi ve benzer özellik gösterenleri silindir üzerinde düşeyde gruplara ayırdı.(Şekil 1)

Şekil 1

İngiliz kimyager John Newlands, elementleri artan atom ağırlıklarına göre sıraladıktan sonra her yedinci elementten sonra gelen sekizinci elementin özelliklerinin baştaki element ile benzer olduğunu ortaya koydu. Müzikteki notalardan da etkilenerek buna Law of Octaves(Oktavlar Kuralı) adını verdi.

Birbirinden habersiz çalışmalarına devam eden Alman bilim insanı Lothar Meyer ve Rus bilim insanı Dimitri Mendeleyev benzer sonuçlara ulaşmışlardı. Bu yüzden periyodik tablonun babaları olarak da nitelendirilirler.
Mendeleyev elementleri artan atom ağırlıklarına göre sıraladığında belirli özelliklerin tekrarlandığı sonucuna ulaşmıştır. Sonrasında elementleri bu tekrarlanan özelliklerine göre alt alta sistematik bir şekilde sıralamıştır.(Şekil 2)

Şekil 2(Mendeleyev’in Tablosu)
1869 yılına kadar 63 tane element bulunmuştu.

Mendeleyev yapmış olduğu hesaplamalar sonucunda henüz keşfedilmemiş elementler için tabloda boşluklar bırakmıştır. Alüminyumdan sonra gelen galyum elementi için “eka-lüminyum” ve silisyumdan sonra gelen germanyum elementi için “eka-silisyum” şeklinde öngörüde bulunmuştur. 1895 yılında İngiliz fizikçi Lord Rayleigh yeni bir soy gaz(Argon) keşfettiğini duyurdu. Keşfedilen bu yeni element sahip olduğu özelliklerinden dolayı periyodik tabloda bilinen hiçbir yere yerleştirilemedi. 1898 yılında İskoç kimyager William Ramsey argon elementinin alkali metallerle halojenler arasında bir yere yerleştirilebileceği fikrini sundu.

Mendeleyev’in tablosu elementlerin periyodik özelliklerini ortaya koysa da neden bu özelliklerin tekrarlandığı konusunda bilgi vermemekteydi.


1911’de Yeni Zelandalı fizikçi Ernest Rutherford, yapmış olduğu alfa parçacığı saçılması deneyiyle çekirdek yükünün hesaplanabileceğini göstermiş oldu. Ayrıca çekirdek yükü ile atom ağırlığı arasında bir orantı olduğunu ortaya koydu. Aynı yılda Hollandalı amatör fizikçi A. Van den Broek yaptığı bir dizi çalışmayla periyodik tablodaki elementlerin “atom numaraları”nın, atom çekirdeğinin yüküne karşılık geldiğini keşfetmiştir.

1913 yılında İngiliz fizikçi Henry Moseley bazı elementlerin yayımladığı X-ışınlarının spektrumlarını(tayf) fotoğraflayarak elementlerin yaydığı ışınların dalga boyları ile atom numaraları arasındaki ilişkiyi göstermiştir. Moseley elementlerin özelliklerinin artan atom ağırlıkları ile değil atom numarası ile açıklanabileceğini ortaya koymuştur.

Elementlerin neden periyodik özelliklerinin gösterildiği sorusunun yanıtını da Danimarkalı fizikçi Niels Bohr vermiştir. Geliştirmiş olduğu Bohr atom modeli ile eski atom modellerinin gelişmesinde rol oynamıştır. Bu modelde elektronların çekirdek çevresinde belirli bir enerjiye sahip dairesel yörüngelerde (enerji seviyelerinde) bulunduğunu ortaya atmıştır.

ABD’li bilim insanı Glenn Seaborg 1940 yılında Plütonyum ve 102 elemanı ile tüm diğer Transuranyum elementlerini bulmuştur. 20. Yüzyılın başlarında Lantanit ve Aktinit serilerini yerleştirerek tabloya son halini vermiştir.

KAYNAKLAR:

Derleyen ve Yazan: Edanur Aydoğan
Düzenleyen: Şule Selçuk

 

Bu içeriğe emoji ile tepki ver
9 kullanıcı tepki verdi
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Kimya bölümünde öğrenci. Bilim aşığı.
Bunlar da ilginizi çekebilir
Benzer yazıları okuyabilirsiniz.
0 Yorum
Yorumları okuyabilir ve cevaplayabilirsiniz.

Yorum Yazın
E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlendi.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.