78 1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ 1.6. Elementlerin Periyodik

1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
1.6.Elementlerin Periyodik Çizelgedeki Konumları
ve Özellikleri
Elementlerin periyodik çizelgedeki konumu ile kimyasal ve
fiziksel davranışları sistematik olarak incelenebilir. Periyodik çizelgede elementler genellikle elektron dağılımları ile kimyasal
özellikleri arasında bir bağıntı olacak şekilde konumlandırılmıştır.
Aynı grupta bulunan elementlerin genellikle kimyasal davranışlarının, aynı dış kabuk elektron dağılımına sahip olmaları
nedeniyle benzer olduğu söylenebilir. Şimdi baş grup elementlerinin, geçiş elementlerinin ve soy gazların kimyasal özelliklerini
öğrenelim. Bu elementlerin periyodik çizelgedeki konumlarıyla,
elektron dağılımları ve kimyasal özellikleri arasındaki bağıntıyı
inceleyelim.
a. s-, p- ve d- Blok Elementlerinin Özellikleri
s-Blok Elementleri
Hidrojen ve 1A, 2A grubu elementleri s- bloğunda bulunur.
Bu gruplardaki elementlerin elektron dağılımları s orbitalleri ile
sonlandığı için s bloğu elementleri olarak sınıflandırılır. Hidrojen
atomu dışında tüm s bloğu elementleri metaldir. Hidrojen için periyodik çizelgede uygun bir konum yoktur. Hidrojen alkali metaller
gibi 1 tane s değerlik elektronuna sahiptir. Sulu çözeltide hidroliz
tepkimesi vererek H+ iyonu oluşturur. Tıpkı 7A grubu elementleri
gibi metallerle oluşturduğu iyonik bileşiklerde tek negatif yüklü
iyon hâlindedir. Bu bileşiklerde hidrür (H-) iyonu oluşturur. Hidrojenin en önemli bileşiği sudur. Su, hidrojenin yanmasıyla oluşur.
1A grubu
Bu blokta bulunan elementlerin elektron dağılımları ns1 ile
sonlanır. İlk üyeleri hidrojen bir ametaldir. İkinci periyottan itibaren en aktif metallerin bulunduğu bu grup elementleri alkali metaller olarak isimlendirilir.
1A grubunda bulunan lityum (Li), sodyum (Na), potasyum (K)
atomlarının elektron dağılımlarını yazarak inceleyelim.
3 Li: 1s
2
2s 1
2
2s 2 2p 6 3s 1
19 K: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
11 Na: 1s
Üç atomun da elektron dağılımları s1 orbitalleri ile sonlanmıştır. 1A grubu elementleri değerlik orbitali olan s orbitalinde birer
elektron içerir.
78
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
Periyodik çizelgede en solda konumlanan (Şekil 1.37) bu elementlerin iyonlaşma enerjileri düşüktür. Bu nedenle en dış kabuklarında sahip oldukları bir elektronu kaybetme eğilimleri çok
yüksektir. Oluşturdukları bileşiklerde +1 yüklü iyon hâlindedirler.
Hidrojen ise metallerle oluşturduğu bileşiklerde -1, ametallerle
oluşturduğu bileşiklerde +1 yükseltgenme basamağına sahiptir.
Alkali metaller, ametallerle iyonik bileşikler oluşturur.
Örnek olarak K ve CI elementleri arasındaki bileşik oluşumu-
nu inceleyelim.
19 K
19 K: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
17 Cl: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3 p 5
1
Li
3
Na
11
K
19
Rb
37
Cs
55
elementinin elektron dağılımı 4s1 ile sonlanır. K atomu
4s orbitalindeki 1 elektronu vererek +1 yüklü katyon oluşturur. Cl
2
1A
H
5
atomu ise 3s 3p orbitalleri ile sonlanır. K atomunun verdiği bir
Fr
87
Şekil 1.37: 1A grubunda bulunan alkali metaller s- bloğu elementleridir.
elektronu Cl atomu alarak iyonik bağlı KCl bileşiğini oluştururken
kendisi de soy gaz elektron düzenine ulaşmış olur.
Alkali metaller aktif metaller olduklarından doğada saf hâlde
bulunmaz. Su ile tepkimeye girerek metal hidroksitlerini oluştururlar. Su ile gerçekleştirdikleri tepkime aşağıdaki gibidir.
Na^ k h + H 2 O^ s h " NaOH^ suda h +
1
H
2 2^ g h
Alkali metaller hava ile temas ettiklerinde oksijenle birleşerek
metal oksitlerini oluşturur. Gerçekleştirdikleri tepkimeler aşağıdaki gibidir.
Bilgi Kutusu
Alkali metaller en aktif metallerdir. Bütün bileşikleri suda
iyi çözünür. Oksit bileşikleri bazik özellik gösterir.
4Li^ k h + O 2^ g h " 2Li 2 O^ k h
Lityum oksit
4Na^ k h + O 2^ g h " 2Na 2 O^ k h
Sodyum oksit
2Na^ k h + O 2^ g h " Na 2 O 2^ k h
Sodyum peroksit
Oluşan oksitler katı hâlde ve kararlı iyonik bileşiklerdir. 7. periyottaki fransiyum (Fr) radyoaktiftir. Çekirdek tepkimelerinde ortaya çıkar. Doğada bulunmaz. Sodyum, sisli yolların aydınlatılmasında yararlanılan sodyum-buhar lambalarında kullanılır (Resim
1.21). Sodyum-kurşun alaşımından benzin oktanını yükseltmede
yararlanılır. Potasyum, gübre ve sabun üretiminde; rubidyum ve
sezyum ışığa duyarlı olduğundan fotosel olarak kullanılır.
Resim 1.21: Sodyum buhar lambaları
79
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
Alkali metaller, fransiyum dışında yumuşak yapıda ve parlak
görünümdedir. Kolaylıkla eriyebilir ve uçucu hâle gelebilirler.
Alkali metallerin erime ve kaynama sıcaklıkları grup boyunca
yukarıdan aşağıya doğru azalır (Grafik 1.6).
2000
Sıcaklık (°C)
Erime noktası
Kaynama noktası
1317
1000
892
179
0
Li
Na
K
Rb
Cs
Grafik 1.6: Alkali metallerin erime ve kaynama sıcaklıkları
2A
2A grubu
Be
Bu grupta bulunan metallerin aktiflikleri alkali metallere göre
4
Mg
12
Ca
20
daha azdır. 2. enerji düzeyinden itibaren konumlanan bu grup
elementleri toprak alkali metaller olarak isimlendirilir (Şekil
1.38).
Toprak alkali metallerin birinci ve ikinci iyonlaşma enerjileri
Sr
grup boyunca yukarıdan aşağıya doğru azalır. Grup üyelerinin
38
metalik karakteri ise grup boyunca yukarıdan aşağıya doğru
Ba
artar. Ancak berilyumun oluşturduğu bileşiklerin çoğu ve bazı
Ra
Elektron dağılımları ns2 ile sonlanır. Bileşiklerinde en dış katman-
56
88
Şekil 1.38: 2A grubunda bulunan toprak alkali metaller s- bloğu elementleridir.
magnezyum bileşikleri iyonik karakterden çok molekül yapılıdır.
larındaki iki elektronu vererek +2 yüklü iyon oluştururlar. 2A grubunda bulunan berilyum (Be) ve magnezyum (Mg) atomlarının
elektron dağılımlarını yazarak inceleyelim.
4 Be: 1s
12 Mg: 1s
2
2s 2
2
2s 2 2p 6 3s 2
Her iki atomun da elektron dağılımı ns2 orbitalleri ile sonlanmıştır. Değerlik orbitalleri olan s orbitallerinde ikişer elektron içerirler.
80
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
Şimdi de 2A grubunda bulunan kalsiyum (Ca) atomunun flor (F)
atomu ile oluşturduğu iyonik bileşiği inceleyelim.
20 Ca: 1s
2
2s 2 2p 6 3 s 2 3 p 6 4 s 2
9 F: 1s
2
2s 2 2p 5
Kalsiyum atomunun elektron dağılımı 4s2 orbitalleri ile sonlanır. 1 tane Ca atomu 4s orbitallerindeki 2 elektronu 2 tane F
atomuna vererek +2 yüklü iyon hâline geçer. Ca2+ ve F- iyonları
arasında CaF2 iyonik bileşiği oluşur.
Toprak alkali metallerden berilyum, su ile tepkime vermez.
Magnezyum, su buharı ile tepkime verir. Kalsiyum, stronsiyum
ve baryum ise soğuk suyla bile tepkimeye girer. Gerçekleşen
tepkimeler aşağıdaki gibidir.
Resim 1.22: Havai fişeklerde kırmızı renk vermek için stronsiyum
tuzları kullanılır.
Bunları Biliyor musunuz?
Mg^ k h + 2H 2 O^ g h " Mg ^OHh2^ suda h + H 2^ g h
Ca^ k h + 2H 2 O^ s h " Ca ^OHh2^ suda h + H 2^ g h
Elementel olarak ilk kez
1825’te Oersted (Orstıd) ve
Grup üyelerinden stronsiyum-90 radyoaktif bir izotoptur.
1827’de Wöhler (Volır) tarafın-
Stronsiyum ile kalsiyumun kimyasal özellikleri çok benzerdir. Ya-
dan saf olmayan bir toz hâlinde
şadığımız ortamda Sr
2+
iyonları varsa kolaylıkla kemiklerimizdeki
elde edilen alüminyumun do-
2+
ğada tek bir izotopu vardır. Altı
iyonlarının yaydığı radyoaktif ışınıma maruz kalmasına neden
tane radyoaktif izotopu bilinir.
olur. Zaman içerisinde kansızlık, lösemi gibi bazı hastalıklara se-
Meteorlarda radyoaktif
bep olabilir. Kalsiyum bileşikleri inşaat malzemesi olarak; stron-
topuna rastlanmıştır. Yer kabu-
siyum tuzları, havai fişek ve işaret fişeklerinde kırmızı renk ver-
ğunda oksijen ve silisyumdan
mek için kullanılır (Resim 1.22). Radyum radyoaktif olduğundan
sonra en bol bulunan elementtir.
2+
Ca
iyonları ile yer değiştirebilir. Bu durum vücudumuzun Sr
26
Al izo-
radyumdan elde edilen radyoaktif ışımalar cilt hastalıklarında ve
kanser tedavisinde kullanılır.
p-Blok Elementleri
Bir kısmı metal, bir kısmı yarı metal, bir kısmı da ametal ve
soy gazdır. Bazı p bloğu gruplarında yukarıdan aşağıya doğru
ametalik karakterden metalik karaktere geçiş hızlı olur. Genellikle elektron vererek soy gaz kararlılığına ulaşmaları zor olduğundan pozitif yükseltgenme basamakları değişkendir.
3A Grubu
2. periyottan başlayan bu grubun ilk üyesi bor yarı metal, diğerleri metaldir (Şekil 1.39). Toprak metalleri olarak adlandırılırlar. Bor, su ve oksijen gazı ile tepkime vermez. Bor elementinin
oluşturduğu iki atomlu bileşikler iyonik değil, molekül yapılıdır.
3A
B
5
Al
13
Ga
31
In
49
Tl
81
Uut
113
Şekil 1.39: 3A grubunda bulunan toprak metalleri p-bloğu elementleridir.
81
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
3. periyottaki üyeleri alüminyum, hava ile kolayca etkileşerek
aşağıdaki tepkimeye göre oksit bileşiği oluşturur.
4Al^ k h + 3O 2^ g h " 2Al 2 O 3^ k h
Alüminyum, bileşiklerinde sadece +3 yüklü iyonlar oluşturur.
Toprak metallerinin diğerleri hem +1 hem de +3 yüklü iyonlar
oluşturarak kararlı hâle geçer. Grup boyunca periyot arttıkça +1
yüklü iyonlar, +3 yüklü iyonlardan daha kararlı hâle gelir. Grubun
en son üyesi talyum bileşiklerinde hem +1 hem de +3 yükseltgenme basamağına sahiptir. Bu gruptaki metalik özellik gösteren elementler, molekül yapılı bileşikler de oluşturur. Galyumun
erime sıcaklığı çok düşüktür. Avucumuzda eriyebilir. Alüminyum
yumuşak bir metal olup iyi bir ısı ve elektrik iletkenidir. Elektrik
malzemelerinin üretiminde kullanılır. Talyum ve bileşikleri zehirli
olduğundan kemirgenleri öldürmek için kullanılır. İndiyum yumuşak bir metal olup düşük sıcaklıkta eriyen lehim üretiminde kullanılır. Doğada bilinen bir minerali yoktur. Çok az rastlanan bu
element genellikle çinko minerallerinde bulunmaktadır.
3A grubunda bulunan bor (B) ve alüminyum (Al) elementlerinin elektron dağılımını yazarak inceleyelim.
5 B: 1s
13 Al: 1s
2
2s 2 2p 1
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
Her iki atomun da elektron dağılımı ns2 np1 orbitalleri ile sonlanır. Dolayısıyla p bloğu elementleridir. Değerlik elektron sayıları 3’tür. Alüminyum üç elektron vererek AI3+ iyonunu oluşturur.
Bu iyonun elektron dağılımı 1s22s22p6 olur ve neon soy gazının
4A
C
6
4A Grubu
Bu grup elementlerinden karbon (C) ametal, silisyum (Si)
Si
ve germanyum (Ge) yarı metal, kalay (Sn) ve kurşun (Pb) ise
Ge
p bloğu elementleri olarak sınıflandırılır (Şekil 1.40).
14
32
Sn
50
Pb
82
FI
114
Şekil 1.40: p- bloğu elementlerinin bir
kısmı 4A grubundadır.
82
elektron dağılımına ulaşır. Kararlıdır.
metaldir. Elektron dağılımları ns2 np2 orbitalleri ile sonlandığı için
4A grubunda bulunan karbon (C) ve silisyum (Si) atomlarının
elektron dağılımlarını yazarak inceleyelim.
6 C: 1s
14 Si: 1s
2
2s 2 2p 2
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 2
C ve Si elementlerinin elektron dağılımları ns2 np2 orbitalleri
ile sonlandığına göre bu elementler p bloğu elementidir. Değerlik
orbitalleri olan s’deki ve p’deki toplam elektron sayısı 4’tür.
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
C atomu metallerle iyonik, ametallerle kovalent bileşikler oluşturur. C atomu metallerle oluşturduğu bileşiklerde -4 yükseltgenme basamağına sahiptir.
6 C: 1s
11 Na: 1s
2
2s 2 2p 2
2
2s 2 2p 6 3s 1
Na atomu son katmanındaki bir elektronu C atomuna vererek
Na4C iyonik bileşiğini oluşturur. Bileşikte Na +1, C -4 yükseltgenme basamağına sahiptir.
6 C: 1s
8 O: 1s
2
2s 2 2p 2
2
2s 2 2p 4
1 tane C atomu 2 tane O atomu ile 4 elektronu ortak kullanarak CO2 kovalent bileşiğini oluşturur.
4A grubu elementlerinin alabileceği negatif yükseltgenme
basamağı -4’tür. Ayrıca +4 ve +2 yükseltgenme basamağına
sahip bileşikler oluşturabilirler. Karbon, en çok yer kabuğunda
bulunur. Petrolün ve taş kömürünün yapısında vardır. Silisyum
mineraller açısından oldukça önemli olup yer kabuğunda bolca
bulunur. Silikon maddelerin yapımında kullanılır (Resim 1.23).
Germanyum düşük sıcaklıkta yalıtkan; oda sıcaklığında zayıf iletken özellik gösterir. Bu özelliğinden dolayı elektronik sanayisinde
önemli bir elementtir. Normal ışığa karşı şeffaf olmayıp kızılötesi
Resim 1.23: Silikon malzemelerin
yapımında silisyum elementi kullanılır.
ışınlara karşı şeffaftır. Yüksek kırılma indisine sahip olduğundan
optik cam üretiminde kullanılır.
Kalay aktif olmayan bir metaldir. Dış yüzeyi oksit tabakası ile
kaplandığından korozyona dayanıklıdır. Metalik özellikteki kalay
ve kurşun suyla tepkimeye girmez. Ancak bazı asitlerle tepkimeye girerek H2 gazı oluşturur. Örneğin hidroklorik asitle gerçekleştirdikleri tepkimeler aşağıdaki gibidir.
Pb^ k h + 2HCl^ suda h " PbCl 2^ suda h + H 2^ g h
Sn^ k h + 2HCl^ suda h " SnCl 2^ suda h + H 2^ g h
N
7
P
15
As
33
Sb
51
Bi
5A Grubu
Bu grup üyelerinden azot (N) ve fosfor (P) ametal, arsenik
(As) ve antimon (Sb) yarı metal, bizmut (Bi) ise metaldir. Elektron
2
3
dağılımları ns np orbitalleri ile sonlanan p-bloğu elementleridir
(Şekil 1.41).
5A
83
Uup
115
Şekil 1.41: p-bloğu elementlerinin bir
kısmı 5A grubundadır.
83
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
N ve P atomları metallerle iyonik, ametallerle kovalent bağlı
bileşikler oluşturur. Bu atomlar metallerle oluşturdukları bileşiklerde -3 yükseltgenme basamağına sahiptir. 5A grubunda bulunan fosfor (P) ve arsenik (As) atomlarının elektron dağılımlarını
yazarak inceleyelim.
15 P: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
33 As: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3
P ve As atomlarının değerlik elektronları ns np orbitallerinde
bulunur. Bu durumda elektron dağılımları p orbitalleri ile sonlandığından p bloğu elementleridir.
20 Ca: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
7 N: 1s
2
2s 2 2p 3
3 tane Ca atomu son katmanlarındaki 6 elektronu, 2 tane N
atomuna vererek Ca3N2 iyonik bileşiğini oluşturur. Ca atomu bu
bileşikte +2, N atomu ise -3 yükseltgenme basamağına sahiptir.
7 N: 1s
2
2s 2 2p 3
9 F: 1s
2
2s 2 2p 5
1 tane N atomu 2p orbitallerindeki 3 elektronu, 3 tane F atomu
ile ortak kullanarak kovalent bağlı NF3 bileşiğini oluşturur.
5A grubu elementlerinin alacakları negatif yükseltgenme basamağı -3’tür. Ancak bu grup elementleri değişken pozitif yükseltgenme basamaklarına da sahip olabilir.
Elementel azot iki atomlu bir gazdır. Azot atomunun NO, N2O,
Bunları Biliyor musunuz?
Azot gazı (N2) havanın %78’ini
kaplayan bir gazdır. Mars gezegeninin atmosferinin %3’ünden
azı azottur.
Azotun en önemli kullanım
şekli havadaki nitrojenden nitratlar hâlinde elde edilen gübrelerdir.
84
N2O4, N2O5 gibi oksitleri vardır. Bu oksitlerden sadece N2O5 katı,
diğerleri gaz hâlindedir. Fosfor P4 molekülleri hâlinde bulunur.
P4O6 ve P4O10 fosfor elementinin oksitleridir. Azotun bileşiği hidrazin (N2H4) havada patlayıcı özelliğe sahip olduğundan roket
yakıtlarında itici gaz olarak kullanılır. Antimon, bizmut ve arsenik
kristal yapılıdır. Antimon alaşım eldesinde kullanılır. Arsenik bileşiklerinin vücut dokuları ve fonksiyonları üzerinde zararlı etkileri
vardır. Bu nedenle bileşikleri, böcek ve tarım ilaçları ve fare zehiri
üretiminde kullanılır. Bizmutun alaşımları yangın söndürücülerde ve elektrik sigortalarında kullanılır. Ayrıca seramik üretiminde, antimon oksitleri renklendirmede, arsenik oksidi ise sır ham
maddesi olarak kullanılır.
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
6A Grubu
6A
Bu grubun ilk üç üyesi oksijen (O), kükürt (S) ve selenyum
O
(Se) ametal, diğerleri tellür (Te) ve polonyum (Po) yarı metaldir.
p-bloğunda yer alan 6A grubu elementlerinin elektron dağılımı
ns2 np4 orbitalleri ile sonlanır (Şekil 1.42).
Oksijen iki atomlu bir gazdır. O2 molekülleri yanında O3 molekülleri hâlinde de bulunabilir. Kükürt ve selenyum ise S8 ve Se8
molekülleri hâlinde bulunur. Tellür ve polonyum kristal yapılar
oluşturur. Polonyum radyoaktif olduğundan radyasyon yayar.
Oksijen çoğu bileşiğinde -2 yükseltgenme basamağına sahiptir. Kükürt, selenyum ve tellür de -2 yüklü iyonlar oluşturur.
Oksijen metallerle oksit ve peroksit, kükürt ise sülfür bileşikleri
verir. Ayrıca grup üyeleri ametallerle de molekül yapılı kovalent
bileşikler yapar. Oksijen (O) ve selenyum (Se) elementlerinin
8
S
16
Se
34
Te
52
Po
84
Lv
116
Şekil 1.42: p-bloğu elementlerinin bir
kısmı 6A grubundadır.
elektron dağılımlarını yazarak inceleyelim.
8 O: 1s
2
2s 2 2p 4
34 Se: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 4
O ve Se elementlerinin değerlik elektronları ns ve np orbitallerindedir. Bu durumda bu iki atom p bloğu elementidir.
Örnek
11 Na: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 1
16 S: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 4
2 tane Na atomu 3s orbitallerindeki elektronlarını S atomuna
vererek Na2S iyonik bileşiğini oluşturur.
Bu grup üyeleri değişken pozitif yükseltgenme basamaklarını
da alabilir. Oksijen demir-çelik üretiminde, kaynakçılıkta, solunum cihazlarında, denizaltı ve uzay araçlarında kullanılır. Kükürdün büyük bir kısmı sentetik gübre, kâğıt hamuru dolgu maddesi olarak ve kauçuk endüstrisinde kullanılır. Selenyum zayıf bir
iletken olmasına rağmen üzerine düşen ışık ile iletkenliği artar.
Bu özelliği nedeniyle fotosellerde ışık şiddetinin ölçülmesinde selenyumdan yararlanılır. Tellür yarı iletkenlerin ve termo elektrik
alaşımların üretiminde kullanılır.
7A Grubu
Bu grup üyelerinin tümü ametaldir. Halojen olarak isimlendirilirler. p-bloğunda yer alan bu elementlerin elektron dağılımları
ns2 np5 ile sonlanır (Şekil 1.43).
7A
F
9
Cl
17
Br
35
I
53
At
85
Uus
117
Şekil 1.43: p-bloğu elementlerinin bir
kısmı 7A grubundadır.
85
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
Klor (Cl), brom (Br) atomlarının elektron dağılımlarını yazarak
inceleyelim.
17 Cl: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3 p 5
35 Br: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5
Her iki atomun da değerlik elektronları ns ve np orbitallerindedir. Bu durumda 7A grubunda bulunan bu atomlar p bloğu elementidir.
İlk üyeleri flor (F) atomu, elektron ilgisi çok büyük olduğundan
bileşiklerinde sadece -1 değerlik alır. Tablo 1.11’de halojenlerin
yaygın kullanılan yükseltgenme basamakları verilmiştir. İnceleyiniz. Tüm grup üyelerinin aktiflikleri çok yüksektir. Aktif bir ametal
olduğundan flor, su ile aşağıdaki tepkimeyi gerçekleştirerek oksijen gazı açığa çıkarır.
Tablo 1.11: Halojenlerin yaygın kullanılan yükseltgenme basamakları
Element
sembolü
F
Yükseltgenme
basamakları
7A grubu elementlerinin -1 yüklü iyonları metallerle iyonik bileşikler oluşturur.
-1
+7, +6, +5, +4, +3,
CI
+1, -1
Br
+5, +3, +1, -1
I
+7, +5, +1, -1
At
-1
Bunları Biliyor musunuz?
Brom molekülü oldukça reaktif olduğu için sıvı hâlde cilde
temas ettirilmemelidir. Teması
hâlinde kısa sürede bölge tamamen erir. Temas eden dokular geri dönüşümsüz olarak
kaybolur.
86
2F2^ g h + 2H 2 O^ s h " 4HF^ suda h + O 2^ g h
3 Li: 1s
2
2s 1
9 F: 1s
2
2s 2 2p 5
F atomu Li atomunun verdiği 1 elektronu alarak LiF iyonik bileşiğini oluşturur.
Halojenler kendi aralarında ya da diğer ametallerle moleküler
yapılı bileşikler de oluşturur.
15 P: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 3
17 Cl: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
Bir P atomu 5 Cl atomu ile değerlik orbitallerindeki elektronları
ortak kullanarak PCl5 molekülünü oluşturur.
Halojenler aktiflikleri nedeniyle doğada iki atomlu moleküller
hâlinde ya da bileşikleri hâlinde bulunur. 7A grubu elementlerinin
hidrojenle tepkimeleri sonucunda oluşan hidrojen halojenürler
asit özellik gösterir. Hidrojen halojenürlerin asitlik kuvveti grup
boyunca yukarıdan aşağıya doğru artar.
Florun hidrojenli bileşiği olan HF cama etki ettiği için cam endüstrisinde cama şekil vermede kullanılır. Ayrıca flor soğutucularda kullanılan freon gazının bileşiminde de bulunur. Klor suda
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
çözündüğünde oluşturduğu hipoklorit (ClO-) iyonları mikrop ve
Bunları Biliyor musunuz?
bakteri öldürücü olarak içme suyunda ve yüzme havuzlarında
kullanılır. Brom bileşikleri sanayide ve laboratuvarlarda geniş bir
İyot adını Yunanca mor anla-
kullanım alanına sahiptir. Bileşikleri su arıtmada ve ağartıcıların
mına gelen “iodes”ten almıştır.
üretiminde kullanılır.
Kloroform, karbon tetraklorürde
İyot, grubunda bulunan diğer elementlere göre daha az etkin-
ve karbon disülfürde kolayca
dir. Gıda katkı maddelerinde, boyalarda ve katalizörlerde kulla-
çözünerek mor çözeltiler oluş-
nılır. Oda koşullarında flor ve klor gaz hâlinde, brom sıvı, iyot ise
turur. Nişastanın ayracıdır.
katı hâldedir. 7A grubunun son üyesi astatin (At) ise radyoaktiftir.
d-Bloğu Elementleri
Elektron dağılımları d orbitalleri ile sonlanan ve periyodik çizelgede 2A grubu ile 3A grubu arasına yerleşmiş olan elementlerdir. f-bloğu elementleri ile birlikte B grubu olarak sınıflandırılan
d-bloğu üyelerinin tamamı metalik özellik gösterir (Şekil 1.44).
1
2
3
4
5
6
7
1
3
2
H
Li
4
5
Be
11
12
19
20
1
37
38
39
55
87
Na
K
Rb
Cs
Fr
Mg
3B
4B
5B
6B
7B
8B
1B
2B
B
6
C
7
N
8
O
9
F
He
10
Ne
13
14
15
16
17
18
36
Al
Si
P
S
Cl
Ar
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
56
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
88
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
Ca
Sr
Ba
Ra
Sc
Y
Ti
Zr
Hf
Rf
La
Ac
V
Nb
Ta
Db
Ci
Th
Cr
Mo
W
Sg
Pr
Pa
Mn
Tc
Re
Bh
Nd
U
Fe
Ru
Os
Hs
Co
Rh
Ir
Mt
Pm Sm
Np
Pu
Ni
Pd
Pt
Ds
Eu
Cu
Ag
Au
Rg
Gd
Am Cm
Zn
Cd
Hg
Cn
Tb
Bk
Ga
In
Tl
Uut
Dy
Cf
Ge
Sn
Pb
FI
Ho
Es
As
Sb
Bi
Se
Te
Po
Br
I
At
Kr
54
Xe
Rn
Uup Lv Uus Uuo
Er
Fm
Tm
Md
Yb
No
Lu
Lr
Şekil 1.44: B grubu elementlerinin bir kısmı d-bloğu elementidir.
Geçiş metallerinin karakteristik özelliği tam dolu olmayan d orbitallerine sahip olmaları veya kolayca tam dolu olmayan d orbitallerine sahip iyonlar oluşturmalarıdır. Elektron dağılımları ns (n-1)
d orbitalleri ile sonlanan d bloku elementleri, geçiş metalleri olarak isimlendirilir. Periyot boyunca elementlerin atom numaraları
arttıkça genellikle öz kütleleri de artar. Bu nedenle geçiş metallerinin çoğu ağır metallerdir. Tam dolu olmayan d orbitalleri
nedeniyle ayırt edici renklilik, katalitik etki gösterme ve kompleks
oluşturma gibi önemli özelliklere sahiptir.
87
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
Bunları Biliyor musunuz?
Geçiş
metallerinin
birçok
katı bileşikleri ve çözeltileri
renklidir. Bu rengin varlığı ışığın spektrumun görünür bölgesinde absorblandığını gösterir.
Geçiş metallerinin elektronları ns orbitallerini doldurduktan
sonra (n-1) düzeyindeki d orbitallerini doldurmaya başladığından, proton sayısının artmasıyla artan elektronlar bir iç enerji
düzeyine girer. Bu nedenle geçiş elementlerinin yarıçapları ve
iyonlaşma enerjileri birbirine çok yakındır. Kobalt (Co), vanadyum (V) ve mangan (Mn) elementlerinin elektron dağılımlarını
yazarak inceleyelim.
Bunun nedeni geçiş elementle-
27 Co: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 7
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3
25 Mn: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5
23 V: 1s
rinin tam dolu olmayan d orbitallerine sahip olmalarıdır.
Üç atomun da elektron dağılımı ns(n-1)d orbitali ile sonlanır.
Üçü de tam dolu olmayan d orbitallerine sahiptir. Dolayısıyla geçiş metalidir.
Çinko (Zn), kadmiyum (Cd) ve cıva (Hg) elementleri bazen
geçiş metali olarak adlandırılsa da geçiş metallerinin karakteristik elektron dizilişine sahip olmadıklarından bu sınıfa girmezler.
Zn’nun elektron dağılımını yazarak inceleyelim.
30 Zn: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10
Zn’nun elektron dağılımı tam dolu d orbitalleri ile sonlanır. Bu
nedenle geçiş metallerinin birçok karakteristik özelliğine sahip
değildir.
Geçiş metalleri, bileşiklerinde birden fazla pozitif yükseltgenme basamağına sahiptir (Tablo 1.12). Ametallerle iyonik bileşikler oluştururlar.
Tablo 1.12: 4. periyot geçiş elementlerinin yükseltgenme basamakları
Element
sembolü
Sc
88
Atom
numarası
Yükseltgenme basamakları
21
+3
Ti
22
+2, +3, +4
V
23
+2, +3, +4, +5
Cr
24
+2, +3, +6
Mn
25
+2, +3, +4, +6, +7
Fe
26
+2, +3
Co
27
+2, +3
Ni
28
+2, +3
Cu
29
+1, +2
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
Demir ve titan dışında d-bloğu elementlerinin yer kabuğunda bulunma oranları çok düşüktür. Bakır (Cu), gümüş (Ag), cıva
(Hg), altın (Au) ve platin (Pt) gibi aktifliği düşük olan geçiş metalleri doğada serbest hâlde bulunurken diğer geçiş metalleri oksit,
sülfür, sülfat, karbonat bileşikleri hâlinde bulunur. Krom, oksitlenmeye dirençli olduğundan diğer metallerin kaplanmasında kullanılır (Resim 1.24).
f- Bloğu Elementlerinin Periyodik Çizelgedeki Yerleri
Atomlarına ait en son elektronların f orbitallerine yerleştiği
Resim 1.24: Lastik jantlarında
krom kaplama kullanılır.
elementler f-bloğu elementleri olarak sınıflandırılır. İç geçiş elementleri olarak bilinen bu elementlerin periyodik çizelgede 6 ve
7. periyotlarda 2A ile 3B grubu arasında konumlanması gerekir.
Ancak çizelgenin şeklinin bozulmaması için çizelgenin altında iki
sıra hâlinde konumlanmıştır (Şekil 1.45).
Ametaller
Yarı metaller
Alkali metaller
Halojenler
Toprak alkali metaller
Soy gazlar
Geçiş metalleri
Lantanitler
p bloğu metalleri
Aktinitler
Lantanitler
Aktinitler
Şekil 1.45: Çizelgenin altında gösterilen 6 ve 7. periyot elementleri f-bloğundadır.
6. periyotta 1A grubundaki sezyum ve 2A grubundaki baryumdan sonra gelen lantan elementinin elektronları 6s orbitalinden
sonra 4f orbitallerine yerleşmelidir. Ancak 5d orbitallerinin enerjileri 4f orbitallerininkinden biraz daha düşük olduğundan lantanın
elektron dağılımı 6Xe@ 6s 2 4f 1 yerine 6Xe@ 6s 2 5d 1 şeklinde olur.
89
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
Bunları Biliyor musunuz?
f blok elementleri kimyasal
özellikleri bakımından birbirine çok benzerdir. Bu blok elementlerinin atom çapları birbirine çok yakındır. Lantanitlerin
çoğu doğada bir arada bulunur.
Lantanitler aktif metallerdir. İçlerinde sadece prometyum radyoaktiftir. Aktinitlerin ise hepsi
radyoaktif metaldir.
Bunları Biliyor musunuz?
Soy gazlardan biri olan ksenonun ilk bileşiği 1962 yılında
sentezlenen ksenon hekzafloroplatinattır. Bu zamana kadar
bulunan seksenden fazla ksenon bileşiği elektronegatifliği
yüksek olan flor ya da oksijen
atomlarını içerir.
8A
He
2
olarak isimlendirilir. Bu seride ilave elektronlar 5d orbitallerinden
sonra 4f orbitallerine yerleşir. Godalinyum (Gd), seryum (Ce),
erbiyum (Er) element atomlarının elektron dağılımlarını yazarak
inceleyelim.
64 Gd: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 7 5d 1
64 Gd: 6Xe@ 6s
2
4f 7 5d 1
Atom numarası 64 olan godalinyum (Gd) elementinin elektron
dağılımı 6Xe@ 6s 2 4f 8 yerine 6Xe@ 6s 2 4f 7 5d 1 şeklindedir. Bunun
nedeni yarı dolu 4f 7 orbitalinin kararlı olmasıdır.
58 Ce: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 1 5d 1
58 Ce: 6Xe@ 6s
2
4f 1 5d 1
Atom numarası 58 olan seryum (Ce) elementi 6. periyot f bloğu elementidir.
68 Er: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12
68 Er: 6Xe@ 6s
2
4f 12
Bu durumda atom numarası 68 olan erbiyum (Er) elementi 6.
periyot f bloğu elementidir.
Toryum ile başlayan son sıra elementleri 3B grubu metali olan
aktinyum elementini izleyen 14 elementtir. Bu elementler aktinitler olarak isimlendirilir. Aktinitlerin çoğu doğada bulunmaz. Ancak sentezlenebilir.
f orbitalleri iç katmanda olduğundan, dış katmandaki elektron-
Ne
lara etkisi azdır. Kimyasal özellikler dış katmandaki elektronlara
Ar
rine çok benzer.
10
18
Kr
36
Xe
54
Rn
86
Uuo
118
Şekil 1.46: Soy gazlar periyodik çizelgede 8A grubunda bulunur.
90
3B grubu metali olan Lantanı izleyen 14 element, lantanitler
bağlı olduğu için f bloğu elementlerinin kimyasal özellikleri birbi-
c. Soy Gazlar ve Özellikleri
Periyodik çizelgenin 8A grubunda bulunan soy gazlar (asal
gazlar) helyum (He), neon (Ne), argon (Ar) ve kripton (Kr), ksenon (Xe) ve radon (Rn) elementlerinden oluşur (Şekil 1.46).
Bu elementlerden helyumun elektron dağılımı 1s2, diğerleri-
nin elektron dağılımı ise ns2 np6 ile sonlanır. Soy gaz atomlarının
elektron dağılımlarında alt kabuklarının tamamen dolu olması kararlı olmalarını sağlar. Argon (Ar) ve kripton (Kr) elementlerinin
elektron dağılımlarını yazarak inceleyelim.
1. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ
18 Ar: 1s
2
2s 2 2p 6 3 s 2 3p 6
36 Kr: 1s
2
2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6
Her iki atomun da elektron dağılımı ns2 np6 orbitalleri ile sonlandığından Ar ve Kr p bloğu elementleridir.
İyonlaşma enerjileri kendileri ile aynı periyotta olan elementlerden yüksektir. Bu elementler dışarıdan gelecek ilave
elektronları kabul edemez. Helyum ve neonun bileşikleri henüz
oluşturulamamıştır. İlk kez 1962 yılında Neil Bartlett (Niıl Bertlıt)
ksenonun platin hekzaflorür ile oluşturduğu bileşiği sentezlemiştir. 1962 yılından sonra ksenonun XeF4, XeO3, XeO4, XeOF4 gibi
bileşikleri, kriptonun da KrF2 bileşiği oluşturulmuştur. 2000 yılında düşük sıcaklıklarda kararlı olan bir argon bileşiği HArF elde
edilmiştir.
Resim 1.25: Neon lambalarında
neon gazı kullanılır.
Soy gazlar oda koşullarında tek atomlu gaz hâlinde bulunur.
En son üyeleri radon radyoaktiftir. Helyum hafif olduğu hem de
yanıcı olmadığı için balonlarda, neon gazı ise ampullerde kullanılır (Resim 1.25).
Etkinlik: Elementlerin Periyodik Çizelgedeki Konumları ve Özellikleri ile İlgili
Öğrendiklerimizi Kontrol Edelim
Aşağıda konumuzla ilgili bilgiler verilen cümlelerden doğru ve yanlış olanları belirleyerek uygun
kutucuğu işaretleyiniz.
D
1.
Hidrojen atomu iyonik bileşiklerinde +1 yüklü iyon hâlindedir.
2.
1A grubu elementleri halojenlerle iyonik bileşikler oluşturur.
3.
Toprak alkali metaller alkali metallerden daha aktiftir.
4.
1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A grubu elementleri periyodik çizelgede p
bloğunda bulunur.
5.
C atomu metallerle oluşturduğu iyonik bileşiklerde +4 yükseltgenme
basamağına sahiptir.
6.
Oksijen oksit bileşiklerinde -2, peroksit bileşiklerinde -1 yükseltgenme basamağına sahiptir.
7.
Flor, iyonik ve kovalent bileşiklerinde sadece -1 yükseltgenme basamağını alır.
8.
Soy gazların tümünün elektron dağılımı ns2 np6 orbitalleri ile sonlanır.
Y
91