Periyodik Sistem

Çekirdekteki proton sayısı elementin kimliğini belirler, elektronların katmanlara dağılımı ise tablodaki yerini gösterir. Bir elementin son katmanında 1 elektron varken diğerinin son katmanında 7 elektron bulunması, bu iki elementin davranışlarının neden çok farklı olduğunu düşündürür.

Artan atom numaralarına göre sıralanmış periyotlar, A ve B grupları ile metaller, ametaller, yarı metaller ve soygazların periyodik tablodaki dağılımı.

Katman dizilimiyle adres bulma

Periyodik tabloyu bir apartman gibi düşünebilirsin. Periyot, elektron bulunan katman sayısını gösterir. Grup ise özellikle ana grup elementlerinde son katmandaki elektron sayısından bulunur.

• $2, 1$ elektron dizilimli element 2 katmanlıdır, yani 2. periyottadır.
• Son katmanında 1 elektron bulunduğu için 1A, yani 1. gruptadır.
• $2, 8, 7$ dizilimli element 3. periyottadır ve 7A, yani 17. gruptadır.
• Son katmanı tamamen dolu olan soygazlar 18. grupta yer alır.

}']

Sodyumun katman dizilimi $2, 8, 1$ şeklindedir. Üç elektron katmanı bulunduğu için 3. periyottadır. Son katmanında 1 elektron olduğu için 1A grubunda bulunur.

Alüminyumun tablodaki yerini bulma

Elektron dizilimini yaz

Alüminyumun 13 elektronu üç katmana 2, 8 ve 3 şeklinde dağılır. Periyodu belirle

Elektron bulunan katman sayısı üç olduğu için alüminyum 3. periyottadır. Grubu belirle

Son katmandaki üç elektron, alüminyumun 3A veya güncel numaralandırmayla 13. grupta olduğunu gösterir. Sınıfını ilişkilendir

Alüminyum, periyodik tablonun sol tarafında bulunan bir metaldir.

Tablodaki sınıflar ve genel eğilimler

Metaller çoğunlukla tablonun solunda ve ortasında bulunur. Elektron verme eğilimleri belirgindir. Demir, bakır, sodyum ve alüminyum metaldir.

Ametaller genellikle sağ tarafta yer alır. Elektron alma veya elektronları ortaklaşa kullanma eğilimleri vardır. Oksijen, kükürt ve klor ametaldir.

Yarı metaller, metal ve ametal özellikleri arasında davranış gösterir. Silisyum ve bor bu sınıftadır. Silisyumun elektrik iletkenliğinin kontrollü olması, onu bilgisayar çiplerinde değerli kılar.

Soygazlar 18. gruptadır. Son katmanları kararlı biçimde dolu olduğu için tepkimeye girme eğilimleri genellikle düşüktür. Helyumun ilk katmanı 2 elektronla, diğer soygazların dış katmanı çoğunlukla 8 elektronla tamamlanır.

Atom yarıçapı genel olarak grupta aşağı indikçe ve periyotta soldan sağa gidildikçe küçülür. İyonlaşma enerjisi, gaz hâlindeki nötr atomdan bir elektronu koparmak için gereken enerjidir ve genel olarak yukarıya ve sağa doğru artar.

Bu yönleri ezberlemekten önce elektron katmanlarını karşılaştır. Bir sonraki adımda yarıçapın neden çekirdek çekimiyle değiştiğini inceleyeceğiz.

• Elektron dizilimi 2, 8, 1 olan element 3. periyotta ve 1A grubundadır. Üç elektron katmanı 3. periyodu, son katmandaki bir elektron ise 1A grubunu gösterir.
• Aşağıdakilerden hangisi element sınıfı ve konumu bakımından doğrudur? Silisyum yarı metaldir ve 14. grupta bulunur. Diğer seçeneklerde element sınıfı veya grup bilgisi yanlıştır.
• Periyodik tabloda atom yarıçapı genel olarak aşağıya ve ___ doğru artar. Elektron katmanı sayısı aşağı doğru artar, çekirdek çekiminin etkisi solda daha zayıf olduğundan yarıçap genel olarak aşağıya ve sola doğru büyür.

Periyodik eğilimlerin anahtarı, çekirdeğin elektronları ne kadar güçlü çektiğini ve elektronların çekirdekten ne kadar uzakta bulunduğunu birlikte değerlendirmektir. Aynı periyotta katman sayısı değişmez. Proton sayısı arttıkça çekirdeğin çekimi güçlenir ve atom yarıçapı genellikle küçülür.

Grupta aşağı inildikçe katman sayısı arttığı için yarıçap artar; periyotta sağa gidildikçe çekirdek çekimi arttığı için yarıçap azalır.

Atom yarıçapının değişimi

Periyodik tabloda atom yarıçapı iki yönde incelenir:

• Grupta aşağı indikçe atom yarıçapı artar.
• Periyotta soldan sağa gidildikçe atom yarıçapı genellikle azalır.

Grupta aşağı inerken yeni elektron katmanları eklenir. Dış elektron çekirdekten uzaklaşır. İç katman elektronları çekirdeğin çekimini kısmen perdeler. Bu nedenle çekirdekte daha fazla proton bulunsa bile en dış elektron daha uzakta olduğu için atom büyür.

Periyotta soldan sağa ilerlerken elektronlar aynı ana enerji düzeyine yerleşir. Proton sayısı arttığı hâlde yeni bir katman eklenmez. Çekirdek, dış elektronları daha güçlü çeker. Sonuç olarak atom yarıçapı küçülür.

Sodyumun katman dağılımı $2,8,1$, klorun katman dağılımı ise $2,8,7$ şeklindedir. İkisi de üçüncü periyottadır. Klorun çekirdeğinde daha fazla proton bulunduğu için son katman elektronlarını daha kuvvetli çeker. Bu yüzden klor atomunun yarıçapı sodyumdan küçüktür.

İyonlaşma enerjisiyle karşılaştırma

Bir atomdan gaz hâlindeki bir elektronu koparmak için gereken enerjiye iyonlaşma enerjisi denir. Elektron çekirdekten uzaksa veya iç katmanlar tarafından daha fazla perdeleniyorsa koparılması kolaylaşır.

Genel eğilim şöyledir:

• Grupta aşağı indikçe iyonlaşma enerjisi azalır.
• Periyotta soldan sağa gidildikçe iyonlaşma enerjisi artar.

Bu eğilim atom yarıçapının ters yönlü değişimiyle bağlantılıdır. Küçük atomlarda dış elektron çekirdeğe daha yakındır. Elektronu koparmak zorlaşır. Büyük atomlarda dış elektron daha uzakta olduğundan koparmak daha kolaydır.

Soygazlarda dış katman kararlı ve dolu olduğu için elektron koparmak zordur. Alkali metallerde dış katmanda tek elektron bulunduğundan bu elektron daha kolay koparılır. Bu nedenle aynı periyotta metalik özellik solda, ametalik özellik sağda daha belirgindir.

Periyodik özellikleri birlikte okuma

Bir karşılaştırmada yalnızca proton sayısına bakmak yeterli değildir. Önce elementlerin grup ve periyotlarını belirlemek gerekir. Ardından katman sayısı, dış elektronun çekirdeğe uzaklığı ve çekirdek çekimi birlikte incelenir.

• Aynı grupta aşağıdaki element daha büyük yarıçaplıdır.
• Aynı periyotta soldaki element daha büyük yarıçaplıdır.
• Aynı grupta yukarıdaki elementin iyonlaşma enerjisi daha büyüktür.
• Aynı periyotta sağdaki elementin iyonlaşma enerjisi genellikle daha büyüktür.

Bir elementin sınıfı da bu eğilimleri yorumlamaya yardım eder. Metaller genellikle tablonun solunda bulunur ve elektron verme eğilimi gösterir. Ametaller sağ tarafta yoğunlaşır ve elektron alma eğilimi daha belirgindir. Yarı metaller, metal ve ametaller arasında özellik gösterir. Soygazlar ise kararlı elektron dizilimleriyle ayrılır.…

Katman sayısı ve son katmandaki elektron sayısı, elementin periyodik tablodaki davranışını yorumlamak için temel ipuçlarıdır. Bu bilgiler, bir elektronu atomdan ayırmanın ne kadar zor olduğunu ve elementin metalik ya da ametalik karakterini karşılaştırmamızı sağlar.

Bir atomdan elektronlar koparılırken enerjideki 3,5-4 katlık ani sıçrama ($İE_n \rightarrow İE_{n+1}$) ile grubun ve değerlik elektron sayısının belirlenmesi.

İyonlaşma enerjisinin anlamı

Gaz hâlindeki nötr bir atomdan bir elektronu koparmak için gereken enerjiye birinci iyonlaşma enerjisi denir. Atom elektronu ne kadar güçlü tutuyorsa bu değer o kadar büyür.

Periyotta soldan sağa doğru çekirdek yükü artar, fakat elektronlar aynı ana enerji düzeyine eklenir. Bu nedenle çekirdeğin değerlik elektronlarını çekme etkisi genel olarak güçlenir ve iyonlaşma enerjisi artar. Grupta aşağı doğru yeni katmanlar eklendiği için dış elektron çekirdekten uzaklaşır. İyonlaşma enerjisi genel olarak azalır.…

Bir atomdaki elektron katmanlarının dağılımı, elementin tabloda hangi bölgeye yerleştiğini ve çevresindeki elementlerle nasıl karşılaştırılacağını gösterir.

Eğilimleri birlikte okumak

Aynı periyotta soldan sağa ilerlerken katman sayısı değişmez. Çekirdekteki proton sayısı arttığı için elektronlar daha güçlü çekilir. Bu nedenle atom yarıçapı genel olarak küçülür, iyonlaşma enerjisi ise genel olarak artar.

Aynı grupta yukarıdan aşağıya inerken yeni elektron katmanları eklenir. Dış elektron çekirdekten uzaklaşır ve iç katman elektronlarının perdeleme etkisi artar. Sonuç olarak atom yarıçapı büyür, dış elektronu koparmak kolaylaşır ve iyonlaşma enerjisi genel olarak azalır.

Bir kütüphanede aynı raftaki kitaplar yan yana dizilirken raf sayısı değişmez. Fakat farklı raflara indikçe kitapla zemin arasındaki uzaklık artar. Periyodik sistemde periyot, katman uzaklığını; grup ise benzer dış elektron düzenini karşılaştırmada işe yarar.

Magnezyumun katman dağılımı $2, 8, 2$ şeklindedir. İki değerlik elektronu bulunduğu için metal bölgesinde yer alır. Aynı periyottaki sodyuma göre çekirdek yükü daha büyük olduğundan dış elektronlarını daha güçlü çeker. Buna rağmen alüminyuma geçildiğinde küçük bir istisna görülür.

İyonlaşma enerjisinde küçük sapmalar

Genel eğilim tek başına her soruyu çözmez. Elektronun bulunduğu alt enerji düzeyi ve aynı orbitaldeki elektronların birbirini itmesi, bazı komşu elementlerde sıralamayı değiştirebilir.

Magnezyumun son elektronu $3s$ orbitalindedir ve dağılımı $3s^2$ ile biter. Alüminyumun koparılacak elektronu $3p$ orbitalindedir ve dağılımı $3s^2 3p^1$ şeklindedir. $3p$ elektronu daha yüksek enerjili olduğu için alüminyumdan elektron koparmak, magnezyumdan koparmaktan daha kolaydır. Bu yüzden birinci iyonlaşma enerjisi sıralaması Mg > Al olur.

Magnezyum ve alüminyumun karşılaştırılması

Elektron dağılımlarını yaz

İki element aynı periyottadır, fakat alüminyumun son elektronu daha yüksek enerjili $3p$ orbitalindedir. Koparma kolaylığını karşılaştır

Alüminyumun $3p$ elektronu daha yüksek enerjili olduğu için çekirdekten daha kolay ayrılır.

Benzer bir sapma azot ve oksijen arasında görülür. Azotun son kısmı $2p^3$ olduğunda üç $p$ orbitali tek tek dolar ve daha dengeli bir düzen oluşur. Oksijende $2p^4$ dağılımı nedeniyle orbitallerden birinde elektron çifti oluşur. Aynı orbitaldeki elektron itmesi, oksijenden elektron koparmayı beklenenden biraz kolaylaştırır. Bu nedenle $N$ elementinin birinci iyonlaşma enerjisi $O$ elementinden büyüktür.

Konumu kullanarak sınıflandırma

Bir elementin sınıfını belirlemek için önce katman dağılımıyla periyot ve grup bilgisi çıkarılır, sonra tablodaki bölgesi incelenir.

• Sol ve orta bölgelerde bulunan elementler çoğunlukla metaldir. Elektron verme eğilimleri fazladır.
• Sağ üst bölgede bulunan elementler çoğunlukla ametaldir. Elektron alma veya ortaklaşa kullanma eğilimleri görülür.
• Merdiven çizgisi çevresindeki elementler yarı metal olarak değerlendirilir. Silisyum gibi elementler bazı koşullarda metal, bazı koşullarda ametal özellik gösterebilir.
• En sağ sütundaki soygazlar, dolu değerlik katmanlarıyla ayırt edilir. Bu yapı onların elektron alma veya verme isteğini azaltır.

Örneğin katman dağılımı $2, 8, 7$ olan element üçüncü periyottadır. Son katmandaki yedi elektron ve tablonun sağ tarafındaki konumu, onun ametal olduğunu gösterir. Katman dağılımı $2, 8, 1$ olan element ise aynı periyotta daha solda bulunur ve metal sınıfına girer. Böylece yalnızca dağılımı inceleyerek yarıçap, iyonlaşma enerjisi ve element sınıfı hakkında karşılaştırma yapılabilir.

Birden fazla ipucunu birleştirme

Bir soruda önce konum bilgilerini düzenle. Aynı periyot mu, aynı grup mu, yoksa farklı bölgeler mi? Ardından katman sayısını yarıçap için, çekirdeğe uzaklığı ve orbital düzenini iyonlaşma enerjisi için kullan.

Örneğin $Na$, $Mg$ ve $Cl$ üçüncü periyottadır. Katman sayıları eşit olduğu için temel karşılaştırmayı çekirdek çekimi belirler. Atom yarıçapı genel olarak Na > Mg > Cl şeklinde azalır. Birinci iyonlaşma enerjisi ise genel olarak Na < Mg < Cl şeklinde artar. Bu üçlüde özel orbital istisnası olmadığı için genel eğilim doğrudan kullanılabilir.

Bu bağlantı, element sınıfını da açıklar. Sodyumun dış elektronu çekirdekten daha uzaktır ve koparılması kolaydır, bu yüzden metal davranışı belirgindir. Klorun dış elektronları daha güçlü çekilir, elektron alma eğilimi fazladır ve ametal davranışı gösterir. TYT sorularında doğru sonuca çoğu zaman tek bir ezberle değil, bu ipuçlarını birlikte değerlendirerek ulaşırsın.

• Aynı grupta aşağı doğru inildikçe atom yarıçapı genel olarak büyür. Yeni elektron katmanları eklendiği için dış elektron çekirdekten uzaklaşır ve atom yarıçapı artar.
• Mg ve Al arasında birinci iyonlaşma enerjisi hangisinde daha büyüktür? Alüminyumun kopacak elektronu daha yüksek enerjili 3p orbitalindedir. Bu nedenle Al elektronunu Mgye göre daha kolay verir ve Mg nin iyonlaşma enerjisi daha büyüktür.
• Katman dağılımı 2, 8, 7 olan element, element sınıfları içinde ___ olarak adlandırılır. Son katmanda yedi elektron bulunması ve tablonun sağ tarafında yer alması, bu elementin ametal olduğunu gösterir.