Periyodik Tablo Nedir?
Periyodik tablo en öz tanımıyla elementlerin artan proton sayılarına göre sıralandığı bir tablodur. Birçok kişi için bu tablo kimya denince akla ilk gelen birkaç kavramdan biridir. Biz kimyagerler içinse işimizi epey kolaylaştıran kullanışlı bir araçtır. Tablonun belli özellikleri sayesinde bir elementin nasıl davranacağını ve ne tür karakteristik özelliklerini olacağını tahmin edebiliriz. Tablo bazı örüntülere sahiptir. Bu örüntüler yüzünden zaten “periyodik tablo” olarak adlandırılmıştır.
Periyodik Tablo Nasıl Bir Yapıya Sahip?
Standart periyodik tablo 8 periyottan ve 18 gruptan oluşur. Satırlar periyot sütunlar ise gruplardır. Dört tane temel blok vardır. Bunlar s,p,d ve f bloklarıdır. Elementleri genel olarak ise üçe ayırabiliriz:
- Metaller
- Ametaller
- Yarı metaller
Metaller tablonun solunda, ametaller sağında yarı metaller ise metal ve ametallerin sınırında bulunur. Bu sınıflandırma basit olsa da oldukça sığdır. Çünkü her metal ve her ametal aynı değildir. O yüzden kimyagerler bu sınıflandırmayı daha da detaylı hale getirmiştir. 1.grup Alkali Metaller olarak isimlendirilir ve çok aktiftirler. Doğada elemental halde bulmak imkansızdır diyebiliriz. Bir tane değerlik elektronları olduğu için bunu kolayca verip bileşik oluşturabilirler. 2. grup Toprak Alkali Metalleri olarak bilinir ve Alkali Metaller kadar olmasa da aktiftirler. Doğada elemental halde nadir de olsa bulunabilirler. Alkali metallerden daha kararlı bir yapıya sahip olup daha sağlam ve yoğundurlar. 3. grubumuz Geçiş Metalleri olarak adlandırılır. Altın, demir, bakır, gümüş gibi ünlü metaller birer geçiş metalidir. Geçiş metalleri istisna olmalarıyla aklımıza kazınmıştır. Bazı periyodik özelliklere diğer gruplar gibi düzgün bir şekilde uymazlar, konfigürasyonları d orbitalleri yüzünden olması gerekenden farklıdır. 4. grubumuz Ara Geçiş Metalleri ya da Zayıf Metaller olarak da bilinir. Kalay ve kurşun bu gruptandır. Erime ve kaynama sıcaklıkları geçiş metallerinden daha düşüktür ve daha yumuşaktırlar. Periyodik özelliklere uyarlar. 5. grup Yarı Metaller olarak bilinir ve bazı özellikler açısından ametaller bazı özellikler açısından metallere benzerler. Yarı iletken olmaları en mühim özellikleri olarak sayılabilir ve günümüz teknolojisinin gelişmesinde önemli bir rolleri vardır. Bilgisayarlarımız bu yarı metaller sayesinde çalışır. 6. grup ametaller olarak bilinir. Kırılgandırlar, gaz ve katı halde bulunurlar, elektriği ve ısıyı iletmede kötüdürler. Kovalent bileşikler oluştururlar. 7. grup halojenler ya da tuz yapıcılar olarak da adlandırılır. Flor, klor, brom ve iyot bu grubun üyeleridir. Güçlü asitler oluştururlar, organik kimyadaki tepkimelerde rol oynarlar. Metallerle beraber sağlam iyonik bileşik oluşturabilirler. Flor ve klor gaz halindeyken brom sıvı iyot ise katıdır. Astatin bazı açılardan halojenlerden farklı olduğu için onu buraya dahil etmek ne kadar doğrudur bilmiyorum. Radyoaktiftir ve karakteristik özellikleri pek bilinmemektedir. 8. grubumuz ise Soygazlar olarak bilinirler. Okulda bize ne kadar da bunlar asaldır,inerttir tepkimeye girmezler deseler de biliyoruz ki Kripton(Kr) ve Ksenon(Xe) bileşik oluşturabiliyorlar. Argon’un ise HArF diye bir bileşiği 2000’li yılların başında Helsinki Üniversite’sindeki araştırmacılar tarafından sentezlendi.
Lantanitler ve Aktinitler ise ” Nadir Dünya Metalleri” olarak bilinirler ve genelde bir arada bulunurlar. Bütün Aktinitler radyoaktiftir.
Periyodik Tablo Trendleri
Periyodik tabloyu kullanarak elementlerin bazı özelliklerini tahmin edebiliriz. Genelde dört tane trend vardır:
- Atomik yarıçap
- İyonlaşma Enerjisi
- Elektron İlgisi
- Elektronegativite
Bu trendler ilk beş periyottaki eleementler için işlerken f orbitali işin içine girdiğine bu trendler alt üst olmaktadır. Normalde atom yarıçapı her periyottaki artarken d bloğundaki elementlerde bu durum öyle olmamaktadır. Bunun nedeni hem d hem de f orbitallerinin zayıf perdeleme(shielding) etkisidir. Buna ek olarak bu ağır elementler radyoaktiftir ve elektronları hızlı hareket etmektedir. Bu da onların bildiğimizden farklı davranmasına neden olur.
Tarihçe
Periyodik tablonun nasıl ortaya çıktığını anlamak için “atom” kavramının nasıl geliştiğini anlamak ve bilmek gerekir. Atom kavramı ilk kez Antik Yunan’da ortaya çıkmıştır. Ünlü filozof Demokritos maddenin bölünemeyen parçacıklardan yani atomlardan oluştuğunu, her şeyin hatta ruhun bile atomlardan meydana geldiğini ileri sürdü ve atomları yok olmayan parçacıklar olarak varsaydı. Bu nedenle materyalizm olarak da bilinen felsefenin kurucusu Demokritos sayılır.
Thales
Ünlü filozof her şeyi sudan geldiğini düşünüyordu. Ona göre arkhe su olmalıydı.
Anaksimandros
Temel maddenin” aperion” olduğunu ve her şeyin ondan oluştuğunu düşünüyordu. Aperion niteliği belirsiz ve niceliği sonsuzdu.
Anaksimenes
Anaksimenes’e göre ise ayrıştırılamaz madde hava idi.
Aristo
Hepimizin yakından tanıdığı ünlü filozof, matematikçi, biyolog ve daha nicesi olan Aristo(MÖ 384-322) dört temel elementin olduğunu söylemişti: Ateş, su,hava ve toprak. Bu dört element belli miktarlarda bir araya gelerek diğer maddeleri oluşturuyordu.
Herakleitos
Ona göre arkhe ateştir çünkü her şeyi yaktığımızda sonunda ateşe ulaşırız. Alevler ebedidir ve asla değişmezler bu yüzden evrenin başat maddesi ateş olmalıdır. Kendisi değişmeyen tek şeyin değişim olduğunu ve evrenin bir akış içerisinde olduğunu öne sürdü.
Diğer Filozoflar
- Pythagoras’a göre arkhe sayıdır ve evrende bir düzen ve ahenk vardır.
- Empedokles’e göre dört temel element vardır. Bunlar sevgi ve nefret yoluyla birbiriyle birleşip ayrılarak maddeleri meydana getirir.
- Leukippos da Demokritos gibi bölünemez maddenin atom olduğunu sürer. Bazı kaynaklarda Demokritos’un hocası olarak geçer.
Bilinen İlk Elementler
Antik Çağ’da bilinen 9 element mevcuttu. Bunlar sırasıyla:
- Karbon(C)
- Sülfür(S)
- Bakır(Cu)
- Altın(Au)
- Gümüş(Ag)
- Demir(Fe)
- Kalay(Sn)
- Cıva(Hg)
- Kurşun(Pb)
İnsanlık uzun bir süre bu 9 elementle beraber yaşadı. Simyacılar yeni elementler bulmak yerine metalleri altına çevirmek ya da Felsefe Taşı’nı keşfetmek istiyorlardı. Simyacılar bu çalışmalar sonunda bize değerli bilgiler bıraktılar, bu kısım yadsınamaz bir gerçek.Gerek Türk- İslam tarafı olsun gerek diğer taraflar olsun önemli ilerlemeler kaydedildi. Kral suyu, barut gibi maddeler bu zamanlarda bulundu. Ayrıştırma teknikleri ve bunları gerçekleştiren aletleri bulmuş olsalar da yaptıkları bilim olarak adlandırılamaz. Aydınlanma Çağı’na kadar kimya dediğimiz kavram ortaya çıkmadı ve gerçek bir bilim yapılmadı. Yine de Simyacılar sayesinde Aydınlanma Çağı’na kadar altı element daha bulundu:
- Çinko(Zn)
- Antimon(Sb)
- Arsenik(As)
- Platin(Pt)
- Bizmut(Bi)
- Fosfor(P)
Bu elementlerin bazıları zaten bilinse de ayrı bir madde olarak isimlendirilip izole edilmeleri bu zamanda oldu. Arsenik Alman bir simyacı olan Albertus Magnus tarafından Orta Çağ’da keşfedildi.Bizmut yine bu zamanlarda biliniyordu fakat farklı bir element olduğu anlaşılamamıştı.Claude François Geoffroy tarafından farklı bir element olduğu ispatlandı ve bu sayede Bizmut’un resmi kaşifi oldu.
Hennig Brandt
Alman bir simyacı olan Hennig tıpkı diğer simyacılar gibi Felsefe Taşı’nı arıyordu. Amacı metalleri altına çevirmekti. Bunun için yaptığı bir deneyde epey büyük bir miktarda idrarı kaynattı ve sonra onu kum ve kömür ile karıştırdı. Uzun bir süre sonra beyaz buharlar oluştu ve parlayan bir madde elde edildi. Bu maddeye Hennig fosfor adını verdi. Fosfor Latince’de ışık saçan şeyler için kullanılıyordu. Bu keşiften sonra artık yavaş yavaş kimyanın çağını başlıyordu.
Robert Boyle
Hepimiz onu modern anlamda element tanımını yapan ilk kişi olarak biliriz. Simyadan kimyaya geçişte bir dönüm noktası olarak kabul edilebilecek bir isimdir. Aynı zamanda kendi ismiyle anılacak olan Boyle Yasa’sını bulmuştur. Ona göre bilinen yöntemlerle daha ufak şeylere ayrılamayan maddeler element oluyordu. Yani onun tanımıyla su da bir element olmalıydı. Halbuki biz bugün elektroliz yoluyla suyun ayrılabileceğini biliyoruz. Robert Boyle da esasında bir simyacı olmasına rağmen Modern Kimya’nın doğmasında rol oynayan kilit isimlerden biridir. Onun hakkında da bir ara yazmayı düşünüyorum. Her ne kadar bazı düşünceleri biz modern kimyagerler açısından gülünç olsa da onun sayesinde bugün bazı şeylerin farkındayız.
Pristley ve Lavosier
Pristley, oksijeni izole etmesine karşın ona “flojistonsuzlaştırılmış hava” demişti. Flojiston diye bir şeyin olmadığını gösterecek olan kişi hepimizin yakından tanıdığı Lavosier olacaktı. Bu yönüyle o artık simya çağını bitirip kimya çağını başlatmıştı. Lavosier yaptığı deneylerle tepkimelerde kütlenin korunduğunu ispatladı. Suyu ayırmayı başardı, 33 elementten oluşan kendi periyodik tablosunu yaptı. Bu elementlerden bazılarının bugün element olmadığını biliyoruz.
Henry Cavendish
İngiliz kimyager ve fizikçi Cavendish yaptığı deneyler sonucunda bugün evrende en çok bulunan element olan hidrojeni izole etmeyi başardı.
Berzelius Sahnede
İsveçli bir bilim insanı olan Berzelius ilk kez elementleri harf içeren sembollerle gösterdi ve bugünkü periyodik tablo için inkar edilemez bir destek sağladı. Ondan önce çeşitli sembollerle gösterilen elementler artık harflerle gösterilmeye başlandı. Selenyum, seryum, silisyum ve toryum elementlerini keşfetti ve modern kimyanın babalarından biri oldu.
Sir William Ramsay
İskoç kimyager asal gazları keşfetti(Helyum ve Radon hariç) ve Nobel Kimya ödülünü kazandı. Artık bilinen epey bir element olmuştu. Bu keşiflerden önce de bazıları kendi periyodik tablolarının oluşturmaya başlamıştı.
İlk Periyodik Tablo Örnekleri
İlk örnekler John Dalton ile geliyor. Kendi atom modelini ortaya atan bilim insanı aynı zamanda kendi tablosunu da oluşturuyor.
Johann Wolfgang Döbereiner elementleri üçerli gruplara ayırıyor ve bunlara triadlar adını veriyor. Lityum-sodyum-potasyum bir triad olurken klor- brom-iyot başka bir triad oluyor.Sonra sahneye Newlands çıkıyor. Newlands elementleri artan atom kütlelerine göre sıralıyor ve belli periyotlarda belli özelliklerin tekrar ettiğini gözlemliyor. Bu her sekizinci elementte oluyordu ve buna Oktavlar İlkesi adını verdi. 1864’te hazırladığı periyodik tablosu 51 elementten oluşuyordu.
Bundan sonra ise periyodik tablonun gerçek kurucusu Dmitri Mendeleyev geldi. O da elementleri artan atom kütlelerine göre sıralasa da onun periyodik tablosu daha anlaşılır ve düzenli idi. Elementlerin belli periyotlarla tekrar eden özellikleri olduğunu fark etti ve boş yerlere hangi elementlerin gelebileceğini, bu keşfedilmemiş elementlerin ne tür özellikleri olacağını doğru tahmin etti. Örnek vermek gerekirse Galyum ve Germanyum elementleri onun zamanında bilinmiyordu. O, onlara eka-aluminyum ve eka- silisyum adlarını verdi ve fiziksel ve kimyasal özelliklerini büyük ölçüde doğru bildi. Rus kimyager ilk tabloyu 1869 yılında yayımladı ve daha sonra gelişmiş versiyonunu ise iki yıl sonra yeniden yayımladı. Mendeleyev’in zamanında soygazlar bilinmiyordu. Daha sonra Lord Kayleigh ve Ramsay tarafından keşfedilip tabloya eklendi. Mendeleyev’in tablosu 63 elementten oluşuyordu. Ölümünden bir yıl sonra bilinen element sayısı 86’ya yükselmişti. Onun bulduğu bu sistem yeni element keşfetmeyi kolaylaştırmıştı. Kendisi artık periyodik tablonunun kurucusu olarak anılacaktı.
Mendeleyev’den bağımsız olarak aynı anda çalışıp aynı şeyleri bulan Meyer’i bazılarımız bilmiyor. Hızlı davranan Mendeleyev kazanırken Meyer kaybetti.
Henry Moseley ve Periyodik Tablo
Genç kimyager Moseley elementlerin atom kütlelerine göre değil de proton sayılarına göre sıralandırılmasını önerdi. Zira Mendeleyev’in tablosunda hatalar vardı. Bir X – ışını cihazı yaptı ve hipotezini desteklemek için ilk olarak 12 elemente baktı. Daha sonra bu sayıyı artırdı ve bulduğu sonuçları bir makalede yayınladı. Bulduğu denklemler Moseley Yasaları olarak biliniyor. Dört tane element tahmin etti ve ölümünden sonra diğer bilim adamları tarafından bu elementler bulundu. O saatten sonra periyodik tablo yeniden düzenlendi ve elementler proton sayısına göre dizildi. Parlak bilim insanı 1. Dünya Savaşı’na teğmen olarak katıldı ve Çanakkale’de 1915 yılında can verdi. Rutherford bu haberi alınca büyük bir üzüntü duydu. Yaşasaydı kim bilir daha neler keşfedecekti.
Artık Niels Bohr kendi atom modelini yayınlamıştı ve atomların ne olduğuna dair bir fikrimiz vardı. Ne var ki Bohr’un modeli sadece tek elektronlu sistemler için geçerliydi. Elektronun neden çekirdeğe düşmediğini de açıklayamıyordu. Bu noktadan sonra kuantum mekaniği devreye girdi ve atom hakkındaki bilgimiz arttı. Bir yandan da Marie Curie eşiyle beraber Polonyum ve Radyum’u keşfetti. 2. Dünya Savaşı’na giden süreçte bir sürü yeni element keşfedilmeye devam etti. Manhattan Projesi kapsamında birçok radyoaktif element keşfedildi ve tabloya eklendi.
Glenn T. Seaborg ve Modern Periyodik Tablo
Nobel Ödüllü bir kimyager olan Seaborg transuranyum elementlerini keşfetti. Buna ek olarak 100’den fazla izotop bulan Seaborg periyodik tabloyu bugünki kullandığımız şekline getirdi. Lantanit ve aktinitleri ayırdı ve onları altta ayrı olarak gösterdi. Yaklaşık olarak 200 makale yazdı ve modern nükleer kimyanın temelini attı.
Genişletilmiş Periyodik Tablo ve Son Bulunan Elementler
Atom Fiziği ve kimyadaki yeni gelişmeler sayesinde elementleri keşfetmek yerine sentezleyebilir hale geldik ve uranyumdan sonraki elementleri yapay olarak ürettik. Bunların bir kısmı ise geçtiğimiz yarım asırda meydana geldi. Özellikle son periyottaki elementler yeni keşfedildiler ve özellikleri tam olarak bilinmiyor. 118. element olan Oganesson Yuriy Oganessan tarafından 2000’lerin başında birkaç atom olarak sentezlendi. En son sentezlenen elementse Tennesin oldu. Maalesef Tennesin hakkında neredeyse hiçbir şey bilmiyoruz. Bunun ötesindeyse teorik elementler uzanıyor ve periyodik tablo devam ediyor.
Yeni elementlerin sentezi oldukça meşakkatli. 119. element Japonya, Wako’da bir araştırma enstitüsü olan “RIKEN” içerisindeki bir ekip tarafından sentezlenmeye çalışılıyor fakat hala başaramadılar. Diğer elementler de Çin ve Rusya’daki bazı araştırma ekipleri tarafından sentezlenmeye çalışılsa da günümüz teknolojisiyle çok zor. Ayrıca bu elementlerin de şu an bildiğimiz kadarıyla bir sonu var. İlerdeki enerji seviyeleri birbirine çok yakın ve ayırt etmesi pek güç. Üstelik oluşma süreleri çok kısa olduğu için gözlemleyemiyoruz.
Bu yazımda sizlere periyodik tablonun genel ve kısa bir tarihçesini vermek istedim. Burada geçen her bir isim kendi adına bir yazıyı hak ediyor bence. Ayrıca burada adını anamadığım ama bugünki bilime ve kimyaya katkı sağlayan tonla insan var. Aşağıda yararlandığım kaynakları ve linkleri vereceğim. Sonraki yazıda daha da iyi olma ümidiyle…
Kaynakça
- Bahadır, O. (2020, February 6). Periyodik tablonun doğuşu ve gelişimi – Sarkaç. Sarkaç. https://sarkac.org/2019/02/periyodik-tablonun-dogusu-gelisimi/
- Dizdaroglu, M. (2024, October 24). Henry Moseley: a patriotic scientist who changed the periodic table — and then went off to war. NIST. https://www.nist.gov/blogs/taking-measure/henry-moseley-patriotic-scientist-who-changed-periodic-table-and-then-went-war
- Hennig Brandt and the Discovery of Phosphorus | Science History Institute. (2023, May 31). Science History Institute. https://www.sciencehistory.org/stories/magazine/hennig-brandt-and-the-discovery-of-phosphorus/
- K.M. Yazar. (n.d.). Arkhe nedir? Sokrates öncesi filozoflar, arkhe sorununu çözmek için neler önerdiler? – Evrim ağacı. Evrim Ağacı. https://evrimagaci.org/arkhe-nedir-sokrates-oncesi-filozoflar-arkhe-sorununu-cozmek-icin-neler-onerdiler-8999
- Robert Boyle | Science History Institute. (2024, October 11). Science History Institute. https://www.sciencehistory.org/education/scientific-biographies/robert-boyle/
- Science History Institute. (2023, May 31). Hennig Brandt and the Discovery of Phosphorus | Science History Institute. https://www.sciencehistory.org/stories/magazine/hennig-brandt-and-the-discovery-of-phosphorus/
- Science History Institute. (2024, October 11). Robert Boyle | Science History Institute. https://www.sciencehistory.org/education/scientific-biographies/robert-boyle/
- The Nobel Prize in Chemistry 1951. (n.d.). NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1951/seaborg/biographical/
- Ununennium – evrim ağacı. (2021, March 5). Evrim Ağacı. https://evrimagaci.org/ununennium-10209
- HArF! Argon’s not so noble after all. Moore, S. (2019, August 8). Science News. https://www.sciencenews.org/article/harf-argons-not-so-noble-after-all
https://en.wikipedia.org/wiki/Periodic_table#Future_extension_beyond_the_seventh_period
Güzel yazı olmuş. Ellerine sağlık!