Periyodik tablo -Periodic table

Basit Periyodik Tablo Chart-blocks.svg

( ) ( kimyasal ) elementlerin periyodik tablosu olarak da bilinen periyodik tablo , kimyasal elementlerin tablo şeklinde gösterimidir . Kimya , fizik ve diğer bilimlerde yaygın olarak kullanılır ve genellikle kimyanın bir simgesi olarak görülür. Kimyasal elementlerin özelliklerinin atom numaralarına periyodik bir bağımlılık sergilediğini belirten periyodik yasanın grafik bir formülasyonudur .

Tablo, blok adı verilen dört kabaca dikdörtgen alana bölünmüştür . Tablonun satırlarına nokta , sütunlara ise grup adı verilir . Periyodik tablonun aynı sütun grubundaki elementler benzer kimyasal özellikler gösterir. Eğilimler , bir periyot boyunca soldan sağa ve bir grup boyunca aşağıdan yukarıya doğru artan metalik olmayan karakter (kendi elektronlarını koruyarak) ve ters yönde artan metalik karakter (elektronları diğer atomlara teslim etme) ile periyodik tablo boyunca ilerler . Bu eğilimlerin altında yatan neden , atomların elektron konfigürasyonlarıdır .

Genel olarak kabul edilen ilk periyodik tablo, 1869'da Rus kimyager Dmitri Mendeleev'inkiydi : periyodik yasayı kimyasal özelliklerin atom kütlesine bağımlılığı olarak formüle etti. O zaman tüm elementler bilinmediğinden, periyodik tablosunda boşluklar vardı ve Mendeleev , eksik elementlerin bazılarının özelliklerini tahmin etmek için periyodik yasayı başarıyla kullandı . Periyodik yasa, 19. yüzyılın sonlarında temel bir keşif olarak kabul edildi ve atom numarasının keşfi ve 20. yüzyılın başlarında kuantum mekaniğinde atomun iç yapısını aydınlatan öncü çalışmalarla açıklandı. Glenn T. Seaborg'un 1945'te aktinitlerin aslında d-blok elementlerinden ziyade f-blok olduğunu keşfetmesiyle , tablonun tanınabilir şekilde modern bir formuna ulaşıldı. Periyodik tablo ve kanun artık modern kimyanın merkezi ve vazgeçilmez bir parçasıdır.

Periyodik tablo bilimin ilerlemesiyle gelişmeye devam ediyor. Doğada sadece atom numarası 94'e kadar olan elementler bulunur; daha ileri gitmek için laboratuvarda yeni elementler sentezlemek gerekiyordu. Bugün, tablonun ilk yedi sırasını tamamlayan ilk 118 elementin tümü bilinmektedir, ancak en ağır elementlerin özelliklerinin konumlarına uygun olduğunu doğrulamak için kimyasal karakterizasyon hala gereklidir. Tablonun bu yedi sıranın ötesine ne kadar uzanacağı ve tablonun bilinen bölümünün kalıplarının bu bilinmeyen bölgeye doğru devam edip etmeyeceği henüz bilinmiyor. Bazı unsurların günümüz tablosunda doğru konumlandırılıp yerleştirilmediğine dair bazı bilimsel tartışmalar da devam etmektedir. Periyodik yasanın birçok alternatif temsili mevcuttur ve periyodik tablonun optimal bir formunun olup olmadığı konusunda bazı tartışmalar vardır.

genel bakış

Atomik yapı

Olasılık yoğunluğunu ve fazını gösteren bazı hidrojen benzeri atomik orbitallerin 3D görünümleri (g orbitalleri ve daha yüksek gösterilmemiştir)

Tüm normal maddelerin en küçük bileşenleri atomlar olarak bilinir . Atomlar son derece küçüktür, bir metrenin on milyarda biri kadardır; dolayısıyla iç yapıları kuantum mekaniği tarafından yönetilir . Atomlar, pozitif yüklü protonlardan ve yüksüz nötronlardan oluşan, negatif yüklü elektronlardan oluşan bir bulutla çevrili, pozitif yüklü küçük bir çekirdekten oluşur; yükler birbirini götürür, yani atomlar nötrdür. Elektronlar kimyasal reaksiyonlara katılır , ancak çekirdek katılmaz. Atomlar kimyasal reaksiyonlara katıldığında, pozitif veya negatif yüklü iyonlar oluşturmak için elektron kazanabilir veya kaybedebilir ; veya bunun yerine elektronları birbirleriyle paylaşabilirler.

Atomlar, sahip oldukları proton (ve dolayısıyla elektron) sayısına göre farklı türlere ayrılabilir. Buna atom numarası denir , genellikle Z , sayı için Almanca olarak Zahl olarak sembolize edilir . Bu nedenle, her farklı atom numarası bir atom sınıfına karşılık gelir: bu sınıflara kimyasal elementler denir . Kimyasal elementler, periyodik tablonun sınıflandırdığı ve düzenlediği şeydir. Hidrojen atom numarası 1 olan elementtir; helyum , atom numarası 2; lityum , atom numarası 3; ve benzeri. Bu isimlerin her biri, bir veya iki harfli bir kimyasal sembolle daha da kısaltılabilir ; hidrojen, helyum ve lityum için olanlar sırasıyla H, He ve Li'dir. Nötronlar atomun kimyasal kimliğini etkilemez, ancak ağırlığını etkiler. Proton sayıları aynı fakat nötron sayıları farklı olan atomlara aynı kimyasal elementin izotopları denir. Doğal olarak oluşan elementler genellikle farklı izotopların karışımları olarak ortaya çıkar; Her izotop genellikle karakteristik bir bolluk ile oluştuğundan, doğal olarak oluşan elementler , o elementin doğal olarak oluşan bir atomunun ortalama kütlesi olarak tanımlanan , iyi tanımlanmış atom ağırlıklarına sahiptir.

Bugün, ilk 94'ünün şu anda Dünya'da doğal olarak meydana geldiği bilinen 118 element bilinmektedir. 94 doğal elementten sekseninin kararlı bir izotopu vardır; üç tane daha ( bizmut , toryum ve uranyum ) radyoaktif bozunmaya uğrar , ancak o kadar yavaştır ki, büyük miktarlarda Dünya'nın oluşumundan sonra hayatta kalır; ve on bir tane daha bozunma, devam eden eser oluşumları esas olarak toryum ve uranyum bozunmasının ara ürünleri olarak sürekli olarak yenilenmelerine dayanacak kadar hızlı bir şekilde bozunur. Dünyanın oluşumundan günümüze kalan 83 elemente ilkel denir . Bilinen 24 yapay elementin tümü radyoaktiftir.

Elektron konfigürasyonu

Periyodik tablo, kimyasal elementlerin özelliklerinin ve atomik yapılarının atom numaralarının periyodik bir fonksiyonu olduğunu belirten periyodik yasanın grafik bir açıklamasıdır . Elementler, periyodik tablodaki özelliklerin eğilimlerini açıklayan periyodik tekrarlar sergileyen elektron konfigürasyonlarına göre periyodik tabloya yerleştirilir.

Bir elektronun, atomun belirli herhangi bir bölgesinde bulunma olasılığını karakterize eden bir atomik yörüngede yaşadığı düşünülebilir . Enerjileri kuantizedir , yani sadece ayrık değerler alabilirler. Ayrıca, elektronlar Pauli dışlama ilkesine uyar : farklı elektronlar her zaman farklı durumlarda olmalıdır. Bu, bir elektronun, her biri belirli bir yörünge türü içeren ayrı alt kabuklara bölünmüş, kabuklar olarak bilinen çeşitli enerji seviyelerinde alabileceği olası durumların sınıflandırılmasını sağlar. Her yörünge en fazla iki elektron içerebilir: bunlar, yukarı veya aşağı olabilen spin olarak bilinen bir miktarla ayırt edilirler. Elektronlar kendilerini atomda, sahip oldukları toplam enerjiyi en aza indirecek şekilde düzenlerler, böylece enerji sağlanmadıkça mevcut en düşük enerjili orbitalleri işgal ederler. Yalnızca en dıştaki elektronlar ( değerlik elektronları olarak adlandırılırlar ), çekirdekten ayrılmak ve diğer atomlarla kimyasal reaksiyonlara katılmak için yeterli enerjiye sahiptir. Diğerlerine çekirdek elektronları denir .

ℓ →
n
0 1 2 3 4 5 6
Orbital s p d f g h ben Kabuk kapasitesi ( 2n 2 )
1 1s 2
2 2s 2p 8
3 3s 3p 3 boyutlu 18
4 4s 4p 4d 4f 32
5 5s 5p 5d 5f 5g 50
6 6s 6p 6d 6f 6g 6h 72
7 7'ler 7p 7 gün 7f 7g 7h 7i 98
Alt kabuğun kapasitesi 2 6 10 14 18 22 26

Elemanlar, işgal edilen ilk yedi mermiye kadar bilinmektedir. İlk kabuk sadece bir orbital, küresel bir s orbital içerir. Birinci kabukta olduğu gibi buna 1s orbitali denir. Bu, iki elektrona kadar tutabilir. İkinci kabuk benzer şekilde 2s orbitali içerir, ancak aynı zamanda dambıl şeklinde üç p orbitali içerir ve böylece sekiz elektrona kadar doldurabilir (2×1 + 2×3 = 8). Üçüncü kabuk bir 3s yörüngesi, üç 3p yörüngesi ve beş 3d yörünge içerir ve dolayısıyla 2×1 + 2×3 + 2×5 = 18 kapasiteye sahiptir. Dördüncü kabuk bir 4s yörüngesi, üç 4p yörüngesi, beş 4d orbitalleri ve yedi 4f orbitali, böylece 2×1 + 2×3 + 2×5 + 2×7 = 32 kapasiteye yol açar. Daha yüksek kabuklar, modeli devam ettiren daha fazla orbital türü içerir, ancak bu tür orbitaller Bilinen unsurlarla doldurulmamıştır. Alt kabuk türleri, kuantum sayıları ile karakterize edilir . Dört sayı bir atomdaki bir elektronu tamamen tanımlar: ana kuantum sayısı n (kabuk), azimut kuantum sayısı (yörünge tipi), manyetik kuantum sayısı m (belirli bir türdeki yörüngelerden hangisinde bulunur) , ve spin kuantum sayısı s .

Kabuk doldurma sırası

İdealleştirilmiş kabuk doldurma sırası (en doğru n  ≲ 4 için. )

Yörüngelerin doldurulma sırası, Madelung veya Klechkovsky kuralı olarak da bilinen Aufbau ilkesi tarafından verilir . Kabuklar enerjilerde örtüşür ve yaklaşık olarak aşağıdaki gibi giden bir dizi oluşturur:

1s ≪ 2s < 2p ≪ 3s < 3p ≪ 4s < 3d < 4p ≪ 5s < 4d < 5p ≪ 6s < 4f < 5d < 6p ≪ 7s < 5f < 6d < 7p ≪ ...

Burada ≪ işareti "çok daha az" anlamına gelirken, < sadece "küçüktür" anlamına gelir. Farklı bir şekilde ifade edilirse, elektronlar n + ℓ artan sırayla orbitallere girerler ve aynı n + değerine sahip iki orbital mevcutsa, önce n'si düşük olanı işgal edilir.

Örtüşmeler, d-orbitallerinin resme girdiği noktada oldukça yakınlaşır ve sıra, atom numarası ve atom yükü ile biraz değişebilir.

Bu, en basit atomdan başlayarak, tek atomlu durumları göz önünde bulundurarak periyodik tabloyu atom numarası sırasına göre birer birer oluşturmamızı sağlar. Hidrojende , en düşük enerjili yörünge 1s'ye gitmesi gereken sadece bir elektron vardır. Bu konfigürasyon böylece 1s 1 olarak yazılır . Helyum ikinci bir elektron ekler ve bu elektron da 1'lere girer ve ilk kabuğu tamamen doldurur.

Üçüncü element olan lityum , ilk kabukta daha fazla alana sahip değildir. Üçüncü elektronu böylece 2s alt kabuğuna girerek 1s 2 2s 1 konfigürasyonu vermelidir. 2s elektronu, lityumun tek değerlik elektronudur, çünkü 1s orbitali artık kimyasal olarak katılmak için çekirdeğe çok yakındır. 2s alt kabuğu, bir sonraki eleman berilyum (1s 2 2s 2 ) tarafından tamamlanır. Aşağıdaki elemanlar daha sonra p-orbitallerini doldurmaya devam eder. Bor (1s 2 2s 2 2p 1 ) yeni elektronunu 2p orbitaline yerleştirir; karbon (1s 2 2s 2 2p 2 ) ikinci bir 2p yörüngesini doldurur; ve nitrojen ile (1s 2 2s 2 2p 3 ) üç 2p orbitalinin tamamı tek tek işgal edilir. Bu, atomların ikinci elektronla doldurmadan önce aynı tipteki her bir yörüngeyi tek tek işgal etmeyi tercih edeceklerini belirten Hund kuralı ile tutarlıdır . Oksijen (1s 2 2s 2 2p 4 ), flor (1s 2 2s 2 2p 5 ) ve neon (1s 2 2s 2 2p 6 ) daha sonra zaten tek tek doldurulmuş 2p orbitallerini tamamlar; bunların sonuncusu ikinci kabuğu tamamen doldurur.

Sodyum elementi 11'den başlayarak , ikinci kabukta artık boşluk yoktur, bu da bundan sonra tıpkı birincisi gibi bir çekirdek kabuktur. Böylece onbirinci elektron bunun yerine 3s orbitaline girer. 1s 2 2s 2 2p 6 çekirdeği, neon elektron konfigürasyonuyla aynı olduğu için [Ne] olarak kısaltılır: bu nedenle sodyumun konfigürasyonu [Ne] 3s 1 olarak yazılır . Magnezyum ([Ne] 3s 2 ) bu 3s orbitalini tamamlar ve bundan sonra altı element alüminyum , silikon , fosfor , kükürt , klor ve argon üç 3p orbitalini doldurur ([Ne] 3s 2 3p 1 ila [Ne] 3s 2 3p 6 ). Bu, sodyumdan argona dış kabuk yapılarının lityumdan neona kadar olanlarla tamamen benzer olduğu benzer bir seri yaratır ve periyodik tablonun gösterdiği kimyasal periyodikliğin temelidir: düzenli fakat değişen atom numarası aralıklarında, özellikleri kimyasal elementler yaklaşık olarak tekrar eder.

Böylece ilk on sekiz element, bir periyodik tablonun başlangıcı olarak düzenlenebilir. Aynı sütundaki elemanlar aynı sayıda dış elektrona ve benzer dış elektron konfigürasyonlarına sahiptir: bu sütunlara grup denir. Tek istisna, berilyum ve magnezyum gibi iki dış elektrona sahip olan, ancak dış kabuğunun dolu olduğunu vurgulamak için neon ve argon ile yerleştirilen helyumdur. Bu periyodik tablo parçasında, en fazla sekiz dış elektrona karşılık gelen sekiz sütun vardır. Yeni bir kabuk dolmaya başladığında bir satır başlar; bu satırlara periyot denir. Son olarak, renklendirme blokları gösterir : s bloğundaki (kırmızı renkli) elemanlar s-orbitallerini doldururken, p bloğundakiler (sarı renkli) p-orbitallerini doldurur.

1
saat
2
O
2×1 = 2 eleman
1s 0p
3
Litre
4
ol
5B _
6C
_
7
N
8
O
9
F
10
Ne
2×(1+3) = 8 eleman
2s 2p
11
Na
12
mg
13
Al
14
gün
15
P
16
S
17
Cl
18
Aralık
2×(1+3) = 8 eleman
3s 3p

Bir sonraki satırdan başlayarak, potasyum ve kalsiyum için 4s orbitali enerji açısından en düşük olanıdır ve bu nedenle onu doldururlar. Potasyum 4s kabuğuna bir elektron ekler ([Ar] 4s 1 ) ve kalsiyum onu ​​tamamlar ([Ar] 4s 2 ). Bununla birlikte, skandiyumdan başlayarak 3d yörünge, enerjide bir sonraki en yüksek olur. 4s ve 3d orbitaller yaklaşık olarak aynı enerjiye sahiptir ve elektronları doldurmak için rekabet ederler ve bu nedenle işgal 3d orbitalleri birer birer tam olarak tutarlı bir şekilde doldurmaz. 3d ve 4s'nin kesin enerji sıralaması sıra boyunca değişir ve ayrıca atomdan kaç elektronun kaldırıldığına bağlı olarak değişir. Örneğin, 3d elektronlar ve 4s olanlar arasındaki itme nedeniyle, kromda 4s enerji seviyesi 3d'den biraz daha yüksek olur ve bu nedenle [Ar] 3d 5 4s 1 konfigürasyonuna sahip olmak [Ar]'dan daha karlı hale gelir. 3d 4 4s 2 bir. Bakırda da benzer bir anormallik oluşur . Bunlar Madelung kuralının ihlalidir. Bununla birlikte, bu tür anormalliklerin herhangi bir kimyasal önemi yoktur, çünkü çeşitli konfigürasyonlar birbirine enerji bakımından o kadar yakındır ki, yakındaki bir atomun varlığı dengeyi değiştirebilir. Periyodik tablo bu nedenle bunları göz ardı eder ve yalnızca idealleştirilmiş konfigürasyonları dikkate alır.

Çinko'da , 3d orbitaller toplam on elektronla tamamen doldurulur. Ardından , önceki p-blok elemanlarına tamamen benzer bir şekilde galyum yoluyla kripton ile aşamalı olarak doldurulan sırayı tamamlayan 4p orbitalleri gelir . Galyumdan itibaren, 3 boyutlu yörüngeler elektronik çekirdeğin bir parçasını oluşturur ve artık kimyaya katılmaz. Dış kabuklarını dolduran s- ve p-blok elemanlarına ana grup elemanları ; bir iç kabuğu dolduran d-blok elemanlarına (aşağıda mavi renkli), geçiş elemanları (veya hepsi metal oldukları için geçiş metalleri) denir.

5s, 5p'den önce dolan 4d'den önce dolduğundan, beşinci sıra dördüncü ile tamamen aynı yapıya sahiptir (yine de 4d orbitallerini doldururken bazı anormallikler vardır).

1
saat
2
O
2×1 = 2 eleman
1s 0 gün 0p
3
Litre
4
ol
5B _
6C
_
7
N
8
O
9
F
10
Ne
2×(1+3) = 8 eleman
2s 0 gün 2p
11
Na
12
mg
13
Al
14
gün
15
P
16
S
17
Cl
18
Aralık
2×(1+3) = 8 eleman
3s 0 gün 3p
19
bin
20
Ca
21
x
22
Ti
23
V
24Kr
_
25
milyon
26
Fe
27
Ortak
28
Ni
29
Cu
30
çinko
31
Ga
32
Ge
33
Olarak
34
Saat
35
Br
36
Kr
2×(1+3+5) = 18 eleman
4s 3 boyutlu 4p
37
Rb
38
Sn
39
yıl
40
Zr
41
Nb
42
Ay
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Kişi
47
Ag
48
Cd
49
İçinde
50
sn
51
TL
52
Te
53
ben
54
Xe
2×(1+3+5) = 18 eleman
5s 4d 5p

Tablonun altıncı satırı da aynı şekilde iki s-blok öğesiyle başlar: sezyum ve baryum . Bundan sonra, lantan ile başlayarak ilk f-blok elemanları (aşağıda yeşil renkli) görünmeye başlar . Bunlara bazen iç geçiş elemanları denir. Artık sadece 4f değil, aynı zamanda benzer enerjilerde 5d ve 6s alt kabukları olduğu için, birçok düzensiz konfigürasyonla rekabet bir kez daha ortaya çıkıyor; bu, f bloğunun tam olarak nereden başlayacağı konusunda bazı tartışmalara yol açtı, ancak konuyu inceleyenlerin çoğu, Aufbau ilkesine göre lantanda başladığı konusunda hemfikir. Lantan elektronlar arasındaki itme nedeniyle 4f yörüngesini kendisi doldurmasa da, 4f yörüngelerinin enerjisi kimyaya katılmak için yeterince düşüktür. İterbiyumda yedi 4f orbitali tamamen on dört elektronla doludur; bunu on geçiş elementi ( lutesyumdan cıvaya ) takip eder ve son olarak altı ana grup elementi ( talyumdan radon ) periyodu tamamlar .

Yedinci sıra da altıncı sıraya benzer: 7s dolgular, sonra 5f, sonra 6d ve son olarak 7p, yol boyunca birkaç anormallik var. Yedinci sıra, elementlerinin çoğu doğada bulunmadığından çok uzun bir süre eksik kaldı. Uranyum dışındaki eksik elementler , neptünyumun yapıldığı 1940 yılında laboratuvarda sentezlenmeye başlandı. Sıra 2010 yılında tennessine sentezi ile tamamlanmış (son element oganesson 2002'de yapılmıştı) ve bu yedinci sıradaki son elementler 2016'da valide edilerek isimleri verilmiştir.

1
saat
2
O
2×1 = 2 eleman
1s 0f 0 gün 0p
3
Litre
4
ol
5B _
6C
_
7
N
8
O
9
F
10
Ne
2×(1+3) = 8 eleman
2s 0f 0 gün 2p
11
Na
12
mg
13
Al
14
gün
15
P
16
S
17
Cl
18
Aralık
2×(1+3) = 8 eleman
3s 0f 0 gün 3p
19
bin
20
Ca
21
x
22
Ti
23
V
24Kr
_
25
milyon
26
Fe
27
Ortak
28
Ni
29
Cu
30
çinko
31
Ga
32
Ge
33
Olarak
34
Saat
35
Br
36
Kr
2×(1+3+5) = 18 eleman
4s 0f 3 boyutlu 4p
37
Rb
38
Sn
39
yıl
40
Zr
41
Nb
42
Ay
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Kişi
47
Ag
48
Cd
49
İçinde
50
sn
51
TL
52
Te
53
ben
54
Xe
2×(1+3+5) = 18 eleman
5s 0f 4d 5p
55
C
56
Ba
57
La
58
Yıl
59
Pr
60
Nd
61
Öğleden sonra
62
Sm
63
AB
64
Gd
65
yemek kaşığı
66
yıl
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
72
Hf
73
Ta
74W
_
75
Yeniden
76
İşletim Sistemi
77
Ir
78
puan
79
Au
80
Hg
81
TL
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
Saat
86
Mil
2×(1+3+5+7) = 32 eleman
6s 4f 5d 6p
87
Fr
88
Ra
89
Ac
90
Bin
91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
am
96
cm
97
milyar
98
bkz.
99
Es
100
Fm
101
Md
102
Hayır
103
litre
104
Rf
105
Db
106
Sg
107
sa
108
saat
109
Mt
110
gün
111
Rg
112
Cn
113
Nh
114
Fl
115
Mc
116
Sv
117
TL
118
Og
2×(1+3+5+7) = 32 eleman
7'ler 5f 6d 7p

Bu, yedi satırın tamamı tamamen dolu olan modern periyodik tabloyu tamamlar.

Aşağıdaki tablo, her bir elementin nötr gaz fazlı atomunun elektron konfigürasyonunu göstermektedir. Farklı kimyasal ortamlarda farklı konfigürasyonlar tercih edilebilir. Ana grup elemanları tamamen düzenli elektron konfigürasyonlarına sahiptir; geçiş ve iç geçiş elemanları, enerji düzeyinde yakın olan alt kabuklar arasındaki yukarıda bahsedilen rekabet nedeniyle yirmi düzensizlik göstermektedir. Son on eleman (109–118) için deneysel veriler eksiktir ve bu nedenle bunun yerine hesaplanmış konfigürasyonlar gösterilmiştir. Tamamen doldurulmuş alt kabuklar grileştirildi.

Sunum formları

Boşluk nedenleriyle, periyodik tablo genellikle aşağıdaki gibi tablonun ana gövdesinin altına dipnot olarak kesilen ve yerleştirilen f-blok elemanları ile sunulur.

Grup 1 2   3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Hidrojen ve
alkali metaller
alkali toprak metaller Pniktojenler Kalkojenler halojenler soy
gazlar
Dönem

1

Hidrojen1H1.008 Helyum2O4.0026
2 Lityum3Li6.94 Berilyum4olmak9.0122 Bor5B10.81 Karbon6C12.011 Azot7N14.007 Oksijen8Ö15.999 flor9F18.998 Neon10ne20.180
3 Sodyum11Na22.990 Magnezyum12Mg24.305 Alüminyum13Al26.982 Silikon14Si28.085 Fosfor15P30.974 Kükürt16S32.06 Klor17Cl35.45 Argon18Ar39,95
4 Potasyum19K39.098 Kalsiyum20CA40.078 skandiyum21sc44.956 Titanyum22Ti47.867 Vanadyum23V50.942 Krom24cr51.996 Manganez25Mn54.938 Ütü26Fe55.845 Kobalt27ortak58.933 Nikel28Ni58.693 Bakır29Cu63.546 Çinko30çinko65.38 galyum31ga69.723 Germanyum32Ge72.630 Arsenik33Gibi74.922 Selenyum34Gör78.971 Brom35br79.904 Kripton36kr83.798
5 Rubidyum37Rb85.468 Stronsiyum38Bay87.62 İtriyum39Y88.906 Zirkonyum40Zr91.224 niyobyum41not92.906 Molibden42ay95,95 teknesyum43Tc[97] Rutenyum44Ru101.07 Rodyum45Rh102.91 paladyum46PD106.42 Gümüş rengi47Ag107.87 Kadmiyum48CD112.41 İndiyum49İçinde114.82 Teneke50Sn118.71 Antimon51Sb121.76 Tellür52Te127.60 İyot53İ126.90 ksenon54Xe131.29
6 sezyum55C'ler132.91 Baryum56Ba137.33 1 yıldız lütesyum71lu174,97 Hafniyum72hf178,49 Tantal73Ta180.95 Tungsten74W183.84 Renyum75Tekrar186.21 Osmiyum76İşletim sistemi190.23 İridyum77ir192.22 Platin78nokta195.08 Altın79Au196.97 Merkür80hg200.59 Talyum81TL204.38 Öncülük etmek82Pb207.2 Bizmut83Bi208.98 Polonyum84po​[209] astatin85saat[210] radon86Rn[222]
7 Fransiyum87Cum​[223] Radyum88Ra​[226] 1 yıldız lavrenyum103lr[266] Rutherfordyum104Rf​[267] dubniyum105db​[268] Seaborgiyum106Çavuş​[269] Bohriyum107bh[270] hassiyum108hs​[269] meitneryum109dağ​[278] Darmstadtium110Ds​[281] röntgenyum111Rg[282] Kopernik112şef[285] nihonyum113Nh[286] flerovyum114fl​[289] Moskova115Mc​[290] karaciğer116Sv.​[293] Tennessin117Ts[294] Oganesson118og[294]
1 yıldız lantan57La138.91 seryum58CE140.12 praseodimyum59halkla ilişkiler140.91 neodimyum60Nd144.24 prometyum61Öğleden sonra[145] Samaryum62Sm150.36 evropiyum63AB151.96 Gadolinyum64gd157.25 Terbiyum65yemek158.93 Disporsiyum66dy162.50 Holmiyum67Ho164.93 erbiyum68Er167,26 Tülyum69Tm168.93 İterbiyum70yb173.05  
1 yıldız Aktinyum89AC​[227] toryum90Th232.04 protaktinyum91baba231.04 Uranyum92sen238.03 neptünyum93np​[237] plütonyum94pu[244] amerikan95Ben​[243] küriyum96Santimetre​[247] Berkelyum97bk​[247] kaliforniyum98bkz.[51] Einsteinyum99Es[252] fermiyum100FM[257] Mendelevyum101md​[258] Nobelyum102Numara​[259]

Her iki form da aynı periyodik tabloyu temsil eder. Ana gövdede bulunan f-bloklu forma bazen 32-sütun veya uzun form denir; f-blokunun kesildiği forma bazen 18-sütun veya orta-uzun form denir. 32 sütunlu form, tüm öğeleri doğru sırayla gösterme avantajına sahiptir, ancak daha fazla alan gerektirme dezavantajına sahiptir.

Tüm periyodik tablolar elementlerin sembollerini gösterir; birçoğu da, ya renk kodlaması yoluyla ya da hücrelerde veri olarak, elemanlar hakkında ek bilgi sağlar. Yukarıdaki tablo elementlerin isimlerini ve atom numaralarını, ayrıca bloklarını, doğal oluşumlarını ve standart atom ağırlıklarını göstermektedir . Standart atom ağırlığı olmayan kısa ömürlü elementler için, bunun yerine bilinen en kararlı izotopun kütle numarası kullanılır. Diğer tablolar, maddenin durumu, erime ve kaynama noktaları, yoğunluklar gibi özellikleri içerebileceği gibi, elementlerin farklı sınıflandırmalarını da sağlayabilir.

Uluslararası bir adlandırma kuralına göre, gruplar en soldaki sütundan (alkali metaller) en sağdaki sütuna (soy gazlar) kadar 1'den 18'e kadar sayısal olarak numaralandırılır. Bu numaralandırmada f blok grupları dikkate alınmaz. Gruplar ayrıca ilk öğelerine göre de adlandırılabilir, örneğin grup 3 için "skandiyum grubu". Daha önce gruplar Romen rakamlarıyla biliniyordu . Amerika'da Romen rakamlarını, grup s veya p bloğundaysa "A", grup d bloğundaysa "B" izlerdi . Kullanılan Romen rakamları, günümüzün adlandırma kuralının son basamağına karşılık gelir (örneğin, grup 4 elementleri grup IVB'dir ve grup 14 elementler grup IVA'dır). Avrupa'da, harfler, grup 10'dan önceyse "A" ve grup 10'u içeren ve sonrasındaki gruplar için "B" kullanılması dışında benzerdi . Ayrıca, grup 8, 9 ve 10 tedavi edilirdi. her iki gösterimde toplu olarak grup VIII olarak bilinen üç boyutlu bir grup olarak. 1988'de yeni IUPAC adlandırma sistemi devreye girdi ve eski grup adları kullanımdan kaldırıldı.

IUPAC grubu 1 2 n/a 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Mendeleyev (I-VIII) İA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB İB IIB IIIB IVB VB VIB VIIB
CAS (ABD, ABA) IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA ARACILIĞIYLA VIIA VIIIA
eski IUPAC (Avrupa, AB) IA IIA IIIA IVA VA ARACILIĞIYLA VIIA VIIIB IB IIB IIIB IVB VB VIB VIIB 0
önemsiz isim H ve Alkali metaller alkali toprak metaller madeni para metalleri denemeler tetreller Pniktojenler Kalkojenler halojenler soy gazlar
Öğeye göre ad lityum grubu berilyum grubu skandiyum grubu titanyum grubu vanadyum grubu krom grubu manganez grubu demir grubu kobalt grubu Nikel grubu Bakır grubu çinko grubu Bor grubu Karbon grubu azot grubu oksijen grubu flor grubu Helyum veya Neon grubu
1. dönem  H  O
2. dönem Li olmak B C N Ö F ne
3. dönem Na Mg Al Si P S Cl Ar
4. dönem K CA sc Ti V cr Mn Fe ortak Ni Cu çinko ga Ge Gibi Gör br kr
5. dönem Rb Bay Y Zr not ay Tc Ru Rh PD Ag CD İçinde Sn Sb Te İ Xe
6. Periyot C'ler Ba La–Yb lu hf Ta W Tekrar İşletim sistemi ir nokta Au hg TL Pb Bi po saat Rn
7. Periyot Cum Ra Ac–Hayır lr Rf db Çavuş bh hs dağ Ds Rg şef Nh fl Mc Sv. Ts og
a Grup 1, hidrojen (H) ve alkali metallerden oluşur. Grubun elemanlarının dış elektron kabuğunda bir s-elektronu vardır. Hidrojen, metal olmadığı için alkali metal olarak kabul edilmez, ancak diğer gruplara göre daha çok benzerdir. Bu, grubu biraz istisnai kılıyor.
n/a Grup numarası yok
b Grup 3'ün bileşimi kaynaklar arasında anlaşmaya varılmamış: bkz. Periyodik tablo#Grup 3 ve Grup 3 element#Bileşimle ilgili anlaşmazlık . Genel inorganik kimya metinleri genellikle skandiyum (Sc), itriyum (Y), lantan (La) ve aktinyumu (Ac) grup 3'e koyar, böylece Ce–Lu ve Th–Lr, grup 3 ve 4 arasındaki f bloğu olur. Bununla birlikte, konuyu inceleyen kaynaklar, burada gösterildiği gibi genellikle skandiyum, itriyum, lutesyum (Lu) ve lavrensiyumu (Lr) 3. gruba koyar. IUPAC dahil olmak üzere bazı kaynaklar şu anda La-Lu ve Ac-Lr'yi f-blok sıraları olarak koyan ve 3. grubun daha ağır üyelerini belirsiz bırakan bir uzlaşma izliyor. Grup 3'te Sc, Y, Lu ve Lr ile düzenleme, bu soruya ilişkin 2021 IUPAC ön raporunda önerilmiştir.
c Grup 18, soy gazlar, Mendeleev'in orijinal tablosu sırasında keşfedilmemişti. Daha sonra (1902), Mendeleev varlıklarının kanıtını kabul etti ve periyodik tablo ilkesini bozmadan tutarlı bir şekilde yeni bir "grup 0" a yerleştirilebilirler.
d Yazarlar, roentgenium'un (Rg) madeni para olarak kabul edilip edilmediği konusunda farklılık gösterir. Diğer madeni para metalleri gibi 11. grupta yer alır ve kimyasal olarak altına benzer olması beklenir. Öte yandan, son derece radyoaktif ve kısa ömürlü olduğundan, adından da anlaşılacağı gibi aslında madeni para için kullanılamaz ve bu temelde bazen hariç tutulur.
r IUPAC tarafından önerilen grup adı.

Periyodik eğilimler

Kimyasal reaksiyonlar değerlik elektronlarını içerdiğinden, benzer dış elektron konfigürasyonlarına sahip elementlerin benzer şekilde reaksiyona girmeleri ve benzer oranlarda elementlere sahip bileşikler oluşturmaları beklenebilir. Bu tür elementler aynı gruba yerleştirilir ve bu nedenle, bir grupta aşağı doğru ilerledikçe kimyasal davranışta açık benzerlikler ve eğilimler olma eğilimindedir. Benzer konfigürasyonlar düzenli aralıklarla geri döndüklerinden, elementlerin özellikleri periyodik tekrarlar sergiler, dolayısıyla periyodik tablonun ve periyodik kanunun adıdır. Bu periyodik tekrarlar, onları açıklayan temel teori geliştirilmeden çok önce fark edildi.

Örneğin, bir elementin değerliliği , basit bir ikili hidrit oluşturmak için onunla birleşebilen hidrojen atomlarının sayısı veya basit bir ikili oksit oluşturmak üzere onunla birleşebilen oksijen atomlarının sayısının iki katı olarak tanımlanabilir ( yani, bir peroksit veya bir süperoksit değil ). Ana grup elemanlarının değerleri doğrudan grup numarası ile ilgilidir: 1-2 ve 13-17 ana gruplarındaki hidritler MH, MH2 , MH3 , MH4 , MH3 , MH2 ve nihayet MH. Bunun yerine en yüksek oksitler, M 2 O, MO, M 2 O 3 , MO 2 , M 2 O 5 , MO 3 , M 2 O 7 formülleri izlenerek değerlilikte artış gösterir . Elektron konfigürasyonu, bağlanma için mevcut elektron sayısından hazır bir açıklama önerir, ancak tam bir açıklama, yalnızca elektron konfigürasyonlarını dikkate almak yerine, farklı değerlikli bileşiklerin oluşturulmasında salınacak enerjinin dikkate alınmasını gerektirir. Bugün değerlik kavramı, bir bileşikteki diğer tüm elementler iyonları olarak çıkarıldığında bir element üzerinde kalan resmi yük olan oksidasyon durumu ile genişletilmiştir.

Aynı gruptaki elementler aynı değerlik konfigürasyonlarını paylaştığından, genellikle benzer kimyasal davranış sergilerler. Örneğin, birinci gruptaki alkali metallerin hepsinin bir değerlik elektronu vardır ve çok homojen bir element sınıfı oluştururlar: hepsi yumuşak ve reaktif metallerdir. Bununla birlikte, dahil olan birçok faktör vardır ve gruplar genellikle oldukça heterojen olabilir. Örneğin, grup 14'ün kararlı elemanları bir ametal ( karbon ), iki yarı iletken ( silikon ve germanyum ) ve iki metal ( kalay ve kurşun ) içerir. Yine de dört değerlik elektronuna sahip olarak birleşirler.

atom yarıçapı

Atom yarıçapındaki eğilim

Atom yarıçapları (atomların boyutu), ana grup elementler boyunca soldan sağa gidildikçe genellikle azalır, çünkü nükleer yük artar, ancak dış elektronlar hala aynı kabuktadır. Bununla birlikte, bir sütundan aşağı inildiğinde, yarıçaplar genellikle artar, çünkü en dıştaki elektronlar, çekirdekten daha uzakta olan daha yüksek kabuklarda bulunur.

Geçiş elementlerinde bir iç kabuk doluyor, ancak atomun boyutu hala dış elektronlar tarafından belirleniyor. Seri boyunca artan nükleer yük ve perdeleme için artan iç elektron sayısı birbirini bir şekilde dengeler, dolayısıyla yarıçaptaki azalma daha küçüktür. Yeni tip geçiş serilerinin ilk kez tanıtılmasından hemen sonra gelen 4p ve 5d atomları, beklenenden daha küçüktür.

iyonlaşma enerjisi

Elektronvolt cinsinden elementlerin ilk iyonlaşma enerjilerinin grafiği (105–118 elementler için kullanılan tahminler)

Bir atomun ilk iyonlaşma enerjisi , ondan bir elektron koparmak için gereken enerjidir. Bu atom yarıçapına göre değişir: iyonlaşma enerjisi soldan sağa ve aşağıdan yukarıya doğru artar, çünkü çekirdeğe daha yakın olan elektronlar daha sıkı tutulur ve çıkarılması daha zordur. İyonlaşma enerjisi böylece her periyodun ilk elementinde (hidrojen ve alkali metallerde ) en aza indirilir ve daha sonra genellikle periyodun sağ ucundaki soy gaza ulaşana kadar yükselir . Bu eğilimin, çıkarılmakta olan elektronun eşlendiği oksijen gibi bazı istisnalar vardır ve bu nedenle elektronikler arası itme, çıkarmayı beklenenden daha kolay hale getirir.

Geçiş serisinde, iç yörüngeler doluyor olsa bile, tercihen dış elektronlar kaybolur. Örneğin, 3d serisinde, 3d orbitaller doldurulmasına rağmen önce 4s elektronları kaybolur. Fazladan bir 3d elektron eklemenin koruyucu etkisi, nükleer yükteki artışı yaklaşık olarak telafi eder ve bu nedenle, özellikle her geçiş serisinin sonunda küçük bir artış olmasına rağmen, iyonlaşma enerjileri çoğunlukla sabit kalır.

Metal atomları kimyasal reaksiyonlarda elektron kaybetme eğiliminde olduğundan, iyonlaşma enerjisi genellikle kimyasal reaktivite ile ilişkilidir, bununla birlikte başka faktörler de söz konusudur.

Elektron ilgisi

Elektron ilgilerinde eğilim

İyonlaşma enerjisinin zıt özelliği , atoma bir elektron eklenirken açığa çıkan enerji olan elektron ilgisidir . Geçen bir elektron, çekirdeğin çekimini daha güçlü hissediyorsa ve özellikle onu barındırabilecek kısmen doldurulmuş bir dış yörünge varsa, bir atoma daha kolay çekilecektir. Bu nedenle, elektron ilgisi aşağıdan yukarıya ve soldan sağa doğru artma eğilimindedir. İstisna, tam bir kabuğa sahip olan ve başka bir elektron için yeri olmayan son sütun olan soy gazlardır. Bu, sondan bir sonraki sütundaki halojenlere en yüksek elektron afinitelerini verir.

Soy gazlar gibi bazı atomların elektron ilgisi yoktur: kararlı gaz fazı anyonları oluşturamazlar. Yüksek iyonlaşma enerjilerine sahip olan ve elektron ilgisi olmayan soy gazlar, elektron kazanmaya veya kaybetmeye çok az eğilimlidir ve genellikle reaktif değildir.

Eğilimlerde bazı istisnalar meydana gelir: oksijen ve florin, daha ağır homologları olan kükürt ve klordan daha düşük elektron afinitelerine sahiptir, çünkü bunlar küçük atomlardır ve bu nedenle yeni eklenen elektron, halihazırda mevcut olanlardan önemli ölçüde itme yaşayacaktır. Metalik olmayan elementler için, elektron ilgisi benzer şekilde reaktivite ile ilişkilidir, ancak diğer faktörler söz konusu olduğu için tam olarak değil. Örneğin, florin klordan daha düşük bir elektron afinitesine sahiptir, ancak daha reaktiftir.

elektronegatiflik

Elementlerin bir diğer önemli özelliği de elektronegatiflikleridir . Atomlar, elektronları çiftler halinde paylaşarak, değerlik orbitallerinin örtüşmesini sağlayarak birbirleriyle kovalent bağlar oluşturabilir. Her atomun paylaşılan elektron çiftini çekme derecesi, atomun elektronegatifliğine, yani bir atomun elektron kazanma veya kaybetme eğilimine bağlıdır. Daha elektronegatif atom elektron çiftini daha fazla çekme eğiliminde olacak ve daha az elektronegatif (veya daha fazla elektropozitif) olan atom onu ​​daha az çekecektir. Aşırı durumlarda, elektronun tamamen daha elektropozitif atomdan daha elektronegatif olana geçtiği düşünülebilir, ancak bu bir basitleştirmedir. Bağ daha sonra biri pozitif (elektrondan vazgeçmiş) ve diğeri negatif (onu kabul etmiş) olmak üzere iki iyonu bağlar ve iyonik bağ olarak adlandırılır .

Elektronegatiflik, çekirdeğin bir elektron çiftini ne kadar güçlü çekebileceğine bağlıdır ve bu nedenle, daha önce tartışılan diğer özelliklere benzer bir varyasyon sergiler: elektronegatiflik, yukarıdan aşağıya doğru düşme ve soldan sağa doğru yükselme eğilimindedir. Alkali ve toprak alkali metaller en elektropozitif elementler arasındayken, kalkojenler, halojenler ve soy gazlar en elektronegatif elementler arasındadır.

Elektronegatiflik genellikle, en elektronegatif reaktif atoma ( flor ) elektronegatiflik 4.0 ve en az elektronegatif atoma ( sezyum ) elektronegatiflik 0.79 verilen Pauling ölçeğinde ölçülür . (Teorik olarak neon , flordan daha elektronegatif olacaktır, ancak Pauling ölçeği kovalent bağlar oluşturmadığından elektronegatifliğini ölçemez.)

Bir elementin elektronegatifliği, bağlı olduğu atomların kimliğine ve sayısına ve ayrıca kaç elektron kaybettiğine göre değişir: bir atom daha fazla elektron kaybettiğinde daha elektronegatif hale gelir. Bu bazen büyük bir fark yaratır: +2 oksidasyon durumundaki kurşun Pauling ölçeğinde 1.87 elektronegatifliğe sahipken +4 oksidasyon durumundaki kurşun 2.33 elektronegatifliğe sahiptir.

metaliklik

Basit bir madde, bir kimyasal elementin atomlarından oluşan bir maddedir. Daha elektronegatif atomların basit maddeleri, elektronları birbirleriyle paylaşma (kovalent bağlar oluşturma) eğilimindedir. Ya küçük moleküller (atomları çiftler halinde bağlanan hidrojen veya oksijen gibi) ya da süresiz olarak uzanan dev yapılar (karbon veya silikon gibi) oluştururlar. Soy gazlar, zaten tam bir kabuğa sahip oldukları için tek atomlar olarak kalırlar. Ayrı moleküllerden veya tek atomlardan oluşan maddeler, Londra dağılma kuvveti gibi moleküller arasındaki daha zayıf çekici kuvvetler tarafından bir arada tutulur : elektronlar moleküller içinde hareket ettikçe, yakındaki moleküllerde benzer dengesizlikleri indükleyen anlık elektrik yükü dengesizlikleri yaratırlar. birçok komşu molekül arasında elektronların senkronize hareketleri.

Bununla birlikte, daha elektropozitif atomlar, bunun yerine elektron kaybetme eğilimindedir ve katyonları içine alan bir elektron "deniz" yaratır. Bir atomun dış orbitalleri, elektronları tüm komşularıyla paylaşmak için örtüşür ve yapının her tarafına uzanan dev bir moleküler orbital yapısı oluşturur. Bu negatif yüklü "deniz" tüm iyonları çeker ve onları metalik bir bağ içinde bir arada tutar . Bu tür bağları oluşturan elementlere genellikle metal denir ; olmayanlara genellikle ametaller denir . Bazı elementler farklı yapılara sahip çok sayıda basit madde oluşturabilir: bunlara allotrop denir . Örneğin, elmas ve grafit karbonun iki allotropudur.

Bir elementin metalikliği elektronik özelliklerden tahmin edilebilir. Metalik veya kovalent bağ sırasında atomik orbitaller üst üste geldiğinde , daha yüksek enerjili antibonding orbitalleri ile eşit kapasitede hem bağ hem de anti bağ moleküler orbitalleri oluştururlar. Net bağ karakteri, bağ orbitallerinde, karşı bağ orbitallerinde olduğundan daha fazla elektron olduğunda ortaya çıkar. Bu nedenle, her bir atom tarafından delokalize edilen elektronların sayısı, örtüşmeye katkıda bulunan orbitallerin sayısının iki katından az olduğunda metalik bağ mümkündür. 1'den 13'e kadar olan gruplardaki öğeler için durum budur; ayrıca tüm atomların eşdeğer konumlar aldığı ve dolayısıyla neredeyse hepsinin metalleştiği dev kovalent yapılar oluşturmak için çok az değerlik elektronlarına sahiptirler. İstisnalar, iyonlaşma enerjisi çok yüksek olan hidrojen ve bordur. Hidrojen böylece kovalent bir H2 molekülü oluşturur ve bor, ikosahedral B12 kümelerine dayalı dev bir kovalent yapı oluşturur . Bir metalde, bağ ve anti bağ orbitalleri örtüşen enerjilere sahiptir ve elektronların serbestçe akabileceği tek bir bant oluşturarak elektrik iletimine izin verir.

14. grupta hem metalik hem de kovalent bağ mümkün hale gelir. Bir elmas kristalinde, karbon atomları arasındaki kovalent bağlar güçlüdür çünkü küçük bir atom yarıçapına sahiptirler ve bu nedenle çekirdeğin elektronlar üzerinde daha fazla tutuşu vardır. Bu nedenle, ortaya çıkan bağ orbitallerinin enerjisi, karşı bağ orbitallerinden çok daha düşüktür ve örtüşme yoktur, bu nedenle elektrik iletimi imkansız hale gelir: karbon ametaldir. Bununla birlikte, kovalent bağ daha büyük atomlar için zayıflar, bu nedenle silikon ve germanyum daha küçük bant boşluklarına sahiptir ve yarı iletkenlerdir : elektronlar termal olarak uyarıldığında boşluğu geçebilir. Sonunda kalaydaki bant aralığı kaybolur, böylece kalay ve kurşun metal olur.

15'ten 17'ye kadar olan gruplardaki elementler, her üç boyutta da uzayan dev kovalent moleküller oluşturmak için çok fazla elektrona sahiptir. Daha hafif elementler için, küçük iki atomlu moleküllerdeki bağlar o kadar güçlüdür ki, yoğunlaşmış bir faz tercih edilmez: bu nedenle azot (N 2 ), oksijen (O 2 ), beyaz fosfor (P 4 ), kükürt (S 8 ) ve kararlı faz halojenler (F 2 , Cl 2 , Br 2 ve I 2 ) birkaç atomlu kovalent moleküller oluştururlar. Daha ağır olanlar uzun zincirler (örneğin kırmızı fosfor, gri selenyum, tellür) veya katmanlı yapılar (örneğin grafit olarak karbon, siyah fosfor, gri arsenik, gri antimon, bizmut) oluşturma eğilimindedir ve bunlar üç boyuttan ziyade yalnızca bir veya iki boyutta uzanır. Bu yapılar bağlanma için tüm orbitallerini kullanmadıkları için artan enerji sırasına göre bağlanan, bağlanmayan ve karşıt bantlar oluştururlar. Grup 14'e benzer şekilde, daha ağır elementler için bant boşlukları küçülür ve elektronların zincirler veya katmanlar arasında serbest hareketi mümkün hale gelir. Bu nedenle örneğin siyah fosfor, siyah arsenik, gri selenyum, tellür ve iyot yarı iletkenlerdir; gri arsenik, gri antimon ve bizmut yarı metallerdir (çok küçük bir bant örtüşmesi ile yarı metalik iletim sergiler); ve polonyum ve muhtemelen astatin gerçek metallerdir. Son olarak, doğal grup 18 elementlerinin tümü ayrı atomlar olarak kalır.

Metaller ve ametaller arasındaki ayrım çizgisi kabaca sol üstten sağ alta çaprazdır ve geçiş serileri bu diyagonalin solunda görünür (çünkü üst üste binmek için birçok uygun yörüngeleri vardır). Metaliklik, elektropozitiflik ve sağdan sola ve yukarıdan aşağıya artan elektronları kaybetme isteği ile ilişkili olma eğiliminde olduğundan bu beklenir. Böylece metallerin sayısı ametallerden çok daha fazladır. Sınır çizgisine yakın elementleri sınıflandırmak zordur: metallerin ve ametallerin özellikleri arasında orta düzeyde özelliklere sahip olma eğilimindedirler ve her ikisine de özgü bazı özelliklere sahip olabilirler. Genellikle yarı metaller veya metaloidler olarak adlandırılırlar . Bu anlamda kullanılan "yarı metal" terimi, bant yapısıyla ilgili katı fiziksel anlamı ile karıştırılmamalıdır: bizmut fiziksel olarak bir yarı metaldir, ancak genellikle kimyagerler tarafından bir metal olarak kabul edilir.

Aşağıdaki tablo, standart koşullarda en kararlı allotropları dikkate almaktadır. Sarı renkli elementler, metalik bağ ile iyi karakterize edilen basit maddeler oluşturur. Açık mavi renkli elementler dev kovalent yapılar oluştururken, koyu mavi renkli olanlar daha zayıf van der Waals kuvvetleri tarafından bir arada tutulan küçük kovalent bağlı moleküller oluşturur . Soy gazlar menekşe rengindedir: molekülleri tek atomludur ve kovalent bağ oluşmaz. Grileşmiş hücreler, en kararlı allotroplarının bu şekilde karakterize edilmesi için yeterli miktarlarda hazırlanmayan elementler içindir. Teorik değerlendirmeler, bu elementlerin tümünün (veya en azından neredeyse tamamının), yoğun fazlar oluşturabilmeleri durumunda metalleşeceğini öne sürüyor, ancak bu, kopernikyum ve oganesson için sorgulanıyor.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Grup  →
↓  Dönem
1 H O
2 Li olmak B C N Ö F ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K CA sc Ti V cr Mn Fe ortak Ni Cu çinko ga Ge Gibi Gör br kr
5 Rb Bay Y Zr not ay Tc Ru Rh PD Ag CD İçinde Sn Sb Te İ Xe
6 C'ler Ba La CE halkla ilişkiler Nd Öğleden sonra Sm AB gd yemek dy Ho Er Tm yb lu hf Ta W Tekrar İşletim sistemi ir nokta Au hg TL Pb Bi po saat Rn
7 Cum Ra AC Th baba sen np pu Ben Santimetre bk bkz. Es FM md Numara lr Rf db Çavuş bh hs dağ Ds Rg şef Nh fl Mc Sv. Ts og

Genellikle metaller parlak ve yoğundur. Metalik bağın gücü nedeniyle genellikle yüksek erime ve kaynama noktalarına sahiptirler ve genellikle dövülebilir ve sünektirler (kolayca gerilir ve şekillendirilirler), çünkü atomlar metalik bağı bozmadan birbirlerine göre hareket edebilirler. Elektronları üç boyutta da serbestçe hareket edebildikleri için elektriği iletirler. Benzer şekilde, elektronlar tarafından ekstra kinetik enerji olarak aktarılan ısıyı iletirler : daha hızlı hareket ederler. Bu özellikler sıvı halde kalır, kristal yapı erimede yok olmasına rağmen, atomlar hala temas eder ve zayıflasa da metalik bağ devam eder. Metaller ametallere karşı reaktif olma eğilimindedir. Bu genellemelerde bazı istisnalar bulunabilir: örneğin manganez, arsenik, antimon ve bizmut kırılgandır; krom son derece serttir; galyum, rubidyum, sezyum ve cıva oda sıcaklığında veya buna yakın sıvıdır; ve altın gibi asil metaller kimyasal olarak çok inerttir.

Ametaller farklı özellikler gösterirler. Güçlü kovalent bağların üstesinden gelmek için önemli miktarda enerji gerektiğinden, dev kovalent kristaller oluşturanlar yüksek erime ve kaynama noktaları sergiler. Ayrık moleküller oluşturanlar, çoğunlukla üstesinden gelinmesi daha kolay olan dağılma kuvvetleri tarafından bir arada tutulur; bu nedenle daha düşük erime ve kaynama noktalarına sahip olma eğilimindedirler ve birçoğu oda sıcaklığında sıvı veya gazdır. Ametaller genellikle donuk görünümlüdür. Çoğu maddeye karşı inert olan soy gazlar dışında metallere karşı reaktif olma eğilimindedirler. Atomları sıkıca yerinde tutulduğu için katı olduklarında kırılgandırlar. Daha az yoğundurlar ve elektriği zayıf iletirler çünkü hareketli elektronlar yoktur. Sınır çizgisinin yakınında, bant boşlukları küçüktür ve bu nedenle o bölgedeki birçok eleman yarı iletkendir. Yine istisnalar var; örneğin elmas, bilinen tüm malzemeler arasında herhangi bir metalden daha yüksek olan en yüksek termal iletkenliğe sahiptir.

Bu bölgedeki elementler hem fiziksel hem de kimyasal özelliklerde orta düzeyde olduğundan, metaller ve ametaller arasındaki sınırı aşan bir metaloid sınıfı belirlemek yaygındır. Bununla birlikte, literatürde tam olarak hangi unsurların bu şekilde belirlenmesi gerektiği konusunda bir fikir birliği bulunmamaktadır. Böyle bir kategori kullanıldığında genellikle bor, silisyum, germanyum, arsenik, antimon ve tellür dahil edilir; ancak çoğu kaynak, hangi ekstra öğelerin eklenmesi gerektiği konusunda anlaşma olmaksızın diğer öğeleri de içerir ve bazıları bunun yerine bu listeden çıkarılır. Örneğin, American Chemical Society tarafından kullanılan periyodik tablo, bir metaloid olarak polonyumu içerir, ancak Royal Society of Chemistry tarafından kullanılan ve Encyclopædia Britannica'da yer alan, metaloidlere veya yarı metallere hiç atıfta bulunmaz.

Periyodikliğin diğer belirtileri

Periyodik tablo boyunca, aynı grupta olmayan elementler arasında, diyagonal olarak bitişik olan elementler arasındaki diyagonal ilişkiler gibi bazı başka ilişkiler de vardır (örneğin, lityum ve magnezyum). Ana gruplar ve geçiş metal grupları arasında veya elementler aynı sayıda değerlik elektronuna sahip olduğunda, erken aktinitlerle erken geçiş metalleri arasında da bazı benzerlikler bulunabilir. Bu nedenle, uranyum, üçünün de altı değerlik elektronuna sahip olması nedeniyle, grup 6'daki krom ve tungstene biraz benzer.

Her bloğun ilk satırı, diğer satırlardan oldukça farklı özellikler gösterme eğilimindedir, çünkü her türün ilk yörüngesi (1s, 2p, 3d, 4f, 5g, vb.) beklenenden önemli ölçüde daha küçüktür. Anomalinin derecesi s-blok için en yüksek, p-blok için orta ve d- ve f-blok için daha az belirgindir. Dönemler arasında (s-blok hariç) bazen ikincil periyodiklik olarak da bilinen çift-tek bir fark vardır: çift dönemlerdeki elementler daha küçük atom yarıçaplarına sahiptir ve daha az elektron kaybetmeyi tercih ederken, tek dönemlerdeki elementler (dış dönem hariç) birincisi) ters yönde farklılık gösterir. Bu nedenle, p-bloktaki birçok özellik, grup boyunca düzgün bir eğilimden ziyade bir zikzak gösterir. Örneğin, 15. grubun tek periyotlarındaki fosfor ve antimon, +5 oksidasyon durumuna kolayca ulaşırken, çift dönemlerde azot, arsenik ve bizmut +3'te kalmayı tercih eder.

Akan sıvı cıva. Oda sıcaklığında sıvı hali özel göreliliğin bir sonucudur.

Atom çekirdeği yüksek oranda yüklendiğinde, çekirdeğin elektron bulutu üzerindeki etkisini ölçmek için özel göreliliğe ihtiyaç duyulur. Bu göreli etkiler , ağır elementlerin periyodik tablodaki daha hafif homologlarına kıyasla giderek daha farklı özelliklere sahip olmasına neden olur. Örneğin, göreli etkiler altının neden altın ve cıvanın sıvı olduğunu açıklar. Bu etkilerin yedinci periyodun sonlarında çok güçlü hale gelmesi ve potansiyel olarak periyodikliğin çökmesine yol açması bekleniyor. Elektron konfigürasyonları ve kimyasal özellikler sadece element 108'e ( hassium ) kadar açıkça bilinir, bu nedenle en ağır elementlerin kimyasal karakterizasyonu güncel araştırma konusu olmaya devam etmektedir.

Elementlerin diğer birçok fiziksel özelliği, erime noktaları , kaynama noktaları , füzyon ısıları , buharlaşma ısıları , atomizasyon enerjisi vb. gibi periyodik yasaya uygun olarak periyodik değişim gösterir . Hidritler, oksitler, sülfürler, halojenürler vb. karşılaştırılarak gözlemlenebilen elementlerin bileşikleri için benzer periyodik varyasyonlar görülür. Kimyasal özellikleri nicel olarak tanımlamak daha zordur, ancak aynı şekilde kendi periyodikliklerini de sergilerler. Örnekler, oksidasyon durumlarının ana grup elementlerinde 2'lik adımlarla, ancak geçiş elementleri için 1'lik adımlarla nasıl değişme eğiliminde olduğunu; elementlerin ve bileşiklerinin asidik ve bazik özelliklerindeki değişim ; bileşiklerin kararlılıkları; ve elemanları izole etme yöntemleri. Periyodiklik, bilinmeyen yeni elementlerin ve yeni bileşiklerin özelliklerini tahmin etmek için çok yaygın olarak kullanılmıştır ve kullanılmaktadır ve modern kimyanın merkezinde yer almaktadır.

Elemanların sınıflandırılması

Yaygın olarak kullanılan bazı benzer element kümelerini göstermek için renk kodlu bir periyodik tablo. Kategoriler ve sınırları kaynaklar arasında biraz farklılık gösterir.

Literatürde benzer şekilde davranan eleman kümelerini tanımlamak için birçok terim kullanılmıştır. Alkali metal , alkali toprak metal , pnictogen , chalcogen , halojen ve soy gaz grup isimleri IUPAC tarafından kabul edilmektedir; diğer gruplara sayıları veya ilk elementleri ile atıfta bulunulabilir (örneğin, grup 6 krom grubudur). Ne bir IUPAC tanımı ne de tam olarak hangi elementlerin metaller, ametaller veya yarı metaller (bazen metaloidler olarak adlandırılır) olarak kabul edilmesi gerektiği konusunda kesin bir fikir birliği olmamasına rağmen, bazıları p-blok elementlerini 13'ten 16'ya kadar olan gruplara ayırır. Geçiş metallerini takip eden metallerin ne olarak adlandırılması gerektiği konusunda da bir fikir birliği yoktur, geçiş sonrası metal ve zayıf metal kullanılan olasılıklar arasındadır. Bazı gelişmiş monograflar, 12. grubun elementlerini, bazen oldukça farklı kimyasal özellikleri nedeniyle geçiş metallerinden hariç tutar, ancak bu evrensel bir uygulama değildir.

Lantanitler , hepsi birbirine çok benzeyen La-Lu elementleri olarak kabul edilir: tarihsel olarak sadece Ce-Lu'yu içeriyorlardı, ancak lantan yaygın kullanımla dahil edildi. Nadir toprak elementleri ( veya nadir toprak metalleri), lantanitlere skandiyum ve itriyum ekler. Benzer şekilde, aktinitler Ac-Lr (tarihsel olarak Th-Lr) elementleri olarak kabul edilir, ancak bu kümedeki özelliklerin varyasyonu lantanitlerdekinden çok daha fazladır. IUPAC, belirsizliği önlemek için lantanoidler ve aktinoitler adlarını önerir , çünkü -ide soneki tipik olarak bir negatif iyonu belirtir; ancak lantanitler ve aktinitler ortak kalır.

Daha birçok kategorizasyon mevcuttur ve belirli disiplinlere göre kullanılmaktadır. Astrofizikte metal, atom numarası 2'den büyük olan herhangi bir element, yani hidrojen ve helyum dışında herhangi bir element olarak tanımlanır. "Yarı metal" terimi fizikte kimyada olduğundan farklı bir tanıma sahiptir: bizmut fiziksel tanımlara göre bir yarı metaldir, ancak kimyagerler genellikle onu bir metal olarak kabul eder. Birkaç terim yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak " ağır metal " gibi çok çeşitli tanımlara sahip olmayan ve "etkili bir şekilde anlamsız" olarak eleştirilmiş çok geniş bir tanım yelpazesine sahiptir.

Terimlerin kapsamı yazarlar arasında önemli ölçüde farklılık gösterir. Örneğin, IUPAC'a göre soy gazlar, çok radyoaktif süper ağır element oganesson da dahil olmak üzere tüm grubu kapsayacak şekilde genişler. Bununla birlikte, süper ağır elementlerde uzmanlaşanlar arasında bu genellikle yapılmaz: bu durumda "soy gaz" tipik olarak grubun daha hafif elementlerinin tepkisiz davranışını ima etmek için alınır. Hesaplamalar genel olarak oganessonun rölativistik etkilerden dolayı özellikle inert olmaması gerektiğini ve yığın halinde üretilebilseydi oda sıcaklığında gaz bile olmayabileceğini öngördüğünden, bu bağlamda asal gaz olarak statüsü genellikle sorgulanır. Ayrıca, bazen ulusal farklılıklarla karşılaşılır: Japonya'da, davranışları daha ağır grup 2 metallerden farklı olduğundan, toprak alkali metaller genellikle berilyum ve magnezyum içermez.

Tarih

Mendeleyev'in 1869 periyodik tablosu

1817'de Alman fizikçi Johann Wolfgang Döbereiner , elementleri sınıflandırmaya yönelik ilk girişimlerden birini formüle etmeye başladı. 1829'da, elementlerden bazılarını, her grubun üyeleri ilgili özelliklere sahip olacak şekilde üçlü gruplar halinde oluşturabildiğini keşfetti. Bu gruplara üçlüler adını verdi . Klor, brom ve iyot bir üçlü oluşturdu; kalsiyum, stronsiyum ve baryum gibi; lityum, sodyum ve potasyum; ve kükürt, selenyum ve tellür. Bugün, tüm bu üçlüler günümüz gruplarının bir parçasını oluşturmaktadır. Çeşitli kimyagerler çalışmalarına devam etti ve küçük element grupları arasında giderek daha fazla ilişki tespit edebildiler. Ancak, hepsini kapsayan bir plan oluşturamadılar.

Alman kimyager Lothar Meyer , periyodik aralıklarla tekrarlanan benzer kimyasal ve fiziksel özelliklerin dizilerini kaydetti. Ona göre, eğer atom ağırlıkları koordinatlar olarak (yani dikey olarak) ve atom hacimleri apsisler olarak (yani yatay olarak) çizilseydi -eğri bir dizi maksimum ve minimum elde etti- en elektropozitif elementler eğrinin zirvelerinde görünecektir. atom ağırlıklarının sırası. 1864'te bir kitabı yayınlandı; 28 element içeren periyodik tablonun erken bir versiyonunu içeriyordu ve elementleri değerliklerine göre altı aileye sınıflandırıyordu - ilk kez elementler değerliklerine göre gruplandırılmıştı. Elementleri atom ağırlığına göre düzenlemeye yönelik çalışmalar, o zamana kadar atom ağırlıklarının yanlış ölçümleri nedeniyle engellenmişti. 1868'de tablosunu revize etti, ancak bu revizyon ancak ölümünden sonra taslak olarak yayınlandı.

Mendeleyev'in 1871 periyodik tablosu

Kesin buluş Rus kimyager Dmitri Mendeleev'den geldi . Diğer kimyagerler (Meyer dahil) yaklaşık olarak aynı zamanda periyodik sistemin başka versiyonlarını bulmuş olsalar da, Mendeleev sistemini geliştirmeye ve savunmaya en çok kendini adamış kişiydi ve bilim camiasını en çok etkileyen onun sistemiydi. 17 Şubat 1869'da (Gregoryen takviminde 1 Mart 1869), Mendeleev elementleri düzenlemeye ve atom ağırlıklarına göre karşılaştırmaya başladı. Birkaç elementle başladı ve gün boyunca sistemi bilinen elementlerin çoğunu kapsayana kadar büyüdü. Tutarlı bir düzenleme bulduktan sonra, basılı tablosu Mayıs 1869'da Rus Kimya Derneği'nin dergisinde yayınlandı. Bazı durumlarda, sistemde eksik olan bir element varmış gibi görünüyordu ve cesurca bunun, elementin henüz keşfedilmediği anlamına geldiğini tahmin etti. 1871'de Mendeleev, tablosunun güncellenmiş bir biçimini içeren ve bilinmeyen unsurlarla ilgili tahminlerini açık hale getiren uzun bir makale yayınladı. Mendeleev, bu bilinmeyen elementlerden üçünün özelliklerini ayrıntılı olarak öngördü: bor, alüminyum ve silikonun daha ağır homologları eksik olacağı için onlara eka-bor, eka-alüminyum ve eka-silikon ("eka", Sanskritçe'dir) adını verdi. "1").

Dimitri Mendeleyev

1875'te Fransız kimyager Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran , Mendeleev'in tahmininden habersiz çalışarak, sfalerit mineralinin bir örneğinde yeni bir element keşfetti ve ona galyum adını verdi. Elementi izole etti ve özelliklerini belirlemeye başladı. De Boisbaudran'ın yayınını okuyan Mendeleev, galyumun tahmin ettiği eka-alüminyum olduğunu iddia eden bir mektup gönderdi. Lecoq de Boisbaudran başlangıçta şüpheci olmasına ve Mendeleev'in keşfi için kredi almaya çalıştığından şüphelenmesine rağmen, daha sonra Mendeleev'in haklı olduğunu kabul etti. 1879'da İsveçli kimyager Lars Fredrik Nilson , skandiyum adını verdiği yeni bir element keşfetti: eka-bor olduğu ortaya çıktı. Eka-silikon, 1886'da almanyum adını veren Alman kimyager Clemens Winkler tarafından bulundu. Galyum, skandiyum ve germanyumun özellikleri Mendeleev'in öngördüğüyle eşleşti. 1889'da Mendeleev, Londra'daki Kraliyet Enstitüsüne verdiği Faraday Konferansında, "keşiflerinden Büyük Britanya Kimya Derneği'ne periyodik yasanın kesinliği ve genelliğinin bir teyidi olarak bahsetmek için" yeterince uzun yaşamayı beklemediğini belirtti. Mendeleev'in öngörmediği 19. yüzyılın sonunda soy gazların keşfi bile, sekizinci bir ana grup olarak planına tam olarak uydu. Ancak Mendeleev, bilinen lantanitleri, diğer elementlerin yaptığı gibi, değerliklerde periyodik değişim göstermediklerinden, şemasına uydurmada bazı sorunlar yaşadı. Uzun araştırmalardan sonra, Çek kimyager Bohuslav Brauner 1902'de lantanitlerin hepsinin periyodik cetvelde tek bir grupta bir araya getirilebileceğini önerdi. Buna astronomik bir benzetme olarak "asteroid hipotezi" adını verdi: Mars ve Jüpiter arasında tek bir gezegen yerine bir asteroit kuşağı olması gibi , itriyumun altındaki yer de sadece bir element yerine tüm lantanitler tarafından işgal edildi.

Henry Moseley

Atomun iç yapısı araştırıldıktan sonra, amatör Hollandalı fizikçi Antonius van den Broek 1913'te nükleer yükün elementlerin periyodik tablodaki yerleşimini belirlediğini öne sürdü. Yeni Zelandalı fizikçi Ernest Rutherford , bu nükleer yük için "atom numarası" kelimesini kullandı. Van der Broek'in yayınladığı makalesinde, elektron sayılarına göre düzenlenmiş elementleri gösteren ilk elektronik periyodik tabloyu resimledi. Rutherford, 1914 tarihli makalesinde Bohr'un van der Broek'in görüşünü kabul ettiğini doğruladı.

van den Broek'in periyodik tablosu

Aynı yıl, İngiliz fizikçi Henry Moseley , X-ışını spektroskopisini kullanarak van den Broek'in önerisini deneysel olarak doğruladı. Moseley, alüminyumdan altına her elementin nükleer yükünün değerini belirledi ve Mendeleev'in sıralamasının aslında elementleri nükleer yüke göre sıralı bir sıraya yerleştirdiğini gösterdi. Nükleer yük, proton sayımı ile aynıdır ve her elementin atom numarasının ( Z ) değerini belirler . Atom numarası kullanmak, elementler için kesin, tamsayı tabanlı bir dizi verir. Moseley'in araştırması, atom ağırlığı ve kimyasal özellikler arasındaki tutarsızlıkları hemen çözdü; bunlar tellür ve iyot gibi atom numarasının arttığı ancak atom ağırlığının azaldığı durumlardı. Moseley I. Dünya Savaşı'nda kısa süre sonra öldürülmesine rağmen, İsveçli fizikçi Manne Siegbahn çalışmalarını uranyuma kadar sürdürmüş ve o zamanlar bilinen en yüksek atom numarasına sahip element olduğunu tespit etmiştir (92). Moseley ve Siegbahn'ın araştırmalarına dayanarak, hangi atom numaralarının henüz bulunamayan eksik elementlere karşılık geldiği de biliniyordu.

Danimarkalı fizikçi Niels Bohr , Max Planck'ın kuantizasyon fikrini atoma uyguladı . Elektronların enerji seviyelerinin nicelleştirildiği sonucuna vardı: sadece ayrık bir dizi kararlı enerji durumuna izin verildi. Bohr daha sonra elektron konfigürasyonları aracılığıyla periyodikliği anlamaya çalıştı ve 1913'te elementin kimyasal özelliklerinden iç elektronların sorumlu olması gerektiğini tahmin etti. 1913'te kuantum atomuna dayalı ilk elektronik periyodik tabloyu üretti.

Bohr, 1913'te elektron kabuklarını "halkalar" olarak adlandırdı: gezegen modelinin yapıldığı sırada kabukların içindeki atomik yörüngeler yoktu. Bohr, 1913 tarihli ünlü makalesinin 3. Kısmında, bir kabuktaki maksimum elektronun sekiz olduğunu açıklayarak şöyle yazar: " Daha küçük atomlar için elektron kabukları şu şekilde doldurulur: "Elektron halkaları ancak eşit sayıda elektron içeriyorsa birleşir ve buna göre iç halkalardaki elektron sayısı yalnızca 2, 4, 8 olur." Bununla birlikte, daha büyük atomlarda en içteki kabuk sekiz elektron içerecektir: "öte yandan, elementlerin periyodik sistemi, neon N = 10'da zaten sekiz elektronlu bir iç halkanın oluşacağını kuvvetle önerir." Hafif atomlar için önerdiği elektron konfigürasyonları (sağda gösterilmiştir) şu anda bilinenlerle her zaman uyumlu değildir.

Hafif elementler için Bohr'un elektron konfigürasyonları
eleman Kabuk başına elektron
4 2,2
6 2,4
7 4,3
8 4,2,2
9 4,4,1
10 8,2
11 8,2,1
16 8,4,2,2
18 8,8,2

Bohr'un atom teorisinin kimyasal potansiyellerini sistematik olarak genişleten ve düzelten ilk kişi 1914 ve 1916'da Walther Kossel'di . Kossel, periyodik tabloda dış kabuğa elektronlar eklendikçe yeni elementlerin oluşacağını açıkladı. Kossel'in makalesinde şöyle yazıyor: "Bu, daha fazla eklenen elektronların, her biri üzerinde yalnızca belirli sayıda elektronun olduğu, yani bizim elektronumuzdaki sekiz elektronun bulunduğu eşmerkezli halkalara veya kabuklara yerleştirilmesi gerektiği sonucuna götürür. Durum—düzenlenmelidir.Bir halka veya kabuk tamamlanır tamamlanmaz, bir sonraki eleman için yeni bir tane başlatılmalıdır, en kolay erişilebilen ve en dış çevrede bulunan elektronların sayısı, elemandan tekrar artar. elemente ve dolayısıyla her yeni kabuğun oluşumunda kimyasal periyodiklik tekrarlanır."

1919 tarihli bir makalesinde Irving Langmuir , her biri yalnızca iki elektron içerebilen, şimdi orbital dediğimiz "hücreler"in varlığını öne sürdü ve bunlar, şimdi kabuk dediğimiz "eşit uzaklıkta katmanlar" halinde düzenlendi. İlk kabuğun sadece iki elektron içermesi için bir istisna yaptı. Kimyager Charles Rugeley Bury , 1921'de bir kabuktaki sekiz ve on sekiz elektronun kararlı konfigürasyonlar oluşturduğunu öne sürdü. Bury, geçiş elementlerindeki elektron konfigürasyonlarının, dış kabuklarındaki değerlik elektronlarına bağlı olduğunu öne sürdü. Artık geçiş metalleri veya geçiş elementleri olarak bilinen elementleri tanımlamak için geçiş kelimesini tanıttı . Kuantum teorisi, geçiş metallerini ve lantanitleri, ana gruplar arasında geçiş olarak kendi ayrı gruplarını oluşturduklarını açıkladı, ancak bazı kimyagerler daha önce onları bu şekilde gösteren tablolar önermişti: İngiliz kimyager Henry Bassett bunu 1892'de yaptı, Danimarkalı kimyager Julius 1895'te Thomsen ve 1905'te İsviçreli kimyager Alfred Werner . Bohr, 1922 Nobel Konferansında Thomsen'in formunu kullandı; Werner'in formu, modern 32 sütunlu forma çok benzer.

Bohr tarafından yönlendirilen Wolfgang Pauli , 1923'te elektron konfigürasyonları sorununu ele aldı. Pauli, Bohr'un şemasını dört kuantum sayısı kullanacak şekilde genişletti ve hiçbir iki elektronun aynı dört kuantum sayısına sahip olamayacağını belirten dışlama ilkesini formüle etti . Bu, her bir kabuğun kaplayabileceği elektron sayısına karşılık gelen periyodik tablodaki (2, 8, 18 ve 32) periyotların uzunluklarını açıkladı. 1925'te Friedrich Hund , modern olanlara yakın konfigürasyonlara ulaştı. Elementlerin elektron konfigürasyonlarını tanımlayan Aufbau ilkesi ilk olarak 1926'da Erwin Madelung tarafından deneysel olarak gözlemlendi ve 1936'da yayınlandı.

Glenn T. Seaborg

O zamana kadar, hidrojenden uranyuma eksik element havuzu dörde inmişti: 43, 61, 85 ve 87 numaralı elementler eksik kaldı. 43. element sonunda doğada keşfedilmek yerine nükleer reaksiyonlar yoluyla yapay olarak sentezlenen ilk element oldu. 1937'de İtalyan kimyagerler Emilio Segrè ve Carlo Perrier tarafından keşiflerine teknesyum adını veren Yunanca "yapay" kelimesinden sonra keşfedildi. Element 61 ( promethium ) ve 85 ( astatin ) aynı şekilde yapay olarak üretildi; element 87 ( fransiyum ), Fransız kimyager Marguerite Perey tarafından doğada keşfedilen son element oldu . Uranyumun ötesindeki elementler de Edwin McMillan ve Philip Abelson'ın 1940'ta neptünyumu keşfetmesiyle (uranyumun nötronlarla bombardımanı yoluyla) başlayarak yapay olarak keşfedildi. Glenn T. Seaborg ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndaki (LBNL) ekibi, plütonyumdan başlayarak uranyumötesi elementleri keşfetmeye devam etti ve önceki düşüncenin aksine, aktinyumdan itibaren elementlerin d- yerine lantanitlerin f-blok türdeşleri olduğunu keşfettiler. geçiş metallerini bloke eder. Bassett (1892), Werner (1905) ve Fransız mühendis Charles Janet (1928) bunu daha önce önermişti, ancak fikirleri o zaman genel kabul görmedi. Seaborg bu nedenle onlara aktinitler adını verdi. 101'e kadar olan elementler, ya nötron ya da alfa parçacığı ışıması yoluyla ya da 99 (einsteinium) ve 100 (fermiyum) durumunda nükleer patlamalarda sentezlendi.

LBNL ekibi (şimdi Albert Ghiorso tarafından yönetiliyor) ile Georgy Flyorov liderliğindeki Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü'ndeki (JINR) bir Sovyet bilim adamları ekibi arasında rekabet ortaya çıktıkça, 1960'larda ve 1970'lerde 102 ila 106 arasındaki elementlerle önemli bir tartışma ortaya çıktı . Her takım keşif iddiasında bulundu ve bazı durumlarda her biri element için kendi isimlerini önererek onlarca yıl süren bir element isimlendirme tartışması yarattı . Bu elementler, aktinitlerin hafif iyonlarla bombardımanı ile yapılmıştır. IUPAC, ilk başta, bir fikir birliğinin gelip gelmeyeceğini beklemeyi ve görmeyi tercih ederek, elden çıkarma yaklaşımını benimsedi. Ne yazık ki, Soğuk Savaş'ın da zirvesiydi ve bir süre sonra bunun olmayacağı anlaşıldı. Bu nedenle, IUPAC ve Uluslararası Temel ve Uygulamalı Fizik Birliği (IUPAP) , keşif kriterlerini belirlemek için 1985'te bir Transfermiyum Çalışma Grubu (TWG, fermiyum element 100'dür) oluşturdu. Biraz daha tartışmadan sonra, bu unsurlar, Seaborg onuruna seaborgium (106) dahil olmak üzere 1997'de nihai isimlerini aldı.

TWG'nin kriterleri, Almanya ( GSI ), Rusya (JINR) ve Japonya'daki ( Riken ) araştırma enstitülerinden gelen daha sonraki element keşif iddialarını tahkim etmek için kullanıldı . Şu anda, keşif iddialarının değerlendirilmesi bir IUPAC/IUPAP Ortak Çalışma Grubu tarafından gerçekleştirilmektedir . Öncelik belirlendikten sonra, elementler resmi olarak periyodik tabloya eklendi ve kaşifler isimlerini önermeye davet edildi. 2016 yılına kadar bu, 118'e kadar olan tüm elementler için meydana geldi ve bu nedenle periyodik tablonun ilk yedi sırasını tamamladı. 106'nın ötesindeki elementlerin keşfi, Yuri Oganessian tarafından JINR'de geliştirilen tekniklerle mümkün oldu: soğuk füzyon (kurşun ve bizmutun ağır iyonlarla bombardımanı), 1981-2004 yılları arasında GSI'de 107 ila 112 ve Riken'de 113 elementlerin keşfini mümkün kıldı. ve JINR ekibine (Amerikalı bilim adamları ile işbirliği içinde) 1998-2010'da sıcak füzyon (aktinitlerin kalsiyum iyonları tarafından bombardımanı) kullanarak 114 ila 118 arasındaki elementleri keşfetmesine öncülük etti. Bilinen en ağır element olan oganesson (118), onun onuruna adlandırılmıştır. Element 114, selefi ve akıl hocası Flyorov'un onuruna flerovium olarak adlandırılmıştır.

Periyodik tablonun 150. yıldönümünü kutlayan Birleşmiş Milletler , 2019 yılını "bilimdeki en önemli başarılardan birini" kutlayarak Uluslararası Periyodik Tablo Yılı ilan etti. Günümüzde periyodik tablo, kimyanın en tanınan simgeleri arasında yer almaktadır. IUPAC, bugün periyodik tablo ile ilgili birçok işlemle ilgilenmektedir: yeni elementlerin tanınması ve isimlendirilmesi, grup numaraları ve toplu isimler önerme, hangi elementlerin grup 3'e ait olduğunun belirlenmesi ve atom ağırlıklarının güncellenmesi.

Güncel sorular

Modern periyodik tablo bugün standart olmasına rağmen, 1. periyot ve 3. grupta bazı farklılıklar bulunabilir. İlgili elementlerin yerleşimleri hakkında tartışmalar devam etmektedir. Tartışma, kimyasal veya elektronik özelliklerin öncelikle periyodik tablo yerleşimine karar vermesi gerekip gerekmediğine dair çelişkili anlayışlar ve kanıtların nasıl kullanılması gerektiğine dair çelişkili görüşlerle ilgilidir. Benzer bir potansiyel problem, kimyaları periyodik tablodaki mevcut konumlarına uymayabilecek süper ağır elementlerin teorik araştırmaları tarafından gündeme getirildi.

1. dönem

Genellikle hidrojen 1. gruba ve helyum 18. gruba yerleştirilir: bu, IUPAC periyodik tablosunda bulunan yerleşimdir. Her iki konuda da bazı farklılıklar bulunabilir.

Grup 1 metalleri gibi, hidrojen de en dış kabuğunda bir elektrona sahiptir ve tipik olarak kimyasal reaksiyonlarda tek elektronunu kaybeder. Bazı metalleri tuzlarından uzaklaştırabilen bazı metal benzeri kimyasal özelliklere sahiptir . Ancak hidrojen, reaktif katı metaller olan alkali metallerin aksine, standart koşullarda iki atomlu metalik olmayan bir gaz oluşturur. Bu ve hidrojenin bir elektron kazandığı hidrit oluşumu, onu aynı şeyi yapan halojenlerin özelliklerine yaklaştırır. Ayrıca, en hafif iki halojen ( flor ve klor ) standart koşullarda hidrojen gibi gaz halindedir. Hidrojen bu nedenle hem alkali metallerin hem de halojenlerin özelliklerine tekabül eden özelliklere sahiptir, ancak her iki gruba da tam olarak uymaz ve bu nedenle kimyasına göre yerleştirilmesi zordur. Bu nedenle, hidrojenin grup 1'deki elektronik yerleşimi baskın olmakla birlikte, bazı daha nadir düzenlemeler, hidrojeni grup 17'de, hem 1 hem de 17 numaralı gruplarda çift hidrojen gösterir veya tüm gruplardan ayrı olarak yüzer.

Helyum, standart koşullarda reaktif olmayan bir soy gazdır ve tam bir dış kabuğa sahiptir: bu özellikler grup 18'deki soy gazlar gibidir, ancak grup 2'nin reaktif alkalin toprak metalleri gibi değildir. özelliklerinin en iyi eşleştiği 18. grup. Bununla birlikte, helyum dış kabuğunda yalnızca iki dış elektrona sahipken, diğer soy gazların sekizi vardır; ve bir s-blok elementidir, oysa diğer tüm soy gazlar p-blok elementlerdir. Ayrıca, katı helyum , grup 2'deki berilyum ve magnezyumla eşleşen, ancak grup 18'deki diğer soy gazlarla değil, altıgen sıkı paketli bir yapıda kristalleşir. Bu yollarla helyum, toprak alkali metallerle daha iyi eşleşir. Bu nedenle, tüm grupların dışında yüzen hem hidrojen hem de helyum içeren tablolarla nadiren karşılaşılabilir. Birkaç kimyager, grup 2'deki elektronik yerleşimin helyum için benimsenmesini savundu. Alkali toprak metallerinden önceki ilk s 2 elementi olarak helyum, ilk soy gaz olarak helyumun olmadığı şekilde anormal olarak öne çıktığından, bunun için argümanlar genellikle birinci sıra anomali eğilimine dayanır.

Grup 3

Sc, Y, Lu, Lr
Hidrojen Helyum
Lityum Berilyum Bor Karbon Azot Oksijen flor Neon
Sodyum Magnezyum Alüminyum Silikon Fosfor Kükürt Klor Argon
Potasyum Kalsiyum skandiyum Titanyum Vanadyum Krom Manganez Ütü Kobalt Nikel Bakır Çinko galyum Germanyum Arsenik Selenyum Brom Kripton
Rubidyum Stronsiyum İtriyum Zirkonyum niyobyum Molibden teknesyum Rutenyum Rodyum paladyum Gümüş rengi Kadmiyum İndiyum Teneke Antimon Tellür İyot ksenon
sezyum Baryum lantan seryum praseodimyum neodimyum prometyum Samaryum evropiyum Gadolinyum Terbiyum Disporsiyum Holmiyum erbiyum Tülyum İterbiyum lütesyum Hafniyum Tantal Tungsten Renyum Osmiyum İridyum Platin Altın Merkür (element) Talyum Öncülük etmek Bizmut Polonyum astatin radon
Fransiyum Radyum Aktinyum toryum protaktinyum Uranyum neptünyum plütonyum amerikan küriyum Berkelyum kaliforniyum Einsteinyum fermiyum Mendelevyum Nobelyum lavrenyum Rutherfordyum dubniyum Seaborgiyum Bohriyum hassiyum meitneryum Darmstadtium röntgenyum Kopernik nihonyum flerovyum Moskova karaciğer Tennessin Oganesson
SC, Y, La, Ac
Hidrojen Helyum
Lityum Berilyum Bor Karbon Azot Oksijen flor Neon
Sodyum Magnezyum Alüminyum Silikon Fosfor Kükürt Klor Argon
Potasyum Kalsiyum skandiyum Titanyum Vanadyum Krom Manganez Ütü Kobalt Nikel Bakır Çinko galyum Germanyum Arsenik Selenyum Brom Kripton
Rubidyum Stronsiyum İtriyum Zirkonyum niyobyum Molibden teknesyum Rutenyum Rodyum paladyum Gümüş rengi Kadmiyum İndiyum Teneke Antimon Tellür İyot ksenon
sezyum Baryum lantan seryum praseodimyum neodimyum prometyum Samaryum evropiyum Gadolinyum Terbiyum Disporsiyum Holmiyum erbiyum Tülyum İterbiyum lütesyum Hafniyum Tantal Tungsten Renyum Osmiyum İridyum Platin Altın Merkür (element) Talyum Öncülük etmek Bizmut Polonyum astatin radon
Fransiyum Radyum Aktinyum toryum protaktinyum Uranyum neptünyum plütonyum amerikan küriyum Berkelyum kaliforniyum Einsteinyum fermiyum Mendelevyum Nobelyum lavrenyum Rutherfordyum dubniyum Seaborgiyum Bohriyum hassiyum meitneryum Darmstadtium röntgenyum Kopernik nihonyum flerovyum Moskova karaciğer Tennessin Oganesson

Yayınlanan periyodik tablolar, skandiyum ve itriyum ile başlayan 3. grubun daha ağır üyelerine ilişkin varyasyonları göstermektedir. Bunlar en yaygın olarak lantan ve aktinyumdur, ancak bunların yerine lutesyum ve lavrensiyum olması gerektiğine dair birçok fiziksel ve kimyasal argüman vardır. Bazen, itriyumun altındaki boşlukların boş bırakıldığı bir uzlaşma da bulunabilir. Bu, grubun yalnızca skandiyum ve itriyum içermesi veya aynı zamanda otuz lantanit ve aktinitlerin tümünü içermesi durumunda belirsiz bırakır.

SC, Y
Hidrojen Helyum
Lityum Berilyum Bor Karbon Azot Oksijen flor Neon
Sodyum Magnezyum Alüminyum Silikon Fosfor Kükürt Klor Argon
Potasyum Kalsiyum skandiyum Titanyum Vanadyum Krom Manganez Ütü Kobalt Nikel Bakır Çinko galyum Germanyum Arsenik Selenyum Brom Kripton
Rubidyum Stronsiyum İtriyum Zirkonyum niyobyum Molibden teknesyum Rutenyum Rodyum paladyum Gümüş rengi Kadmiyum İndiyum Teneke Antimon Tellür İyot ksenon
sezyum Baryum lantan seryum praseodimyum neodimyum prometyum Samaryum evropiyum Gadolinyum Terbiyum Disporsiyum Holmiyum erbiyum Tülyum İterbiyum lütesyum Hafniyum Tantal Tungsten Renyum Osmiyum İridyum Platin Altın Merkür (element) Talyum Öncülük etmek Bizmut Polonyum astatin radon
Fransiyum Radyum Aktinyum toryum protaktinyum Uranyum neptünyum plütonyum amerikan küriyum Berkelyum kaliforniyum Einsteinyum fermiyum Mendelevyum Nobelyum lavrenyum Rutherfordyum dubniyum Seaborgiyum Bohriyum hassiyum meitneryum Darmstadtium röntgenyum Kopernik nihonyum flerovyum Moskova karaciğer Tennessin Oganesson
Sc, Y, *, **
Hidrojen Helyum
Lityum Berilyum Bor Karbon Azot Oksijen flor Neon
Sodyum Magnezyum Alüminyum Silikon Fosfor Kükürt Klor Argon
Potasyum Kalsiyum skandiyum Titanyum Vanadyum Krom Manganez Ütü Kobalt Nikel Bakır Çinko galyum Germanyum Arsenik Selenyum Brom Kripton
Rubidyum Stronsiyum İtriyum Zirkonyum niyobyum Molibden teknesyum Rutenyum Rodyum paladyum Gümüş rengi Kadmiyum İndiyum Teneke Antimon Tellür İyot ksenon
sezyum Baryum lantan seryum praseodimyum neodimyum prometyum Samaryum evropiyum Gadolinyum Terbiyum Disporsiyum Holmiyum erbiyum Tülyum İterbiyum lütesyum Hafniyum Tantal Tungsten Renyum Osmiyum İridyum Platin Altın Merkür (element) Talyum Öncülük etmek Bizmut Polonyum astatin radon
Fransiyum Radyum Aktinyum toryum protaktinyum Uranyum neptünyum plütonyum amerikan küriyum Berkelyum kaliforniyum Einsteinyum fermiyum Mendelevyum Nobelyum lavrenyum Rutherfordyum dubniyum Seaborgiyum Bohriyum hassiyum meitneryum Darmstadtium röntgenyum Kopernik nihonyum flerovyum Moskova karaciğer Tennessin Oganesson

Lantan, konfigürasyonu ([Xe]5d 1 6s 2 ) bir önceki element olan baryuma ([Xe]6s 2 ) bir d-elektron eklediğinden , başlangıçta 5d elementlerinin ilki olarak yerleştirildi . Bu, onu seryumdan lutesyuma, ardından f-bloğunu takip eden ve ardından d-bloğunu ikiye bölen 3. grubun üçüncü üyesi yaptı. Bu arada, o zamanlar bilinen konfigürasyonlara dayanarak, lutetyumun ([Xe]4f 14 5d 1 6s 2 ) ytterbiyum konfigürasyonuna son 4f elektronunu eklediği düşünülüyordu (daha sonra [Xe]4f 13 5d 1 6s 2 ) olduğu düşünülüyordu. . Böylece d-blok ikiye bölündü: lantan ilk d-elektronu doldurduktan sonra, seryumdan lutesyuma, ardından f-blok olarak, d-blok cıva yoluyla hafniyumla devam etmeden önce.

Ancak 1937'de iterbiyum konfigürasyonunun hatalı olarak belirlendiği ve aslında [Xe]4f 14 6s 2 olduğu bulundu . Bu, 4f alt kabuğunun daha önce düşünüldüğü gibi lutesyum yerine iterbiyumda doldurmayı tamamladığı anlamına geliyordu. Bu nedenle, 1948'de Sovyet fizikçileri Lev Landau ve Evgeny Lifshitz Kuramsal Fizik Kurslarında yeni konfigürasyonların ilk 5d elementinin lantan değil lutesyum olduğunu öne sürdüklerine dikkat çekti . Bu, Aufbau ilkesine göre f-bloğunun (şimdi lantandan iterbiyuma) d-blokundan (lutesyumdan cıvaya) önce gelmesine izin vererek d-bloğunun bölünmesini önler. Böyle bir yerleşim daha önce Werner tarafından 1905'te (lütesyum henüz keşfedilmemiş olsa da) ve Janet tarafından 1928'de benimsenmişti. Lantanda bir d-elektronun erken görünümü, o zaman basitçe anormal bir konfigürasyonun başka bir durumu olarak düşünülebilir; Bu argümanı destekleyen, lantanitlerin ve aktinitlerin çoğunluğunun, f bloğunun lantan ve konfigürasyonunda başlaması durumunda bekleneceği gibi, temel durumda bir f x -1 d 1 s 2 yerine f x s 2 konfigürasyonuna sahiptir. genel kuralın sadece bir istisnasıydı. Sonraki yıllarda birkaç fizikçi ve kimyager, ilgili elementlerin diğer fiziksel ve kimyasal özelliklerine dayalı olarak bu yeniden atamayı destekledi, ancak bu kanıt da seçici olarak seçilmiş olmakla eleştirildi. Çoğu yazar değişikliği yapmadı.

1988'de konuya değinen bir IUPAC raporu yayınlandı. Elektron konfigürasyonlarının lutesyum ve lavrensiyum ile grup 3'ün yeni ataması lehine olduğunu yazarken, bunun yerine grup 3'teki alt noktaların boş bırakıldığı bir uzlaşmaya karar verdi, çünkü lantan ve aktinyumlu geleneksel form popüler kaldı. Bu, Brauner'in 1902 asteroit hipotezine benzer; Kuantum mekaniğinin 14 olması gerektiğini dikte etmesine rağmen f-bloğunu 15 elementle gösteriyor ve grup 3'ün yalnızca skandiyum ve itriyum içerip içermediğini veya ek olarak tüm lantanitleri ve aktinitleri içerip içermediğini belirsiz bırakıyor.

IUPAC uzlaşması tartışmayı durdurmadı. Soruya odaklanan çoğu kaynak yeniden atamayı destekledi, ancak bazı yazarlar bunun yerine ilk 5d elementi olarak lantan ile geleneksel form lehine tartışarak bazen şiddetli tartışmalara yol açtı. Az sayıda ders kitabı yeniden atamayı kabul etti, ancak çoğu ya eski formu ya da IUPAC uzlaşmasını gösterdi.

2015 yılında IUPAC , Malta kökenli bir kimyager ve bilim felsefecisi olan Eric Scerri'nin başkanlığında lantan veya lutesyumun 3. gruba girmesi gerektiğine karar vermek için bir projeye başladı . Sorunun kimyagerler, fizikçiler ve öğrenciler için "oldukça önemli" olduğunu düşündü ve bu noktada yayınlanan periyodik tablolardaki varyasyonun tipik olarak öğrencileri ve eğitmenleri şaşırttığını belirtti. 2021'de, ilk 5d element olarak lutesyum lehine olan geçici bir rapor ortaya çıktı. Verilen nedenler, tüm elementleri artan atom numarasına göre göstermek, d-blok bölünmesini önlemek ve blokların kuantum mekaniğinin talep ettiği genişlikleri takip etmesini sağlamaktı (2, 6, 10 ve 14). Proje o yıl sona erdi. Şu anda, IUPAC'ın periyodik tablodaki web sitesi hala 1988 uzlaşmasını gösteriyor, ancak grup 3 probleminden ve bunu çözmek için projeden bahsediyor ve "Stay tune[d]" yazıyor.

süper ağır elementler

Oganessona (element 118) kadar tüm elementler keşfedilmiş olmasına rağmen, hassium'un (element 108) ötesinde elementlerin kimyası iyi anlaşılmamıştır. Bunlardan sadece kopernikyum (element 112), nihonium (element 1113) ve flerovium ( element 114) deneysel olarak araştırılmıştır; bu araştırmalar şimdiye kadar kesin sonuçlar vermemiştir.

Hassium'u geçen bazı elementler, göreli etkilerden dolayı, ekstrapolasyon ile tahmin edilenden farklı davranabilir . Örneğin, ekstrapolasyon, kopernikyum ve flerovyumun, ilgili daha hafif türdeşleri cıva ve kurşun gibi metaller gibi davrandığını düşündürür. Göreceli etkileri dikkate alan bazı tahminler aynı fikirdedir, ancak bu tür diğer tahminler, bunların ikisi de diğer soy gazlarla birlikte 18. grupta yer almasalar bile, muhtemelen bazı soy gaz benzeri özellikler sergilemelerini bekler. Mevcut deneysel kanıtlar hala soruyu açık bırakıyor. Oganesson'un (element 118), 18. grupta olmasına rağmen, 14. gruptaki silikona benzer şekilde standart koşullarda katı bir yarı iletken olduğu tahmin edilmiştir ; Bu öngörüyü doğrulamak veya çürütmek için hiçbir deney yapılmamıştır.

Bazı bilim adamları, bu süper ağır elementlerin, periyodik tablodaki konumlarının önerdiğinden gerçekten farklı özelliklere sahip olması durumunda, periyodik tablonun, onları kimyasal olarak daha benzer elementlerle yerleştirmek için değiştirilmesi gerektiğini savundu. Öte yandan, periyodik tablonun kimyasal özelliklerden ziyade atomik yapıyı yansıtması gerektiğini savunan ve böyle bir değişikliğe karşı çıkanlar oldu.

Yedinci dönemin ötesinde gelecekteki uzatma

Fin kimyager Pekka Pyykkö tarafından önerilen, 172. elemente uzatılmış periyodik tablonun olası bir şekli . Madelung düzeninden (8s < 5g < 6f < 7d < 8p) sapmalar, 139 ve 140 numaralı elementlerde görünmeye başlar, ancak çoğunlukla yaklaşık olarak kalmaya devam eder.

En son adlandırılan elementler - nihonium (113), moscovium (115), tennessine (117) ve oganesson (118) - periyodik tablonun yedinci sırasını tamamladı. Gelecekteki öğelerin sekizinci bir satırdan başlaması gerekecekti . Bu elementler ya atom numaralarıyla (örn. "element 119") ya da atom numaralarıyla doğrudan ilişkili IUPAC sistematik element isimleriyle (örn. element 119 için "ununennium", Latince unus "bir"den türetilmiştir), Yunanca ennea "dokuz" ve metalik elementler için geleneksel -ium son eki). Bu tür unsurları sentezlemeye yönelik tüm girişimler şimdiye kadar başarısız oldu. Japonya'daki Riken araştırma enstitüsünde 2018'den beri element 119'u yapma girişimi devam ediyor . Rusya'daki Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü de ilk birkaç periyot 8 elementini sentezlemek için kendi girişimlerini yapmayı planlıyor.

Şu anda, hesaplamalar bu noktada göreli etkilerin Madelung kuralından önemli sapmalarla sonuçlanması gerektiğini öngördüğü için, gelecek sekizinci dönemin daha önceki dönemler tarafından belirlenen modeli izleyip izlememesi gerektiği tartışması devam ediyor. Çeşitli farklı modeller önerilmiştir. Hepsi sekizinci periyodun önceki periyot gibi iki 8s elementi ile başlaması gerektiği ve ardından 5g orbitallerini dolduran yeni bir dizi g-blok elementinin takip edilmesi gerektiği konusunda hemfikirdir, ancak bu 5g elementleri için hesaplanan kesin konfigürasyonlar kaynaklar arasında büyük farklılıklar gösterir. . Bu 5g serisinin ötesinde, hesaplamalar tam olarak neyin takip edilmesi gerektiği konusunda hemfikir değil. 5g, 6f, 7d ve 8p kabuklarının doldurulmasının yaklaşık olarak bu sırayla gerçekleşmesi bekleniyor, ancak bunların birbirleriyle ve 9s ve 9p alt kabuklarıyla karışması muhtemeldir, bu nedenle hangi öğelerin girmesi gerektiği açık değildir. artık hangi gruplar Scerri, genişletilmiş bir periyodik tablonun bu bölgedeki Madelung kuralının başarısızlığını hesaba katması gerekip gerekmediğini veya bu tür istisnaların göz ardı edilip edilmemesi gerektiği sorusunu gündeme getirdi. Kabuk yapısı da bu noktada oldukça resmi olabilir: zaten bir oganesson atomundaki elektron dağılımının, fark edilebilir bir kabuk yapısı olmaksızın oldukça tekdüze olması beklenir.

Nükleer istikrar muhtemelen olası unsurların sayısını sınırlayan belirleyici bir faktör olacaktır. Protonlar arasındaki elektriksel itme ile protonları ve nötronları birbirine bağlayan güçlü kuvvet arasındaki dengeye bağlıdır. Protonlar ve nötronlar , tıpkı elektronlar gibi kabuklarda düzenlenir ve bu nedenle kapalı bir kabuk kararlılığı önemli ölçüde artırabilir: bilinen süper ağır çekirdekler, böyle bir kabuk kapanması nedeniyle vardır. Muhtemelen , süper ağır nüklidlerin önemli ölçüde daha uzun yarı ömre sahip olması gereken tahmini bir kararlılık adasına yakındırlar: tahminler dakikalar veya günler ile milyonlarca veya milyarlarca yıl arasında değişir. Bununla birlikte, proton sayısı yaklaşık 126'nın üzerine çıktığında, bu dengeleyici etki, kapalı bir kabuk geçildiğinde ortadan kalkmalıdır. Farklı nükleer kabuklardan beklenen bir bulaşma nedeniyle (oganesson'daki elektron kabukları için zaten beklendiği gibi) herhangi bir dış kabuk kapanışının olup olmadığı açık değildir. Ayrıca, daha sonraki kabuk kapakları mevcut olsa bile, bu tür ağır elementlerin var olmasına izin verip vermeyecekleri açık değildir. Alternatif olarak, kuark maddesi , çekirdeğin proton ve nötronlara bağlanmak yerine serbestçe akan yukarı ve aşağı kuarklardan oluştuğu yüksek kütle sayılarında kararlı hale gelebilir; bu bir ada yerine bir istikrar kıtası yaratacaktır . Diğer etkiler devreye girebilir: örneğin, çok ağır elementlerde 1s elektronları çekirdeğe o kadar yakın zaman harcarlar ki, aslında çekirdeğin içindedirler, bu da onları elektron yakalamaya karşı savunmasız hale getirir .

Sekizinci sıra elementler bulunabilse bile, onları üretmek muhtemelen zor olacaktır ve atom numarası arttıkça daha da zor hale gelmelidir. 8s elemanlarının mevcut imkanlarla ulaşılabilir olması beklense de, ilk birkaç 5g elemanının üretilebiliyorsa yeni teknoloji gerektirmesi bekleniyor. Bu elementleri kimyasal olarak deneysel olarak karakterize etmek de büyük bir zorluk teşkil edecektir.

Alternatif periyodik tablolar

Otto Theodor Benfey'in spiral periyodik tablosu (1964)

Periyodik yasa, standart periyodik tablonun yalnızca bir tanesi olduğu birçok şekilde temsil edilebilir. 1869'da Mendeleev'in tablosunun ortaya çıkışından sonraki 100 yıl içinde Edward G. Mazurs , periyodik tablonun tahmini 700 farklı yayınlanmış versiyonunu topladı. Janet'in sol adımlı periyodik tablosu (aşağıda resmedilmiştir) ve Mendeleev'in Rusya'da hala yaygın olan orijinal 8 sütunlu düzeninin modernize edilmiş biçimi de dahil olmak üzere birçok form dikdörtgen yapıyı korur. Spiraller (sağdaki resimde Otto Theodor Benfey ), daireler, üçgenler ve hatta filler gibi diğer periyodik tablo biçimleri çok daha egzotik bir şekilde şekillendirilmiştir .

Alternatif periyodik tablolar genellikle, geleneksel periyodik tablolarda olduğu kadar belirgin olmayan elementlerin kimyasal veya fiziksel özelliklerini vurgulamak veya vurgulamak için geliştirilir, farklı olanlar her iki uçta da kimya veya fiziği vurgulamaya yöneliktir. Açık ara en yaygın olan standart biçim, ortada bir yerdedir.

Periyodik tablonun birçok farklı biçimi, periyodik tablonun optimal veya kesin bir biçimi olup olmadığı ve varsa ne olabileceği sorularını gündeme getirdi. Birkaç form optimal olarak önerilmiş olsa da, her iki soruya da mevcut bir fikir birliği yanıtı yoktur.

f1 _ f2 _ f3 _ f4 _ f5 _ f6 _ f7 _ f8 _ f9 _ f10 _ f11 _ f12 _ f13 _ f14 _ gün 1 gün 2 gün 3 4 _ 5 _ gün 6 gün 7 gün 8 9 gün gün 10 s 1 p 2 p 3 s 4 p 5 s.6 _ 1 _ 2 _
1s H O
2s Li olmak
2p 3s B C N Ö F ne Na Mg
3p 4s Al Si P S Cl Ar K CA
3 boyutlu 4p 5s sc Ti V cr Mn Fe ortak Ni Cu çinko ga Ge Gibi Gör br kr Rb Bay
4d 5p 6s Y Zr not ay Tc Ru Rh PD Ag CD İçinde Sn Sb Te  İ  Xe C'ler Ba
4f 5d 6p 7'ler La CE halkla ilişkiler Nd Öğleden sonra Sm AB gd yemek dy Ho Er Tm yb lu hf Ta W Tekrar İşletim sistemi ir nokta Au hg TL Pb Bi po saat Rn Cum Ra
5f 6d 7p 8'ler AC Th baba sen np pu Ben Santimetre bk bkz. Es FM md Numara lr Rf db Çavuş bh hs dağ Ds Rg şef Nh fl Mc Sv. Ts og 119 120
f bloğu d-blok p-blok s bloğu
Periyodik tablonun bu formu , sol kenarda eşlik eden sırada gösterildiği gibi (yukarıdan aşağıya, soldan sağa okunur) Madelung kuralına göre elektron kabuklarının ideal olarak doldurulma sırası ile uyumludur . Elementlerin deneysel olarak belirlenen temel durum elektron konfigürasyonları, yirmi durumda Madelung kuralı tarafından tahmin edilen konfigürasyonlardan farklıdır, ancak Madelung tarafından tahmin edilen konfigürasyonlar her zaman en azından temel duruma yakındır. Gösterilen son iki element olan 119 ve 120 elementleri henüz sentezlenmemiştir.

notlar

Referanslar

bibliyografya

daha fazla okuma

  • Calvo, Miguel (2019). Construyendo la Tabla Periódica . Zaragoza, İspanya: Prames. p. 407. ISBN 978-84-8321-908-9.
  • Emsley, J. (2011). "Periyodik tablo". Nature's Building Blocks: A–Z Elements Guide (Yeni baskı). Oxford: Oxford University Press. s. 634-651. ISBN'si 978-0-19-960563-7.
  • Fontani, Marco; Costa, Mariagrazia; Orna, Mary Virginia (2007). Kayıp Elementler: Periyodik Tablonun Gölge Tarafı . Oxford: Oxford University Press. p. 508. ISBN 978-0-19-938334-4.
  • Mazurs, EG (1974). Yüz Yıl Boyunca Periyodik Sistemin Grafik Gösterimi . Alabama: Alabama Üniversitesi Yayınları. ISBN'si 978-0-19-960563-7.
  • Rouvray, DH; King, RB, ed. (2004). Periyodik Tablo: 21. Yüzyıla Doğru . 2. Uluslararası Periyodik Tablo Konferansı Tutanakları, bölüm 1, Kananaskis Guest Ranch, Alberta, 14-20 Temmuz 2003. Baldock, Hertfordshire: Research Studies Press. ISBN'si 978-0-86380-292-8.
  • Rouvray, DH; King, RB, ed. (2006). Periyodik Tablonun Matematiği . 2. Uluslararası Periyodik Tablo Konferansı Tutanakları, bölüm 2, Kananaskis Guest Ranch, Alberta, 14-20 Temmuz 2003. New York: Nova Science. ISBN'si 978-1-59454-259-6.
  • Scerri, E (nd). "Elementler ve Periyodik Tablo Üzerine Kitaplar" (PDF) . 11 Ağustos 2020'de orijinalinden arşivlendi (PDF) . 9 Temmuz 2018'de alındı .
  • Scerri, E.; Restrepo, G, ed. (2018). Mendeleev'den Oganesson'a: Periyodik Tabloya Çok Disiplinli Bir Bakış . 3. Uluslararası Periyodik Tablo Konferansı Tutanakları, Cuzco, Peru 14-16 Ağustos 2012. Oxford: Oxford University Press. ISBN'si 978-0-86380-292-8.
  • van Spronsen, JW (1969). Kimyasal Elementlerin Periyodik Sistemi: İlk Yüz Yılın Tarihi . Amsterdam: Elsevier. ISBN'si 978-0-444-40776-4.
  • Verde, M., ed. (1971). Atti del convegno Mendeleeviano: Periodicità e simmetrie nella struttura elementare della materia [ Mendeleevian konferansının bildirileri: Maddenin temel yapısında periyodiklik ve simetri ]. 1. Uluslararası Periyodik Tablo Konferansı, Torino-Roma, 15–21 Eylül 1969. Torino: Accademia delle Scienze di Torino.

Dış bağlantılar