. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ.4. Elektron Dizilimi ve Periyodik Sisteme Yerleşim Atomun Kuantum Modeli oluşturulduktan sonra Bohr, yaptığı çalışmalarda periyodik cetvel ile kuantum teorisi arasında bir ilişki olduğunu düşünmüştü. Bildiğiniz gibi atom numarası, bir elemente ait nötr atomların elektron sayısını gösterir. Elementlerin elektron dizilimleri, fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki benzerliklerin açıklanmasını sağlar. 9. sınıfta öğrendiğiniz gibi periyodik çizelgede yatay satırlara periyot, düşey sütunlara ise grup adı verilir. Periyodik sistem, herhangi bir grupta ve periyotta bulunan element atomunun kimyasal aktifliğini, genel özelliklerini açıklayıcı doğru tahminler yapmamıza yardımcı olur. 3 9 37 87 H Li Na K Rb Cs Fr 4 0 3 4 6 7 8 9 30 3 3 33 34 3 36 38 6 88 Ametaller Halojenler Yarı Metaller Alkali Metaller Toprak Alkali Metaller p Bloku Metalleri Soy gazlar Geçiş Metalleri 3 4 6 7 Be Mg Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Sr Ba Ra 39 3 4 6 7 8 9 0 40 7 7-7 04 89-03 4 73 0 4 74 06 43 7 07 44 76 08 4 77 09 46 78 0 47 79 48 80 3 49 8 3 6 4 0 8 4 7 B C N O F Ne AI Si P S CI Ar Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg TI Pb Bi Po At Rn Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut FI Uup Lv Uus Uuo 83 8 6 84 6 9 7 3 8 7 0 8 4 86 8 8 He Lantanitler Aktinitler 7 8 9 60 6 6 63 64 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 89 90 9 9 93 94 9 96 97 98 99 00 0 0 03 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 6 66 67 68 69 70 7 Şekil.7: Periyodik çizelgedeki elementlerin sınıflandırılması Modern periyodik çizelge genellikle element sembollerini ve atom numaralarını gösterir. Şekil.7 de periyodik çizelgedeki elementlerin sembolleri, atom numaraları verilmiş ve sınıflandırmaları yapılmıştır. Modern periyodik çizelgede elementler 8 grup olarak düzenlenir. Gruplar elementlerin benzer özellikte olanlarını bir araya getirir. Periyotlar ise enerji düzeylerini gösterir. Periyodik çizelgede ilk periyot hidrojen atomuyla başlar. 7
. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Tablo.7: A grubu elementlerinin elektron dağılımları A Grubu Li 6 He @ s Na 6 Ne@ 3s K Rb 6 Ar@ 4s 6 Kr@ s Cs 6 Xe6 @ s Fr 6 Rn@ 7s Tablo.8: A grubu elementlerinin elektron dağılımları A Grubu Be 6 He@s Mg Ca Sr 6 Ne@ 3s 6 Ar@ 4s 6 Kr@ s Ba 6 Xe@ 6s Ra Bilgi Kutusu Atomların en dış kabuğundaki toplam elektron sayısına değerlik elektron sayısı denir. Bu elektronlar bir atomun diğer atomlarla kimyasal etkileşime girmesinde rol oynar. 6 Rn@ 7s Bu periyoda sadece iki element yerleşmiştir. Hidrojenden ve helyumdan sonra elementler elektron dağılımlarının sonlandığı alt kabuğun türüne göre sınıflandırılır. A grubundan, 7A grubuna kadar olan elementler baş grup elementleri olarak isimlendirilir. Baş grup elementlerinin elektron dağılımında, en yüksek baş kuantum sayılı s ve p alt kabukları tam dolu değildir. Soy gaz olarak adlandırılan 8A grubu elementlerinde ise helyum hariç p alt kabuğu tam doludur. Bu durumda helyumun elektron dağılımı s, diğer soy gazların ise elektron dağılımları ns np 6 ile sonlanır. d bloku olarak tanınan geçiş elementleri 3B den başlayarak B dahil olmak üzere yerleşmiş elementlerdir. Bu elementler tam dolu olmayan ya da iyonlarında tam dolu olmayan d alt kabuğu ile sonlanır. Zn, Cd ve Hg elementleri B grubunda bulunur. Bu elementler, baş grup elementi ya da geçiş elementi değildir. f alt kabuğu ile sonlanan elementler f bloğu geçiş elementleri olarak isimlendirilir. 4f alt kabuğu ile sonlananlar lantanitler, f alt kabuğu ile sonlananlar aktinitler olarak adlandırılır. Periyodik çizelgede aynı grupta bulunan elementlerin elektron dağılımları incelendiğinde belirli bir düzen olduğu gözlemlenir. Tablo.7 incelendiğinde, A grubu elementlerinin elektron dağılımlarının ns ile sonlandığı gözlemlenir. Grupta her elementin elektron dağılımında bir soy gaz göbeğine sahip olması da bu grubun taşıdığı benzer özelliklerdendir. A grubu elementleri alkali metaller olarak isimlendirilir. Bu grubun ilk üyesi olan hidrojenin elektron dağılımı s şeklinde olup hidrojen de grubun diğer üyeleri gibi değerlik elektronuna sahiptir. Ancak hidrojen ametaldir ve elektron dağılımında bir soy gaz göbeğine sahip değildir. Tablo.8 incelendiğinde A grubu elementlerinin elektron dağılımlarının ns ile sonlandığı gözlenir. Bu grupta da her element elektron dağılımında bir soy gaz göbeğine sahiptir. A grubu elementleri toprak alkali metaller olarak isimlendirilir. A ve A grubu elementlerinin elektron dağılımları s alt kabuğu ile sonlandığı için s bloğu elementleri olarak sınıflandırılır. Atomların en dış orbitallerindeki elektronları bağ oluşumunda görev yapar. Genellikle çoğu atomda bu elektronlar değerlik elektronu olarak adlandırılır. Baş grup elementlerinin değerlik elektronları en yüksek enerjili orbitallerinde bulunur. Aynı grupta bulunan elementlerin değerlik elektron sayıları aynıdır. Aynı gruptaki elementlerin kimyasal etkinliklerinde benzerlik olması 8
. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ değerlik elektron sayılarının aynı olmasıyla ilişkilendirilebilir. Bu durum A, A ve 7A grubu için söz konusudur. Ancak 3A grubundan 6A ya kadar olan elementlerin özellikleri tam olarak değerlik elektron sayılarının aynı olmasıyla bağlantılı değildir. Örneğin 4A grubundaki tüm elementlerin elektron dağılımları ns np ile sonlanır. Ancak 4A grubundaki elementlerin kimyasal özellikleri arasında diğer gruplardakinin aksine farklılıklar vardır. Bu grupta yer alan karbon atomu bir ametal, silisyum ve germanyum yarımetal, kalay ve kurşun ise metal özellik gösterir. B, 6C, 7N, 8O ve 9 F elementlerinin elektron dizilimlerini yazarak periyodik cetveldeki yerlerini belirleyelim. B : s s p Bor (B) element atomunun elektron dizilimi p orbitalleri ile sonlandığı için element p bloğu elementidir. Değerlik elektronları s ve p orbitallerindedir. Değerlik elektron sayısı 3 olduğu için 3A grubundadır. En yüksek baş kuantum sayısı olduğu için. periyottadır. 6 C: s s p Karbon (C) element atomunun elektron dizilimi p orbitalleri ile sonlandığı için element p bloğu elementidir. Değerlik elektronları s ve p orbitallerindedir. Değerlik elektron sayısı 4 olduğu için 4A grubundadır. En yüksek baş kuantum sayısı olduğu için. periyottadır. 7 N: s s p 3 Azot (N) element atomunun elektron dizilimi p orbitalleri ile sonlandığı için element p bloğu elementidir. Değerlik elektronları s ve p orbitallerindedir. Değerlik elektron sayısı olduğu için A grubundadır. En yüksek baş kuantum sayısı olduğu için. periyottadır. 8 O : s s p 4 Oksijen (O) element atomunun elektron dizilimi p orbitalleri ile sonlandığı için element p bloğu elementidir. Değerlik elektronları s ve p orbitallerindedir. Değerlik elektron sayısı 6 olduğu için 6A grubundadır. En yüksek baş kuantum sayısı olduğu için. periyottadır. 9 F : s s p Flor (F) element atomunun elektron dizilimi p orbitalleri ile sonlandığı için element p bloğu elementidir. Değerlik elektronları s ve p orbitallerindedir. Değerlik elektron sayısı 7 olduğu için 7A grubundadır. En yüksek baş kuantum sayısı olduğu için. periyottadır. 9
. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ Soy gazlar da 8A grubu içinde benzer özelliklere sahiptir. Kripton ve ksenon dışındaki 8A grubu elementleri kimyasal olarak tamamen inert gazlardır. Kriptonun ve ksenonun ise oluşturduğu bazı bileşikleri vardır. Soy gazların elektron dağılımlarının tam dolu alt kabuklarla sonlanması, bu elementlerin kararlı olmalarını sağlar. 3A dan 8A ya kadar helyum hariç tüm elementlerin elektron dağılımları p orbitalleri ile sonlandığından bu elementler p bloğu elementleri olarak isimlendirilir. 3. periyot 8A grubunda bulunan elementin elektron dizilimini yazarak atom numarasını belirleyelim. Element 3. periyotta olduğuna göre, en yüksek baş kuantum sayısı 3 olmalıdır. 8A grubunda olduğu için değerlik elektron sayıları toplamı 8 olup değerlik orbitalleri 3s ve 3p orbitalleridir. Bu durumda elementin elektron dizilimi aşağıdaki gibidir. 6 6 s s p 3s 3p Elementin nötr hâldeki elektron sayısı toplamı atom numarasına eşittir. Bu durumda atom numarası 8 dir. + yüklü iyonunun elektron dağılımı 3p 6 3d 6 orbitalleriyle sonlanan elementin atom numarasını belirleyelim. Öncelikle + yüklü iyonun elektron dağılımını yazalım. 6 6 6 s s p 3s 3p 3d + yüklü iyonunda toplam 4 elektron bulunan atomun nötr hâldeki elektron sayısı 6 dır. Bu durumda atomun atom numarası 6 dır. Geçiş metallerinin tüm gruplarında dış orbitallerdeki elektron dağılımları aynı değildir. B gruplarında aynı periyotta bir elementten diğer elemente geçişte elektron dağılımları düzenli bir değişim göstermez. Bunun nedeni bu gruplardaki elementlerin elektron dağılımlarında tam dolu olmayan d alt kabukları içermeleridir. 60
. ÜNİTE: MODERN ATOM TEORİSİ f bloğu elementleri ise periyot boyunca benzer özellik gösteren lantanit ve aktinit serisini oluşturur. Şekil.8 de periyodik çizelgedeki elementlerin blokları verilmiştir. s bloğu p bloğu 8 s 3 4 6 7 s s d bloğu p 3s 3 4 6 7 8 9 0 3p 4s 3d 4p s 4d p 6s d 6p 7s 6d 7p f bloğu 4f f Şekil.8: Periyodik çizelgede elementlerin blokları Etkinlik: Elektron Dizilimi ve Periyodik Sisteme Yerleşim ile İlgili Öğrendiklerimizi Kontrol Edelim Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşlukları kutucuklarda verilen uygun kelime ve kavramlarla eşleştiriniz.... soy gazların s elektron dağılımına. a. lantanit sahip ilk üyesidir.. 3. A ve A grubu elementlerinin elektron dağılımları s alt kabuğu ile sonlandığı için... elementleri olarak sınıflandırılır. f bloğu elementleri... ve aktinit serisinden oluşur. Periyodik çizelgede benzer kimyasal özellik gös- b. c. ç. grup helyum periyot 4. teren elementlerin yerleştiği sütunlara... denir. d. s bloğu Alıştırma.. periyot 6A grubunda bulunan elementin elektron dizilimini yazarak atom numarasını belirleyiniz.. 34 Se elementinin elektron dağılımını yazarak periyodik cetveldeki yerini belirleyiniz. 6