Atom ve Periyodik Sistem konu anlatımı

Konu anlatımı

Atom fikri, Democritus'un felsefi düşüncesinden bugünkü bulut modeline kadar uzun bir yol izledi. Her yeni deney, önceki modelin açıklayamadığı bir gözlemi açıklamak için modeli değiştirdi. Atomun yapısını anlamak, elementlerin periyodik sistemde neden belirli yerlerde bulunduğunu ve aynı gruptaki elementlerin neden benzer davrandığını anlamanın anahtarıdır.

Bu sayfada Dalton, Thomson, Rutherford ve Bohr atom modellerini, proton, nötron ve elektronu, izotop, izoton, izobar ve izoelektronik kavramlarını, ilk 20 elementin katman elektron dağılımını, metal, ametal, yarı metal ve soy gaz sınıflarını ve periyodik özelliklerin değişimini göreceksin. TYT'de bu konudaki tek sayısal iş proton, nötron ve elektron sayılarını bulmaktır; atom modelleri ve periyodik özellikler nitel olarak sorulur.

Atom modelleri

Dalton atomu bölünemeyen, içi dolu bir küre olarak düşündü ve aynı elementin atomlarının özdeş olduğunu söyledi. Thomson, atomun içinde negatif yüklü elektronlar bulunduğunu gösterdi; modelinde elektronlar pozitif yüklü bir kürenin içine üzümlü kekteki üzümler gibi dağılmıştır. Rutherford, ince altın levhaya gönderdiği alfa parçacıklarının çoğunun sapmadan geçtiğini, çok azının geri döndüğünü gözledi ve atomun kütlesinin ve pozitif yükünün küçük bir çekirdekte toplandığını, atomun büyük kısmının boşluk olduğunu ortaya koydu. Bohr, elektronların belirli enerji düzeylerinde bulunduğunu, enerji soğurunca üst düzeye çıkıp geri dönerken ışın yaydığını açıkladı. Modern atom teorisinde ise elektronun yeri kesin belirlenemez; yalnızca bulunma olasılığının yüksek olduğu bölgelerden, yani elektron bulutundan söz edilir.

Atomun yapısı

Çekirdekte pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlar, çekirdeğin çevresinde ise negatif yüklü elektronlar bulunur. Proton ve nötronun kütleleri yaklaşık 1 akb (atomik kütle birimi), elektronunki ise protonunkinin yaklaşık 1836'da biridir; bu yüzden atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdektedir. Proton sayısına atom numarası denir ve elementin kimliğini belirler. Proton ve nötron sayılarının toplamı kütle numarasıdır. Atom elektron verirse pozitif yüklü iyon (katyon), elektron alırsa negatif yüklü iyon (anyon) olur; iyonun elektron sayısı proton sayısından yükü çıkararak bulunur.

İzotop, izoton, izobar ve izoelektronik

Proton sayıları aynı, nötron sayıları farklı atomlara izotop denir: ¹²C ve ¹⁴C karbonun izotoplarıdır. Nötr izotop atomların kimyasal özellikleri aynı, kütleye bağlı fiziksel özellikleri farklıdır. Nötron sayıları aynı, proton sayıları farklı atomlara izoton; kütle numaraları aynı, proton sayıları farklı atomlara izobar denir. Elektron sayıları ve dizilimleri aynı olan taneciklere izoelektronik denir: Na⁺, Mg²⁺, F⁻, O²⁻ ve Ne 10'ar elektron içerir.

Periyodik sistem ve elektron dizilimi

Mendeleyev elementleri artan atom kütlelerine göre sıraladı ve bulunmamış elementler için boşluk bıraktı. Henry Moseley atom numarasının elementin temel özelliği olduğunu gösterdi; modern periyodik sistem artan atom numarasına göre düzenlenmiştir. Yatay satırlara periyot, düşey sütunlara grup denir. İlk 20 elementte katmanlar 2, 8, 8 ve 2 elektron alacak biçimde dolar: ₁₃Al için dağılım 2) 8) 3) olur. Elektron bulunan katman sayısı periyodu, son katmandaki elektron sayısı A grubunu verir; alüminyum 3. periyot 3A grubundadır. Helyumun iki değerlik elektronu vardır ama soy gaz olduğu için 8A grubundadır. Atomlar elektron alıp vererek en yakın soy gazın dizilimine ulaşmaya yatkındır: 1A, 2A ve 3A metalleri +1, +2 ve +3; 5A, 6A ve 7A ametalleri −3, −2 ve −1 yüklü iyonlar oluşturur.

Element sınıfları

Periyodik sistemin solunda ve ortasında metaller bulunur: parlaktır, ısı ve elektriği iletir, tel ve levha hâline getirilebilir, cıva dışında oda koşullarında katıdır ve elektron vererek katyon oluşturur. Sağ üst bölgedeki ametaller mat ve kırılgandır, grafit dışında elektriği iletmez, elektron alarak anyon oluşturur; hidrojen de ametaldir. Metallerle ametallerin sınırında bulunan yarı metaller (bor ve silisyum gibi) parlak görünür ama kırılgandır ve yarı iletkendir. 8A grubundaki soy gazlar tek atomlu gazlardır ve kararlı dizilimleri nedeniyle tepkimeye girme eğilimleri çok düşüktür.

Periyodik özellikler

Aynı periyotta soldan sağa atom yarıçapı genel olarak azalır; iyonlaşma enerjisi, elektronegatiflik ve ametalik özellik genel olarak artar, metalik özellik azalır. Aynı grupta yukarıdan aşağı katman sayısıyla birlikte atom yarıçapı ve metalik özellik artar; iyonlaşma enerjisi, elektronegatiflik ve ametalik özellik azalır. En elektronegatif element flordur. Kısaca, sağ üst köşeye doğru iyonlaşma enerjisi ve elektronegatiflik, sol alt köşeye doğru atom yarıçapı ve metalik özellik büyür. Bu özelliklerin nasıl ölçüldüğü programın dışındadır.

Çözümlü örnekler

Sık yapılan hatalar

• Kütle numarasını nötron sayısı sanmak; kütle numarası proton ve nötron sayılarının toplamıdır.
• Anyonun elektron sayısını bulurken yükü çıkarmak: X²⁻ iyonu iki elektron almıştır, elektron sayısı p + 2 olur.
• Nötr izotop atomların fiziksel özelliklerinin de aynı olduğunu sanmak; kütleye bağlı özellikler farklıdır.
• Helyumu iki değerlik elektronu olduğu için 2A grubuna yerleştirmek; helyum soy gazdır ve 8A grubundadır.
• Atom yarıçapının periyotta soldan sağa arttığını sanmak; genel olarak azalır.