Periyodik Tablo Tarihçesi

[-]

PERİYODİK TABLO

19. yüzyıl başlarında kimyasal çözümleme yöntemlerinde hızlı gelişmeler elementlerin ve bileşiklerin fiziksel ve kimyasal özelliklerine ilişkin çok geniş bir bilgi birikimine neden oldu. Bunun sonucunda bilim adamları elementler için çeşitli sınıflandırma sistemleri bulmaya çalıştılar. Rus kimyacı Dimitriy İvanoviç Mendeleyev 1860'larda elementlerin özellikleri arasındaki ilişkileri ayrıntılı olarak araştırmaya başladı ; 1869'da, elementlerin artan atom ağırlıklarına göre dizildiklerinde özelliklerinin de periyodik olarak değiştiğini ifade eden periyodik yasayı geliştirdi ve gözlemlediği bağlantıları sergilemek için bir periyodik tablo hazırladı. Alman kimyacı Lothar Meyer de, Mendeleyev'den bağımsız olarak hemen hemen aynı zamanda benzer bir sınıflandırma yöntemi geliştirdi.

Mendeleyev'in periyodik tablosu o güne değin tek başına incelenmiş kimyasal bağlantıların pek çoğunun birlikte gözlemlenmesini de olanaklı kıldı. Ama bu sistem önceleri pek kabul görmedi. Mendeleyev tablosunda bazı boşluklar bıraktı ve bu yerlerin henüz bulunmamış elementlerle doldurulacağını ön gördü. Gerçekten de bunu izleyen 20 yıl içinde skandiyum, galyum ve germanyum elementleri bulunarak boşluklar doldurulmaya başlandı.

Mendeleyev'in hazırladığı ilk periyodik tablo 17 grup (sütun) ile 7 periyottan oluşuyordu ; periyotlardan, potasyumdan broma ve rubidyumdan iyoda kadar olan elementlerin sıralandığı ikisi tümüyle doluydu ; bunun üstünde, her birinde 7 element bulunan (lityumdan flüora ve sodyumdan klora) iki kısmen dolu periyot ile altında üç boş periyot bulunuyordu. Mendeleyev 1871 de tablosunu yeniden düzenledi ve 17 elementin yerini (doğru biçimde) değiştirdi. Daha sonra Lothar Meyer ile birlikte, uzun periyotların her birinin 7 elementlik iki periyoda ayrıldığı ve 8. gruba demir, kobalt, nikel gibi üç merkezi elementin yerleştirildiği 8 sütunluk yeni bir tablo hazırladı.

Lord Rayleigh (Jonh William Strutt) ve Sir William Ramsay'in 1894 den başlayarak soygazlar olarak anılan helyum, neon, argon, kripton, radon ve ksenonu bulmalarından sonra, Mendeleyev ve öbür kimyacılar periyodik tabloya yeni bir "sıfır" grubunun eklenmesini önerdiler ve sıfırdan sekize kadar olan grupların yer aldığı kısa periyotlu tabloyu geliştirdiler. Bu tablo 1930'lara değin kullanıldı.

Daha sonraları elementlerin atom ağırlıkları yeniden belirlenip periyodik tabloda düzeltmeler yapıldıysa da, Mendeleyev ile Meyer'in 1871 deki tablolarında özelliklerine bakılarak yerleştirilmiş olan bazı elementlerin bu yerleri, atom ağarlıklarına göre dizilme düzenine uymuyordu. Örneğin argon - potasyum, kobalt - nikel ve tellür - iyot çiftlerinde, birinci elementlerin atom ağırlıkları daha büyük olmakla birlikte periyodik sistemdeki konumları ikinci elementlerden önce geliyordu. Bu tutarsızlık atom yapısının iyice anlaşılmasından sonra çözümlendi.

Yaklaşık 1910'da Sir Ernest Rutherford'un ağır atom çekirdeklerin- den alfa parçacıkları saçılımı üzerine yaptığı deneyler sonucunda çekirdek elektrik yükü kavramı geliştirildi. Çekirdek elektrik yükünü elektron yüküne oranı kabaca atom ağırlığının yarısı kadardı. A. van den Broek 1911'de, atom numarası olarak tanımlanan bu niceliğin elementin periyodik sistemindeki sıra numarası olarak kabul edilebileceği görüşünü ortaya attı. Bu öneri H.G.J. Moseley'in pek çok elementin özgün X ışını tayf çizgi- lerinin dalga boylarını ölçmesiyle doğrulandı. Bundan sonra elementler periyodik tabloda artan atom numaralarına göre sıralanmaya başladı. Periyodik sistem, Bohr'un 1913'te başlattığı atomların elektron yapıları ve tayfın kuvantum kuramı üzerindeki çalışmalarla açıklığa kavuştu.

Periyotlar. Periyodik sistemin bugün kullanılan uzun Periyotlu biçiminde, doğal olarak bulunmuş ya da yapay yolla elde edilmiş olan 107 element artan atom numaralarına göre yedi yatay periyotta sıralanır ; lantandan (atom numarası 57) lütesyuma (71) kadar uzanan lantanitler dizisi ile aktinyumdan (89) lavrensiyuma (103) aktinitler dizisi bu periyotların altında ayrıca sıralanır. Periyotların uzunlukları farklıdır. İlk periyot hidrojen periyodudur. Ve burada hidrojen (1) ile helyum (21) yer alır. Bunun ardından her birinde 8 element bulunan iki kısa periyot uzanır. Birinci kısa periyotta lityumdan (3) neona (10) kadar olan elementler, ikinci kısa periyotta ise sodyumdan (11) argona (18) kadar olan elementler yer alır. Bunları, her birinde 18 elementin bulunduğu iki uzun periyot izler. Birinci uzun periyotta potasyumdan (19) kriptona (36), ikinci uzun periyotta rubidyumdan (37) ksenona (54) kadar olan elementler bulunur. Sezyumdan (55) radona (86) kadar uzanan 32 elementlik çok uzun altıncı periyot, lantanitlerin ayrı tutulmasıyla 18 sütunda toplanmıştır ve özellikleri birinci ve ikinci uzun periyottaki elementlerinkine çok benzeyen elementler bu elementlerin altında yer alır. 32 elementlik en son uzun periyot tamamlanmamıştır. Bu periyot ikinci en uzun periyottur ve atom numarası 118 olan elementlerle tamamlanacaktır.

Gruplar. Helyum, neon, argon, kripton, ksenon ve radondan oluşan altı soy gaz, tümüyle dolu altı periyodun sonunda yer alır ve bunlar periyodik sistemin 0 grubunu oluştururlar. Lityumdan flüora ve sodyumdan klora kadar uzanan ikinci ve üçüncü periyottaki yedişer element ise sırasıyla I., II., III., IV., V., VI., VII. grupları oluştururlar. Dördüncü periyotta yer alan, potasyumdan broma kadar sıralanan 17 elementin özellikleri farklıdır. Bunların periyodik sistemde 17 alt grup oluşturdukları düşünülebilir, ama bu elementler geleneksel olarak 15 alt grupta toplanırlar ve demir, kobalt, nikel ve bundan sonraki periyotta benzer özellikte olan elementler tek bir grupta, VIII. Grupta yer alırlar. Potasyumdan (19) manganeze (25) kadar olan elementler sırasıyla Ia, IIa, IIIa, IVa, Va, VIa, VIIa alt gruplarında, bakırdan (29) broma (35) kadar olan elementler de Ib, IIb, IIIb, IVb, Vb, VIb, VIIb, alt gruplarında toplanırlar.

I. grup alkali metaller grubudur ; lityum ve sodyumun yanı sıra potasyumdan fransiyuma kadar inen metalleri kapsayan bu grup, farklı özelliklere sahip Ib grubu metallerini içermez. Aynı biçimde, berilyumdan radyuma kadar inen elementleri kapsayan II. grup toprak alkali metallerdir ve IIb grubundaki elementleri kapsamaz. III. grubu oluşturan bor grubu elementlerinin özellikleri, IIIa grubunun mu yoksa IIIb grubunun mu, bu grupta yer alacağı sorusuna kesin bir yanıt getirmez, ama çoğunlukla IIIa grubu elementleri bor grubu olarak düşünülür. IV. grubu karbon grubu elementleri oluşturur ; bu grup silisyum, kalay, kurşun, gibi elementleri kapsar. Azot grubu elementleri V. grupta toplanmışlardır. VI. grup oksijen grubu elementlerinden, VII. grup ise halojenlerden oluşur.

Hidrojen elementi bazı tablolarda Ia grubunda gösterilmekle birlikte kimyasal özellikleri alkali metallere ya da halojenlere çok benzemez ve elementler arasında benzersiz özelliklere sahip tek elementtir. Bu nedenle hiç bir grubun kapsamında değildir.

Uzun periyotların (4., 5. Ve 6. periyotlar) orta bölümünde yer alan IIIb, IVb, Vb, VIIb, Ib gruplarındaki ve VIII. gruptaki 56 elemente geçiş elementleri denir.

Bir Periyotta Soldan Sağa Doğru Gidildikçe ;


a) Atom no, kütle no, proton sayısı, atom kütlesi, nötron sayısı, elektron sayısı, değerlik elektron sayısı artar.

b) Atom çapı ve hacmi küçülür.

c) İyonlaşma enerjisi artar.

d) Elektron ilgisi ve elektronegatifliği artar. (8A hariç)

e) Elementlerin metal özelliği azalır, ametal özelliği artar. (8A hariç)

f) Elementlerin oksitlerinin ve hidroksitlerinin baz özelliği azalır, asitlik özellik artar. (8A hariç)

g) Elementlerin indirgen özelliği azalır, yükseltgen özelliği artar. (8A hariç)


Bir Grupta Yukarıdan Aşağıya Doğru İnildikçe ;


a) Proton sayısı, nötron sayısı, elektron sayısı, çekirdek yükü, Atom no, Kütle no artar.

b) Atom çapı ve hacmi büyür.

c) Değerlik elektron sayısı değişmez.

d) İyonlaşma enerjisi, elektron ilgisi ve elektronegatiflik azalır.

e) Elementlerin metal özelliği artar, ametal özelliği azalır.

f) Elementlerin, oksitlerin ve hidroksitlerin baz özelliği artar, asit özelliği azalır.

g) Elementlerin indirgen özelliği artar, yükseltgen özelliği azalır.

[-]

MENDELEYEV VE PERİYODİK TABLO
19.yüzyılın ilk yarısına gelindiğinde bile kimyacılar birbirlerinden kopuk halde çalışıyorlardı.Bu nedenle bilimsel teamüller oluşamıyordu.Yüzyılın ikinci yarısında H2O2 formülü bazı kimyacılar için su,bazıları için de oksijenli su anlamına geliyordu.C2H 4 formülü ise ya etilen ya da bataklık gazına ait simgeydi.Her yerde aynı simge ile gösterilen bir molekül hemen hemen yoktu.
Kimyacılar genellikle kendilerinin buldukları sembolleri veya kısaltmaları kullanıyorlardı.İsviçre’li J.Berzelius,elementlerin Yunanca veya Latince isimlerini temel almış ve bu isimlerden birtakım kısaltmalar yapmıştı.Probleme bir ölçüde düzen gelmişti.Bugün kullanılan bazı semboller bu uygulamadan kalmadır.Örneğin Latincede ferrum olan demirin kısaltması Fe,argentum olan gümüşün kısaltması Ag böyledir.
Diğer kısaltmalardan bir çoğu İngilizce adlarıyla uyumludur.Örneğin nitrojen için N,oksijen için O,hidrojen için H kullanılır.
J.Berzelius,bir molekül içindeki atom sayısını göstermek için üst im kullandı: H2O gibi.Sonraları özel bir neden olmadığı halde atom sayısı için alt im kullanılmaya başlandı.
*
1869 yılına gelindiğinde elementler iki şekilde gruplara ayrılmış durumdaydı.Gruplardan biri elementlerin atom ağırlıklarına göreydi.Diğer gruptaki elementleri ise ortak özellikleri niteliyordu.Örneğin metaller ve gazlar şeklinde kategoriler vardı.Yapılması gereken iş,bu iki ayırımı aynı tabloda birleştirmekti.Bunu gören Mendeleyev oldu.
Aslında 3 yıl önce bu ilkeyi John Newlands adında amatör bir kimyacı İngiltere’de öngörmüştü.Elementlerin atom ağırlıklarına göre dizildikleri zaman, peşpeşe gelen her sekiz elementin bazı özelliklerini tekrarlar ya da birbirleri ile uyuşur gibi göründüğünü ileri sürmüştü.Ancak koşullar henüz oluşmamıştı ve Newlands doğru bir sunum yapamamıştı.
*
Dimitriy İvanoviç Mendeleyev 1834 yılında Sibirya’da bulunan Tobolsk kentinde doğdu.Ailesinin 17. ve son çocuğu idi.Mendeleyev’in doğduğu yıl babası kör oldu ve emekliye ayrıldı.Ailenin geçimi annesinin üzerinde kalmıştı.Bayan Mendeleyev çalışkan bir kadındı.Nitekim sonunda bir cam fabrikasının müdürlüğüne yükseldi.1848 yılına kadar herşey iyi görünüyordu.Ama o yıl fabrika yanınca ailede maddi sıkıntı yeniden başladı. Mendeleyev oldukça zor bir çocukluk dönemi geçiriyordu. Bayan Mendeleyev en küçük çocuğunu okutmaya kararlıydı.1849 yılında liseyi bitirince oğlunu yanına alarak otostopla 6.436 km. yol katederek Petersburg’a vardı.Vucudu bu denli bir yorgunluğu kaldıramadığı için kısa süre içinde öldü.
*
Mendeleyev,Sibirya kökenli olduğu için hem Moskova Üniversitesi,hem de Petersburg Üniversitesi kendisini kabul etmiyordu.1850 yılında Petersburg Pedagoji Enstitüsü’ne kabul edildi.1855 yılında altın madalya ödülü kazanarak mezun oldu.Sağlığı bozulmuştu.Kırım’da bulunan Simferopol Üniversite Hazırlık Okulu’na öğretmen olarak atandı.Oradan Odessa Lisesi’ne geçti ve kimya çalışmalarını burada sürdürdü.Bu dalda yetkin bir kişi olduğunu kanıtlamıştı,ancak laboratuvar çalışmalarında o denli başarılı değildi.Biraz da darmadağınık olan saç ve sakalları nedeniyle tanınıyordu.Yılda sadece bir kez traş olduğu söylenmekteydi.Ama kısa süre sonra toparlandı.
*
1856 yılında Petersburg Üniversitesi’nden kimya dalında lisansüstü derecesini aldı ve 1857 yılında üniversitedeki görevine başladı.1860 yılında hükümet tarafından Heidelberg Üniversitesi’ne gönderildi.Molekül kohezyonu,yani molekülleri bir arada tutan çekim kuvvetine ilişkin araştırmalara başladı.Eylül ayında katıldığı bir kongrede İtalyan kimyacı Stanislao Cannizzaro ile tanıştı.Cannizzaro’nun atom ağırlığı ile molekül ağırlığı arasında yaptığı ayırım kendisini bir hayli etkiledi.1861 ile 1864 yılları arasında bilimsel makaleler yazdı.1864 yılında Petersburg Teknoloji Enstitüsü’nde kimya profesörü,3 yıl sonra da Petersburg Üniversitesi’nde genel kimya profesörü oldu.1868-1870 yılları arasında,kısa süre sonra klasik bir ders kitabı durumuna gelecek olan ‘Kimyanın İlkeleri’ adlı kitabını yazdı.
*
Mendeleyev ‘Kimyanın İlkeleri’ adlı kitabını yazdığı sırada,elementleri sınıflandıracak bir sistem kurmayı planlamıştı.Bu nedenle elementlerin özellikleri aralarındaki ilişkileri araştırmaya başladı.
Başka bilim adamları da bu tür bir sınıflandırma sistemi üzerinde çalışmaktaydılar.
John Dalton’un atom ağırlıkları kavramını ele alan kimyacılar,bütün elementlerin basit ve ortak bir maddeden oluşması olasılığını araştırıyorlardı.Diğer taraftan elementlerin özelliklerindeki raslantısal benzerliklerin yapılarındaki benzerliklerinden ileri gelip gelmediğini inceliyorlardı.Bu amaçla elementlerin özellikleri arasında aritmetik bağıntılar kurmaya çalışıyorlardı.
Sonuçta Periyotlar yasasını Mendeleyev buldu.Elementlerin atom ağırlıklarına ve ortak özelliklerine göre yapılan ayırımının aynı tabloda birleşebileceğini görmüştü.
*
Mendeleyev’in Kuzey Amerika’da solitarie,başka yerlerde patience adıyla tanınan tek kişilik bir kağıt oyunundan esinlendiği söylenir.Bu oyunda kartlar suitlerine göre,yani maça,kupa,karo ve sinek sırasına göre yatay doğrultuda,rakamlarına göre ise dikey doğrultuda sıralanır. Mendeleyev,benzer bir anlayışla,elementleri periyotlar denilen yatay diziler halinde ve gruplar denilen dikey sütunlar halinde sıraladı.Meydana gelmiş olan tablo,boyuna okunduğu zaman bir ilişki grubunu,enine okunduğu zaman başka bir ilişki grubunu gösteriyordu.Buna göre,dikey sütunlar benzer özelliklere sahip kimyasalları bir araya getirir.Metallere ait kimyasal benzerlikleri nedeniyle bakır gümüşün,gümüş te altının üzerinde yer alır.Aynı zamanda helyum,neon ve argon gazlar sütununa yerleşir.Yatay diziler de kimyasal elementleri atom çekirdeklerindeki proton sayısına,yani atom numarası olarak bilinen değere göre küçükten büyüğe doğru sıralar.
Hidrojende bir proton bulunur.Bu nedenle atom numarası 1’dir ve tablonun ilk elementidir.Uranyumun 92 tane protonu vardır.Bu nedenle tablonun sonlarında yer alır,atom numarası 92’dir.
Periyotlar yasasına göre elementler artan atom ağırlıklarına göre sıralandığında,ortaya çıkan tabloda elementlerin özellikleri de periyodik olarak sıralanır.
Bu tablo,o güne değin tek başına incelenmiş kimyasal bağıntıların bir çoğunun birlikte gözlemlenmesini olanaklı hale getirmişti.
Mendeleyev, tablosunda boşluklar bıraktı ve bu yerlerin henüz bulunmamış elementlerle doldurulacağını öngördü.
*
Mendeleyev,1867 yılında bir sergi nedeniyle Fransa’ya gitmişti.Orada kaldığı süre içinde kimya sanayisini incelemişti.Ülkesine dönünce soda üretimine katkıda bulundu.1876 yılında ABD’ye yaptığı gezide petrol ürünlerinin verimliliğini ve üretim sürecini inceledi.Ülkesine dönünce bu konulardaki önerilerini Rusya yöneticilerine iletti.Havacılık faaliyetleri de ilgi alanındaydı.Çeşitli bilimsel çalışmalarında balonlardan yararlandı.
Siyasi görüşleri ilerici ve toplumsal reformlardan yanaydı.Bu nedenle sık sık çarlık rejiminin baskısı ile karşılaşıyordu.Sanatla ilgili bazı kuruluşlara üye olması engelleniyordu.Öğrencilerin uğradığı haksızlıklara karşı mücadele etti.Hükümetle düştüğü anlaşmazlık üzerine üniversitedeki görevinden istifa etti.Ama bilim dünyasında kazandığı başarı sayesinde çarlık rejimince işsiz bırakılmadı.1891 yılında ağır kimyasal maddelerin dışalımı konusunda yeni bir sistem kurmakla görevlendirildi.1893 yılında Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu’nun başına getirildi.Ölünceye dek bu görevi yaptı.
1907 yılında öldü.