Skip to content Skip to navigation

118 Element, Tek Bir Sistem: Periyodik Tablo

Dr. Tuba Sarıgül
31/01/2019 - 17:05

Dimitri Mendeleyev periyodik tablonun ilk versiyonunu 150 yıl önce, 1 Mart 1869’da (miladi takvime göre) ortaya koymuştu. Bilinen 63 elementten oluşan periyodik tablonun bu taslak hali yıllar içinde birçok bilim insanının katkısıyla gelişti. Bugün atomu oluşturan parçacıklar ve elementlerin özellikleri hakkında çok daha kapsamlı bilgilere sahibiz. Ancak temelleri 150 yıl önce atılan, elementlerin özelliklerine göre sınıflandırıldığı periyodik tablonun temel yapısı kullanılmaya devam ediyor.

 

Elementleri Sınıflandırma Çabaları

Altın, gümüş, cıva, demir, kurşun, kalay gibi elementler çok eski zamanlardan beri biliniyordu. Ancak modern kimyasal element kavramının temelini oluşturan tanım ilk kez 1661’de İngiliz kimyacı Robert Boyle tarafından yapıldı. Robert Boyle elementi daha basit maddelere ayrıştırılamayan madde olarak tanımlamıştı.

Elementleri sahip oldukları özelliklere göre sınıflandırmaya yönelik çalışmaların geçmişi 1800’lü yılların başına dayanıyor. 1829’da Alman kimyacı Johann Döbereiner bilinen elementlerin bir çoğunun üçlü gruplar şeklinde (örneğin lityum-sodyum-potasyum, kalsiyum-stronsiyum-baryum, kükürt-selenyum-tellür, klor-brom-iyot) ortak özellik gösterdiğine dikkat çekti ve elementleri bu şekilde sınıflandırdı. Döbereiner aynı zamanda aynı gruptaki elementlerin atom kütleleri arasında bir ilişki olduğunu fark etti: Elementler atom kütlelerine göre sıralandığında, birinci ve üçüncü elementin atom kütlelerinin ortalaması yaklaşık olarak ikinci elementin atom kütlesine eşitti. Bu sonuçlar diğer bilim insanlarını elementlerin özellikleri ile atom kütleleri arasındaki ilişkiyi anlama konusunda araştırmalar yapmaya teşvik etti.

1864’te kimyacı John Newlands elementleri atom kütlelerine göre sıraladığında, sekizinci elementin birinci elementle benzer özellikler gösterdiğini ve bu davranışın her sekiz elementte bir tekrar ettiğini buldu. Ancak Newlands’ın bu önermesi kalsiyum elementinden daha ağır elementler için gözlenmediğinden bilim dünyasında yaygın olarak kabul edilmedi.

1860’lı yıllarda Alman kimyacı Julius Meyer ve Rus kimyacı Dimitri Mendeleyev birbirlerinden bağımsız olarak elementlerin atom kütleleri ve özellikleri arasındaki ilişkiye göre sınıflandırılmasına yönelik çalışmalar yapıyordu. Her iki bilim insanı elementleri atom kütlelerine göre sıralayarak sınıflandırdıkları benzer iki tablo oluşturdu. Ancak Mendeleyev periyodik tablosunu 1869 yılında -Meyer’den bir yıl önce- yayımladı.

 

Mendeleyev’in Periyodik Tablosu

Elementlerin özelliklerine göre sınıflandırıldığı tablonun adındaki “periyodik” ifadesi elementlerin belli aralıklarla yani periyodik olarak benzer özellikler göstermesinden kaynaklanıyor. Bu olgu “periyodik yasa” ve “periyodik sistem” olarak da isimlendiriliyor.

Mendeleyev, 1869’da yayımladığı periyodik tablonun ilk versiyonunda bilinen 63 elementi artan atom kütlelerine göre dikey olarak sıralamıştı. Benzer özellikteki elementler aynı gruplarda yer alıyordu ancak bu elementlerin bulunduğu gruplar periyodik tablonun bugünkü versiyonundaki gibi dikey değil yatay olarak düzenlenmişti.

Dimitri Mendeleyev’in 1869’da yayımladığı periyodik tablonun ilk versiyonu

Mendeleyev periyodik tablosunda elementleri atom kütlelerine göre sıraladığında, periyodik sisteme uymayan elementlerin yerlerinde değişiklikler yaptı. Örneğin atom kütlesine göre sıralandığında iyot (I) tellürün (Te) üstünde yer almalıydı. Ancak Mendeleyev bu iki elementin yerini değiştirdi. Böylece tellür benzer özelliklere sahip olduğu oksijen (O), kükürt (S) ve selenyum (Se) ile iyot ise benzer özelliklere sahip olduğu flor (F), klor (Cl) ve brom (Br) ile aynı grupta yer aldı.

Mendeleyev’in periyodik tablosunun ilk versiyonunda bazı elementler hatalı atom kütlelerine göre yerleştirilmişti. Ayrıca cıva (Hg), altın (Au), kurşun (Pb), talyum (Tl) gibi bazı ağır metallerin yerlerinde problem vardı.

Mendeleyev 1871’de periyodik tablosunun ikinci versiyonunu yayımladı. Periyodik tablonun bu versiyonunda benzer özellikler gösteren aynı gruptaki elementleri yatay olarak değil dikey olarak sıraladı. Mendeleyev elementleri aynı zamanda diğer elementlerle bileşikler oluştururken kurabilecekleri bağ sayısına göre de gruplandırdı.

Dimitri Mendeleyev’in periyodik tablosunun 1871’da yayımlanan versiyonu

Mendeleyev’in periyodik tablosunun en önemli özelliklerinden biri henüz keşfedilmemiş elementler için tabloda boşluklar bırakılmasıydı. Mendeleyev’in 1871’de yayımladığı makalede eka-alüminyum, eka-bor ve eka-silisyum adını verdiği bu elementler sırasıyla 1875, 1879 ve 1886 keşfedildi ve galyum (Ga), skandiyum (Sc) ve germenyum (Ge) olarak isimlendirildi. Mendeleyev henüz keşfedilmemiş bu elementlerin sadece atom kütlelerini değil başka özelliklerini de doğru tahmin etmişti. Örneğin Mendeleyev’in kütle numarasını 68, yoğunluğunu suyun altı katı olarak tahmin ettiği ve eka-alüminyum olarak isimlendirdiği element galyumun özellikleri ile (atom kütlesi 69,723, yoğunluğu ise 5,91 g/cm3) eşleşiyor. Mendeleyev’in periyodik tablonun 1871 versiyonunda yerini boş bıraktığı, kütle numarası 100 olan element 1937’de keşfedildi ve teknetyum olarak isimlendirildi.

Mendeleyev’in periyodik tablosunun ilk iki versiyonunda soygazlar bulunmuyordu. 1890’lı yıllarda soygazların keşfedilmesinden sonra Mendeleyev 1905 yılında soygazlar için periyodik tabloya yeni bir grup ekledi. Bugün geçiş metalleri olarak sınıflandırılan elementler ise tek bir grupta toplanmıştı.

Foundations of Chemistry - Dimitri Mendeleyev’in periyodik tablosunun 1905’te yayımlanan versiyonu

Periyodik tablonun ilk versiyonlarında elementler atom kütlelerine göre sıralanmıştı. Ancak elementlerin atom kütlelerine göre sıralanması periyodik tabloda atomların düzenlenmesinde bazı sorunlara yol açıyordu. Mendeleyev’in ölümünden altı yıl sonra İngiliz fizikçi Henry Moseley bir elementin kendine has kimyasal özelliklerinin atom numarası (bir atomun çekirdeğindeki protonların sayısı) tarafından belirlendiğini buldu. Bugün periyodik tabloda elementler atom numaralarına göre sıralanıyor.

Mendeleyev 1907’de hayatını kaybettiğinde atomun yapısı tam olarak anlaşılamamıştı. Bugün atomun proton, nötron ve elektrondan oluştuğunu biliyoruz. Atomun çekirdeği artı yüklü proton ve yüksüz nötronlardan oluşur. Eksi yüklü elektronlar ise çekirdek etrafında belirli enerji seviyelerindeki orbitallerde bulunur.

Kaliforniya Lawrence Livermore Laboratuvarı, yeni elementlerin keşfedilmesine yönelik araştırmaların gerçekleştirildiği laboratuvarlardan biri. Yukarıdaki fotoğrafta Kaliforniya Lawrence Livermore Laboratuvarı’ndaki bir araştırma sahası görülüyor.

Mendeleyev’in periyodik tabloda bıraktığı boşluklarla ilgili yaptığı tahmin bilim insanlarına yeni elementler keşfetme konusunda ilham verdi. Bilinen 63 elementten oluşan periyodik tablonun ilk halinden sonra birçok element keşfedildi. Bugün periyodik tablo 118 elementten oluşuyor ve bilim insanları kararlı ve süperağır yeni elementler keşfetmeye yönelik araştırmalarına devam ediyor.

Kaynaklar:

İlgili İçerikler

Kimya

2019 yılı Prof. Dr. Fuat Sezgin Yılı olarak ilan edildi. Bilim Genç olarak 2019 yılı boyunca Prof. Dr. Fuat Sezgin’in İslam bilim ve teknoloji tarihine katkılarını farklı yazılarla ele alacağız. Prof. Dr. Fuat Sezgin anısına hazırladığımız diğer yazılara ulaşmak için tıklayın.

Kimya

İdeal gazların hareketlerini ve birbirleriyle etkileşmelerini bilardo ya da pinpon toplarınınkine benzetebiliriz. Bu etkinliğimizde de pipon toplarını kullanarak maddenin gaz hâlinin bir benzetimini yapacağız.

Kimya

Orta Doğu Teknik Üniversitesi tarafından üniversite ve lise öğrencilerine konuşma yapmak üzere Türkiye’ye gelen Nobel ödüllü Prof. Dr. Agre başarı hikâyesini Bilim Genç’e anlattı.

Kimya

Herhangi bir maddenin bir molü atomlarının ya da moleküllerinin belirli bir sayısıdır. Bu değer Avogadro sayısıyla ifade edilir. Avogadro sayısının ismi İtalyan bilim insanı Amedeo Avogadro’dan gelir.

Kimya

Massachusetts Teknoloji Enstitüsünde (MIT) çalışan Kehang Cui ve Brian L. Wardle, bilinen en kara malzemeyi üretti. Malzeme, üzerine düşen ışığın %99,995’inden fazlasını soğuruyor.

Kimya

Kimyacılar, yapılarında meydana gelen değişimleri öğrenmek için genellikle maddeleri ısıtır. Katı hâldeki maddelerin bazıları ısıtıldıklarında erir bazıları sıvı hâle geçmeden doğrudan buharlaşır yani süblimleşir. Sıvılar ise genellikle gaz hâle geçer. Soğutulduklarında eski hâllerine dönerler.

Kimya

Nobel Kimya Ödülü’nün 2019 yılındaki sahipleri, Austin’deki Texas Üniversitesinden John B. Goodenough, New York Eyalet Üniversitesinden M. Stanley Whittingham ve Meijo Üniversitesinden Akira Yoshino oldu. Araştırmacıların lityum iyon pillerin geliştirilmesine yaptıkları önemli katkılar sebebiyle ödüle layık görüldükleri açıklandı.

Kimya

Georgia Teknoloji Enstitüsünden Paul Kohl ve arkadaşları güneş ışığına maruz kaldığında kendiliğinden yok olan bir tür plastik malzeme geliştirdi.

Kimya

Laboratuvar ortamında üretilen bir malzeme tıpkı gerçek bir doku gibi metabolik reaksiyonları gerçekleştirebilir, aynı zamanda vücutla uyumlu olabilir mi? Bilim kurgu filmlerinde karşılaşabileceğimiz bu durum biyolojik nanomalzemeler sayesinde mümkün olabilir.

Kimya

Yeryüzünün pek çok bölgesinde insanlar temiz suya erişmekte güçlük geçiyor. Üstelik küresel iklim değişikliği ve insan etkinlikleri sebebiyle gelecekte durumun daha da kötüleşme ihtimali var. Bu soruna çare bulmak için çalışmalar yapan Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesinden Prof. Dr. Omar Yaghi ve arkadaşları, atmosferden su buharı toplayarak içme suyu üreten bir cihaz geliştirdi.