Periyodik Sistemin Tarihçesi

28 Temmuz 2017 10:17

Periyodik sistem, kimya eğitiminde en önemli kavramdır. Çünkü periyodik sistem kimyanın esas konusu olan maddenin anlaşılmasına olanak sağlar. Periyodik sistemin gösterildiği düzene periyodik çizelge, periyodik cetvel ya da periyodik tablo denir. Periyodik cetvel bir anda ortaya çıkmamıştır. Periyodik cetvelin tarihçesi birçok bilimin insanın emeğini içinde barındırır.

Uzun yıllar boyunca çok sayıda bilim adamanın çalışması ile elde edilen bilgilerin derlenmesi neticesinde, nasıl bir bilimsel keyfin ortaya çıkabileceğine örnektir. Bilimde sık sık eş zamanlı keşifler mevcuttur. Çünkü yeterli bilimsel veri toplanınca, yeni keşiflerin vakti de gelmiş demektir.

19. yüzyılın ortalarına kadar elementlerin farklılıkları, tanınması ve onların bağıl kütleleri kimyacıların önde gelen uğraşı idi. Bilinen element sayısının artması ile bilim adamları gruplara ait elementlerin dikkat çeken benzerliklerini gözlediler.

Triadlar Kuralı

Elementlerin sınıflandırılmasına ilişkin yapılan çalışmalar da ilk 1826 da Alman kimyager John W. Döbereiner, benzer özelliklere sahip elementlerin üçlü gruplar şeklinde sıralanabileceğini savundu. Buna da triadlar kuralı dendi. Bu üçlü elementlerden ortadakinin atom kütlesinin, yanındakilerinin atom kütlesinin ortalamasına yakın olduğunu belirtmiştir.

Oktav Kuralı

1864’de İngiliz John Newlands, bilinen elementlerin atom kütlelerine göre sıraya dizildiklerinde, her sekiz elementin benzer özelliklere sahip olduğunun farkına vardı. Newlands bu özel ba ğıntıyı oktav (sekizli) yasası olarak isimlendirdi. Bu “yasanın” kalsiyumdan sonra gelen elementler için ye tersiz olduğu ortaya çıkınca Newlands’ın çalışması bilimsel topluluk tarafından kabul edilmedi. Bunun gibi bahsedilen gözlemler, konunun temelini teşkil etmesine rağmen, hiç kimse bunun için bir dayanak bulamamıştı. O zaman bilinen 63 element uzun bir listede yer almıştı.

1860 yılında Karlsruhe kongresi, önde gelen pek çok kimyacı, daha önce yayınlanmış olan atomların varlığı, doğru atomik kütleler ve elementlerin birbiri ile olan ilişkileri ile ilgili konularda, bazı ortak kararlar almak için bir araya gelmiştir. Hiçbir anlaşma olmamış tır. Fakat pek çok temel fikir tartışılmıştır. Tartışılan konulardan biri “aynı sıcaklık ve basınçta farklı gazların eşit hacimlerinde eşit sayıda molekül bulunur.” diye ifade edilen Avogadro prensibidir. Kongreye katılan Alman Lother Mayer ve Rus Dimitri Mendeleev, Avogadro’nun makalesinin kopyasını alarak memleketlerine dönmüşlerdi. 1869 yılında Mayer ve Mendeleev birbirinden habersiz olarak elementlerin artan atom kütlelerine göre sıralanması halinde düzenli olarak tekrarlanan özelliklerin gözlene bildiğini keşfettiler. Mendeleev bu gözlemlere periyodik kanun adını verdi.

periyodik sistemin tarihçesi

Mendeleev'in Çalışmaları

Kimya öğreten ve genel kimya kitabı yazarı olan Mendeleev, elementler hakkındaki irdelemelerini düzene sokmanın bir yolunu arıyordu. Elementlerin isimlerini ve özelliklerini gösteren kartlar bastı ve elementler arasındaki ilişkileri göz önüne alarak, kartları çeşitli şekillerde düzenledi. Anlatıldığına göre düşünürken morali bozuldu ve uykuya daldı. Elementleri atom kütlelerinin artma yönünde sıralama planı ile uyandı; bir dizinin başlangıcı, tekrarlanan özelliklerin başladığı yer alınacaktı. Bu tertip, elementlerin periyodik olarak, tekrarlanan özelliklere sahip kolonlar içine koymaktaydı.

Mayer de benzer tertipler buldu, fakat ilk önce Mendelev konunun anahtarını keşfetmiş oldu. Mendeleev’in kimya dehası, yapıyı tamamlayacak, fakat henüz bulunmamış elementlere yer bırakmasını sağladı. Bunlar daha sonra keşfedilince yapılan işlemin tamamen doğru olduğu görüldü. Örneğin; onun tablosunda silisyumdan aşağıda galyum ve arsenik arasında bir elementin olması bekleniyordu. Bu elemente “eksasilisyum” adını vermişti. Bunun hidrojene göre bağıl kütlesinin 72 ve özelliklerinin silisyuma benzer olması gerekiyordu.

Bu durum Alman kimyacı Clemens Winkler’i harekete geçirdi ve 1886 yılında eksasilisyum bulundu ve germanyum olarak isimlendirdi. Germanyumun bağıl atom kütlesi 72,6 ve özellikleri silisyuma benzerdi. Mendeleev’in düzenlediği tabloda bir problem ortaya çıktı. Örneğin argon tek başına düşünüldüğünde, yerleşimine ait doğru kütleye sahip değildi. Argonun bağıl kütlesi 40 idi ve kalsiyumun aynısı idi. Fakat argon bir asal gaz, kalsiyum ise aktif bir metaldi. Böyle beklenmeyen durumlar, araştırmacılarda, bağıl atom kütlelerinin elementlerin düzenlenmesinde temel olarak alınmasında şüpheler uyandırdı. Buna rağmen Mendeleev’in hazırladığı periyodik cetvel kimya literatürüne elementlerin aileleri (grup) kavramını kazandırmıştı.

Mendeleev’in periyodik sistemindeki tutarsızlıklar, gözlenen periyodikliğin temelinde, atom kütlesinden daha başka bazı temel özelliklerin, alabileceği düşüncesini akıllara getirmiştir. Bu özelliğin, atom numarası ile bağlantılı olabileceği de düşünülmekteydi.

Modern Periyodik Sistemin Şekillenmesi

α saçılma deneylerinde elde edilen verileri kullanan Rutherford, birkaç elementin çekirdeğindeki pozitif yük miktarını tahmin etmişti. Ancak 1913 yılına kadar atom numaralarının tayini için genel bir yöntem yoktu. 1913 yılında genç bir fizikçi olan Henry Moseley yüksek enerjili elektronlarla bombardıman edilen elementlerin ürettiği X ışınlarının frekanslarıyla atom numaraları arasında bir ilişki olduğunu keşfetti.

Birkaç istisna dışında Moseley, atom numaralarının artış sırasının, atom kütlesinin artış sırası ile aynı olduğunu buldu. Örneğin kalsiyum atom kütlesinin artış sırasına göre yirminci elementti. Kalsiyumun atom numarası da yirmidir.

Bilim adamlarının çanını sıkan tutarsızlıklar şimdi daha anlaşılır hale gelmişti. Argonun atom numarası 18’dir ve potasyumunki de 19’dur. Bu nedenle potasyum periyodik çizelgede argondan sonra gelebilir.

Bu çalışmalarıyla Moseley, elementlerin kimyasal davranışlarının atom kütleleriyle değil, atom numaralarıyla alakalı olduğunu ortaya koymuştur. Bugünkü modern periyodik sistem çizelgede genellikle atom numarası ile element simgesini birlikte gösterir. Elementlerin elektron dağılımları fiziksel ve kimyasal özelliklerdeki tekrarın açıklanmasını sağlar.

Periyodik çizelge bir grubun ya da bir periyodun içinde yer alan elementlerin genel özelliklerini ve kimyasal eğilimlerini anlamamıza, herhangi bir elementin özelliklerini oldukça doğru bir şekilde tahmin edebilmemize yardımcı olur.


Etiketler:
  • kimya    
  • Yorumlar
    Yorum Yap