9. SINIF KİMYA: ATOMDAN PERİYODİK TABLOYA ANSİKLOPEDİK ÖZET 📉
(Konular: Atom Teorileri, Orbitaller, Elektron Dizilimi, Periyodik Yer Bulma, İyonlar ve Periyodik Özellikler)
1.2.1. Atom Teorileri ve Atomun Yapısı
• Atom Teorilerinin Tarihsel Gelişimi [Image of the historical progression of atomic models (Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr)]
Atom kavramı, antik çağlardan günümüze kadar büyük bir gelişim göstermiştir. Güncel atom modeline ulaşana kadar çeşitli bilim insanları katkıda bulunmuştur:
- Dalton Atom Modeli (1808): Atomlar, içi dolu, bölünemeyen ve küresel taneciklerdir. Aynı elementin atomları özdeştir. Kimyasal tepkimeler atomların ayrılması, birleşmesi veya yeniden düzenlenmesiyle gerçekleşir (Kütlenin Korunumu Yasası).
- Thomson Atom Modeli (1897): Elektronun keşfinden sonra geliştirilmiştir. Atom, pozitif yüklü bir küredir ve negatif yüklü elektronlar bu küre içerisinde dağılmıştır (**Üzümlü Kek Modeli**). Atom nötrdür.
- Rutherford Atom Modeli (1911): Altın levha deneyi ile atomun merkezinde çok küçük, pozitif yüklü bir **çekirdek** olduğunu kanıtlamıştır. Atomun büyük bir kısmı boşluktur. Elektronlar, çekirdeğin çevresinde rastgele bulunur (**Çekirdekli Model**).
• Bohr Atom Teorisi ve Modern Atom Teorisi
Rutherford'un modeli, elektronların neden çekirdeğe düşmediğini açıklayamayınca, **Niels Bohr** yeni bir model önerdi:
- Bohr Atom Teorisi (1913): Elektronlar, çekirdekten belirli uzaklıklarda bulunan, **belirli enerjiye sahip dairesel yörüngelerde (katmanlarda)** hareket eder. Bu yörüngelere **Enerji Düzeyleri** denir ve 1, 2, 3... veya K, L, M... harfleriyle gösterilir. Elektron, dışarıdan enerji alarak daha yüksek enerji seviyesine (uyarılmış hale) geçebilir ve geri dönerken ışık (foton) yayar.
- Modern Atom Teorisi: Elektronların belirli yörüngelerde değil, bulunma olasılıklarının yüksek olduğu bölgelerde (Orbital) bulunduğunu savunur. Elektronun hem tanecik hem de dalga özelliği vardır.
1.2.2. Atom Orbitalleri ve Elektron Dizilimi
• Atom Orbitalleri (s, p, d, f)
Orbital, elektronların çekirdek etrafında **%90 olasılıkla** bulunduğu bölgelerdir. Baş kuantum sayısı (n), elektronun çekirdekten uzaklığını (enerji düzeyini) belirler.
| Orbital Türü | Şekli | Başlangıç Enerji Düzeyi (n) | Maksimum Elektron Sayısı |
|---|---|---|---|
| s (Sharp) | Küresel | n = 1 | 2 |
| p (Principal) | Halter (İki Loba sahip) | n = 2 | 6 (3 orbital x 2e⁻) |
| d (Diffuse) | Daha Karmaşık | n = 3 | 10 (5 orbital x 2e⁻) |
| f (Fundamental) | Çok Karmaşık | n = 4 | 14 (7 orbital x 2e⁻) |
• Atomlarda Elektron Dağılımı (Aufbau, Hund ve Pauli Kuralları)
Elektronlar, çekirdek etrafındaki orbitallere belirli kurallara uyarak yerleşirler:
- Aufbau Kuralı (Enerji Sıralaması): Elektronlar, önce en düşük enerjili orbitalleri doldurur. Enerji sıralaması (n+l kuralına göre): 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p...
- Hund Kuralı (Eş Enerjili Doldurma): Enerjileri eşit olan orbitallere (örneğin $p$ orbitallerine) elektronlar, öncelikle aynı spinli (tek tek) yerleşirler. Tüm orbitaller yarı dolu hale geldikten sonra eşleşme başlar.
- Pauli Dışlama İlkesi: Bir atomdaki hiçbir elektronun 4 kuantum sayısının (n, l, $m_l$, $m_s$) aynı olamayacağını belirtir. Bir orbitalde en fazla 2 elektron bulunabilir ve bu elektronların spinleri zıt ($+\frac{1}{2}$ ve $-\frac{1}{2}$) olmalıdır.
- **Örnek Dizilim (Ne, Z=10):** $1s^2 2s^2 2p^6$
1.2.3. Periyodik Tabloda Yer Bulma [Image of the modern periodic table]
• Periyodik Sistemin Temel Yapısı
Modern periyodik sistem, elementlerin artan **Atom Numarasına (Proton Sayısına, Z)** göre düzenlenmiştir.
- Periyot (Yatay Sıra): Toplam 7 tanedir. Atomun elektron dizilimindeki **en yüksek Baş Kuantum Sayısını (n)** gösterir.
- Grup (Düşey Sütun): Toplam 18 tanedir. A ve B grupları olarak ikiye ayrılır.
• Periyot ve Grup Bulma (A Grupları)
Elementin son enerji düzeyindeki elektronlar (değerlik elektronları) periyodik tablodaki yerini belirler.
- Periyot Numarası: Elektron dizilimindeki en büyük baş kuantum sayısıdır.
- Grup Numarası (A Grubu): En yüksek enerji seviyesindeki elektronların toplam sayısıdır (değerlik elektron sayısı).
- **Örn: Na (Z=11) $\rightarrow$** $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$
- En büyük n = 3 $\rightarrow$ **3. Periyot**
- $3s^1$'deki elektron sayısı = 1 $\rightarrow$ **1A Grubu**
• Bazı Gruplar ve Özellikleri
| Grup | Özel Adı | Özellik (Tipik) |
|---|---|---|
| 1A | Alkali Metaller (H hariç) | Çok aktif, parlak, tek değerlik elektronu, +1 yük alma eğiliminde. |
| 2A | Toprak Alkali Metaller | Aktif, +2 yük alma eğiliminde. |
| 7A | Halojenler | Çok aktif ametaller, -1 yük alma eğiliminde, tuz oluşturucular. |
| 8A | Soy Gazlar (Asal Gazlar) | Kararlı (oktet kuralı), tepkimeye girme isteği en düşük olan elementler. |
• Atomdan İyona
Atomlar, kararlı (soygaz) elektron dizilimine ulaşmak için elektron alıp verebilir:
- Katyon: Elektron **veren**, pozitif (+) yüklü iyon. (Genellikle metaller)
- Anyon: Elektron **alan**, negatif (-) yüklü iyon. (Genellikle ametaller)
- İyon Yükü Formülü: $\text{Iyon Yuku} = \text{Proton Sayısı (Z)} - \text{Elektron Sayısı}$
1.2.4. Periyodik Özellikler (Trendler)
Periyodik sistemde elementlerin özellikleri, belirli yönlerde düzenli olarak değişir. Bu trendler, elementlerin kimyasal davranışlarını anlamada anahtardır.
• Atom Yarıçapı (Atom Çapı)
Atomun çekirdeği ile en dış enerji seviyesindeki elektron arasındaki mesafedir.
- Grupta (Yukarıdan Aşağıya): **ARTAR**. Çünkü her periyotta yeni bir enerji seviyesi (katman) eklenir.
- Periyotta (Soldan Sağa): **AZALIR**. Çünkü proton sayısı artar, bu da çekirdeğin elektronları kendine doğru daha güçlü çekmesine (etkin çekirdek yükü artışı) neden olur.
- İyon Çapı: Bir atom elektron verdiğinde (Katyon) çapı küçülür; elektron aldığında (Anyon) çapı büyür. ($\text{Anyon} > \text{Nötr Atom} > \text{Katyon}$)
• İyonlaşma Enerjisi (İE)
Gaz halindeki nötr bir atomdan bir elektron koparmak için gerekli olan minimum enerjidir. (Endotermik bir olaydır.)
- Grupta (Yukarıdan Aşağıya): **AZALIR**. Atom çapı büyüdüğü için dış elektronu koparmak kolaylaşır.
- Periyotta (Soldan Sağa): **ARTAR** (Genellikle). Atom çapı küçüldüğü ve çekim arttığı için elektron koparmak zorlaşır.
- İstisnalar: Enerji düzeyleri tam dolu veya yarı dolu atomlar kararlı olduğu için, **küresel simetri** nedeniyle 2A > 3A ve 5A > 6A şeklinde bir sapma görülür. (3A ve 6A düşüş yapar.)
• Elektronegatiflik
Bir atomun, kimyasal bağdaki elektronları kendine doğru çekme yeteneğinin ölçüsüdür. Elektronegatifliği yüksek olan atom, bağ elektronlarını daha çok çeker.
- Grupta (Yukarıdan Aşağıya): **AZALIR**. Çap büyüdükçe çekirdeğin bağ elektronlarına etkisi azalır.
- Periyotta (Soldan Sağa): **ARTAR**. Çap küçülüp çekirdek çekimi arttıkça elektron çekme yeteneği artar.
- **En Elektronegatif Element:** Flor (F). Soy gazlar bu değere dahil edilmezler (bağ yapmadıkları için).
Ek Bilgi: Metalik ve Ametalik Özellik
- Metalik Özellik: Elektron verme eğilimidir. Grupta aşağıya doğru artar, periyotta sağa doğru azalır. (En metalik element: Fransiyum, Fr).
- Ametalik Özellik: Elektron alma eğilimidir. Grupta aşağıya doğru azalır, periyotta sağa doğru artar (Soy gazlar hariç).