Element (Eleman) Nedir

1-)Alm. Element (n), Urstoff (m), Fr. Elément (m), İng. Element. Kimyasal metodlarla daha basit maddelere ayrışması mümkün olmayan basit madde. Su bir element değildir. Fakat suyun elektrolizinden elde edilen hidrojen ve oksijen birer elementtir. Saf şeker bir element değildir. Çünkü şekerden karbon, hidrojen ve oksijen çıkarılabilir.

Element, aynı cins ve kimya tepkimelerinde bölünmeyen en küçük parçaların yığınıdır. Bu parçalara atom denir. Farklı atomların birleşmesinden yeni bir madde olan bileşik elde edilir. Su, oksijen ve hidrojenden elde edilir. Bir element, herhangi bir enerji kullanılarak (ısı, ışık, elektrik gibi) daha basit maddelere ayrıştırılamaz. Elementin diğer bir özelliği de bir bileşik vermek üzere kimyasal reaksiyona girdiği zaman ağırlığının değişmemesidir.

1960 yılına kadar bilinen elementlerin sayısı 103’tü. Bugün ise bilinen element sayısı 107’dir. Fakat bütün özellikleri bilinen element sayısı sadece 95’tir. Diğerlerinin yalnız atom ve kütle numaraları bilinmektedir. Tabiatta mevcut olan element sayısı da yaklaşık 93’tür. Diğerleri laboratuvarlarda sentetik olarak elde edilmiştir. Tabiatta olan elementlerin 30 kadarı serbest halde, yani diğer elementlerden herhangi biriyle birleşmemiş halde bulunabilir. Bunlar aktif olmayan, yani normal şartlarda reaksiyon verme kabiliyeti çok az olan maddelerdir. Platin, altın, gümüş, bakır, moleküler azot vs. bunlara misaldir. Oksijen çok aktif olduğu halde, O2 şeklinde atmosferde bol miktarda bulunur. Fakat bileşik halinde suda, kayalarda ve arz içindeki minerallerde de bol miktarda bulunur. Yer küresinde % 46,6 oksijen, % 27,72 silisyum, % 8,13 alüminyum, % 5 demir, % 3,63 kalsiyum, % 2,83 sodyum, % 2,59 potasyum ve % 2,09 magnezyum bulunmaktadır. Bunların toplamı % 98,5 kadardır. Diğer elementlerin tamamı da yer küresinin % 1,5 kadarını teşkil eder. Oda sıcaklığında on bir element gaz, altı element de sıvı haldedir.

Özellikleri: Elementlerin özellikleri, büyük ölçüde atomunun büyüklüğü ve elektronik yapısına bağlıdır. Bu yüzden her bir elementin özelliği diğerinden çok farklı olabilir. Mesela; helyumun erime noktası -271,4°C(29,6 atm’de), kaynama noktası ise -268,98°C’dir. Tungsten (volfram) elementinin ise erime noktası 3370°Cve kaynama noktası 5900°C’dir. Hidrojenin bir atmosfer basınçta ve 0°C’deki yoğunluğu 8,986.10-5 g/cm3 iken, iridyum ve osmiyumun yoğunluğu 22,8 g/cm3tür. Yani iridyumun yoğunluğu aynı şartlarda (basınç ve sıcaklıkta) hidrojenin yoğunluğunun yaklaşık 253.000 katıdır. Periyodik cetvelde aynı periyodda bulunan elementlerin özellikleri düzenli bir şekilde değişir. Mesela, erime noktası soldan sağa gidildikçe azalır.

Elementlerin içinde hakiki metal 77 tanedir. Bunlar elektrik ve ısıyı iyi naklederler. Buharları tek atomlu olup, bileşiklerinde daima (+) değerlikli olurlar. Metal olmayan, yani ametal olan element sayısı 17’dir. Fiziki özellikleri metallerin aksidir. Necip gazlar müstesna diğer ametaller gaz halinde iki atomludurlar. Bileşiklerinde eksi ve artı değerlikli olabilirler. Fluor daima eksi değerliklidir. Oksijen de fluor ile olan bileşiği hariç bütün bileşiklerinde eksi değerliklidir.

Bir de yarımetaller vardır ki, bunlar bazı durumlarda metal, bazı durumlarda ise ametal gibi hareket ederler. Beş tane element de sıvı haldedir. Bunlar Civa (E.N. -38,4°C), Galyum (E.N. 29,8°C), Sezyum (E.N. 28,7°C), Fransiyum (E.N. 27°C) ve Brom (E.N. -7,2°C) dur.

Elementlerin yapısı: Elementlerin en küçük parçası atom olup, atom bir çekirdek ve bu çekirdeğe çeşitli uzaklıklarda bulunan elektronlardan meydana gelmiştir. Protonun kütlesi, nötronun kütlesine hemen hemen eşit olup, kütleleri yaklaşık 1,67.10-24 gramdır. Çekirdek, atomun toplam hacmi yanında ihmal edilecek kadar küçük olup, pozitif elektrik yüklüdür. Pozitif elektrik yükü protondan gelmektedir. Proton (+1) elektrik yüklü olmasına rağmen, nötron yüksüz (nötr)dür. Çekirdekteki nötron sayısı ya proton sayısına eşit veya fazladır. (Nötronu olmayan tek element hidrojendir.) Bir elementte (serbest haldeyken) proton sayısı elektron sayısına eşittir. Elektronun kütlesi protonun kütlesinin yaklaşık 1840’ta biri kadar olup, elementin kütlesi yanında yok denecek kadar azdır. Elektronun elektrik yükü (-1) olduğundan, element serbest haldeyken nötr olarak kabul edilir. Elementin proton sayısı atom numarasına eşittir. Elementin sembolünün altında gösterilir. Mesela 20Ca hali kalsiyum atomunun atom numarasının 20 olduğunu ve aynı zamanda, proton ve elektronun 20’şer tane olduğunu ifade eder. Atom numarasının değişmesi mümkün değildir. Değiştirilebilirse, yeni bir element meydana gelir.

Proton ve nötron sayılarının toplamı, kütle numarasını verir ve sembolün üst kısmında gösterilir. Mesela;



40Ca veya 20Ca40

20

şekli, kalsiyum elementinin, 20 protonu ve 20 nötronu olduğunu ifade eder. Bir elementin atom numarası sabit olduğu halde kütle numarası değişik olabilir.

İzotop: Atom numarası aynı, kütle numarası farklı olan, aynı sembolle gösterilen ve benzer kimyasal-fiziksel özelliklere sahip elementlere izotop elementler denir. Kütle farkı nötron sayısından meydana gelmektedir. Mesela, atom numarası 50 olan (50 proton) kalayın tabiatta 10 tane izotopu vardır. Kalay elde edildiği zaman, bu on izotopu bir arada elde edilir ve izotoplarının yüzde oranları belirlidir. Klor gazı tabiatta 17Cl35 (% 75,5) ve 17Cl36 (% 24,5) izotoplarını ihtiva eder. Bu izotopların ortalaması klor elementinin atom ağırlığını verir ki, hesaplarda bu rakam kullanılır.

Kütle Numarası x % + Kütle No x % +...

Atom Ağırlığı = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

100



35x75,5+36x24,5

Atom Ağırlığı = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 35,245

100

Bir elementin, elde edildiği kaynak ne olursa olsun, izotoplarının yüzde oranı sabit olmasına rağmen, nadiren bazı elementlerinki farklı olabiliyor. Mesela Bor’un (5B10) ve (5B11) şeklinde 2 izotopu vardır. Elde edildiği kaynağa bağlı olarak bu izotopların yüzdesi sıra ile % 18,98-% 18,55 ve % 81,02-% 81,55 olabiliyor. Berilyum, fluor, fosfor, kobalt, arsenik, iyot, altın gibi bazı elementlerin izotopları yoktur. Tabii olarak meydana gelen elementlerin 259 tane kararlı izotopu olduğu halde, izotopu kararlı olmayan 65 tane tabii element vardır. 1100’den fazla kararsız (radyoaktif) izotop vardır.

Elementlerin elektron düzeni: Element atomunun elektronları, atomun çekirdeği etrafında belirli kaidelere bağlı olarak yerleşir. Bu kaideler kuvantum teorisi ile açıklanmıştır. Bu teoriye göre çekirdek dışındaki bir elektronun 4 kuvantum sayısı vardır. Pauli prensibine göre bir atomda bulunan iki elektronun en azından bir kuvantum sayısı farklı olmalıdır. Mesela bir orbitalde ancak iki elektron bulunabilir. Bu iki elektronun üç kuvantum sayısı aynı olduğu halde, spin (dönme impulsu) kuvantları farklıdır. Yani birbirinin aksi yöndedir.

Kuvantum sayıları:

1. Prinsipal (baş veya asli) kuvantum sayısı (n): Bu kuvantum sayısı elementin atomundaki enerji seviyelerini gösterir. Bu enerji seviyeleri 1,2,3,4,... olarak sıralanmış olup, n= 1 için K, n= 2 için L, n= 3 için M şeklinde; K,L,M,N,O,P ve Q harfleriyle sembolize edilirler ve yedi tanedir. Bunların her biri bir tabaka (zarf) olup, bulundurabileceği elektron sayısı 2.n2 formülüyle belirlenir. Buna göre n = 1 için 2.12 = 2, n = 2 için 2.22 = 8, n = 3 için 2.32 = 18 elektron bulunabilir. K en düşük enerji seviyesi, Q da en büyük enerji seviyesidir. Buna göre elektronlar çekirdekten uzaklaştıkça, yani kuvantum sayısı büyüdükçe enerji seviyeleri de büyümektedir.

2. Azımutal (tali) kuvantum sayısı (1): Bu sayı K, L, M vs. tabakalarındaki alt tabakaları gösterir. Her asli (baş) kuvantum sayısına karşılık olarak 0,1,2,3,... n-1 sayılarını alırlar ki, bu sayılar sıra ile s,p,d ve f harfleriyle gösterilir. Bu harfler elementlerin analizlerinde kullanılan spektroskopik terimlerin baş harfleridir. s = sharp, p = principal, d = diffuse ve f = fundamental.

Her tabakanın (zarfın) asli sayısı kadar alt tabakası vardır. Bir tabaka içinde en düşük enerji seviyesi s, en yüksek de f’dir.

n = 1 için 1= 0 olup ls orbitali

n = 2 için 1= 0; 1 olup 2s, 2p orbitali

n = 4 için 1= 0; 1;2;3 olup 4s, 4p, 4d ve 4f orbitali vardır.

Genel olarak s enerji seviyelerinde 1 çift, p’de 3 çift, d’de 5 çift ve f’de 7 çift elektron bulunabilir. Bu elektron çiftlerinin her biri uzayda farklı yönelime malik olup, bir orbital (yörünge) meydana getirir.

3. Manyetik kuvantum sayısı (m): Bu kuvantik sayı alt tabakaların bir manyetik alandaki yönelmesini belli eder. Bir (n) tabakasında bu sayı 0,-1 ve +1 değerlerini alır.

n = 3 için

1 = 0; m= 0

1 = 1; m=+1, 0,-1

1 = 2; m = +2, +1, 0, -1, -2

4. Spin kuvantum sayısı (Ms veya s): Bu kuvantik sayı, elektronun kendi etrafında dönmesini ifade eder ve +1/2 ve -1/2 değerlerini alır.



ELEMENTLERİN PERİYODİK SİSTEMİ (Devri tasnif cedveli),GİRECEK

Bu bilgi faydalı oldu mu ?