Kimyəvi elementlərin dövri sistemi

Kimyəvi elementlərin dövri sistemi — elmə məlum olan bütün elementləri müəyyən bir nizama görə təsnifləşdirən və araşdırmağı asanlaşdıran bir sistemdir. İlk olaraq 1867-ci ildə Con Nyuland elementləri artan atom kütlələrinə görə sıralamış və bir elementin özündən sonrakı səkkizinci elementlə bənzər xüsusiyyətlərə malik olduğunu göstərən Oktavalar qanununu ortaya qoymuşdu.
Daha sonra 1869-cu ildə Dmitri İvanoviç Mendeleyev, bənzər xüsusiyyətlər daşıyan elementləri arxa-arxaya düzdüyündə, atom kütləsinə dayanan bir cədvəl əldə etmiş və o zamanlar bilinməyən bəzi elementlərin (skandium, qallium və germanium kimi) varlığını, hətta xüsusiyyətlərini təxmin edə bilmişdi.

Lotar Meyer adlı tədqiqatçı da, 1886-cı ildə, Mendeleyevdən müstəqil olaraq, atom kütlələrinə görə bir dövri cədvəl meydana gətirmiş və valentlik anlayışını ortaya atmışdı. İndiki vaxtda istifadə etdiyimiz cədvəl, yeni elementlərin də yerləşdirilə bilməsinə imkan tanıyan Mendeleyevin Kimyəvi elementlərin dövri cədvəlidir. Ancaq ilk halından fərqli olaraq, elementlər atom kütləsinə deyil, atom nömrəsinə görə sıralanmışdır. Buna görə dövri cədvəldə, soldan sağa və yuxarıdan aşağıya doğru atom nömrəsi artır. Sıxlıqla, buna paralel olaraq nisbi atom kütləsi də artım göstərir. Cədvəldəki üfüqi sıralar dövri cədvəl olaraq adlandırılır. Bir elementin dövri cədvəl nömrəsi, o elementin sahib olduğu elektronların olduğu ən yüksək enerji səviyyəsini göstərir.

Dövri cədvəl indi kimya elminin (təbiət elmləri də demək olar) hüdudlarında hər yerdə işlədilir. Kimyəvi elementlərin dövri cədvəlindən istifadə edərək, hər element haqqında müəyyən məlumatlar əldə edə bilərik. Məsələn, 1 kiloqramlıq bir karbon blokunda neçə karbon atomu olduğunu təyin etmək üçün, karbon atomunun nisbi atom kütləsini istifadə etməmiz kifayətdir.

 Nisbi atom kütləsi 
Bir elementin atom kütlə vahidi (Atomic Mass Units: amu) cinsindən ortalama kütləsini ifadə edir. Bu rəqəm, sıxlıqla elementin izotopların da ortalama kütləsini ifadə etdiyi üçün, onluqlu bir sayıdır. Bir elementin nisbi atom kütləsindən atom nömrəsinin (proton sayının) çıxarılması ilə, o elementin neytron sayı tapıla bilər.

 Atom nömrəsi 
Bir atomda olan proton sayı, elementi müəyyənləşdirir və atom nömrəsi olaraq adlandırılar. Atomda olan proton sayı eyni zamanda, elementin kimyəvi xarakteri haqqında da məlumat verir.

 Elektron düzülüşü 
Xəbərdar edilməmiş bir atomdakı elektronların mövqelərini göstərir. Kimyaçılar, təməl fizika məlumatlarına əsaslanaraq, atomların elektron düzülüşlərinə görə necə hərəkət edə biləcəkləri mövzusunda fikir söyləyə bilərlər. Elektron düzülüşü, bir atomun dayanıqlılıq, qaynama nöqtəsi və keçiricilik kimi xüsusiyyətləri haqqında məlumat verir. Atomların son enerji səviyyələrinə (ən xarici orbitlərinə) "valentlik səviyyəsi", burada olan elektronlara da "valent elektronlar" adı verilir. Kimyəvi reaksiyalarda birinci dərəcədə əhəmiyyət daşıyan elektronlar, valent elektronlardır.

Bir elementin dövri cədvəldəki yerinə baxaraq, o elementin elektron düzülüşü də müəyyən oluna bilər. Eyni qrupda (şaquli sırada) olan elementlərin elektron düzülüşləri böyük bənzərlik göstərir və bu səbəblə də kimyəvi reaksiyalarda bənzər şəkildə davranırlar.

 Dövri sistemin təqdimetmə üsulları 

 Metallar və qeyri metallar 

 Yerləşdirmə 
Kimyəvi elementlərin qohumluğunu göstərmək üçün atılmış ilk cəhdlər elementlərin atom kütləsi sırası ilə düzülməsinə görə qəlizləşdirilmişdir. Mendeleyevin uzaqgörənliyi elementlərin kimyəvi xassələrinin dəyişməsini tapmaqda oldu və o, bundan istifadə edib elementləri kimyəvi xassələrinə görə düzüb ilk sadə cədvəli yaratdı. Burada bəzi hallarda atom kütlələrinin artması sırası pozulmuşdu. Mendeleyev kimyəvi xassələrinə görə elementlərin dövri cədvəlini yaradanda bir çox elementlər məlum deyildi. Buna görə də o, tapılmayan elementlər üçün boş yer də buraxmışdı. Sonradan bu elementlər tapılmış və dövri sistemdə öz yerini tutmuşdur. Henri Mozli atom quruluşu haqqındakı nəzəriyyəsini inkişaf etdirməklə Mendeleyevin elementləri atom kütləsinin artması sırası ilə də düzdüyünü aşkar etmişdir.

Mendeleyev öz cədvəlində dövrlər və qruplar yaratmaqla cədvəlin istifadəsini asanlaşdırdı. Kvant mexanikasının inkişafı dövrlərdə elektronların artması və energetik səviyyələrin ardıcıl dolmasını üzə çıxartdı. Mendeleyevin öz cədvəlində hər dövr eyni uzunluqda idi, lakin müasir cədvəllərdə elementlər həmçinin s-, p-, d- və f-qruplarına görə qruplaşdırılmışdır. Ona görə dövrlər müxtəlif uzunluqda olur.

Dövri cədvəl adətən elementin simvolu və atom kütləsi nömrəsi informasiyaları özündə əks etdirir, lakin indi bunlarla yanaşı elementin atom kütləsi, elektron konfiqurasiyası və valentliyi yazılır. Elementlərin 117-dən 90-ı Yerdə təbii halda tapılıb (əksərən birləşmə şəklində), qalanları isə süni üsullarla alınıb, lakin onların arasında Yerdə az da olsa olan elementlər də var.

Kimyəvi xassələrin dövriliyi Dövri cədvəlin əsas üstünlüyü elementin yerləşməsinə görə onun xassələrinin təyin edliməsidir. Qeyd olunmalıdır ki, xassələr dövrlər və qruplar üzrə hərəkət etdikcə dəyişir.

 Dövrlər və qruplar 
Qrup elementlərin şaquli sütunda yerləşməsidir. Qruplar elementlərin sistemləşdirilməsində çox böyük rol oynayır. Bir çox qruplarda elementlərin oxşar xassələri var. Qruplara qeyri-elmi adlar da verilib; qələvi metallar, qələvi-torpaq metallar, hallogenlər, xalkogenlər, təsirsiz qazlar.

Standart dövri cədvəldə 18 qrup var.

Elelementlərin qruplarda yerləşmələrinin müasir izahı onların xarici energetik səviyyələrində eyni sayda atomun olmasıdır. Qrupların nömrələnməsində ərəb və rum rəqəmlərindən istifadə edirlər.

Dövri cədvəlin qrupları aşağıdakılardır:
 Qrup 1-Qələvi metallar və ya Litium ailəsi
 Qrup 2-Qələvi torpaq metallar və ya Berillium ailəsi
 Qrup 3-Skandium ailəsi
 Qrup 4-Titan ailəsi
 Qrup 5-Vanadium ailəsi
 Qrup 6-Xrom ailəsi
 Qrup 7-Manqan ailəsi
 Qrup 8-Dəmir ailəsi
 Qrup 9-Kobalt ailəsi
 Qrup 10-Nikel ailəsi
 Qrup 11-Mis ailəsi
 Qrup 12-Sink ailəsi
 Qrup 13-Bor ailəsi
 Qrup 14-Karbon ailəsi
 Qrup 15-Azot ailəsi
 Qrup 16-Xalkogenlər və ya Oksigen ailəsi
 Qrup 17-Hallogenlər və ya Flüor ailəsi
 Qrup 18-Təsirsiz(nəcib) qazlar və ya Neon ailəsi

Dövr elementlərin üfüqi istiqamətdə dövri sistemdə yerləşməsidir.

Dövrü cədvəldə eyni dövrdə soldan sağa doğru getdikcə elementlərin əsasən;
 Atomun nömrəsi artar
 Kütlü nömrəsi ve atom kütləsi artar
 Valent elektronlarının sayı artar
 Qeyri metallıq artar
 Elektron alma qabiliyyəti (elektromənfiliyi) artar
 Elektrona hərislik artar
 İonlaşma enerjisi artar
 Metalların ərimə, qaynama nöqtələri və sərtlikləri artar
 Oksidlərinin turşuluq xassəsi artar
 Oksidlərinin əsaslıq xassəsi azalır
 Metallıq özelliği azalır
 İstilik və elektrik keçiriciliyi azalır
 Elektron vermə (elektropozitifliği) azalır
 Atom ölçüsü ve həcmi kiçilir
 Energetik səviyyələrin sayı dəyişmir

Dövrü cədvəldə eyni qrupda yuxarıdan aşağıya doğru enildikcə elementlərin əsasən;
 Atom nömrəsi artar
 Kütlə nömrəsi ve atom kütləsi artar
 Metallıq xüsusiyyəti yaradır
 Elektropozitifliyi artar
 Energetik səviyyənin sayı artar
 Atom ölçüsü və həcmi böyüyər
 Qeyri metalların ərimə və qaynama temperaturu artar
 Oksidlərinin əsaslığı artar
 Oksidlərinin turşuluğu azalar
 Elektromənfiliyi azalar
 Elektrona hərislik azalar
 İyonlaşma enerjiləri azalar
 Metalların ərimə ve qaynama temperaturu enər
 Valent elektron sayıları dəyişməz

Baxmayaraq ki, qrup — elementləri sistemləşdirməyin ən yaxşı üsuludur, bəzi hallarda dövrlərdə sistemləşdirmə də istifadə oluna bilər; xüsusilə d-, f- qrup elementlərin və aktinoid və lantanoidlərin sistemləşdirilməsində istifadə olunur.

 Misallar 

 Təsirsiz qazlar 
VIII qrup elementləri təsirsiz qaz adlanır. Bu o deməkdir ki, onlar digər elementlərlə energetik səviyyələrini elektronla doldurmaq üçün reaksiyaya girmirlər. Buna görə də onlar digər qruplara nibətən daha zəifdirlər. Helium təsirsiz qazlara misal göstərilə bilər.

 Halogenlər 
VII qrup elementləri (energetik səviyyələrini doldurmaq üçün 1 elektronları çatmayanlar) halogenlər adlanır. Buna görə də onlar reaksiya zamanı daha çox elektron alırlar. Bu xassə daha çox flüora aiddir.

 Dövri cədvəlin strukturu 
Elementin kimyəvi xassələrinin əsas təyinedicisi onun elektron konfiqurasiyasıdır (əsasən valent elektronları). Misal üçün, istənilən 4 valent elektronu olan atomun kimyəvi xassələri digər p- elementlərin kimyəvi xassələrinə müəyyən qədər oxşayacaq. Energetik səviyyələrin sayı elementin mənsub olduğu qrupun nömrəsini göstərir.

Hər energetik səviyyə atom kütlələri artdıqca aşağıdakı kimi dolan yarımsəviyyələrə bölünür:
 Yarımsəviyyə:SGFDP Dövr     11s    2 2s   2p 3 3s   3p 4 4s  3d4p 5 5s  4d 5p 6 6s 4f5d6p 7 7s 5f6d7p 8 8s5g6f7d8p

Xarici energetik səviyyədə olan elektronların sayının elementin kimyəvi xassələrini təyin etdiyi kəşf edildikdən sonra eyni elektron sayına (xarici energetik səviyyədə) malik olan elementləri qruplaşdırmağa başladılar. Elementlərin belə qruplaşması s-, p-, d-, f- qruplarını yaratdı.

 Dövri cədvəlin tarixi 
Qədim Yunanıstanda əsas 4 elementin mövcudluğuna inam var idi: hava, od, torpaq, su. Bütün elementlər isə bu 4 elementin birləşməsindən yaranır; məsələn, torpaq və od birləşib lavanı əmələ gətirir, lakin bu inam ilk kimyəvi elementlərin kəşfindən sonra itdi.

Artıq XVI–XVIII əsrlərdə əksər elementlər tapılmışdı. Buna görə də elementlərlə işləməni sadələşdirmək üçün cədvələ ehtiyac var idi. Belə cədvəllər Kvant fizikasının inkişafı, atomun quruluşunun izahından sonra yaradılmağa başladı. 1829-cu ildə alman alimi İohan Volfanq Debereyner triadalardan (üçlüklərdən) təşkil olunmuş dövri cədvəli qurdu.

Bəzi üçlüklər aşağıdakı kimidir:
+ Bəzi triadalar Element  Molyar kütlə  (q/mol)  Sıxlığı  (g/cm³)  Quotient  (cm³/mol) Xlor  35.453  0.0032  11100 Brom  79.904  3.1028  25.8 Yod  126.90447  4.933  25.7 Kalsium  40.078  1.55  26.0 Stronsium  87.62  2.54  33.2 Barium  137.327  3.594  38.2
Bu cədvələ əsasən Debereyner triadalar qanununu təklif etdi: Triadanın ortasında yerləşən elementin atom kütləsi digər iki elementin atom kütlələrinin cəminin yarısına bərabərdir.

Bu qanun təkmilləşdirən ingilis kimyaçısı Con Nyulends 1865-ci ildə oktavalar qanununu kəşf etdi.

Nəhayət, 1869-cu ildə rus kimyaçısı Dmitri İvanoviç Mendeleyev və ondan 4 ay sonra Yulius Lotar Meyer elementlırin dövri cədvəlini qurdular. Bu cədvəldəki qanunauyğunluqlara əsasən, gələcəkdə tapılacaq elementlərin atom kütlələrini, elektronların sayını və s. parametrlərini tapmaq olar.

 Həmçinin bax 

 Xarici keçidlər 
Periyodik Cetvel  (türkcə)
 Periyodik Tabloyu Kim Buldu?  (türkcə)
 Elementlərin kəşf edilmə xronologiyası (rus)

*
Kateqoriya:Rusiya ixtiraları
Kateqoriya:Kimya
Kateqoriya:Kimyəvi elementlər
Kateqoriya:Dmitri Mendeleyev