Element nedir?

Element ne demektir, elementlerin özellikleri ve yapısı nasıldır, elementlerin sembolleri nelerdir ve periyodik cetvelde nerede yer alırlar?

Kimyasal metotlarla daha basit maddelere ayrışması mümkün olmayan basit maddelere element denir. 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 yüzde 46,6 oksijen, yüzde 27,72 silisyum, yüzde 8,13 alüminyum, yüzde 5 demir, yüzde 3,63 kalsiyum, yüzde 2,83 sodyum, yüzde 2,59 potasyum ve yüzde 2,09 magnezyum bulunmaktadır. Bunların toplamı yüzde 98,5 kadardır. Diğer elementlerin tamamı da yer küresinin yüzde 1,5 kadarını teşkil eder. Oda sıcaklığında on bir element gaz, altı element de sıvı haldedir.

Elementlerin özellikleri

Kendisinin özeliğini taşıyan en ufak mimari birimleri atomlardır.

Benzer cins atomlardan oluşurlar.

Özünden ek olarak Kolay ve ilginç maddelere ayrılamazlar.

Saf maddelerdir.

Sembollerle gösterilirler.

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 20 Ca 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. 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. Kütle numaraları (= proton sayısı + nötron sayısı))

Kalay elde edildiği zaman, bu on izotopu bir arada elde edilir ve izotoplarının yüzde oranları belirlidir. Klor gazı tabiatta 17 Cl 35 (yüzde 75,5) ve 17 Cl 36 (yüzde 24,5) izotoplarını ihtiva eder. Bu izotopların ortalaması klor elementinin atom ağırlığını verir ki, hesaplarda bu rakam kullanılır.

Bir elementin, elde edildiği kaynak ne olursa olsun, izotoplarının yüzde oranı sabit olmasına rağmen, nadiren bazı elementlerinki farklı olabiliyor. Mesela Bor’un ( 5 B 10 ) ve ( 5 B 11 ) şeklinde 2 izotopu vardır.

Elde edildiği kaynağa bağlı olarak bu izotopların yüzdesi sıra ile yüzde 18,98-yüzde 18,55 ve yüzde 81,02-yüzde 81,55 olabiliyor. Berilyum, flüor, 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.

Element çeşitleri

Atomik Yapıdaki Elementler

Bazı elementleri yaratan benzer cins atomlar doğada bir başlarına bulunurlar. Şöyle atomlara sahip elementlere atomik yapılı elementler denir.  Atomik yapılı elementlerin en ufak taneciği atomlardır.

Örnek: Demir, bakır, alüminyum, çinko, kurşun, altın buna benzer elementler atomik yapılıdır .

Moleküler Yapıdaki Elementler

Bazı elementleri yaratan benzer cins atomlar doğada ikili gruplar durumunda bulunurlar. Şöyle atomlara sahip elementlere moleküler yapılı elementler denir. Moleküler yapılı elementlerin en ufak taneciği moleküllerdir.

Örnek: Hidrojen, oksijen, iyot, karbon, fosfor, kükürt, azot…

Z Sembol İsim 1 H Hidrojen 2 He Helyum 3 Li Lityum 4 Be Berilyum 5 B Bor 6 C Karbon 7 N Azot 8 O Oksijen 9 F Flor 10 Ne Neon 11 Na Sodyum 12 Mg Magnezyum 13 Al Alüminyum 14 Si Silisyum 15 P Fosfor 16 S Kükürt 17 Cl Klor 18 Ar Argon 19 K Potasyum 20 Ca Kalsiyum 21 Sc Skandiyum 22 Ti Titanyum 23 V Vanadyum 24 Cr Krom 25 Mn Mangan 26 Fe Demir 27 Co Kobalt 28 Ni Nikel 29 Cu Bakır 30 Zn Çinko 31 Ga Galyum 32 Ge Germanyum 33 As Arsenik 34 Se Selenyum 35 Br Brom 36 Kr Kripton 37 Rb Rubidyum 38 Sr Stronsiyum 39 Y İtriyum 40 Zr Zirkonyum 41 Nb Niobyum 42 Mo Molibden 43 Tc Teknesyum 44 Ru Rutenyum 45 Rh Rodyum 46 Pd Paladyum 47 Ag Gümüş 48 Cd Kadmiyum 49 In İndiyum 50 Sn Kalay 51 Sb Antimon 52 Te Tellür 53 I İyot 54 Xe Ksenon 55 Cs Sezyum 56 Ba Baryum 57 La Lantan 58 Ce Seryum 59 Pr Praseodim 60 Nd Neodimyum

Z Sembol İsim 61 Pm Prometyum 62 Sm Samaryum 63 Eu Evropiyum 64 Gd Gadolinyum 65 Tb Terbiyum 66 Dy Disprozyum 67 Ho Holmiyum 68 Er Erbiyum 69 Tm Tulyum 70 Yb İterbiyum 71 Lu Lutetyum 72 Hf Hafniyum 73 Ta Tantal 74 W Volfram 75 Re Renyum 76 Os Osmiyum 77 Ir İridyum 78 Pt Platin 79 Au Altın 80 Hg Cıva 81 Tl Talyum 82 Pb Kurşun 83 Bi Bizmut 84 Po Polonyum 85 At Astatin 86 Rn Radon 87 Fr Fransiyum 88 Ra Radyum 89 Ac Aktinyum 90 Th Toryum 91 Pa Protaktinyum 92 U Uranyum 93 Np Neptünyum 94 Pu Plütonyum 95 Am Amerikyum 96 Cm Küriyum 97 Bk Berkelyum 98 Cf Kaliforniyum 99 Es Aynştaynyum 100 Fm Fermiyum 101 Md Mendelevyum 102 No Nobelyum 103 Lr Lavrensiyum 104 Rf Rutherfordiyum 105 Db Dubniyum 106 Sg Seaborgiyum 107 Bh Bohriyum 108 Hs Hassiyum 109 Mt Meitneriyum 110 Ds Darmstadtiyum 111 Rg Röntgenyum 112 Cn Kopernikyum 113 Uut Ununtriyum 114 Fl Flerovyum 115 Uup Ununpentiyum 116 Lv Livermoryum 117* Uus Ununseptiyum 118 Uuo Ununoktiyum – – – – – –