Atom Yapısı ve Periyodik Sistem

Atom Modelleri ve Atom Altı Parçacıklar

• Dalton (içi dolu küre; katlı oranlar yasası), Thomson (üzümlü kek; elektronun keşfi, e/m), Rutherford (çekirdekli model; altın levha deneyi), Bohr (kuantumlu enerji düzeyleri; hidrojen spektrumu), modern atom modeli (Schrödinger denklemi, orbitaller, Heisenberg belirsizlik ilkesi, de Broglie madde dalgaları).
• Parçacıklar: Proton (+1, ≈ 1 akb; Rutherford/Goldstein kanal ışınları), nötron (yüksüz, ≈ 1 akb; Chadwick 1932), elektron (−1, ≈ 1/1836 akb).
• Atom numarası Z = proton sayısı; kütle numarası A = p + n. İzotop (aynı Z, farklı n; kimyasal özellikleri aynı, fiziksel özellikleri farklı), izoton (aynı n), izobar (aynı A), izoelektronik (aynı elektron sayısı ve dizilimi; ör. Na⁺, Ne, F⁻).
• Ortalama atom kütlesi: İzotop kütlelerinin doğadaki bolluk yüzdeleriyle ağırlıklı ortalaması.

Kuantum Sayıları ve Elektron Dizilimi

• Baş kuantum sayısı n (enerji düzeyi; 1, 2, 3…), açısal momentum (ikincil) kuantum sayısı ℓ (0'dan n − 1'e; s = 0, p = 1, d = 2, f = 3; orbital şekli), manyetik kuantum sayısı mℓ (−ℓ'den +ℓ'ye; orbitalin uzaydaki yönelimi), spin kuantum sayısı mₛ (+1/2 veya −1/2).
• Bir enerji düzeyindeki orbital sayısı n², en fazla elektron sayısı 2n². s alt kabuğu 2, p 6, d 10, f 14 elektron alır.
• Aufbau ilkesi: Elektronlar en düşük enerjili orbitalden başlayarak yerleşir (n + ℓ kuralı): 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p…
• Pauli dışarlama ilkesi: Bir orbitalde en fazla iki elektron, zıt spinli olarak bulunur; bir atomda dört kuantum sayısı aynı iki elektron olamaz.
• Hund kuralı: Eş enerjili orbitallere elektronlar önce tek tek ve aynı spinle yerleşir.
• Küresel simetri istisnaları: Cr: [Ar] 4s¹3d⁵; Cu: [Ar] 4s¹3d¹⁰ (yarı dolu ve tam dolu d orbitali kararlılığı).
• İyon oluşurken geçiş metallerinde elektron önce en yüksek n değerli orbitalden (4s) koparılır: Fe²⁺: [Ar] 3d⁶.

Periyodik Sistem

• Tarihçe: Döbereiner (üçlüler), Newlands (oktavlar), Mendeleyev ve Meyer (artan atom kütlesine göre; Mendeleyev boşluk bırakıp henüz bulunmamış elementlerin özelliklerini öngördü), Moseley (artan atom numarasına göre; modern periyodik yasa).
• Yapı: 7 periyot (yatay sıra), 18 grup (düşey sütun). Bloklar: s (1A-2A), p (3A-8A), d (geçiş metalleri, B grupları), f (lantanitler ve aktinitler).
• Grupların özel adları: 1A alkali metaller, 2A toprak alkali metaller, 7A halojenler, 8A soy gazlar. Periyot numarası en yüksek enerji düzeyini, A grup numarası değerlik elektron sayısını verir.

Periyodik Özellikler

• Atom yarıçapı: Grupta yukarıdan aşağı artar (katman sayısı artar); periyotta soldan sağa azalır (etkin çekirdek yükü artar). Katyon yarıçapı nötr atomdan küçük, anyon yarıçapı büyüktür. İzoelektronik taneciklerde proton sayısı arttıkça yarıçap küçülür.
• İyonlaşma enerjisi: Gaz hâlindeki atomdan bir elektron koparmak için gereken enerji. Grupta aşağı azalır, periyotta sağa genellikle artar. İstisnalar: 2A > 3A (Be > B) ve 5A > 6A (N > O) (küresel simetri). Ardışık iyonlaşma enerjileri artar; büyük sıçrama değerlik elektron sayısını gösterir.
• Elektron ilgisi: Gaz atomun elektron alırken açığa çıkardığı enerji; halojenlerde en yüksek (Cl > F).
• Elektronegatiflik: Bağ elektronlarını çekme yeteneği; en yüksek F (Pauling ölçeğinde 4,0). Grupta aşağı azalır, periyotta sağa artar. Metalik özellik ise tersi yönde değişir.