Elementlerin Kimyası

Hidrojen

En hafif ve evrende en bol element; üç izotopu protiyum, döteryum, trityum. Metallerle hidrür (NaH; H⁻), ametallerle kovalent bileşikler oluşturur. Yakıt pili ve amonyak sentezinde kullanılır.

s Bloku Elementleri

• 1A - Alkali metaller (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr): Tek değerlik elektronu; çok aktif, yumuşak, düşük erime noktalı. Suyla şiddetli tepkimeye girip hidroksit ve H₂ oluşturur (aktiflik grupta aşağı artar). Doğada serbest bulunmaz; gazyağı içinde saklanır. Alev renkleri: Li kırmızı, Na sarı, K mor. NaCl (sofra tuzu), NaOH (kostik soda), Na₂CO₃ (çamaşır sodası), NaHCO₃ (kabartma tozu).
• 2A - Toprak alkali metaller (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra): İki değerlik elektronu; 1A'dan daha sert ve az aktif. Be amfoterdir. CaCO₃ (kireç taşı, mermer), CaO (sönmemiş kireç), Ca(OH)₂ (sönmüş kireç), CaSO₄·2H₂O (alçı taşı), MgSO₄. Ca²⁺ ve Mg²⁺ iyonları suyun sertliğine neden olur.

p Bloku Elementleri

• 3A (B, Al, Ga, In, Tl): Bor yarı metaldir; boraks (Na₂B₄O₇·10H₂O), borik asit; Türkiye dünya bor rezervlerinin büyük kısmına sahiptir. Alüminyum amfoter, hafif, korozyona dayanıklı (oksit tabakası); boksitten Hall-Héroult elektrolizi ile üretilir.
• 4A (C, Si, Ge, Sn, Pb): Karbonun allotropları: elmas (sp³, en sert, yalıtkan), grafit (sp², katmanlı, iletken), fulleren, grafen, karbon nanotüp. Silisyum yarı iletken (elektronik, güneş pilleri); SiO₂ (kuvars, cam). Kalay ve kurşun metaldir; kurşunun zehirliliği.
• 5A (N, P, As, Sb, Bi): Azot havanın %78'i; N₂'deki üçlü bağ nedeniyle inert. NH₃ (Haber-Bosch), HNO₃ (Ostwald yöntemi). Fosforun allotropları beyaz (çok aktif, havada kendiliğinden tutuşur, su altında saklanır) ve kırmızı fosfor; H₃PO₄, gübreler.
• 6A - Kalkojenler (O, S, Se, Te, Po): Oksijenin allotropları O₂ ve O₃ (ozon; UV'ye karşı koruyucu tabaka). Kükürt: S₈ halkaları, rombik ve monoklinik allotroplar; H₂SO₄ (temas yöntemi, V₂O₅ katalizörlü; en çok üretilen sanayi kimyasalı), SO₂ ve asit yağmurları.
• 7A - Halojenler (F, Cl, Br, I, At): Yedi değerlik elektronu, diatomik moleküller; F₂ ve Cl₂ gaz, Br₂ sıvı (kırmızı-kahve), I₂ katı (mor buhar, süblimleşir). Yükseltgenme gücü F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂; üstteki halojen alttakinin halojenürünü yükseltger. Flor en elektronegatif element, her zaman −1. Cl₂ su dezenfeksiyonu, NaOCl (çamaşır suyu), florürler (diş sağlığı).
• 8A - Soy gazlar (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn): Tam dolu değerlik kabuğu, çok kararlı; Xe ve Kr florürleri (XeF₂, XeF₄, XeF₆) bilinir. He balonlar ve kriyojeni, Ne reklam lambaları, Ar kaynak ve ampuller, Rn radyoaktif.

d Bloku (Geçiş Metalleri)

• Değişken yükseltgenme basamakları (Mn: +2'den +7'ye; KMnO₄ +7), renkli bileşikler, kompleks oluşturma eğilimi, katalitik etkinlik (Fe Haber yönteminde, Pt ve Pd otomobil katalitik konvertörlerinde, V₂O₅ temas yönteminde, Ni hidrojenasyonda), paramanyetiklik ve ferromanyetiklik (Fe, Co, Ni).
• Yüksek erime noktası, sertlik, iyi iletkenlik. Alaşımlar: çelik (Fe + C), paslanmaz çelik (Fe + Cr + Ni), pirinç (Cu + Zn), bronz (Cu + Sn).
• Demir-çelik üretimi: Yüksek fırında Fe₂O₃ kok kömürü (CO) ile indirgenir. Korozyon (paslanma) ve önlenmesi: boya, galvanizleme (çinko kaplama), katodik koruma (fedakâr anot).

f Bloku

Lantanitler (nadir toprak elementleri; mıknatıs, ekran, katalizör) ve aktinitler (tamamı radyoaktif; U ve Pu nükleer yakıt). Lantanit büzülmesi: 4f elektronlarının zayıf perdelemesi nedeniyle lantanit serisinde atom yarıçapının düzenli azalması; 5d ve 4d elementlerinin (Zr-Hf) yarıçaplarının benzer olmasına yol açar.