IA GRUBU ELEMENTLERİ
HİDROJEN
En basit kimyasal element. Renksiz, kokusuz, tatsız ve yanıcı bir gazdır.
Hidrojen atomu, birim artı elektrik yüklü bir proton içeren bir çekirdek ile bu çekirdeğin çevresinde dolanan birim eksi elektrik yüklü bir elektrondan oluşur. Hidrojen atomları tepkindir ve çiftler halinde birleşerek hidrojen moleküllerini oluştururlar. Bolluk bakımından Yer’ de bulunan elementler arasında dokuzuncu sırayı alır ve Yer kütlesini yaklaşık yüzde 0,9 u hidrojendir. Evrende en bol miktarda bulunan elementtir ve tüm madde kütlesinin yaklaşık %75ini oluşturur. Hidrojen, karbonla ve öteki elementlerle yaptığı bileşikler halinde bütün hayvansal ve bitkisel maddelerde, ayrıca kömürde ve petrolde bulunur; su kütlesinin de yaklaşık %11i hidrojendir.
Hidrojeni ilk olarak 16. yüzyılda İsviçreli simyacı Paracelsus, asitlerin baz ve metaller üzerindeki etkisini araştırırken elde etti. 1766da İngiliz kimyacı Henry Cavendish ise hidrojenin öbür yanıcı gazlardan ayrı bir gaz olduğunu belirledi ve belirli miktarlardaki asitleri ve metalleri tepkimeye sokarak oluşan hidrojenin miktarını ve yoğunluğunu ölçtü. Hidrojenin yanmasıyla su oluşumu 1776da gözlendi. Hidrojen adı 1781de Fransız kimyacı Antoine-Laurent Lavoısıer tarafından önerildi.
1783te balonlarda hidrojen gazı kullanımı başlatıldı;bu uygulama ikinci dünya savaşına değin sürdürüldü, ama bu arada hava gemilerinde daha çok, hidrojenin tersine yanıcı olmayan helyum gazından yararlanıldı. Hidrojen en çok, bireşim yoluyla amonyak ve metanol üretiminde petrol ürünü yakıtlarda kükürt giderilmesi işlemlerinde ve bazı rafineri yan ürünlerinden uçucu, kararlı ürünler elde edilmesinde tüketilir. Ayrıca, şitli sanayi ürünlerinin ve çözücülerinin üretiminde,örneğin benzenden sikloheksan elde etmede, hayvansal ve bitkisel yağlardan kahvaltılık ve yemeklik yağlar gibi gıda ürünlerinin hazırlanmasında kullanılır. Hidrojen, klor ve brom ile tepkiyerek hidrojen klorür ve hidrojen bromür oluşturur. Özellikle tungsten ve molibden gibi bazı metaller, oksitlerinin yada tuzlarının hidrojenle işlenmesi yoluyla elde edilir.
Hidrojenin oksijenle yanması sonucunda yaklaşık 2600C’ lık bir sıcaklık ortaya çıkar; hidrojen moleküllerinin bir elektrik arkı yada akkor bir tungsten teli yardımıyla ayrıştırılması sonucunda oluşan hidrojen atomlarının yeniden birleşmesiyle de 3400C’nin üzerinde sıcaklıklar elde edilebilir.
Az miktarlarda hidrojen elde etmek için çoğunlukla çinkonun sülfirikasitle işlenmesi yönteminden yararlanılır. Sanayi çapındaki üretimde ise, metan gibi bazı hidrokarbonların üzerinden su buharı yada oksijen geçirilmesi tekniği uygulanır. Hidrojen ayrıca, çeşitli mayalama ve petrol arıtma işlemlerinde ve elektroliz yoluyla sudkostik ve klor üretiminde yan ürün olarak elde edilir.
Hidrojen kimyasal açıdan periyodik tablodaki I .ve VII .grup elementlerine benzer. Metallerle oluşturduğu bileşiklerinde hidrojen atomu ikinci bir elektron alarak eksi yüklü hidrür iyonu, ametallerle yaptığı bileşiklerinde ise elektronunu paylaşarak metan,amonyak, su ve hidrojenklorür gibi ortaklaşım bağıyla bağlanmış moleküller oluşturur. Bazı durumlarda ortaklaşım bağı kolayca kırılır ve böylece ortaya hidrojen iyonu ile başlangıçtaki molekülün geri kalan bölümünden eksi yüklü bir iyon ortaya çıkar. Özellikle sulu çözeltilerdeki çoğu asitin özellikleri, hidrojen iyonunun varlığından kaynaklanır.
Hidrojen, flüor ile son derece düşük sıcaklıklarda bile şiddetle tepkimeye girerken öbür elementlerin çoğuyla ısı yardımıyla yada bir katalizör eşliğinde tepkimeye girer.
Hidrojen doğada 3 kararlı izotopunun birleşimi halinde bulunur. Bunlardan
Hidrojen-1 (protyum) %99,985 ve hidrojen-2 (döteryum) %0,015 oranında, hidrojen-3 (trityum) ise eser miktarda bulunur. Trityum yapay olarakta üretilebilir, radyoaktiftir ve yarı ömrü 12,26 yıldır.
LİTYUM
Bütün madenlerin en hafifi olan alkali maden. Lityum, atom numarası3, atom ağırlığı Li=6,94 olan kimyasal elementtir. Alkali madenlerin başında yer alır. Litin denilen hidroksidi 1807de Arfvedson tarafından keşfedilmiş, lityum madeni ise Davy tarafından elektrolizle hidroksitinden ayrılmıştı. 0,55 yoğunluğunda 180C’ta eriyen beyaz bir katıdır. Bileşikleri, alevi kırmızıya boyar. Oksijende yanarak Li2O ve Li2O2 oksitlerini verir. Kızıl derecede hidrojenle birleşerek LiH hidrür, normal sıcaklıkta azotla birleşerek nitrür Li3N verir. Soğukta suyu ayrıştırarak litin ve hidrojen meydana getirir. Renksiz olan tuzları magnezyum tuzlarına benzer; fakat lityum bir değerlikli olduğu için formülleri değişiktir.
Lityum tabiatta silikatlar ve fosfatlar halinde bulunur; en önemli filizi bir potasyum ve lityum alüminosilikat olan lepidolittir. Bu bileşik LiCL dönüştürebilir ve maden, bu klorürün elektrolizi ile elde edilir. Tuzlarını elde etmek için, lityum önce çözünmeyen karbonat halinde çökeltilir. Ürik asit ve tuzlarını çözme özelliği taşıyan lityum karbonat, sitrat, iyodür ve salisilat tıpta kullanılır.
Çekirdeği küçük olduğu için lityum, enerji açığa çıkararak nükleer ergimeye uğrayabilen elementlerdendir. Termonükleer patlayıcılar arasında, hidrojen, döteryum ve trityumun yanı sıra lityumda ter alır.
SODYUM
Tabiatta yada deniz suyunda çözünmüş yada toprak içinde billurlaşmış olarak klorür halinde bazen nitrat halinde veya deniz bitkilerinde organik asitlerle birleşmiş halde çok yaygın olarak bulunan alkali maden.
Sodyum atom numarası 11, atom ağırlığı 23,0 olan kimyasal elementtir. Alkali madenler grubunda, lityum ile potasyum arasında yer alır. 1807’de sodyum hidroksitin elektrolizi sayesinde Davy tarafından keşfedildi. Dövülgen ve yumuşak bir madendir; kırık yüzeyleri yeni olduğu zaman parlak beyaz renktedir, fakat havada hızla oksitlenerek donuklaşır. 0,75 yoğunluğundadır, 98C’da erir, 880C’da kaynar. Hava etkisinden korumak için vazelin yağı veya gaz yağı içinde saklanır.
Çok kolay yükseltgendiğinden ametallerin bir çoğuyla, özellikle hidrojenle, halojenlerle, kükürtle birleşir. Güçlü bir indirgendir: soğukta, hidrojen ve sodyum hidroksit vererek suyu ve birçok oksijenli ve halojenli bileşiği ayrıştırır. İçinde belirli bir çok bileşiğin bulunabildiği bir malgama vererek civa içinde çözünür.
Ergimiş sodyum klorürün veya sodyum hidroksidin elektrolizinden veya sodyum karbonatın kömürle indirgenmesinden elde edilir. Sodyum indirgen olarak kullanılır; mesela silisyum veya borun hazırlanmasını sağlar ve organik kimyada birçok uygulaması vardır. Ayrıca sodyum peroksidin üretiminde de kullanılır. Malgaması hidrojenleyici olarak işe yarar.
POTASYUM
Atom numarası 19, atom ağırlığı 39,1 olan kimyasal elementtir. 1807’de Davy tarafından, potasyum hidroksidin elektroliziyle keşfedildi. Yumuşak ve dövülgen bir maddedir; yeni kesilmiş yüzeyleri gümüş parlaklığındadır, fakat daha sonra havada oksitlenerek kararır. Yoğunluğu 0,86dır, 63C’ta erir, 757C’ta kaynar. Havanın etkisinden korumak için vazelin yağı veya gaz yağı içinde saklanır.
Çok kolay oksitlenen potasyum, ametallerin çoğuyla, özellikle halojenlerle, oksijen ve kükürtle birleşir. Güçlü bir indirgen özelliği taşıdığından, soğukta suyu ayrıştırarak, açığa çıkan hidrojeni tutuşturur; ayrıca birçok oksijenli veya halojenli bileşiğinde ayrışmasına yol açar; öbür madenlerden çoğunu bileşiklerinden açığa çıkarır. Tabiatta çok yaygın olan potasyum, deniz suyunda klorür şeklinde ve birçok maden yatağında çift klorür şeklinde bulunur. Ayrıca bitkisel küllerde de karbonat şeklinde rastlanır.
Erimiş potasyum hidroksidin elektrolizi veya potasyum karbonatın kömürle indirgenmesinden az miktarda potasyum elde edilir. Potasyum bazen indirgen olarak kullanılır; fakat, tepkimeleri daha az şiddetli ve maliyeti daha ucuz olduğu için genellikle sodyum tercih edilir.
RUBİDYUM
Atom numarası 37,atom ağırlığı 85,48 olan kimyasal elementtir. Alkali madenler grubunda potasyumdan sonra gelir ve kimyasal bakımdan potasyuma çok benzer; bu iki madenin tuzları eş biçimlidir.
Yoğunluğu 1,52 olan ve 39c’de eriyen beyaz bir katıdır. Kuru havada bile çok çabuk oksitlenir; suyu kolayca ayrıştırır ve açığa çıkan hidrojenin tutuşmasına yol açar. Tuzları renksizdir ve hemen hepsi suda çözünür.
Rubidyum bazı maden sularında, tütün ve pancar küllerinde, lepidolitte, trifilinde vb. bulunur. Cevherleri işlenirken, sezyum ve potasyumla birlikte kloroplatinat şeklinde çökeltilir; potasyum tuzu kaynar suda yıkanarak eritilir; sonra,asit tartaratlarının çözünürlük derecesi farklı olduğu için rubidyum ile sezyum birbirinden ayrılır. Rubidyum, vakum altında kalsiyumla işlenerek klorüründen saf olarak elde edilebilir.
SEZYUM
Atom numarası 55, atom ağırlığı 132,91 olan kimyasal elementtir. 1861’de, tayf analizi sayesinde Bunsen ve Kırchhoff tarafından rubidyumla birlikte bulundu.
1.9 yoğunluğunda, 28c’ta eriyen ve 670c’ta kaynayan, uçuk sarı renkte yumuşak bir maddedir. Bütün tabi elementler içinde elektropozitifliği en yüksek olan sezyumdur; çok kolay oksitlenir; suyu, sezin sezyum hidroksit ve hidrojen vererek soğukta ayrıştırır. Bileşiklerinde tek değerlidir; tuzları potasyum tuzlarıyla eş biçimlidir. Bazı maden sularında, lepidolitte, trifilinde ve elbe adası polüsitinde az miktarda bulunur. Sezyum, ermiş klorürünü vakum altında kalsiyumla ayrıştırarak ve elde edilen ham madeni damıtarak hazırlanabilir. Bazı fotosellerin yapımında kullanılır.
FRANSİYUM
Periyodik tablonun IA grubundaki alkali metallerin en ağır üyesi olan ve doğada yalnızca kısa ömürlü radyoaktif izotoplar halinde bulunan kimyasal elementlerdir. Bütün yer kabuğunda ancak 25 gram
IIA GRUBU ELEMENTLERİ
BERİLYUM
Eskiden Glusinyum, periyodik tablonun IIA grubunda ter alan toprak alkali metaller grubundan kimyasal element. Sertleştirici olarak metalurjide, ayrıca nükleer teknolojide ve uzay teknolojisinde kullanılır. 1798’de Louis-Nicolas Vauquelin tarafından, beril ve zümrüt kristalleri içinde oksit halinde bulundu; birbirlerinden habersiz olarak çalışan Frıedrıch wöhler ve A.-A.-B. Bussy de 1828’de baryum klorürü potasyumla indirgeyerek berilyumu metal halinde elde ettiler.
Özellikleri, bulunduğu yerler ve kullanım alanları. Çelik griliğinde bir metal olan berilyum, oda sıcaklığında oldukça gevrektir. Doğada serbest halde bulunmaz, yeryüzündeki kor kayaçların yaklaşık %0,0006’sının berilyumdan oluştuğu sanılmaktadır. Doğada bol miktarda bulunan beril ve bertrandit mineralleri, berilyum hidroksitin sanayi çapında üretilmesini olanaklı kılar. Metal halindeki berilyum ise, sanayide, berilyum flüorürün magnezyumla indirgenmesi ve berilyum klorürün elektrolizi yoluyla iletilir.
Berilyum, erime noktası oldukça yüksek olan tek kararlı hafif metaldir. Bu özelliklerinin yanı sıra, elektrik iletkenliği ile ısı iletkenliğinin ve sığasının yüksek olması, yüksek sıcaklıklarda mekanik özelliklerinin artması, yükseltgenmeye karşı direnci ve esneklik kat sayısının çok yüksek olması nedeniyle,teknolojinin çeşitli alanlarında, bu arada reaktörlerde kullanılmaya çok elverişlidir. Berilyum, x ışınlarını alüminyumdan 17 kat daha çok geçirir ve x ışını lambalarının ışın çıkış pencerelerinin yapımında yaygın olarak kullanılır. Ayrıca füzelerde, uçaklarda ve uzay araçlarında kullanılan cayroskopların, ivme ölçerlerin, bilgisayar parçalarının ve öteki güdüm aletlerinin yapımında, ağır iş makinelerinin fren tamburlarında ve soğutma sistemine gereksinim duyulan çeşitli düzeneklerde berilyumdan yararlanılır.
Sanayide üretilen berilyumun büyük bölümü, sert alaşımların düşük yüzdeli bileşeni ve berilyumlu bakırın ana bileşeni olarak, ayrıca yay ve benzeri malzemenin yapımında kullanılan nikel ve demir temelli alaşımların üretiminde kullanılır. Berilyumlu bakır, kıvılcım sıçramasının tehlikeli olabileceği yerlerde,örneğin barut fabrikalarında kullanılan aletlerin temel yapım malzemeleridir. Berilyumun, kıvılcım oluşumunu engelleme özelliği yoktur, ama bakırı güçlendirerek darbe sonucu kıvılcım oluşmasını önler. Yükseltgenebilen alaşımlara az miktarda eklenen berilyum, yüzeyde koruyucu bir katman oluşturarak, magnezyumun tutuşma özelliğini azaltır, gümüş alaşımların kararmasını yavaşlatır.
Atom fiziği,nötronların bulunmasını da berilyuma borçludur. 1932’de Sir James Chadwıck, alfa parçacıklarıyla bombardıman edilen berilyumdan dışarı fırlatılan parçacıkları gözlemlemiş ve nötron adını vermiştir. O tarihten bu yana berilyum, alfa ışınları yayan çeşitli maddelerle, özellikle radyumla karşılaştırılarak nötron kaynağı olarak kullanılmaktadır; örneğin 1942’de Enrico Fermi, ilk denetimli çekirdek bölünmesi tepkimelerini bu tür bir kaynaktan yararlanarak gerçekleştirmiştir.
Berilyumun doğada bulunan tek kararlı izotopu berilyum-9 dur. Yarı ömrü 2 700 000 yıl olan berilyum-10 ve 10-15 saniyeden daha kısa bir sürede kendiliğinden iki alfa parçacığına bölünen berilyum-8 gibi yapay izotoplarıda üretilmiştir.
MAGNEZYUM
Atom numarası 12, atom ağırlığı 24,32 olan kimyasal elementtir. 1829’da Bussy tarafından element halinde elde edilmiştir. 1,7 yoğunluğunda, 650c’ta eriyen,1200c’ta kaynayan, gümüş beyazlığında bir katıdır. Kolayca dövülebilir, fakat çok dayanıklı olmadığı için tel haline getirmek güçtür. Kuru havadan etkilenmez; nemli havada ise oksitlenir ve ince şerit, tel veya toz halinde olduğu zaman çok parlak bir alevle yanarak magnezyum oksit verir. Kızıl derecede, halojenlerle ve azotla birleşir, kaynama noktasındaki suyu ve asitleri ayrıştırır, oksitlerin çoğunu indirger.
KALSİYUM
Atom numarası 20, atom ağırlığı 40,08 olan kimyasal elementtir. 1808’de Davy tarafından saf olarak elde edildi.
Beyaz renkte, bıçakla kesilebilen yumuşak bir maddedir. Kesilme yüzeyleri kurşuna benzer, ancak, havada oksitlenerek parlaklığı gittikçe azalır. Yoğunluğu 1,54’tür, 810c’ta erir. Elektropozitifliği yüksektir, çok parlak beyaz bir alevle yanarak sönmemiş kireç, CaO verir. Halojenler ve hidrojenle hidrür CaH2, azotla nitrür Ca3N2 vererek kolayca birleşir. Sıcakta oksijen ve azotu soğurarak, havadaki soy gazların açığa çıkmasını sağlar. Çok indirgen olduğu için, diğer maden oksitlerin çoğunda madenlerin yerine geçer. Soğukta, hidrojen ve kalsiyum hidroksit Ca(OH)2 vererek su ile birleşir. Kalsiyum,bileşiklerinde bir değerlidir. Tabiatta serbest halde bulunmaz, fakat bileşikleri çok yaygın ve önemlidir. Bileşiklerinden en çok bulunanı kalsiyum karbonattır; Çeşitli kalker taşları, az çok saf haldeki kalsiyum karbonat örnekleridir. Jibs veya alçı taşını meydana getiren hidratlı kalsiyum sülfat Kuzey Afrika maden yataklarında bulunan fosforit ile kemiğin inorganik kısmını meydana getiren kalsiyum fosfat diğer bileşikleri arasında sayılabilir.
Sanayide kalsiyum, suda erimiş kalsiyum klorür ve kalsiyum florür karışımının elektroliziyle elde edilir. Maden katotta çökeldikçe, demir katot yukarı kaldırılır, sonra havasız bir yerde ergitilerek arttırılır.
STRONSİYUM
Atom numarası 38, atom ağırlığı 87,63 olan kimyasal elementtir. 1780’da Crawford tarafından, strontıan kurşun ocaklarından çıkarılan bir mineral içinde keşfedilmiş ve 1808’de Davy tarafından bu mineralden ayrılmıştır. Toprakta karbonat ve sülfat şeklinde bulunur. Deniz suyunda ve bazı maden sularında eser halinde rastlanır.
Hava temasında oksitlenerek hemen esmerleşen beyaz bir madendir. Yoğunluğu 2,5’tir,800c’ta ergir. Çok çabuk yükseltgenir, soğukta suyu ayrıştırır, ametallerin birçoğuyla birleşir; asitlerle çeşitli tuzlar verir, bu tuzlarda stronsiyum iki değerlidir. Oksidin alüminyumla indirgenmesinden veya ergimiş klorürünün elektrolizinden elde edilir.
Baryum tuzlarına benzeyen tuzları, alevi kırmızıya boyar; nitratıda havai fişeklerde kullanılır. Bazı tuzları tıpta uygulanır. Hidroksiti olan stronsiyan şekeri melastan ayırmak için kullanılan ve şekerle çözünmeyen bir bileşik meydana getirir. Stronsiyum, baryum karbonatla birleşerek, vakum lambalarının oksit katotlarının yapımında kullanılır; bu lambalarda stronsiyum bir regülatör rolü oynar.
BARYUM
Atom numarası 56 ve atom ağırlığı 137,36 olan kimyevi elementtir. Kireç ile, adını verdiği baritin birbirinden farklı olduğunu gösteren Scheele baryumun varlığını 1774’te ortaya koydu. Madeni 1808’de Davy ayırmış ve adlandırmıştır.
Baryum, gümüş parlaklığında beyaz bir madendir, yoğunluğu 3,7 olup 710C’ta erir ve 1150C’a doğru buharlaşır. Kalsiyum ve stronsiyum gibi 2 değerli, çok elektropozitif bir madendir. Havada kolayca oksitlenir ve suyu soğukta ayrıştırır. Bileşikleri, kalsiyum ve stronsiyumunkilerle izomorfturlar. Tabiatta kalsiyumdan çok daha az bulunur ve özellikle sülfat ve karbonat şeklinde rastlanır.
Bu maden sınai bir maden değildir ve yalnız laboratuarlarda elde edilmektedir, bu konuda baş vurulan metot, baryum oksidin, yüksek sıcaklıklarda ve vakumda, magnezyum, alüminyum veya bir ferrosilisyum tarafından indirgenmesi esasına dayanır, neticede maden damıtılarak elde edilir.
RADYUM
Radyum, çeşitli cevherlerden elde edilir: bohemya pekblendi, colorado karnotiti, portekiz uraniti gibi bu çeşitli cevherlerde radyum oranı çok düşüktür ve cevherin birkaç tonu ancak birkaç desigram radyum verir. Özellikle karnotitin işlenmesi sırasında, bir baryum ve radyum klorür karışımı elde edilir.; bu klorürler ayrımsal billurlaştırma ile birbirlerinden ayrılır.
Metal radyum, 1910’da Marie Curie ve A. Debierne tarafından, radyum klorürün elektrolizinden elde edilir. 700C’ta erir, soğukta suyu ayrıştırır; görünüşü ve özellikleriyle baryuma benzer, atom ağırlığı 226,05’tir. En çok kullanılan tuzu radyum klorürdür.
Radyum, atom yapısında bozunma gösteren bir enerji miktarı açığa çıkararak ve helyumla radonun açığa çıkmasıyla meydana gelir.
Art arda gelen radyoaktifliği gösteren bu tabloda değişik çekirdeklerin ortalama bölünme süresi belirtilmiştir. Parantez içindede bu çekirdeklerin eski adları verilmiştir. Radyum dönüşümleri büyük bir enerji miktarı açığa çıkararak meydana gelir; 1gr radyum için, bu enerji miktarı, 340gr kömürün yakılmasıyla meydana gelen ısıya eşittir. Yayılan a, B ve y ışınımları karmaşıktır; gazları iyonlaştırma, fotoğraf plaklarını etkileme, flüorışı meydana getirme özellikleri gösterir. Ayrıca bakterileri öldürür ve hücreleri yok eder; bu yüzdende tedavilerde çeşitli uygulamaları vardır (radyum tedavisi).
VIIA GRUBU ELEMENTLERİ
FLOR
Atom numarası 9, atom ağırlığı 19 olan elementtir. Ampere’in çalışmaları sonunda flüorürlerle klorürler arasındaki benzerliklerden hareket ederek florun varlığı kabul edildi; bununla birlikte, ancak 1886’da Moıssan tarafından element halinde elde edilebildi.
Uçuk sarı renkte, fena kokulu, 1,3 yoğunluğunda bir gazdır; güç sıvılaşır (normal kaynama noktası –187C’tır).
Flor bütün kimyanın en aktif elementidir; elektronegatifliği kendinden daha az olan elementlerin aşağı yukarı hepsiyle âdi sıcaklıkta birleşerek büyük miktarda ısı yayar. Bütün halojenler gibi –1 değerlidir. Katı haldeki florun sıvı hidrojenle flüorhidrik asit HF veren birleşmesi, çok düşük sıcaklıklarda bile patlamayla meydana gelir. Bu yüzden flor bütün hidrojenli bileşikleri ayrıştırır. Klor, oksijen ve azottan başka bütün ametaller flor karşısında alevlenir. Aynı şekilde bütün maddelere soğukta etki ederek (yalnız platine sıcakta) florürler verir. Bakır ve nikele soğukta etkimesi yüzeysel kalır. Ayrıca, istisnasız bütün maden bileşiklerini ayrıştırır.
Flor’un en önemli cevheri kalsiyum florür CaF2 olan, flüorin veya flüorspat’tır; ayrıca alüminyum ve sodyum çift flüorürü Na3AlF6 olan kriyoliti de saymak gerekir. Bu florürlerden flüor hidrik asit ve alkali florürler elde edilebilir.
Kimyasal aktifliği çok yüksek, dolayısıyla verdiği bileşikler kararlı olduğu için flüoru bileşiklerinden ayırarak element halinde elde etmek güçtür; ancak elektroliz yoluyla bu işlem gerçekleştirilebilir. Moissan, potasyum flüorür, KF, katılarak iletken hale getirilmiş saf ve kuru flüor hidrik asidi, u biçiminde platin bir tüp içinde elektrolizleyerek flor elde etmişti. Bugün bir asit flüorürün elektrolizi tercih edilir elektroliz kabı da bakır ve nikelden yapılır. Organik flor türevlerin daha fazla kullanılmasıyla, son zamanlarda flor sanayide de önem kazanmaya başlamıştır. Bazı soğutucu sıvılar yangın söndürme maddeleri aşınmaz ve yalıtıcı plastik maddeler, çeşitli flor türevlerinden yapılır.
KLOR
Periyodik tablonun VIIA grubundadır. Havadan 2,5 kez daha ağır olan klor zehirli, kolayca yenimlenen, gözleri ve solunum sistemini tahriş eden, yeşilimsi sarı renkli bir gazdır. –34C’ta sıvılaşır. Carl Wılhelm Scheele’nin ilk kez 1774’te hidroklorik asit ile mangandioksit tepkimesinden elde ettiği klor 1810’da Sir Humphry Davy’nin elde edilen ürününün daha küçük elementlere ayrıştırılamayacağını göstermesine değin bir bileşik olarak kabul edildi. Davy, hidroklorik asitin hidrojen ve bir başka elementten oluştuğunu kanıtladı ve bu elementi klor olarak adlandırdı.
Ter kabuğunda, halojenlerin en hafif üyesi olan flordan da az miktarlarda bulunmakla birlikte daha yaygındır. Doğada klor serbest halde bulunmaz; ama bol miktarda hidrojen klorür içeren volkanik gazlarda çok az miktarda serbest klore rastlanmıştır. Klorür iyonu Hazar denizi Lut gölü ve Utah’taki Büyük Tuz gölü gibi iç denizlerin ve okyanus sularının eksi yüklü iyonudur;ayrıca, örneğin sodyumla birleşmiş halde halit biçiminde evaporit minerallerinde ve klorapatit ile sodali minerallerinde de yer alır. Doğal klor iki kararlı izotopu olan klor-35 ile klor-37 nin bir karışımı halinde bulunur. Klor, üstün yapılı hayvanların vücut sıvılarında iyon halinde, mide sindirim salgılarında ise hidroklorik asit halinde ter alır. Son derece zehirli olan ve ilk kez I. Dünya savaşı sırasında kimyasal silah olarak kullanılan klor gazı soluk alma güçlüğüne, göğüste ve boğazda daralmaya ve akciğer ödemine yol açar. Litre başına 2,5gr kadar klor içeren hava birkaç dakika solunursa ölüme neden olur. Ortamda, zehirlenmeye yol açacak oranda bulunmasa bile son derece keskin bir koku salar.
Klor sanayide çoğunlukla doymuş tuzlu suyun elektrolizi yoluyla üretilir; kimi zamanda erimiş sodyum klorürden elektroliz yoluyla sodyum metali üretilirken yan ürün olarak elde edilir. Klor ve bileşikleri kağıt ve dokuma sanayisinde ağartma işlemlerinde ve kent içme sularının dezenfekte edilmesinde kullanılır; ayrıca evlerde kullanılan ağartıcıların, mikrop öldürücülerin, çok sayıda organik ve inorganik kimyasal maddenin üretilmesinde de klordan yararlanılır.
BROM
Periyodik tablonun VIIA grubunu oluşturan halojenler ailesindendir, olağan sıcaklıkta sıvı halde bulunan kimyasal elementtir. Koyu kırmızı renkli bir sıvı olan bromun buhar basıncı çok yüksek olduğundan oda sıcaklığında bile kahverengimsi kırmızı renkte boğucu buharlar çıkararak tüter. Brom oldukça az bulunan elementlerdendir ve çok kolay tepkimeye girdiği için doğada yalnızca bileşikler halinde, özellikle yer kabuğunda dağılmış çözünür ve çözünmez bromürler halinde bulunur. Meksika ve şili’deki gümüş bromür yatakları dışında en zengin brom kaynakları deniz suyu, Lut Gölü, doğal tuz çökelleri ve bazı sıcak su kaynaklarıdır. Deniz suyunda litrede yaklaşık 0,07gr Lut gölünde ise litrede 5gr kadar brom bulunur. Brom 1826’da Fransız kimyacı Antoine-Jerome Balard, Montpellier yalınlarındaki tuzlalarda Akdeniz suyunun buharlaştırılmasından arta kalan tuzu sıvılardan ayırarak elde etti ve yeni bir element olarak tanımladı. Fransız Bilimler Akademisi de, keskin ve pis bir koku yayan bu elementi Yunanca Bromos sözcüğünden türetilen brom adını verdi.
Element halindeki brom, bugünde ticari üretimin temel kaynağı olan deniz suyundan elde edilir; magnezyum bromür içeren buharlaşma artı sulu çözeltiden sülfirik asit eşliğinde klor gazı geçirildiğinde serbest kalan brom buhar halinde açığa çıkar bu buharlar önce yoğunlaştırılır, sonrada nemli demir talaşından geçirilerek arttırılır. Yinede genellikle cam şişelere yada damacanalara doldurularak piyasaya sürülen bromun içinde çoğu kez %0,3 kadar klor bulunur. Element halindeki brom, kimya sanayisinde büyük ölçüde bileşiklerine dönüştürülür. 1970’lerin sonlarına değin elde edilen bromun büyük bir bölümü etilen bromür üretiminde kullanılıyordu, bu sıvı bileşik, vuruntu önleyici madde olan kurşun tetra etille birlikte benzine katıldığında, uçucu olmadığı için motor silindirlerinde birikme tehlikesi olan kurşun tetraetili uçucu kurşum bromüre dönüştürerek yanma odasındaki yüksek sıcaklıklarda buharlaşıp egzos gazlarıyla birlikte atılmasını sağlar. Etilen bromür ayrıca topraktaki iplik solucanlarını ve öbür zararlıları yok etmek için kullanılır. Brom bunun dışında fotoğraf filmlerinin ışığa duyarlı katmanlarını oluşturan gümüş bromürün alüminyum bromür gibi katalizörlerin organik boyar maddelerin, yüksek özgül ağırlıkları nedeniyle ayar sıvısı olarak kullanılan asetilen tetra bromür ve bromofrom gibi bileşiklerin üretiminde başlangç maddesidir. Bir zamanlar yatıştırıcı ve uyku ilacı olarak tıpta çok kullanılan potasyum sodyum ve kalsiyum bromür, zihin bulanıklığı, deri alerjileri, uyku ve sindirim bozuklukları gibi istenmeyen yan etkileri nedeniyle bugün yerini barbitüratlara bırakmıştır.
İYOT
Atom sayısı 53, atom ağırlığı 126,91 olan elementtir. 1811’de Courtoıs tarafından keşfedildi ve kısa bir süre sonra Gay-Lussac tarafından incelendi. Maden parlaklığında, keskin kokulu ortorombik pullar şeklinde billurlaşan 4,9 yoğunluğunda siyah kurşini bir katıdır. 185C’ta kaynayan siyah bir sıvı vererek 114C’ta erir, fakat katı halde yüksek bir buhar basınca gösterdiği için çok defa süblimleştiği kanısına varılır. Mor renkteki iyot buharının yoğunluğu yüksektir. 450C’tan itibaren iyot tek atomlu hale geldiği için yoğunluğu azalır. Suda çok az çözünür fakat bir katılma ürünü meydana geldiği için hidroiyodik asit veya potasyum iyodür çözeltilerinde çok yüksek bir çözünürlük gösterir. Alkol veya eter karbon sülfür veya kloroformda da çok çözünür. Eser halindeki serbest iyot pişirilmiş nişasta çözeltisiyle koyu mavi bir renk verir. Kimyasal yönden iyot diğer halojenlere benzer fakat elektronegatif özelliği daha az belirlidir; hidrojene karşı daha az ilgi gösterir ve daha kolay oksitlenebilir.
Hidrojenle ancak sıcakta birleşir ve bu birleşme bir dengeyle sonuçlanır. Suya veya su buharına etki etmez bununla birlikte iyotlu su oksitlenebilen maddelere etki eder, fakat tiyosülfatı ancak tetratiyonat şekline getirir; bu tepkime serbest iyodun dost tayininde kullanılır. İyot kükürtlü hidrojen çözeltisini oksitler ve amonyakla çok kolay patlayan azot iyodür adında dengesiz katı bir madde verir. Hidrokarbonlar ve organik bileşiklerle doğrudan doğruya iyotlu türevler elde edilmez, fakat çok defa yavaş oluşan bir tahrip etkisi görülür;buda iyodun mikrop öldürücü özelliklerini açıklar.
İyot sıcakta madenlere etki eder. İyotlu su ile çok defa soğukta da bir aşındırma meydana gelir alkali hidroksitlere etkiyen bir iyodür ve iyodat karışımı verir. Ametallere pek fazla etki etmez; bununla birlikte, fosfor, iyot etkisiyle alevlenir. Serbest oksijen bir tepkime vermez fakat ozon, klorlu su, nitrik asit gibi oksitleyici maddeler iyodu iyodik asit haline dönüştürür.
İyot sodyum ve magnezyum iyodürler şeklinde ve az miktarda deniz suyunda bulunur bazı deniz bitkilerinde depo edilir. Laminaria’ların küllerinde 1000kg da 5-10kg iyot bulunur. Fransa’nın Atlantik sahillerinde, İskoçyanın kıyılarında bu yosunların yakılmasıyla elde edilen küllerin üçte ikisi suyla karıştırılarak işlenir. Çok kolay çözünen iyodürler buharlaştırılan bu çözeltide toplanır; koyulaşma sırasında önce potasyum ve sodyum klorürler, sonra sodyum sülfat billurları çöker; iyodürler ana sularda çözelti halinde kalır bunlarda iyot üzerine etki eden sülfür ve sülfitlerin yok edilmesi için sülfirik asitle işlenir ve ortama sadece iyodu açığa çıkaracak kadar klor gönderilir; bunun içinde potasyum klorat ve hidroklorik asit karışımı veya
demir-IIIklorür kullanılır. İyot toplanır ve süblimleştirilerek temizlenir.
Fakat en önemli iyot kaynağı şili güherçilesinin, bileşiminde özellikle sodyum iyodat bulunan billurlaşma sularıdır. Buradaki iyodat kükürt dioksit veya sodyumbisülfitle indirgenir; sonra indirgenen ve bileşimde iyodür bulunan billurlaşma eriyikleri uygun oranda indirgenmemiş ana çözeltilere etki ettirilir; asit bir ortam olduğu için iyodür iyodat tarafından oksitlenir ve bütün iyot açığa çıkar. İyodun alkoldeki çözeltisi antiseptik olarak kullanılır; ametalin kendisi, iyodürlerin özellikle eczacılıkta kullanılan potasyum tuzu ile fotoğrafçılıkta kullanılan gümüş tuzunun üretimine yarar. İyodun antiseptik olan iyodofrom eozin gibi bazı boyar maddeler şeklinde organik türevleride hazırlanır.
ASTATİN
Astat olarak ta bilinir, radyoaktif element; halojenler grubunun en ağır elementidir. Kararlı izotopu olmayan astatin, ilk kez 1940’ta California Üniversitesi’nde Dale R. Corson, K.R. Mac Kenzie ve Emilio Segre tarafından,bizmutun hızlandırılmış alfa parçacıklarıyla bombardımanı sonucunda yapay olarak elde edildi. Sonradan doğal radyoaktif bozunma dizilerinde, çok az miktarlarda da olsa astatinin doğal izotoplarına rastlandı. Bunlar, uranyum ailesinde yer alan astatin-218, toryum ailesinde yer alan astatin-216, aktinyum ailesinde yer alan astatin-215 ile astatin-219’dur. Astatinin bilinen 20 kadar izotopu içinde en kararlısı, yarı ömrü 8,3 saat olan astatin-210’dur.
Astatin izotoplarının yarı ömürleri çok kısa olduğundan, bu izotopların incelenmesi ancak çok küçük miktarlar üzerinde yapılabilir. Astatin-210 ve astatin-211 izotoplarında radyokimyasal izleme yöntemleriyle yapılan araştırmalar sonucunda, elementin bazı kimyasal özellikleri saptanabilmiştir. Genel özellikleri iyoda benzeyen astatin de, iyot gibi, gelişmiş hayvanların tiroit bezinde toplanır. Suda az benzende ve karbontetra klorürde daha çok çözünür.
VIIIA GRUBU ELEMENTLERİ
He (Helyum):
He sembolü ile gösterilen bir elementtir. Atom numarası 2. atomik kütlesi 4,003 a.k.b. dir. Helyum elementi ilk kez güneşte keşfedilmiştir. Adı, güneş anlamına gelen Helios sözünden türetilmiştir. 1868 yılında Janssen, güneş tutulması sırasında güneşin tayfını incelerken o zamana kadar bilinmeyen tayf çizgileri olduğunu anladı. Daha sonra Lockyer ve Frankland bu yeni elemente helyum adını verdiler. 1895 yılında ise, Ramsay uraninit adını alan radyoaktif cevherden helyum elde etmeyi başardı. Daha sonra atmosferde de az oranda helyum bulunduğu anlaşılmıştır. Asıl helyum kaynağı A.B.D.’ de çıkarılan yer gazıdır. Bu gazın en büyük kısmı metan (CH4) olmakla beraber içinde %1 oranında helyum da bulunur. Yeryüzünün başlıca helyum kaynağı bu yer gazıdır.
Helyum radyoaktif bozunmalardan alfa ışıması sırasında oluşur. Gerçekten alfa ışınlarını yapan tanecikler helyum çekirdeklerinden başka bir şey değildir. Bu nedenle helyum doğal radyoaktif cevherlerden çıkar. Bozununan radyoaktif atom çekirdeklerinin salıverdiği alfa tanecikleri yani helyum çekirdekleri ikişer elektron alarak helyum atomlarını meydana getirirler.
Helyum renksiz, kokusuz bir gazdır. Sıvı helyum –283 0C de kaynadığı için helyum gazı tıpkı hidrojen gazı gibi çok güçlükle sıvılaşır. Gaz halinde iken yoğunluğu hidrojenin iki katı kadardır. Helyum atomunun dış kabuğunda iki elektron bulunur. Bir soy gazdır bileşik yapma eğilimi göstermez. Bu nedenle helyum atomları birbiriyle de birleşmez ve helyum molekülleri başka soy gazlar gibi tek atomlu olur. Bazı elementlerle ikili bileşikler çok dayanıksızdır. Adi sıcaklıkta bile bozunur.
Helyum gazı başlıca balonları doldurmakta kullanılır. Bu gaz yanmadığı için hidrojene tercih edilir. Hava hidrojenden 14.4 ağırdır. Buna göre 1 kg. hidrojenle doldurulmuş bir balonu kaldıran kuvvet 14.4-1 = 13,4 kg. olur. Aynı balon helyumla doldurulursa ağırlığı 2 kg. olacaktır. Öyle ise, havanın kaldırma kuvveti 14,4-2 = 12,4 kg. olur. Bu nedenle hidrojen yerine helyum kullanmak kaldırma kuvvetinde büyük bir değişiklik yapmaz. Derin su dalgıçlarına hava yerine %80 helyum ve %20 oksijenden yapılmış bir karışım pompalanır. Çünkü yüksek basınçlarda, kanda havanın azotu önemli miktarda erir. Dalgıç su yüzeyine çıkıp basınç düşünce, tıpkı bir gazozun köpürmesi gibi, kılcal damarlarda azot gazı çıkarak bu damarların çatlamasına yol açabilir. Helyum kanda çok az eridiği için bu tehlike giderilmiş olur.
Neon (Ne):
Sembolü Ne, atom numarası 10, atom tartısı 20,183 a.k.b. ‘dir. 1898 yılında Ramsay ve Travers soy gazlar grubunda bir boşluğun bulunduğunu anlamışlar ve ham argon gazını sıvılaştırıp ayrımsal buharlaştırma ile neon soy gazını bulmuşlardır. Bugün neon havadan doğrudan doğruya elde edilmektedir. Hava sıvılaştırılınca bir kısım azot ile birlikte helyum ve neon gazları sıvılaşmadan geriye kalır. Azot, bu gaz karışımından kimyasal yolla ayrılır. Helyum neon karışımı borularla sıvı hidrojen içinden geçirilir. Neon katılaşır, helyum geçer. Böylece neon elde edilir.
Neon renksiz, kokusuz, hidrojenden 10 defa daha ağır bir gazdır. –2490C de ergir. –2450C de kaynar. Gaz 1 atm. basınç altında –2450C de sıvılaşırken sıcaklık biraz daha düşerse katı neon olur.
Bir soy gazdır. Neon atomları başka atomlarla birleşme eğilimi göstermedikleri gibi birbirleriyle de birleşmezler. Bu nedenle tek atomlu moleküller halinde bulunurlar. Son yıllarda bazı neon bileşikleri bulunmuşsa da bunlar normal sıcaklıkta bile bulunurlar. Neon düşük basınçlı deşarj tüplerinde kırmızı-turuncu ışık yayar. Bu nedenle reklam tüplerinde neon gazı geniş ölçüde kullanılır.
Argon (Ar):
Simgesi Ar, atom numarası 18, atom ağırlığı 39,944’ tür.
1785 yılında Henry Cavendish, atmosferdeki azotun arı bir madde olmadığını buldu. Bu buluş atmosferin 1/120’sini kaplaya yeni bir gazın varlığının ortaya çıkmasını sağladı. 1894’te Lord Rayleigh ve Sir William Ramsey, atmosferdeki azottan 11 litre yeni gaz elde etmeyi başardılar. Ramsey, buna argon adını verdi. Argon, eski Yunanca’da ‘’aylak’’ demektir. Hiçbir kimyasal özelliğini dışa vurmaması, geç bulunmasının başlıca nedenidir. Atmosfer içindeki ağırlık yüzdesi %1,28 ,hacim yüzdesi %0,93’tür.Kaynakwh:
Atmosferde, karbon dioksitin 30 katı argon vardır. Argon, bir atmosfer basınç altında –1850C’de renksiz bir sıvı haline gelir ve –189.40C’de buza benzeyen bir kitle halinde donar.Kaynakwh:
Argon çok düşük bir ısı iletkenliğine sahiptir. Bu özelliği ve devingen bir gaz olmaması nedeniyle elektrik ampullerinin doldurulmasında çok işe yarar. Yüksek sıcaklıkları ölçmeye yarayan gaz termometrelerinde de kullanılır. Argon, sıvılaştırılmış havanın damıtılması ile, ya da – atmosferdeki azotun katılaştırılmasıyla üretilen – nişadır ve nitratın artığı olarak elde edilir.
Kripton (Kr):
Atom numarası 26, atomik kütlesi 83,8 a.k.b. ’dir. e.n., –156.80C, k.n. –152,90C’dir. Kripton 1898 yılında Ramsay ve Travers’in çalışmaları sonucu keşfedilmiştir. Bu bilginler sıvı havanın buharlaştırılması sonucu ele geçen kalıntıda kriptonla birlikte ksenon soy gazını da keşfetmişlerdir. Kripton havada pek az bulunur. Bulunuş oranı 1.000.000 litre havada 1 litre kadardır. Bu gazın da başka soy gazlar gibi dayanıksız bileşikleri, örneğin, hidratları keşfedilmiştir. Kripton, ksenonla birlikte elektrik ampullerini doldurmada kullanılır.
Ksenon (Xe):
Atom numarası 54, atomik kütlesi 131,3 a.k.b. ’dir. e.n., 1120C ve k.n. –107,10C’dir. 1898 yılında Ramsay ve Travers sıvı havanın damıtılmasından sonra kalan kısımda kriptonla birlikte ksenon soy gazını keşfettiler. 20 milyon litre havada ancak 1 litre ksenon vardır. Soy gaz olduğu için bileşik verme eğilimi göstermez. Yine bu nedenle bütün başka soy gazlar gibi tek atomlu moleküller halinde bulunur. Çünkü atomların elektron düzenleri kararlıdır. Elektron alıp-vererek ya da elektron ortaklığı yaparak elektron düzenini bozmayı istemez bununla birlikte, adi sıcaklıkta bile dayanıksız olan bazı ksenon bileşikleri bulunmuştur. Bunlar daha çok birer katılma ürünüdür. Ksenon hidratları bu arada sayılabilir.
Ksenon kriptonla birlikte argon yerine elektrik ampullerini doldurmada kullanılır. Bu suretle elektrik ampulünun ışık verimi artar. Ksenon özellikle projektör lambalarına konur, bu suretle bu lambalarda yüksek ışık verimi sağlanır.
Radon (Rn):
Radyoaktif element. Eskiden niton adı ile bilinirdi. Soy gazlar grubunun son üyesidir. Atom numarası 86, atom tartısı 222 a.k.b., sembölü Rn dir. 1900 yılında keşfedilmiş ve radyum emanasyonu diye adlandırılmıştır. 1908 yılında Ramsay ve Gray, radonu saf halde elde etmişler ve niton adını vermişlerdir. Niton ışıyan anlamına gelir. Gerçekten bu element radyoaktif tir. Radyoaktif ışınlar gönderir. Ancak elemente 1923 yılından beri radon denilmektedir; çünkü radyum çekirdeği bir alfa ışıması ile radonu vermektedir. Radon’un kütle numarası 219 olan izotopuna aktinon, 220 olan izotopuna toron denir. Bunlarda doğada bulunan radyo aktif atomlardır. Radon bilinen gazların en ağırıdır. Litresinin ağırlığı 9,73 gr/litre kadardır. Soy gaz olduğu için değeri sıfırdır. Kimyasal etkinliği yoktur.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder