Atomun Tarihçesi

Antikitede ve Ortaçağda Madde
Anlamı ve Atom teorisi
İnsanoğlu en eski çağlardan itibaren maddenin menşeini ve mahiyetini
izah etmeğe çalışmıştır. Eskilerde kâinattaki her şeyin bir tek ana
maddeden (prensipten) geldiği fikri vardı. Bu sebeple eskilerin ve bu
arada bilhassa eski Yunan filozoflarının başlıca çalışmalarını kâinatın
sonsuz karışıklığını az sayıda ana maddeye irca etmek teşkil eder. Eski
Yunan ve Avrupa felsefesinin babası olup Yunan Ege Okulunun kurucusu
olan Milet'li THALES (M.Ö. 640-546), her şeyin sudan geldiğini
farzediyordu. Şüphesiz Thales'e göre mevcut olan şey, sis, su ve toprak
şekillerini alabilmelidir. Thales ana madde olarak suyu almakla,
akıcılık özelliğinde kâinatın esas vasfını düşünmüş ve bu vasfın
mütemadi şekilde değişmesiyle de maddenin gaz, likid ve solid gibi üç
ayrı fiziksel halinin meydana gelebileceğini ifade etmek istemiştir.
Milet Okulundan ve Thales'in talebesi ANAXIMANDROS'a göre her şeyin
menşei olan ana madde müşahhas bir şey olarak düşünülmemelidir; onun bir
tek vasfı vardır ki o da sonsuz ve sınırsız oluşudur. Anaximandros'un
bu düşüncesi asrımıza kadar fizikte yer almış bulunan uydurma «esîr»
mefhumunun ilk tezahürüdür. Anaximandros'un memleketlisi ve talebesi
ANAXIMENES (M.Ö. 585-525 tahminen) için bu ana madde hava, Ege Okulundan
Efesli HERACLITUS (M.Ö. 490-430) için ise ateştir. Sonradan bir tek ana
madde ile bir çok şeyin imkansızlığı karşısında bu tek prensip yerine
dualist sistem ikame edilmiştir. Bu sisteme göre, her şey iyilikle
kötülük, sevgi ile nefret gibi birbirine zıt iki prensibin karşılıklı
birleşmesiyle meydana gelir. Şüphesiz bu da yeter olmayınca Sicilyalı
EMPEDOCLES (M.Ö. 490-430) Ege Okulunun tek ana maddesi yerine dört madde
düşünür: toprak, su, hava, ateş ve bunların yanında iki semevî kuvvet
olan sevgi ve nefret her şeyin temelini teşkil eder. Sevgi unsurları
birleştirir; nefret ise bunları birbirinden ayırır. İleride görüleceği
gibi, Empedocles'in bu fikirleri Aristo tarafından da benimsenmiş ve
hakikattan uzak olmakla beraber Ortaçağda mühim rol oynamıştır.
Menşei bu şekilde tasavvur edilen maddenin tanecikli bir yapıda olduğu
fikri ise en eski bilgilerimizdendir. Filhakika Milâttan önce 1100
yılında Sayda filozoflarının, maddenin bölünemez gayet küçük
parçacıklardan kurulmuş olduklarını düşündükleri hakkında işaretler
vardır. Yine Milâttan 500 yıl önce Hintli filozof KANADA, maddenin her
yönde daimî surette harekette bulunan pek küçük taneciklerden
kurulduğunu ve bunların basit olduğunu, zira maddenin sonsuz bir şekilde
bölünemiyece-
ğini ortaya atmıştır.
Yunan atom teorisi Miletli LEUCIPPUS (M.Ö. 430 tahminen) ve bilhassa
talebesi DEMOCRITUS (M.Ö. 470-400 tahminen) tarafından kurulmuş, Sisamlı
EPICURUS (M.Ö. 306) ve antikitenin en dikkate değer materyalist
sistemiyle De Natura Rerum'un (eşyanın mahiyeti hakkında) müellifi Lâtin
şair ve fizikçisi LUCRETIUS (M.Ö. 90-95) tarafından devam
ettirilmiştir. Bunlara göre madde ancak bir merhaleye kadar bölünebilir.
Artık bölünmesi mümkün olmayan son bölünme kısmına da Epikurus,
Yunancada bölünemez anlamına gelen Atomos'dan Atom adını vermiştir.
Atomlar sert ve doludurlar. Bir cisim bunların birleşmesi ile vücut
bulur, ayrılmasa ile de mahvolur. Atomlar hareketlidirler ve
çarpışmaları neticesinde ısı meydana gelir. Atomların birbirleriyle
birleşme tarzından cisimlerin gaz, likid ve solid halleri meydana gelir.
ARISTO (M.Ö. 384-321), tabiat hakkındaki sezgisel bilgisi pek derin bir
dâhi olmakla beraber maddenin hakikî mahiyetini kavrayamamıştır. Onun
fikrince hakikatte madde yoktur. Eşyayı ancak özellikleriyle
tanıyabildiğimize ve bunlarla farklılandırabildiğimize göre, ancak bu
özellikler prensip yahut element olarak düşünülebilir. Yani elementler
ayrı ayrı özelliklerden ibarettir. Aristo her şeye uygun gelen
özellikler araştır-mış ve bunların sıcak ve soğuk, kuru ve yaşta
bulunduğunu sanmıştır. Bunlar ikişer ikişer birleştirildiklerinde altı
çift elde edilir. Fakat bunlardan soğukla sıcak ve kuruyla yaş
birbirinin zıttı olduğu için yok edilir ve neticede dört tane kalır.
Soğuk ve yaş suyu (likid olan şey), soğuk ve kuru toprağı (solid olan
şey), yaş ve sıcak havayı (gaz olan şey), kuru ve sıcak ateşi (yanan
şey) teşkil eder. İşte ortaçağda pek büyük bir rol oynamış olan
Aristo'nun dört element teorisinin menşei budur. Şüphesiz bunlar bugünkü
manâda birer element değildirler. Zira bugünkü manâda bir element,
başka cisimlerin birleşiminde bulunan cisimlerdir. Aristo'nun
elementleri ise, muayyen ve temel özellikleri gösteriyordu. Böyle bir
felsefe yardımıyla herhangi bir olayın sayı ile ve ölçü ile ifadesi
mümkün değildi.
Ortaçağda (476-1453) Şark simyacıları Aristo'nun dört elementine cıva,
kükürt ve tuz gibi üç element daha ilâve ederler. Yalnız bunlarla bugün
aynı adı taşıyan cisimler arasında hiçbir münasebet yoktur. Bunlar
cisimlerde az çok bulunurlar. Kükürt, cisme ateşte bozulabilme ile
rengini ; cıva, metalik manzara ile eriyebilmeyi ; tuz da, lezzeti ve
çözünebilmeyi verir.
Ortaçağ, ortaya atılan bu saçma teorilerden dolayı ilim tarihinde
karanlık bir devre olarak yer almıştır.
İlmi bütün bunlardan ilk defa kurtaran ve kimyasal elementin modern
mânasını ilme sokan ROBERT BOYLE (1626-1691) olmuştur. Boyle denel
temelden yoksun bir hipotezi kabul etmeyi kesin olarak reddetmiştir.
Boyle, madde kavramıyla düşünen bir bilgindir. Ona göre elementleri
özellik olarak değil madde olarak almak lâzımdır. Element demek, sadece
daha basit maddelere ayrılamayan madde demektir. Öteki cisimler bunların
bileşikleridir. Bu bakımdan Boyle'a ilk kimyacı gözüyle bakılabilir.
Boyle bir atomistikçidir. Fakat henüz kantıtatif kimya çağına girilmemiş
olduğundan bir çok düşünceleri felsefî mahiyette kalmıştır. Bununla
beraber, Boyle'un araştırmaları tesadüfün mahsulü şeyler değildir. The
Sceptical Chemist adlı eserinden de anlaşıldığı gibi, bunlar düşünülmüş
ve muhakeme edilmiş işlerdir.
Boyle sayesinde neticeye epeyce yaklaşılmış iken XVIII. Yüzyıl
kimyacıları, mevcut vakâları hiç düşünmeden ve üstelik bunlarla çelişme
halinde olmasına rağmen eski Yunandan kalma bir zihniyet mirasıyla genel
fikirler başvurmuşlardır. XVIII. Yüzyıl STHAL'ın flogiston devridir. Bu
teoriye göre, her yanıcı cisim, biri yanıcı olmayan sabit bir madde ile
(kül, toprak) öteki yanıcı bir prensip yani flogiston yahut
flogistikten ibarettir. Flogiston maddî birleşim bakımından çok
yanlıştır ; bizi element ve birle-şik cisim hakkında yanlış düşüncelere
götürür. Meselâ metaller birleşik, oksitler ise basit cisimlerdir. Üç
çeyrek yüzyıl zarfında kimyaya hâkim olan bu teori, element mefhumunun
gelişmesine hiç de müsait değildi ; zira maddenin temel özelliği olan
kütleyi hiç göz önüne almıyordu.
Yeni kimyanın kurucusu büyük âlim LAVOISIER ile kantitatif kimya çağı
doğmuş ve flogiston teorisi ortadan kalkmıştır. Lavoisier ile madde
gerçek manâsını almış ve elementin kantitatif tarifi verilmiştir.
Lavoisier için element, eldeki vasıtalarla ayrıştırılamayan cisimdir.
Ancak maddenin gerçek anlamı anlaşıldıktan ve elementin gözlem ve
denemeye uygun doğru bir tarifi verildikten sonradır ki modern
atomistik'in doğuşu beklenebilirdi ve gerçekten de öyle olmuştur.

Yeni Atom Teorisi

Eskilerin atomistik kavrayışıyla bugünkü arasında büyük fark vardır.
Eskisi tamamiyle felsefîydi ve hiçbir deneye dayanmıyordu. Halbuki bir
teorinin deneye ve gözleme dayanması lâzımdır. Bir teori mevcut vakâları
tarif ve aralarındaki bağları tayin ettiği ve yeni vakâları önceden
tahmin edebildiği takdirdedir ki ilmî bir mahiyet alır.
Eskiler göze çarpan vakâlara bakmaksızın, içinde mantık çelişmeleri
bulunmamak şartı ile genel prensipler kurmaya çalışmışlardır. Eskiler
uzun yıllar maddenin gerçek anlamını anlamaya bir türlü
yanaşmamışlardır. Hatta bazı müellifler, eski Yunan filozoflarının
kâinatı bir ilim adamı gibi değil, bir şair gibi temaşa ettiklerini
söyler ve bunun sebebini o vakitler el işlerinin âdi işlerden
addolunduğu için âlim ve filozofların bu işlere tenezzül etmemesinde
bulurlar (*). O halde hiçbir denel temele dayanma-yan ve tamamiyle
felsefî olan düşünceleri ve bu arada atom kavramları bilgilerimiz
üzerinde hiçbir rol oynamamıştı denilebilir. Üstelik Democritus'un
atomları sert, tarif olarak bölünemez (atomos = bölünemez) ve esas
itibariyle de doludurlar. Halbuki bugün biz atom için, içinde karışık
bir teşkilât, karışık kuvvet alanları, daha küçük tanecikler ve bunların
arasında büyük boşluklar bulunan bir yapı tasavvur ediyoruz.
(*) Adnan Adıvar, İlim ve din
Atom ve molekül kavramlarının bugünkü mânasıyla ilimde yer alabilmesi
için aşağı yukarı iki bin sene geçmiştir. BERNOULLI (1738) de, gazların
birbirinin aynı, daimî surette harekette bulunan fakat uzak mesafe-lerde
birbirine tesir etmiyen küçük taneciklerden yapılmış olduklarını
bunların bulundukları kabın kenarlarına çarpmalarından basıncın husule
geldiğini izah etmiş ve bu suretle de gazların kinetik teorisinin
temelini atmıştır.
Atomistik'in ilmî hüvviyetiyle ilimde yer alabilmesi, tereddütsüzce
söylenebilir ki, kimyacılar sayesinde mümkün olmuştur. Bizim için modern
atom teorisinin baş kurucusu, kimyanın ilerlemesinde büyük rolü olan
JOHN DALTON (1808)'dur.
Lavoisier tarafından modern kimyanın temelleri atıdıktan sonra Dalton,
zamanında bilinen kimya kanunlarını (Dalton'un artan oranlar,
GAY-LUSSAC'ın gazlar ve PROUST'un sabit oranlar kanunlarıdır) izah
edebilmek için atom bilgisine kesin bir anlam vermiştir. «New System of
Chemical Philosophy» adlı değerli eserinde atom teorisinin esaslarını
izah etmiştir. Bu teorinin esası şöyledir: Bütün kimyasal elementler
gayet ufak taneciklerden yani atomlardan kurulmuştur. Atomlar kimyasal
reaksiyon-larda bölünmeksizin kalırlar. Bir elementin aynıdır ve
hususiyle aynı kütleye maliktir. Halbuki çeşitli elementlerin atomları
farklıdır. Kimyasal bileşikler, kendilerini kuran elementlerin
atomlarından meydana gelmişler-dir. Bunların belli sayıda birleşmesinden
moleküller meydana gelir. Bu şekilde ifade edilen atom hipotezi sabit
oranlar kanununu pek iyi izah ediyordu.
Dalton'un eseri daha sonra bir çok bilginler tarafından geliştirilerek
devam ettirilmiştir. Yaklaşık bütün gazlara uygulanabilen Boyle-Mariotte
ve Gay-Lussac kanunlarını izah edebilmek için AVOGADRO ( 1811) da,
kendi adını taşıyan hipotezini ifade etmiştir. Bu hipoteze göre: «Aynı
temperatur ve basınç şartlarında çeşitli gazların eşit hacimlerde daima
eşit sayıda molekül bulunur. » Bu hipotezin, daha doğrusu bu kanunun
önemine AMPÈRE tarafından da işaret edilmiştir.
0°C da ve 760 mm cıva basıncında gaz halinde 22,4 litrede mevcut molekül
sayısına Avogadro Sayısı adı verilmiş ve "N" harfiyle gösterilmiş-tir. O
halde bütün saf cisimlerin birer molekül gramlarında daima Avogadro
sayısı kadar molekül bulunduğu gibi basit cisimlerin birer atom
gramlarında da Avogadro sayısı kadar atom vardır.
Avogadro ve Ampère'in fikirleri atom teorisine ilmî bir mahiyet vermiş
ve çok önemli olan Avogadro sayısı sabitinin bir yüzyıl sonra
ölçülmesiyle de atomistik'in parlak bir gerçekleşmesi sağlanmıştır.
Maddenin atom hipotezine dayanan ve bu teorinin lehine kaydedilen bu
önemli neticeler, atomların mevcudiyetlerinin doğrudan doğruya denel bir
gerçekleşmesini verememekteydi. Bu husustaki denemeler ise gayet yavaş
olmuştur. Bunlardan ilki JEAN PERKIN (1909) tarafından yapılmış olup
Avogadro sayısı için 6.10²³ e yakın bir değer bulunmuştur. Bulunan bu
değerle, gazların kinetik teorisinden elde edilen değer arasındaki
uyarlık, yalnız kinetik teorinin temel hipotezlerinin doğruluğunu değil,
moleküllerin varlığının da parlak bir delilini vermiştir. Bilhassa şu
son yarım yüzyıl içinde maddenin yapısına dair olan başka denemelerle
teorik düşünceler atom ve moleküllerin gerçek birer varlık olduklarını
hiçbir şüpheye yer bırakmayacak bir şekilde ispat etmiştir. Daha 1910
dan itibaren cisimlerin birer molekül gramlarında aynı sayıda molekülün
bulunduğu birbirinden tamamıyla farklı çeşitli metodlarla meydana
konulmuş ve bunlar hep aynı mertebeden değerler vermişlerdir.
Bugün Avogadro sayısı için

N = (6,02308 ± 0,00036) x 1023 (g mol)-1

değeri kabul edilmektedir. Ekseriya 6,02 X 1023 değeri de alınır.

Atomun Fiziksel yapısı

Atomun yapısı hakkında ilk denel bilgi ERNEST RUTHERFORD
tarafından, 1911 de, alfa partiküllerinin katı cisimlerden geçişleri
sırasında uğradıkları sapmaların keşif ve izahı sayesinde mümkün
olmuştur. Bu suretle bir atomun, merkezde atomun bütün kütlesini, gayet
küçük ve pozitif elektrik yüklü bir çekirdekle bunun etrafında ve
çekirdeğin yükünü nötralleştirecek sayıda elektronun dönmekte oldukları
modeli verilmiştir. Eğer bir atomun çekirdeği dışındaki elektronların
sayısı Z ise, bir elektronun yükü e olduğuna göre çekirdeğin pozitif
yükü Z e dir. Bir atomun karakteristiği olan Z ye o atomun ait olduğu
elementin atom numarası denmiştir. Daha 1869 da MENDELEYEFF,
elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki benzerlikleri göz
önüne alarak elementlerin atom tartılarına göre sıralandıklarında,
özelliklerinin periyodik bir tarzda tekrarlandığını görmüş ve bu gün de
kendi adını taşıyan, elementlerin periyodik sistemini kurmuştur. Uzun
zaman bu devriliğin mahiyeti anlaşılamamıştır. Fakat X ışınları
spektrumu MOSELEY kanunu sayesinde (1913) elementlerin sıralanmalarının
atom ağırlıklarına göre değil, atom ağırlıklarıyla beraber giden fakat
onu her yerde takip etmeyen atom numarasına dayandığı denel olarak
meydana konulmuştur. Bir elementin Z si aynı zamanda onun periyodik
sistemdeki yer numarasıdır.
Rutherford'un atom modeli bazı itirazlara uğramıştır. Gerçekten de bu
atom modeli klâsik elektromangetik teorilere göre kararsızdır. Çünkü
elektronların çekirdek etrafında dönmeleri lâzımdır, aksi taktirde
pozitif olan çekirdek üzerine düşmeleri icap eder. Diğer taraftan,
elektronlar döndükleri taktirde enerji kaybederler, bunun neticesi ise
yörüngeleri gittikçe küçüleceğinden nihayet çekirdeğin üzerine düşmeleri
lâzım gelecektir. Rutherford teorisini bu çıkmazdan NIELS BOHR
kurtarmıştır (1913). Bohr, MAX PLANCK'ın 1900 de enrejinin süreksiz bir
tarzda quantum şeklinde alınıp verildiğini ifade eden quantum teorisine
dayanmak suretiyle Rutherford atom modelini bazı postulat'larla
tamamlamıştır. Böylece Rutherford-Bohr atom modeli meydana gelmiştir.
Bu atom modeliyle başta hidrojenin olmak üzere bazı elementlerin
spekturumlarıyla Rydberg sabitinin menşei izah edilmekle beraber bir çok
denel neticeler izah edilemediği gibi Bohr postulat'larının biraz sunî
olduğu da meydana çıkmıştır. Bu model daha sonra SOMMERFELD atom modeli
ile tamamlanmak istenmiştir. Bohr atom modelindeki elektronların
dairesel yörüngeleri yanında eliptik yörüngelerin de bulunduğu
düşünülmüştür. Gerek bu model ve gerekse elektronların hareketlerine
izafiyet düzeltilme-sini de ilâve etmekle beraber spekturumların tam
izahı mümkün olamamıştır.
GOUDSMIT ve UHLENBECK, 1924 de, elektronun çekirdek etrafındaki
hareketinden başka kendi etrafında da döndüğü (spin) hipotezini ortaya
atmışlardır. Bu hipotez çok verimli neticeler sağlamış ve tayfların tam
olarak izahı da mümkün olmuştur.
PAULI, 1925 de, kendi adını taşıyan exclusion prensibi sayesinde bir
atomun çekirdek dışı elektronlarının dağılımının aritmetiğini ve
elementle-rin periyodik sisteminin anahtarını vermiştir.
Bu gün bir atomun çekirdek dışı hakkındaki bilgilerimiz bilhassa dalga
ve quanta mekanikleri sayesinde tamdır. Atomun kabuğunu ilgilendi-ren
bütün özelliklerin izahı mümkündür. Dalga mekaniği, ışığın mahiyeti
hakkında uzun zamandır mevcut olan dalga ve korpüsküler paradoksal hale
son vermek için 1923 de LOUIS DE BROGLIE tarafından kurulmuş ve bilhassa
SCHRÖDINGER tarafından geliştirilmiştir. Quanta mekaniği ise HISENBERG
tarafından kurulmuş ve BORN, JORDAN, DIRAC tarafından geliştirilmiştir.
Dalga mekaniğinde, harekette bulunan bir taneciğe bir faz dalgasının
refakat ettiği kabul edilir. Bu netice hızlandırılmış elektronları
muhtelif billûrlar üzerine göndermek suretiyle önce DAWISSON ve GERMER ;
sonra G.P. THOMSON ve daha sonra da PONTE tarafından denel olarak ispat
edilmiştir.
Atomun yapısı hakkındaki bilgilerimizin gelişmesi üzerine KOSSEL (1910),
LEWIS-LANGMUIR ve başkalarının çalışmaları sayesinde «valans
(değerlik)» kavramı izah şeklini bulmuş ve bu sayede bilhassa organik
kimyanın büyük gelişmesi sağlanmıştır.
Atom için olduğu gibi çekirdek için de bir yapı araştırılmıştır.
İnsanoğlu daima kâinatın sonsuz karışıklığını az sayıda prensibe irca
etmeye çalışmıştır. Eskiden beri bütün cisimlerin müşterek bir tipten
teşekkül oldukları hakkında hipotezler ileriye sürülmüştür. Daha 1815 de
İngiliz doktoru PROUT, çeşitli elementlerin, en basit element olan
hidrojen atomlarının yoğunlaşmasından teşekkül etmiş oldukları
hipotezini ileriye sürmüştür. Bu hipoteze göre esasta madde birliği
vardır ve temel madde de hidrojendir. Bu hipotez doğru ise, cisimlerin
atom ağırlıklarının hidrojenin-kinin tam katı olması lâzımdır. Prout'un
bu tam sayılar hipotezi bazı elementlere uyuyor, bir çoklarına ise
hiçbir suretle uymuyordu. Meselâ atom ağırlığı 35,46 olan klor bunun
tipik bir misâliydi. Bu sebepten Prout hipotezi ifade edildiği devirde
kabul edilmemiştir.
J.J. THOMSON ve ASTON (1919), kütle spektrografı metoduyla yaptıkları
denemeler neticesinde, o zamana kadar basit olarak düşünülen bir çok
cisimlerin gerçekte atom ağırlıkları farklı cisimlerin karışımı
olduklarını meydana koymuşlardır. Bu suretle daha önce radioelementler
hakkında SODDY'nin bulmuş olduğu izotopluk kavramı âdi elementler
halinde de meydana konulmuştur. Bu izotoplar çekirdeklerinde aynı sayıda
proton içerirler. Yani Z leri aynıdır Mendeleyeff cetvelinde aynı yeri
işgal ederler, kimyasal özellikleri aynıdır, ancak fiziksel
özellikleriyle fark edilirler. O halde izotop atomlarının
çekirdeklerinde aynı sayıda protona karşılık farklı sayıda nötron
vardır. Böylece klorun 35,46 atom tartısı bir ortalama atom tartısıdır
ve atom tartıları 36 ve 37 olan iki izotopun 3/1 oranında karışımından
ibarettir. İzotopları atom tartılarının tam sayılara eşit olmasının
ispatıyla, Prout'un tam sayılar hipotezi yüzyıl sonra denel olarak
gerçekleşmiştir. Klor halinde Z = 17 dir. O halde atom tartısı 35 olan
klor çekirdeğinde 17 proton ve 35 - 17 = 18 nötron ; 37 izotopunda ise
17 proton ve 37 - 17 = 20 nötron olacaktır. Atomlar nötr olduklarından,
bunların çekirdek dışlarında da 17 şer elektronları bulunur.
Çekirdeklerin kütleleri proton ve nötronunkinin tam katlarından ibaret
olmalıdır. Halbuki çekirdeklerin kütleleri, kendilerini teşkil eden
proton ne nötronların kütleleri toplamından, pek az da olsa, daima daha
küçük bulunmuştur. Bu kütle noksanlığının, tanecikler birleşirken
Einstein'ın E = mc2 ilişkisine göre bir miktar enerji kaybetmelerinden
ileri geldiği tespit edilmiştir. Bir çekirdeğin sağlamlığının bu kütle
noksanlığının fazlalığıyla arttığı görülmüş ve çekirdekler buna göre bir
sınıflandırmaya tabi tutulmuştur. Ağır ve çok hafif çekirdeklerin
kararsız, orta ağırlıktakilerin ise en sağlam oldukları görülmüştür.
Nitekim çok ağır atomlu olan çekirdekler tabiî radioaktiftir ve
kendiliklerinden parçalanırlar.








PERİYODİK DİZGE

19. yüzyıl başlarında kimyasal çözümleme yöntemlerinde hızlı gelişmeler
elementlerin ve bileşiklerin fiziksel ve kimyasal özelliklerine ilişkin
çok geniş bir bilgi birikimine neden oldu. Bunun sonucunda bilim
adamları elementler için çeşitli sınıflandırma sistemleri bulmaya
çalıştılar. Rus kimyacı Dimitriy İvanoviç Mendeleyev 1860'larda
elementlerin özellikleri arasındaki ilişkileri ayrıntılı olarak
araştırmaya başladı ; 1869'da, elementlerin artan atom ağırlıklarına
göre dizildiklerinde özelliklerinin de periyodik olarak değiştiğini
ifade eden periyodik yasayı geliştirdi ve gözlemlediği bağlantıları
sergilemek için bir periyodik tablo hazırladı. Alman kimyacı Lothar
Meyer de, Mendeleyev'den bağımsız olarak hemen hemen aynı zamanda benzer
bir sınıflandırma yöntemi geliştirdi.
Mendeleyev'in periyodik tablosu o güne değin tek başına incelenmiş
kimyasal bağlantıların pek çoğunun birlikte gözlemlenmesini de olanaklı
kıldı. Ama bu sistem önceleri pek kabul görmedi. Mendeleyev tablosunda
bazı boşluklar bıraktı ve bu yerlerin henüz bulunmamış elementlerle
doldurulacağını ön gördü. Gerçekten de bunu izleyen 20 yıl içinde
skandiyum, galyum ve germanyum elementleri bulunarak boşluklar
doldurulmaya başlandı.
Mendeleyev'in hazırladığı ilk periyodik tablo 17 grup (sütun) ile 7
periyottan oluşuyordu ; periyotlardan, potasyumdan broma ve rubidyumdan
iyoda kadar olan elementlerin sıralandığı ikisi tümüyle doluydu ; bunun
üstünde, her birinde 7 element bulunan (lityumdan flüora ve sodyumdan
klora) iki kısmen dolu periyot ile altında üç boş periyot bulunuyordu.
Mendeleyev 1871 de tablosunu yeniden düzenledi ve 17 elementin yerini
(doğru biçimde) değiştirdi. Daha sonra Lothar Meyer ile birlikte, uzun
periyotların her birinin 7 elementlik iki periyoda ayrıldığı ve 8. gruba
demir, kobalt, nikel gibi üç merkezi elementin yerleştirildiği 8
sütunluk yeni bir tablo hazırladı.
Lord Rayleigh (Jonh William Strutt) ve Sir William Ramsay'in 1894 den
başlayarak soygazlar olarak anılan helyum, neon, argon, kripton, radon
ve ksenonu bulmalarından sonra, Mendeleyev ve öbür kimyacılar periyodik
tabloya yeni bir "sıfır" grubunun eklenmesini önerdiler ve sıfırdan
sekize kadar olan grupların yer aldığı kısa periyotlu tabloyu
geliştirdiler. Bu tablo 1930'lara değin kullanıldı.
Daha sonraları elementlerin atom ağırlıkları yeniden belirlenip
periyodik tabloda düzeltmeler yapıldıysa da, Mendeleyev ile Meyer'in
1871 deki tablolarında özelliklerine bakılarak yerleştirilmiş olan bazı
elementlerin bu yerleri, atom ağarlıklarına göre dizilme düzenine
uymuyordu. Örneğin argon - potasyum, kobalt - nikel ve tellür - iyot
çiftlerinde, birinci elementlerin atom ağırlıkları daha büyük olmakla
birlikte periyodik sistemdeki konumları ikinci elementlerden önce
geliyordu. Bu tutarsızlık atom yapısının iyice anlaşılmasından sonra
çözümlendi.
Yaklaşık 1910'da Sir Ernest Rutherford'un ağır atom çekirdeklerin- den
alfa parçacıkları saçılımı üzerine yaptığı deneyler sonucunda çekirdek
elektrik yükü kavramı geliştirildi. Çekirdek elektrik yükünü elektron
yüküne oranı kabaca atom ağırlığının yarısı kadardı. A. van den
Broek 1911'de, atom numarası olarak tanımlanan bu niceliğin elementin
periyodik sistemindeki sıra numarası olarak kabul edilebileceği görüşünü
ortaya attı. Bu öneri H.G.J. Moseley'in pek çok elementin özgün X ışını
tayf çizgi- lerinin dalga boylarını ölçmesiyle doğrulandı. Bundan sonra
elementler periyodik tabloda artan atom numaralarına göre sıralanmaya
başladı. Periyodik sistem, Bohr'un 1913'te başlattığı atomların elektron
yapıları ve tayfın kuvantum kuramı üzerindeki çalışmalarla açıklığa
kavuştu.
Periyotlar. Periyodik sistemin bugün kullanılan uzun Periyotlu
biçiminde, doğal olarak bulunmuş ya da yapay yolla elde edilmiş olan 107
element artan atom numaralarına göre yedi yatay periyotta sıralanır ;
lantandan (atom numarası 57) lütesyuma (71) kadar uzanan lantanitler
dizisi ile aktinyumdan (89) lavrensiyuma (103) aktinitler dizisi bu
periyotların altında ayrıca sıralanır. Periyotların uzunlukları
farklıdır. İlk periyot hidrojen periyodudur. Ve burada hidrojen (1) ile
helyum (21) yer alır. Bunun ardından her birinde 8 element bulunan iki
kısa periyot uzanır. Birinci kısa periyotta lityumdan (3) neona (10)
kadar olan elementler, ikinci kısa periyotta ise sodyumdan (11) argona
(18) kadar olan elementler yer alır. Bunları, her birinde 18 elementin
bulunduğu iki uzun periyot izler. Birinci uzun periyotta potasyumdan
(19) kriptona (36), ikinci uzun periyotta rubidyumdan (37) ksenona (54)
kadar olan elementler bulunur. Sezyumdan (55) radona (86) kadar uzanan
32 elementlik çok uzun altıncı periyot, lantanitlerin ayrı tutulmasıyla
18 sütunda toplanmıştır ve özellikleri birinci ve ikinci uzun
periyottaki elementlerinkine çok benzeyen elementler bu elementlerin
altında yer alır. 32 elementlik en son uzun periyot tamamlanmamıştır. Bu
periyot ikinci en uzun periyottur ve atom numarası 118 olan
elementlerle tamamlanacaktır.
Gruplar. Helyum, neon, argon, kripton, ksenon ve radondan oluşan altı
soy gaz, tümüyle dolu altı periyodun sonunda yer alır ve bunlar
periyodik sistemin 0 grubunu oluştururlar. Lityumdan flüora ve sodyumdan
klora kadar uzanan ikinci ve üçüncü periyottaki yedişer element ise
sırasıyla I., II., III., IV., V., VI., VII. grupları oluştururlar.
Dördüncü periyotta yer alan, potasyumdan broma kadar sıralanan 17
elementin özellikleri farklıdır. Bunların periyodik sistemde 17 alt grup
oluşturdukları düşünülebilir, ama bu elementler geleneksel olarak 15
alt grupta toplanırlar ve demir, kobalt, nikel ve bundan sonraki
periyotta benzer özellikte olan elementler tek bir grupta, VIII. Grupta
yer alırlar. Potasyumdan (19) manganeze (25) kadar olan elementler
sırasıyla Ia, IIa, IIIa, IVa, Va, VIa, VIIa alt gruplarında, bakırdan
(29) broma (35) kadar olan elementler de Ib, IIb, IIIb, IVb, Vb, VIb,
VIIb, alt gruplarında toplanırlar.
I. grup alkali metaller grubudur ; lityum ve sodyumun yanı sıra
potasyumdan fransiyuma kadar inen metalleri kapsayan bu grup, farklı
özelliklere sahip Ib grubu metallerini içermez. Aynı biçimde,
berilyumdan radyuma kadar inen elementleri kapsayan II. grup toprak
alkali metallerdir ve IIb grubundaki elementleri kapsamaz. III. grubu
oluşturan bor grubu elementlerinin özellikleri, IIIa grubunun mu yoksa
IIIb grubunun mu, bu grupta yer alacağı sorusuna kesin bir yanıt
getirmez, ama çoğunlukla IIIa grubu elementleri bor grubu olarak
düşünülür. IV. grubu karbon grubu elementleri oluşturur ; bu grup
silisyum, kalay, kurşun, gibi elementleri kapsar. Azot grubu elementleri
V. grupta toplanmışlardır. VI. grup oksijen grubu elementlerinden, VII.
grup ise halojenlerden oluşur.
Hidrojen elementi bazı tablolarda Ia grubunda gösterilmekle birlikte
kimyasal özellikleri alkali metallere ya da halojenlere çok benzemez ve
elementler arasında benzersiz özelliklere sahip tek elementtir. Bu
nedenle hiç bir grubun kapsamında değildir.
Uzun periyotların (4., 5. Ve 6. periyotlar) orta bölümünde yer alan
IIIb, IVb, Vb, VIIb, Ib gruplarındaki ve VIII. gruptaki 56 elemente
geçiş elementleri denir.

Bir Periyotta Soldan Sağa Doğru Gidildikçe ;

a) Atom no, kütle no, proton sayısı, atom kütlesi, nötron sayısı,
elektron sayısı, değerlik elektron sayısı artar.
b) Atom çapı ve hacmi küçülür.
c) İyonlaşma enerjisi artar.
d) Elektron ilgisi ve elektronegatifliği artar. (8A hariç)
e) Elementlerin metal özelliği azalır, ametal özelliği artar. (8A hariç)
f) Elementlerin oksitlerinin ve hidroksitlerinin baz özelliği azalır,
asitlik özellik artar. (8A hariç)
g) Elementlerin indirgen özelliği azalır, yükseltgen özelliği artar. (8A
hariç)

Bir Grupta Yukarıdan Aşağıya Doğru İnildikçe ;

a) Proton sayısı, nötron sayısı, elektron sayısı, çekirdek yükü, Atom
no, Kütle no artar.
b) Atom çapı ve hacmi büyür.
c) Değerlik elektron sayısı değişmez.
d) İyonlaşma enerjisi, elektron ilgisi ve elektronegatiflik azalır.
e) Elementlerin metal özelliği artar, ametal özelliği azalır.
f) Elementlerin, oksitlerin ve hidroksitlerin baz özelliği artar, asit
özelliği azalır.
g) Elementlerin indirgen özelliği artar, yükseltgen özelliği azalır.