Tabla de Contenidos
Doğal olarak bulabileceğimiz metalik elementlerden sezyum (Cs) en reaktif olanıdır . Periyodik tablonun yaklaşık 55. elementidir ve altıncı periyodun alkali metaline karşılık gelir. Bu metal su ile patlayarak reaksiyona girer ve havadaki nem ile sadece temas bir reaksiyonu tetikleyebileceğinden, inert bir atmosfer altında kapalı kaplarda veya yağa batırılmış olarak dikkatlice saklanmalıdır.
Bir alkali metal olduğundan, bu elementi içeren tüm reaksiyonlar , sezyumun güçlü bir indirgeyici ajan olmasını sağlayan, metalden reaksiyona girdiği kimyasal türlere bir elektron transferi ile karakterize edilir. Sezyumun bir kimyasal reaksiyondan sonra bir parçası haline geldiği tüm bileşiklerde, metal +1 değerlik sergiler.
En reaktif metalin sezyum olduğunu bilen insan, reaktif metal olmanın tam olarak ne anlama geldiğini ve bu reaktivitenin nasıl ölçüldüğünü merak ediyor. Sezyumun neden başka bir metal değil de en reaktif metal olduğunu kendimize de sorabiliriz. Başka bir deyişle, genel olarak elementlerde ve özel olarak metallerde kimyasal reaktiviteyi belirleyen faktörler nelerdir? Bu ve diğer konular bu makalede açıklığa kavuşturulacaktır.
Kimyasal tepkime nedir?
Adından da anlaşılacağı gibi, kimyasal reaktivite, ister bir element ister bileşik olsun, kimyasal bir maddenin kimyasal reaksiyonlara katılma eğiliminin bir ölçüsüdür . Bir elementin veya kimyasal bileşiğin diğerinden daha reaktif olduğunu söylediğimizde , genellikle birincisinin ikincisinden daha hızlı veya daha büyük bir derecede reaksiyona girdiğini kastediyoruz.
Görünüşte basit bir kavram olmasına rağmen, belirsiz olabilir. Bunun nedeni, tüm elementlerin ve tüm kimyasal bileşiklerin zorunlu olarak aynı reaksiyonlara, hatta aynı tip reaksiyonlara katılmamasıdır. Bu, farklı madde türlerinin veya sınıflarının reaktivitelerini karşılaştırmayı kafa karıştırıcı veya zorlaştırır.
Bu anlamda, kimyasal reaktiviteden bahsederken ve farklı elementlerin kimyasal reaktivitelerini karşılaştırırken, onları gruplandırmak ve sadece birbiriyle ilişkili ve aynı kimyasal reaksiyon sınıfına katılabilen elementleri karşılaştırmak gerekir . Elementlerin reaktivite sırasını doğru bir şekilde belirlemenin tek yolu budur. Tam da bu nedenle, en reaktif element olarak sezyumdan bahsederken, onun ait olduğu elementler sınıfına, yani metallere atıfta bulunuyoruz.
Metallerin reaktivitesi nasıl ölçülür?
Farklı elementlerin reaktivitesini karşılaştırmak için referans olarak kullanılacak bir reaksiyon tipi seçilmelidir. Bu reaksiyon, karşılaştırılan grubun tüm elemanları için ortak olmalıdır. Metaller söz konusu olduğunda, genellikle bir test olarak kullanılan reaksiyon, metalin belirli bir bileşikteki hidrojeni değiştirme veya yerini alma eğilimidir.
Bunun bir örneği, metallerin su ile reaksiyonudur; bu sırada metal, moleküler hidrojen ve ilgili metal hidroksit oluşturmak üzere hidrojenin yerini alır. Su ile reaksiyona girecek kadar reaktif olmayan metaller söz konusu olduğunda, bunun yerine nitrik asit veya sülfürik asit gibi mineral asitlerle reaksiyona girerler .
Metalleri önce suya tepkimelerine göre, sonra da mineral asitlere tepkimelerine göre sıraladığımızda, metaller için tepkime serisi denilen şeyi elde ederiz. Bu seriler, diğer şeylerin yanı sıra, bir metalin kimyasal bir bileşikte diğerini değiştirip değiştiremeyeceğini tahmin etmek için kullanılabilir.
Bir metalin reaktivitesini belirleyen faktörler
Farklı kimyasal elementlerin reaktivitesi, onları oluşturan elektronların düzenlenme ve dağılma şekliyle belirlenir. İkincisine elektronik konfigürasyon denir. Tüm elektronlar arasında, metaller de dahil olmak üzere elementlerin farklı kimyasal özelliklerinin en belirleyicisi değerlik elektronları veya son kabuk veya enerji seviyesidir.
Aşağıda, bu elektronik konfigürasyonun, atomik yapının diğer faktörleriyle birlikte, bir metalin reaktivitesini nasıl belirlediği açıklanmaktadır.
Elektronik konfigürasyon
Son zamanlarda bahsedildiği gibi, bir elementin elektronik konfigürasyonu ve özellikle değerlik kabuğunun konfigürasyonu, diğer elementlerle birleştiğinde sergiledikleri değerlikler veya oksidasyon durumları gibi elementlerin birçok kimyasal özelliğinin belirleyicisidir .
Metaller söz konusu olduğunda, bu elementler, çıkarılmalarının çok kolay olduğu atomik orbitallerde bulunan birkaç elektronlu değerlik kabuklarına sahip olmaları ile karakterize edilir. Sezyum durumunda, değerlik kabuğu 6s yörüngesindeki tek bir elektron tarafından oluşturulur. Bu elektron, çok kararlı bir elektronik konfigürasyona sahip bir soy gaz olan Xe’nin elektronlarıyla aynı şekilde dağılmış bir dizi elektronu çevreler.
Bu, sezyumun değerlik kabuğundan yalnız elektronu kaybetmesini kolaylaştırır, böylece bir soy gazın elektronik konfigürasyonunu elde eder.
Etkin nükleer yük
Etkili nükleer yük, bir atomun en dıştaki elektronları tarafından hissedilen gerçek çekici kuvvetin bir ölçüsüdür. Çekirdeğe en yakın olanlardan başlayıp en dıştakilerle devam ederek, bir atomun atomik orbitallerini aşamalı olarak doldurarak, içteki elektronların varlığı, aynı işaretli yükler arasındaki elektrostatik itme nedeniyle dıştakiler üzerinde bir kalkan etkisi gösterir . Bu, değerlik elektronlarının çekirdeğe daha az çekilmesini ve kimyasal reaksiyon sırasında çıkarılmasını çok daha kolay hale getirir.
Sezyumun tek değerlik elektronu 6. enerji seviyesindedir ve diğer 54 iç elektron tarafından korunur. Bu, çekirdeğin söz konusu elektron üzerindeki çekici kuvvetini büyük ölçüde azaltır, bu nedenle çok düşük etkili bir nükleer yük hisseder. Buna karşılık, bu, bu elementin diğer alkali metallere kıyasla daha yüksek reaktivitesini açıklayan bu elektronun çıkarılmasını çok kolaylaştırır.
Atomik radyo
Çekirdeğin çekici kuvvetini azalttıkları için, daha küçük etkili nükleer yüke sahip elementler aynı zamanda daha büyük bir atom yarıçapına sahip olma eğilimindedir . Pozitif çekirdek ve elektronlar arasındaki elektrostatik çekim kuvveti mesafeye bağlı olduğundan, çekirdekten daha uzakta olmak aynı zamanda değerlik elektronları için çekim kuvvetini azaltmaya yardımcı olarak sezyum’u daha reaktif hale getirir.
iyonlaşma enerjisi
İyonlaşma enerjisi, bir atomdan son değerlik elektronunu çıkarmak için gereken enerji miktarının bir ölçüsüdür. İyonlaşma enerjisi, yukarıda belirtilen faktörlerle doğrudan ilişkili bir özelliktir. Sezyum gibi elementler, çekirdeğe daha az sıkı bağlanarak, periyodik tablodaki diğer elementlerden daha düşük iyonlaşma enerjilerine sahiptir.
elektronegatiflik
Son olarak, elektronegatiflik, reaktiviteyi belirleyen başka bir özelliktir. Bu özellik, bir atomun başka bir atomla kimyasal bir bağ oluşturduğunda, bir atomun bağ elektron çiftlerini çekme eğilimini veya yeteneğini ölçer. Bu göreceli bir özelliktir, çünkü kimyasal bağın elektronik yoğunluğunun başka bir atoma bağlandığında kendine ne kadar çekmeyi başardığına bağlı olarak ölçülür; ancak atom yalnızsa, yani bağlı değilken değeri belirlenemez.
Ardından, elektronegatiflik değerleri, iki atom arasında hangisinin elektronları daha büyük bir kuvvetle çekebileceğini tahmin etmemizi sağlar. Sezyum, periyodik tablodaki en az elektronegatif elementlerden biridir, bu nedenle elektronları çekmek yerine, bir katyon oluşturmak için onlardan vazgeçme eğilimi vardır.
Reaktiviteyi Etkileyen Faktörlerin Periyodik Eğilimi
Artık hangi faktörlerin reaktiviteyi etkilediğini ve neden etkilediklerini bildiğimize göre, sezyumun neden en reaktif element olduğunu anlamaya daha iyi hazırız. Bunu yapmak için, periyodik tabloda bir elementten diğerine geçerken bu özelliklerin nispeten tahmin edilebilir davranışlar gösterdiğini dikkate almalıyız. Yani elementlerin periyodik özellikleri ile ilgilenir.
Bir dönem boyunca
Bir periyot boyunca (yani, periyodik tablodaki aynı satır boyunca) hareket ettikçe, çekirdeğin yükü kademeli olarak artar, ancak yeni elektronların hepsi aynı değerlik kabuğunda bulunduğundan, perdeleme etkisi önemli ölçüde artmaz. .
Bu nedenle, bir periyotta sağa doğru gidildikçe etkin nükleer yük artar. Bu aynı zamanda atom yarıçapının küçülmesini de beraberinde getirir. Her iki etki de çekirdeğin değerlik elektronlarını çekme kuvvetini artırmaya katkıda bulunur, bu nedenle iyonlaşma enerjisi de soldan sağa doğru artar.
Yukarıdakilerin tümü, metallerin reaktivitesinin periyodik tabloda soldan sağa doğru azalmasına neden olur, bu da sağdan sola doğru arttığını söylemekle aynıdır. Bu nedenle periyodik tablodaki en reaktif metaller alkali metallerdir.
bir grup boyunca
Periyodik tabloda bir grupta yukarı veya aşağı hareket ettikçe, değerlik elektronlarının bulunduğu kabuk veya enerji seviyesi değişir. Bir grup aşağı indikçe, değerlik kabuğunun altındaki koruyucu elektron kabuklarının sayısı artar, bu da etkili nükleer yükü azaltır ve atomik yarıçapı artırır. Bir grup aşağı inerken elektronegatiflik de azalır, bu da elementlerin daha elektropozitif hale geldiğini söylemekle aynı şeydir.
Yukarıda belirtilen aynı nedenlerle, bu, iyonlaşma enerjisini düşürür ve bir gruptaki alt atomları metaller kadar daha reaktif hale getirir.
Sezyum (Cs) ve Fransiyum (Fr)
Yukarıda açıklanan özelliklerin periyodik eğilimine bakıldığında, en reaktif metalin, periyodik tablonun en solunda ve daha aşağısında olan metal olduğu anlaşılır. Ancak hangi elementin o pozisyonda olduğuna baktığımızda sezyum değil fransiyum olduğunu görürüz.
Öyleyse neden sezyumun en reaktif metal olduğunu söylüyoruz? Fransiyum olması gerekmez mi?
Nitekim, dönemsel eğilimlerin gözlemlenmesi ve teorik hesaplamalara dayanarak, fransiyumun sezyumdan daha reaktif olması gerektiği tahmin edilmektedir. Bununla birlikte, fransiyumun değil de sezyumun en reaktif olarak kabul edilmesinin nedeni, ikincisinin sentetik bir element olmasıdır. Yani, fransiyum doğada mevcut değildir, ancak nükleer füzyon yoluyla bir parçacık hızlandırıcıda sentezlenmesi gerekir.
Tüm sentetik elementler gibi, fransiyum çekirdeği sentezlendikten veya oluşturulduktan sonra, son derece kararsız bir çekirdek olduğu için hızla parçalanır. Bu nedenle, reaktivitesini belirlemek için su veya diğer kimyasallarla reaksiyona sokmak için önemli miktarlarda fransiyum sentezlenemez. Özetle, fransiyumun sezyumdan daha reaktif olması gerektiğini varsayıyoruz, ancak bunu bilmemizin hiçbir yolu yok, bu nedenle reaktivitesini ölçebileceğimiz en reaktif metal elimizde kalıyor.
En reaktif elemente karşı en reaktif metal
Son olarak, en reaktif unsurla ilgili olarak küçük bir yorum yapmaya değer. Başta belirtildiği gibi, reaktivite ancak karşılaştırdığımız maddeler aynı tür karakteristik reaksiyonlara katıldıklarında karşılaştırılabilir.
Bu nedenle, metallerin ve ametallerin tamamen zıt kimyasal reaksiyonlara katıldığı düşünülürse, periyodik tablodaki en reaktif elementten bahsetmek belirsizdir. Bununla birlikte, florin, cama ve diğer genellikle inert malzemelere saldıran bir dizi farklı kimyasal maddeyle bile reaksiyona girme kabiliyeti nedeniyle, genellikle tüm periyodik tablodaki en reaktif element olarak kabul edilir.
Referanslar
BBC. (t.d.). Reaktivite serisi – Reaktivite serisi – GCSE Kimya (Tek Bilim) . BBC Bitesize. https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zcxn82p/revision/1
Chang, R. ve Goldsby, K. (2013). Kimya (11. baskı). McGraw-Hill Interamericana de España SL
Serbest metinler. (2020, 15 Ağustos). Grup 1: Alkali Metallerin Reaktivitesi . Kimya LibreTexts. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Inorganic_Chemistry/
MINEDUC. Acı biber. (t.d.). Metaller tarafından yer değiştiren hidrojen. Metal aktivite serisi. Milli müfredat. https://www.curriculumnacional.cl/portal/Educacion-General/Ciencias-Naturales-1-Medio-Eje-Quimica/CN1M-OA-19/133544:Hidrogeno-desplazado-por-metales-Serie-de-actividad- metallerden
Reaktivite serisi . (2019, 25 Ağustos). Fizik ve kimya . https://lafisicayquimica.com/serie-de-reactividad/
Vedantu. (2020, 6 Ekim). En reaktif metal ?(A) Sodyum(B) Magnezyum(C) Potasyum(D) Kalsiyumdur . Vedantu.Com. https://www.vedantu.com/question-answer/the-most-reactive-metal-is-a-sodium-b-magnesium-class-10-chemistry-cbse-5f7c7d3763e3867bef7676d9
