Periyodik cetvelin bilim insanlarına sağladığı en büyük fayda, bir elementin sadece periyodik cetvedeki yerini bilerek onun hakkında bazı bilgilere anında ulaşabilmektir. Periyodik cetvelin yapısı gereği bir takım özellikler periyodik olarak artar veya azalır. Bu özelliklere periyodik özellikler denir. Periyodik özellikler; atom yarı çapı, iyonlaşma enerjisi, elektron ilgisi, elektronegativite ve metalik-ametalik özellik olarak sıralanabilir. Periyodik özelliklerin hemen hemen hepsi elektronların orbitallere dizilişine bağlı olarak açıklanabilir (ya da daha basit bir yorumla, atomun yarıçap büyüklüğüne bağlıdır).
Periyodik Özellikler
A) Atom Yarı Çapı
Elementlerin çoğu fiziksel özellikleri (erime, kaynama vs) atomun hacmine bağlıdır. Ancak atomların kesin hacmini ölçmek, elektronların kesin olmayan dağılımları yüzünden, zordur. Bu yüzden daha kesin sonuçlar alabilmek için atomların yarı çapları “birbirine kimyasal bağlarla bağlı aynı cins iki atomun çekirdekleri arasındaki uzaklığın yarısıdır” şeklinde tanımlanır. Aşağıdaki görseldeki gibi ölçülür.
Periyodik cetvelde atom yarıçapı şu şekilde değişir:
B) İyonlaşma Enerjisi
Gaz halinde nötral bir atomdan bir elektron uzaklaştırmak için verilmesi gereken enerjiye iyonlaşma enerjisi denir. İyonlaşma enerjisi bir atomun elektronlarından birini koparıp sonsuz uzaklığa götürmek ve bir fazla artı yüklü yeni bir atom iyonu oluşturmak için gerekli enerji olarak da tanımlanabilir. Genel tepkimesi şu şekildedir;
\(Y_{(gaz)}+E_1\to Y^+ +e^-\)
Gaz halindeki nötr bir atomdan bir elektron uzaklaştırmak için gerekli enerji, birinci iyonlaşma enerjisidir ve (İE1) şeklinde gösterilir. “+1 yüklü” iyondan ikinci elektronu uzaklaştırmak için gerekli enerji, ikinci iyonlaşma enerjisidir ve (İE2) şeklinde gösterilir. İyonlaşma olayında önce enerjisi en yüksek yani çekirdekten en uzak olan elektron koparılır.
Yukarıdaki tabloda ilk 20 elementin iyonlaşma enerjilerini görebilirsiniz. İyonlaşma enerjisinin hızlıca arttığı (sıçrama yaptığı) değerler ilgili atomun “değerlik” sayısıdır. Bu sayede atomun periyodik cetvelde “A grubundaki” yerini bilmemizi sağlar.
Periyot Boyunca İyonlaşma Enerjisi Değişimi
İyonlaşma enerjisinin periyot boyunca değişimi düzensizdir. Çünkü soldan sağa doğru gidildikçe atom yarıçapları küçülür, çekirdek yükleri artar; bu durumda iyonlaşma enerjisinin artmasına neden olur. Ancak bazı gruplarda oluşan orbital dizilimlerinden kaynaklı, iyonlaşma enerjisindeki artış düzenli olmaz ve aynı grup içindeki sıralama şu şekilde olur;
1A < 3A < 2A < 4A < 6A < 5A < 7A < 8A
C) Elektron İlgisi
Gaz halinde nötral bir atomun bir elektron yakalaması sırasında açığa çıkan enerjiye elektron ilgisi denir. Elektron ilgisi, atom yarıçapı ya da iyonlaşma enerjisine göre daha az periyodik olmasına rağmen atom yarıçapındaki değişim ile paralellik gösterir. Atom yarıçapı küçüldükçe elektron ilgisi artar.
\(F_{(gaz)}+e^-\to F^- +Enerji\)
Florun elektron ilgisinin değer +328 kj/mol olarak gösterilir. Bir elementin elektron ilgisi değeri çok pozitif ise o elementin elektron kabul etme eğilimi büyüktür.
D) Elektronegativite
Bir atomun kimyasal bağda bağ yapan elektronları kendisine çekme gücüne elektronegatiflik veya elektronegativite denir. Elementlerin elektronegatifliklerini sıralayabilmek için florun elektronegatifliği 4.0 olarak kabul edilmiştir.
E) Metal – Ametal Özellik
Metallerin değerlik elektron sayısı genellikle az ve dolayısıyla iyonlaşma enerjileri düşüktür. Bu sebeple hidrojen hariç 1A grubu elementleri, 2A grubu elementleri, tüm B grubu elementleri, bor hariç tüm 3A grubu metaldir. Periyodik tabloda sağdan sola doğru gidildikçe, metalik özellik özellik azalır. Ancak metalik özellikler birden bitip ametallik özellik başlamaz. Metallerden ametallere geçiş süreci “yarı metaller” ile başlar.