Elementler ( 1A Grubu )

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 kadar bulunan doğal fransiyum, bugüne değin görülebilir ve tartılabilir miktarlarda bile elde edilememiştir. Bu elementi ilk kez 1939’da Marguerite Perey aktinyum-227 izotopu üzerinde çalışırken buldu; aktinyum-227, negatif beta bozunumuyla elektron salarak toryum-227 izotopuna, yaklaşık % 1 oranındaki bölümü de alfa parçacığı salarak fransiyum-223 izotopuna dönüşür. Aktinyum bozunum dizisinin parçalanma ürünü olduğu için bir zamanlar aktinyum k olarak adlandırılan fransiyum-223, elementin en uzun ömürlü izotopu olmasına karşın yarı ömrü sadece 21 dakikadır. Kütle numaraları 204 ile 224 arasında olan izotopları yapay olarak elde edilmiştir. Doğada çok az bulunduğu için yeterli miktarda ayrılamayan fransiyumda yapay yoldan üretilir ve radyumun nötron bombardımanına tutulmasıyla aktinyum, bu elementin bozunumuyla da eser miktarda fransiyum oluşur. Elementin kimyasal özellikleri de ancak bu eser miktarlar üzerinde özel yöntemlerle incelebilmiştir. Bu incelemelerde gözlenebilen tüm kimyasal davranışları ve +1 değerlikli olması, fransiyumun bir alkali metal olduğunu ve periyodik tabloda sezyumun hemen altında yer alması gerektiğini ortaya koymuştur.