Döbereiner üçlüleri: üçlü gruplar halinde gelen elementler

Johann Döbereiner kimdi?

Johann Wolfgang Döbereiner (1780–1849), Jena Üniversitesi'nde kimya profesörü olmadan önce eczacı olarak yetişen bir Alman kimyacıydı. Ayrıca, hidrojen gazı akımının platinle temas edince alev aldığı, 1823 tarihli erken bir çakmak olan ve katalizörün ilk pratik kullanımlarından biri sayılan Döbereiner lambasıyla anılır.

Stronsiyumdan bir ipucu

1817'de Döbereiner stronsiyum hakkında ilginç bir şey fark etti. Atom ağırlığı kalsiyumunki ile baryumunkinin neredeyse tam ortasına düşüyordu ve kimyası da ikisinin arasındaydı: üç metal benzer bileşikler oluşturur ve stronsiyumun davranışı iki akrabasının arasında yer alır. Ancak tek bir örnekle bu kolayca bir tesadüf olabilirdi.

1829 üçlüleri

1829'da Döbereiner fikrin daha kapsamlı bir sürümünü yayımladı. Elementlerin kimyasal olarak benzer olduğu ve ortadaki atom ağırlığının dıştaki ikisinin ortalamasına yakın olduğu birkaç üçlü grubu, yani üçlüyü tanımladı. Modern atom ağırlıklarıyla örüntüyü kontrol etmek kolaydır. Kalsiyum (40,1), stronsiyum (87,6) ve baryum (137,3): kalsiyum ile baryumun ortalaması 88,7'dir, yani stronsiyuma yakındır. Klor (35,5), brom (79,9) ve iyot (126,9): dıştaki ikisinin ortalaması 81,2'dir. Lityum (6,9), sodyum (23,0) ve potasyum (39,1): ortalama 23,0'dır, neredeyse tam olarak sodyumun ağırlığıdır. Kükürt, selenyum ve tellür dördüncü bir üçlü oluşturdu.

Fiziksel özellikler de aynı sırayı izledi. Klor bir gaz, iyot bir katıdır; yalnızca üç yıl önce keşfedilen brom ise aradaki sıvıdır; üç halojenin rengi koyulaşır ve tepkimeye yatkınlığı aynı sırayla azalır.

Üçlülerin gösterdiği şey

Üçlüler, atom ağırlığının bir elementin davranışıyla bağlantılı olduğunun ilk kanıtları arasındaydı. Ayrıca elementlerin doğal ailelere ait olduğunu da gösterdiler. Döbereiner'in üçlülerinin her biri bugün de modern tabloda tek bir sütunda birlikte durur: 1. gruptaki alkali metaller, 2. gruptaki toprak alkali metaller, 16. gruptaki kalkojenler ve 17. gruptaki halojenler.

Bugün ortalamaların neden tuttuğunu görebiliyoruz. Her üçlünün üç üyesi atom numarasında eşit aralıklıdır: lityum, sodyum ve potasyum 8 basamak arayla, diğer üçlülerin üyeleri ise 18 basamak arayla yer alır; bu yüzden atom ağırlıkları kabaca eşit adımlarla artar.

Üçlülerin sınırları

Üçlüler elementlerin çoğunu düzenleyemedi. 1829'da bilinen 50'den fazla elementin yalnızca yaklaşık bir düzinesi düzgünce üçlü gruplara uyuyordu ve Döbereiner bir üçlüyü diğerine bağlamanın ya da artakalan elementleri yerleştirmenin bir yolunu sunmadı. Modern verilerle bakıldığında kural ailelerin içinde de başarısız olur: flor, klor ve brom hep halojendir, ancak klorun atom ağırlığı (35,5), flor ile bromun ortalamasından (49,5) çok uzaktır.

Aralarında Leopold Gmelin ve Jean-Baptiste Dumas'nın da bulunduğu sonraki kimyacılar daha fazla aile ve sayısal örüntü buldu; ancak eksiksiz bir sistem için, güvenilir atom ağırlıklarının elde edilebildiği 1860'lara kadar beklemek gerekti.