Skandiyum ve galyum… Bu seferki bölümde bu iki elementi beraber konu almamızın sebebi, bu elementleri önce Mendeleyev’in periyodik tablosuyla ön görmesi ve sonrasında yapılan çalışmalarla keşfedilmeleri. Ancak bu seferki konumuzu elementlerin fazlalığı sebebiyle 2 bölümde anlatıyoruz. Peki, bu bölümde ele alacağımız iki element ne zaman keşfedildi? Mendeleyev bu elementlerin teorik hallerine ne isim vermişti? Elementlerimizin keşfi sırasında ne gibi olaylar yaşandı? Elementlerin Hikâyesi 21. Bölüm başlıyor…
(intro)
1860’ların sonlarıydı… Öğretmenlik yapan Rus kimyager Dimitri Mendeleyev o zamanlarda hızla devam eden elementleri tablo halinde düzenleme çalışmaları için bir tablo yayınlamıştı. O dönemlerde bazı elementlerin periyodik olarak birbirlerinin özelliklerini tekrar ettiği fark edilmişti. Mendeleyev de bu yüzden elementleri kütle numaralarına göre dizerek gruplara ayırdı. Ancak bu tabloda bir şeyler eksikti. Belli ki var olması gereken bazı elementler bulunamamıştı. Örneğin 52 kütle numaralı kromun hemen sağında kütle numarası 55 olan manganez vardı. Kromun hemen altında yine onunla benzer özellik gösteren 96 kütle numaralı molibden vardı. Mendeleyev yaptığı hesaplarla birlikte manganezin altına denk gelecek şekilde 100 kütle numarasına sahip olması gereken bir element var olması gerektiğini bulmuştu. Ancak mevcut keşfedilmiş elementler arasında bu özelliklere sahip bir element yoktu. Mendeleyev bu periyodik tablo çalışması sırasında tabloda henüz keşfedilememiş elementler için pek çok boşluk bıraktı. Ancak bu boşluklardan 4 tanesi önemliydi, çünkü Mendeleyev sadece bu elementler için boşluk bırakmakla kalmamış aynı zamanda bir ön isimlendirme yaparak kütle numarası tahmininde bulunmuştu. Bu dört element eka-boron, eka-alüminyum, eka-silikon, ve eka-manganez şeklinde isimlendirilmişti. Mendeleyev bu çalışmadaki boşlukları tanımlamak için Sanskritçe sayıları kullanmıştı. Yani eka-boron aslında bor elementinden sonraki birinci element demekti. Mesela günümüzde renyum olarak bildiğimiz elementi tarif etmek için de dvi-manganez yani manganezden sonraki ikinci element ismini kullanmıştı. Kısaca Mendeleyev’in tablosunda onlarca bilinmeyen Mendeleyev elementleri vardı tabii, ancak bizim serimize konu olan Mendeleyev elementleri yalnızca Mendeleyev’in kütle tahmininde bulunduğu dört element.
Bu bölümün ilk elementi de Mendeleyev’in tablosunda 44 kütle numarasıyla gösterilen ve Mendeleyev’in eka-boron olarak adlandırdığı element. Lars Fredrik Nilson ve ekibi bu elementi 1879 yılında öksenit ve gadolinit minerallerinde tespit etmişti. Nilson 2 gram yüksek saflıkta oksit hazırladı. İsveçli olan Nilson, elemente Latince “İskandinavya” anlamına gelen Scandia’dan gelen skandiyum adını verdi. Nilson görünüşe göre Mendeleyev’in öngörüsünden habersizdi, ancak Per Teodor Cleve yazışmaları fark etti ve Mendeleyev’i eka-boron olarak isimlendirdiği elementin bir kimyager tarafından bulunduğu konusunda bilgilendirdi. Böylece Mendeleyev’in tablosundaki teorik bir element tam anlamıyla keşfedilerek periyodik tablodaki yerini almıştı.
Mendeleyev’in elementlerinden bir başkası ise galyum ya da Mendeleyev’in onu adlandırdığı biçimde 68 kütle numaralı eka-alüminyum elementiydi. Mendeleyev bu element hakkında birçok öngörüde bulunmuştu. Örneğin avuç içine alındığı zaman bile eriyen bu metalin düşük bir erime sıcaklığına sahip olacağını, günümüzde 69.72 kütle numarasına sahip olan bu metalin kütle numarasının 68 civarlarında olacağını tahmin etmişti. Ancak tüm bu öngörülerden çok daha önemli bir öngörüde bulunmuştu Mendeleyev. Yazdığı makalede bu elementin spektroskopi sayesinde keşfedileceğini söylemişti. Öyle de oldu. Element, 1875 yılında Fransız kimyager Paul Emile Lecoq de Boisbaudran tarafından spektroskopi kullanılarak bir sfalerit örneğindeki iki mor çizgi sayesinde keşfedildi. Aynı yılın ilerleyen zamanlarında Lecoq, potasyum hidroksit çözeltisindeki elementin hidroksitinin elektrolizi ile serbest metali elde etti. Keşfettiği bu metale memleketi Fransa’nın Latincedeki adı olan Gallia’dan türeterek galyum adını verdi. Lakin isimlendirme duyurusundan sonra kimyagerler Lecoq’un bu isimlendirmede bir kelime oyunu yaptığını düşündüler. Çünkü Lecoq aynı zamanda Fransızcada horoz demekti ve horozun Latincesi de gallus demekti. Yani Lecoq bu elemente galyum ismini vermekle hem memleketinin adını hem de kendi adını vermiş oluyordu. Yani en azından onlar böyle düşünmüştü. Ancak Lecoq 1877’de yayınladığı bir makalede ismi verirken kendi adının Latincesini vermeyi planlamadığını söyleyerek iddiaları yalanladı. Başlangıçta Lecoq galyumun yoğunluğunu 4,7 g/cm3 olarak belirlemişti ki bu Mendeleyev’in tahminleriyle uyuşmayan tek özellikti; Mendeleyev daha sonra ona yazarak yoğunluğu yeniden ölçmesini önerdi ve Lecoq daha sonra Mendeleyev’in tam olarak tahmin ettiği 5,9 g/cm3‘lük doğru değeri elde etti.
İşte bu; Mendeleyev’in elementlerinden ikisi skandiyum ve galyumun hikayesidir. Böylece 21. Bölümün de sonuna gelmiş olduk. Bir sonraki bölümde görüşmek üzere!
Kaynakça:
Subhash Kak, “Mendeleev and the Periodic Table of Elements”, Sandhan, 2004
Masanori Kaji, “D. I. Mendeleev’s concept of chemical elements and The Principles of Chemistry”, Bulletin for the History of Chemistry, 2002
D. Mendeleev, “The natural system of elements and its application to the indication of the properties of undiscovered elements”, Journal of the Russian Chemical Society, 1871
Lars Fredrik Nilson, “Sur l’ytterbine, terre nouvelle de M. Marignac”, Comptes Rendus, 1879
Lars Fredrik Nilson, “Ueber Scandium, ein neues Erdmetall”, Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1879
Per Teodor Cleve, “Sur le scandium”, Comptes Rendus, 1879
Mary Elvira Weeks, The discovery of the elements, Easton, PA: Journal of Chemical Education, 1956
Philip Ball, The Ingredients: A Guided Tour of the Elements, Oxford University Press, 2002
Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, “Caractères chimiques et spectroscopiques d’un nouveau métal, le gallium, découvert dans une blende de la mine de Pierrefitte, vallée d’Argelès (Pyrénées)”, Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l’Académie des Sciences, 1875
Mary Elvira Weeks, “The discovery of the elements. XIII. Some elements predicted by Mendeleeff”, Journal of Chemical Education, 1932