Radon ve radyum… Bu seferki bölümde bu iki elementi beraber konu almamızın sebebi, elementlerin isimlerini radyasyon yaymaları yani ışın saçmaları sayesinde almış olmaları. Ancak bu seferki konumuzu elementlerin fazlalığı sebebiyle 2 bölümde anlatıyoruz. Peki, bu bölümde ele alacağımız iki element ne zaman keşfedildi? Bu elementler nasıl ışınlar saçmaktaydı? Elementlerimizin keşfi sırasında ne gibi olaylar yaşandı? Elementlerin Hikâyesi 24. Bölüm başlıyor…
(intro)
1899 yılıydı… Ernest Rutherford ve Robert B. Owens, McGill Üniversitesinde toryum oksitten gelen radyasyonu ölçmeye çalışıyorlardı. Rutherford toryum bileşiklerinin sürekli olarak birkaç dakika boyunca radyoaktif kalan radyoaktif bir gaz yaydığını fark etti. Bu duruma Latince emanare yani dışarı akmak kelimesinden türeterek emanasyon adını verdi ve toryumdan çıkan bu gazı toryum emanasyonu olarak isimlendirdi. Toryum emanasyonu için “Th Em” şeklinde bir kısaltma kullandı. 1900 yılında Friedrich Ernst Dorn, radyum bileşiklerinin de emanasyon yaydığını fark ederek “Ra Em” yani radyum emanasyonunu duyurdu. 1903’te André-Louis Debierne tarafından aktinyumda da benzer emanasyonlar keşfedildi ve “Ac Em” yani aktinyum emanasyonu rapor edildi. Daha sonra bu üç emanasyon için kısaltılmış isimler önerilmeye başlandı. 1904’te eksradyo, ekstoryo ve eksaktinyo üçlüsü; 1918’de radon, toron ve akton üçlüsü; 1919’da radeyon, toreyon ve aktineyon üçlüsü ve 1920’de radon, toron ve aktinon üçlü isimleri önerildi. Bu üç gazın spektrumlarının argon, kripton ve ksenon ile benzerliği ve gözlemlenen kimyasal ilgisizlikleri, Sir William Ramsay’in 1904’te “emanasyonların” soygaz ailesinden yeni bir element içerebileceğini öne sürmesine yol açtı. 1909’da Ramsay ve Robert Whytlaw-Gray bu potansiyel elementi izole ederek erime sıcaklığını ve yaklaşık yoğunluğunu belirlediler. 1910 yılında, bilinen en ağır gaz olduğunu belirlediler. Anlaşılan o ki radon, toron ve aktinon aslında aynı elementin 3 farklı izotopuydu. Yazdıkları makalede ise şöyle yazdılar: “L’expression l’émanation du radium est fort incommode” yani “Radyum emanasyonu ifadesi çok uygunsuz”. Bunun yerine bu element için yeni bir isim önerdiler. Latince nitens yani parlamak kelimesinden türeterek niton ismini bu yeni elemente uygun gördüler ve 1912’de bu isim Uluslararası Atom Ağırlıkları Komisyonu tarafından kabul edildi. Ancak 1923 yılında, Uluslararası Kimyasal Elementler Komitesi ve Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC), elementin adı olarak radon, toron ve aktinon arasından en kararlı izotop olan radonun adını vermeyi seçti. 1960’ların sonuna kadar resmi olmasa da elementin ismi olarak emanasyon adı kullanılmaya devam etti. Günümüzde ise element artık radon olarak biliniyor, en başta radon olarak tanımlanan gaz Rn-222 izotopu olarak biliniyor, toron ve aktinon olarak adlandırılmış olan gazlar ise Rn-220 ve Rn-219 olarak tanımlanıyordu. Böylece bir element daha periyodik tablodaki yerini almış oldu.
İsmini radyoaktifliği ile almış bir diğer element ise radyum elementiydi. Bu element aslında radyum emanasyonundan gelen radonun da isim kaynağıydı zaten. Radyum, Marie Curie ve eşi Pierre Curie tarafından 21 Aralık 1898’de Jáchymov’dan alınan bir peşblend yani uraninit örneğinde keşfedildi. Curie’ler incelemeleri sırasında mineralden uranyumu uzaklaştırdılar ancak kalan kısım hâlâ radyoaktifti. Temmuz 1898’de peşblend üzerinde çalışırken bizmuta benzer bir element izole ettiler, bu elemente daha sonraki bir bölümde değineceğiz. Daha sonra iki bileşenden oluşan radyoaktif bir karışım izole ettiler. Bu karışımdaki bileşiklerden bir grubu baryum bileşikleriydi ve o zamanlar baryum biliniyordu ancak diğer bileşik grubunun karmin rengindeki spektrum çizgileri daha önce karşılaşılmışa benzemiyordu. Üstelik bu buldukları elementin özellikler baryuma çok benziyordu. Ama neyse ki yeni elementin bileşikleri daha az çözünüyorlardı, bu sayede yeni element izole edilebildi. Curie’ler keşiflerini 26 Aralık 1898’de Fransız Bilimler Akademisi’ne duyurdular. Latincede radius yani ışın kelimesinden türeterek radyum adını verdiler. Çünkü bu element, radyoaktifti ve enerjisini ışınlar sayesinde yayıyordu. Radyum ismini bu şekilde ışın yaymasından almış, radon da alfa parçacığı radyasyonu yayan radyumun parçacık yayıldıktan sonra kalan hali olduğundan ve bir zamanlar radyum emanasyonu olarak adlandırıldıktan sonra radon halini aldığı için o da ışınlardan ismini almıştı. Peki bu bozunma nereye kadar devam ediyor? Radyum-226, 1600 yıllık yarı ömrüyle alfa parçacıkları saçarak radon-222’ye dönüşür. Radon-222, 3.82 günlük yarı ömrüyle alfa parçacıkları saçarak polonyum-218’e dönüşür. Polonyum-218, 3.05 dakikalık yarı ömrüyle alfa parçacıkları saçarak kurşun-214’e dönüşür. Kurşun-214, 26.8 dakikalık yarı ömrüyle beta parçacıkları saçarak bizmut-214’e dönüşür. Bizmut-214, 19.7 dakikalık yarı ömrüyle beta parçacıkları saçarak polonyum-214’e dönüşür. Polonyum-214, 0.16 mikrosaniyelik yarı ömrüyle alfa parçacıkları saçarak kurşun-210’a dönüşür. Kurşun-210, 22 yıllık yarı ömrüyle beta parçacıkları saçarak bizmut-210’a dönüşür. Bizmut-210, 5 günlük yarı ömrüyle beta parçacıkları saçarak polonyum-210’a dönüşür. Polonyum-210, 138 günlük yarı ömrüyle alfa parçacıkları saçarak kurşun-206’ya dönüşür ve radyoaktif olmayan stabil hale ulaşır.
İşte bu, isimlerini ışın saçmalarından alan iki element radon ve radyumun hikayesidir. Böylece 24. Bölümün de sonuna gelmiş olduk. Bir sonraki bölümde görüşmek üzere!
Kaynakça:
E. Rutherford & R. B.Owens, “Thorium and uranium radiation”, Trans. R. Soc. Can., 1899
P. R. Partingto, “Discovery of Radon”, Nature, 1957
P. Curie & Mme. Marie Curie, “Sur la radioactivite provoquee par les rayons de Becquerel”, Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l’Académie des Sciences, 1899
E. Rutherford, “A radioactive substance emitted from thorium compounds”, Phil. Mag., 1900
Friedrich Ernst Dorn, “Über die von radioaktiven Substanzen ausgesandte Emanation”, Abhandlungen der Naturforschenden Gesellschaft zu Halle, 1900
E. Rutherford & H. T. Brooks, “The new gas from radium”, Trans. R. Soc., 1901
André-Louis Debierne, “Sur la radioactivite induite provoquee par les sels d’actinium”, Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l’Académie des Sciences, 1903
Sir William Ramsay & J. Norman Collie “The Spectrum of the Radium Emanation”, Proceedings of the Royal Society, 1904
Curt Schmidt, “Periodisches System und Genesis der Elemente”, Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 1918
Jean Perrin, “Matière et lumière. Essai de synthèse de la mécanique chimique”, Annales de Physique, 1919
Elliot Quincy Adams, “The Independent Origin of Actinium”, Journal of the American Chemical Society, 1920
R. W. Gray & W. Ramsay “Some Physical Properties of Radium Emanation”, J. Chem. Soc. Trans., 1909
R. W. Gray & W. Ramsay, “La densité de l’emanation du radium”, Comptes Rendus Hebdomadaires des Séances de l’Académie des Sciences, 1910
Brett F. Thornton, & Shawn C. Burdette, “Recalling radon’s recognition”, Nature Chemistry, 2013
A. V. Grosse, “Some physical and chemical properties of element 118 (Eka-Em) and element 86 (Em)”, Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 1965
B. R. Hammond, “Radium”, William M. Haynes, Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 2011
Pierre Curie & Marie Curie & Gustave Bémont, “Sur une nouvelle substance fortement radio-active, contenue dans la pechblende”, Comptes Rendus, 1898
Mary Elvira Weeks, “The discovery of the elements. XIX. The radioactive elements”, Journal of Chemical Education, 1933
Fernando P. Carvalho, “Marie Curie and the Discovery of Radium”, The New Uranium Mining Boom, Springer Geology, 2011
Albert Stwertka, A Guide to the Elements, Oxford University Press, 1998