Aktinyum ve protaktinyum… Bu seferki bölümde bu iki elementi beraber konu almamızın sebebi, bir önceki bölümde de söylediğimiz gibi elementlerin isimlerini radyasyon yaymaları yani ışın saçmaları sayesinde almış olmaları. Peki, bu bölümde ele alacağımız iki element ne zaman keşfedildi? Bu elementler nasıl ışınlar saçmaktaydı? Elementlerimizin keşfi sırasında ne gibi olaylar yaşandı? Elementlerin Hikâyesi 25. Bölüm başlıyor…
(intro)
1899 yılıydı… Fransız kimyager André-Louis Debierne, Marie ve Pierre Curie’nin radyumu çıkardıktan sonra bıraktıkları peşblend kalıntıları üzerinde çalışıyordu. Yine aynı yıl peşblendin içinde titanyuma benzeyen yeni bir element keşfettiğini duyurdu. Ancak bir sonraki yılda yani 1900’de elementin toryuma benzer olduğunu duyurdu. Bulduğu elemente ise radyoaktif olmasından dolayı Yunanca’da ışın anlamına gelen aktis, aktinos (ακτίς, ακτίνος) kelimesinden türeterek aktinyum adını verdi. Alman kimyager Friedrich Oskar Giesel ise 1902’de lantana benzer bir madde buldu ve 1904’te buna radyoaktif olmasından dolayı Latince dışarı akmak, yayılmak anlamına gelen emanare kelimesinden türeterek “emanyum” adını verdi. 1904’te Harriet Brooks, 1905’te Otto Hahn ve Otto Sackur; Debierne’in iki farklı zamanda yaptığı aktinyuma ait tanımlamalar üzerinde karşılaştırma yaptı. Ve gördüler ki Debierne’in duyuruları birbiriyle çelişkiliydi. Belli ki Debierne’in keşfinde doğru olmayan bir şeyler vardı. Giesel’in emanyum keşfi aslında yeni element için daha doğru bir adaydı. Ancak yine de mevzubahis element için aktinyumun adı öne çıktı ve adı aktinyum olarak kaldı. Halbuki 1970’ler ve sonrasında yazılan makaleler gösteriyor ki bugün aktinyuma dair bildiğimiz özellikler, Debierne’in keşfettiğini duyurduğu elementin özelliklerine pek benzemiyordu. Daha çok bundan 14 yıl sonra keşfedilen protaktinyumun özelliklerini andırıyordu. Belki de Debierne, farkında olmadan protaktinyumu keşfetmiş ancak bunu fark edememişti. Bugün en kabul edilebilir iddia Debierne’in keşfindeki maddenin bir aktinyum-protaktinyum karışımı olabileceği yönünde. Bu yüzden 1899’da duyurduğu özelliklerle 1900’de duyurduğu özellikler arasında çelişki olabilir. Zaten Debierne bir süre sonra elemente dair tüm ilgisini kaybetti ve üzerine çalışmayı bıraktı. Radyoaktif saf aktinyum metalinin elde edilmesini ve atom numarasının 89 olarak tespit edilmesini gerçekleştirense elementi emanyum adını vererek keşfeden Giesel’den başkası değildi. Böylece bir element daha periyodik tablodaki yerini almış oldu.
İsmini ışın saçmasıyla alan son elementimiz ise protaktinyum elementi. Evet, Debierne’in belki de farkında olmadan aktinyum zannettiği o element. 1900 yılında William Crookes, uranyumdan yoğun radyoaktif bir madde olarak protaktinyum izole etmeyi başarmıştı. Ancak bunu yeni bir kimyasal element olarak tanımlayamadı ve onu uranyum X olarak adlandırdı. Protaktinyum ilk defa 1913 yılında Kasimir Fajans ve Oswald Helmuth Göhring’in uranyum-238’in bozunma zincirleri üzerine yaptıkları çalışmalar sırasında protaktinyum-234 izotopu ile karşılaştıklarında tanımlanmıştır. İkili bu elementi çok kısa olan yarıömrü sebebiyle Latincede kısa anlamına gelen brevis kelimesinden türeterek brevium olarak isimlendirdiler. Ancak 1917’de Almanya’daki Otto Hahn ve Lise Meitner, 1918’de ise İngiltere’deki Frederick Soddy ve John Cranston; birbirlerinden bağımsız olarak protaktinyum-231 izotopunu keşfettiler. Meitner, elementin brevium olan adını değiştirmeye karar verdi. Çünkü buldukları izotopun yarıömrü önceki bulunan izotop gibi kısa değildi, 32.760 yıllık bir yarıömrü olan böylesi bir elemente kısa ismi verilmesi saçma olurdu. Dolayısıyla elemente Yunanca önce anlamına gelen prôtos (πρῶτος) kelimesi ile aktinyum kelimesini birleştirerek protaktinyum ismini vermeye karar vermiştir. İyi de protaktinyum, aktinyumdan sonra keşfedilmedi mi? Neden aktinyumdan önce şeklinde isimlendirilmiş? Üstelik periyodik tabloya baktığımızda da protaktinyum aktinyumdan sonra yer alıyor yani atom numarası daha yüksek. Bir anormallik yok mu? Aslında elemente aktinyumdan önce isminin verilmesinin keşfinin kronolojik önceliğiyle de periyodik tablodaki konumunun önceliğiyle de alakası yok, ismini bozunma sürecindeki önceliğinden alıyor. Şöyle ki; uranium-235 alfa parçacıkları saçarak protaktinyum-231’e dönüşür, yani Meitner’in bulduğu izotopa. Bu protaktinyum-231 de yine alfa parçacıkları saçarak aktinyum-227’ye dönüşür. Yani önce protaktinyum oluşur, sonra da aktinyum. Protaktinyumun önceliği işte buradan geliyor. Üstelik protaktinyumun bir özelliği daha var. Protaktinyum, Mendeleyev’in periyodik tablosunda boş kalan son elementti. Protaktinyumun da keşfiyle beraber Mendeleyev’in tablosu tamamlanmış oldu. Ancak bu boşluğun kapandığının anlaşılması çok daha geç oldu. Çünkü Mendeleyev tablosunu hazırladığında aktinit grubunun varlığından habersizdi. Dolayısıyla protaktinyumu da geçiş metalleri arasında zannederek tantalın altına yerleştirmişti. Yani bu elementin özellikleri tantala benzemeliydi. Halbuki protaktinyum tantala benzemiyordu, zira o aktinitler arasında olduğundan farklı bir orbital dizilimine sahipti. Tantalla aynı grupta olan gerçek element ise dubniyumdu ve 1970 yılında keşfedilecekti.
İşte bu; isimlerini ışın saçmalarından alan son 2 element, aktinyum ve protaktinyumun hikayesidir. Böylece 25. Bölümün de sonuna gelmiş olduk. Bir sonraki bölümde görüşmek üzere!
Kaynakça:
J. P. Adloff, “The centenary of a controversial discovery: actinium”, Radiochim. Acta., 2000
André-Louis Debierne, “Sur un nouvelle matière radio-active”, Comptes Rendus, 1899
André-Louis Debierne, “Sur un nouvelle matière radio-actif – l’actinium”, Comptes Rendus, 1900–1901
Friedrich Oskar Giesel, “Ueber Radium und radioactive Stoffe”, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1902
Friedrich Oskar Giesel, “Ueber den Emanationskörper (Emanium)”, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1904
André-Louis Debierne, “Sur l’actinium”, Comptes Rendus, 1904
Friedrich Oskar Giesel, “Ueber Emanium”, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1904
Friedrich Oskar Giesel, “Ueber Emanium”, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1905
Harold W. Kirby, “The Discovery of Actinium”, Isis, 1971
Harold W. Kirby & Lester R. Morss, “Actinium”, The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, 2006
Emsley, John, “Protactinium”, Nature’s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements, Oxford University Press, 2003
Michael Laing, “A Revised Periodic Table: With the Lanthanides Repositioned”, Foundations of Chemistry, 2005
W. Crookes, “Radio-Activity of Uranium”, Proceedings of the Royal Society of London, 1899
K. Fajans & O. Gohring, “Über die komplexe Natur des Ur X”, Naturwissenschaften, 1913
K. Fajans & O. Gohring, “Über das Uran X2-das neue Element der Uranreihe”, Physikalische Zeitschrift, 1913
Eric Scerri, A Tale of Seven Elements, Oxford University Press, 2013
K. Fajans & D. F. C. Morris, “Discovery and Naming of the Isotopes of Element 91”, Nature, 1973
Lise Meitner, “Die Muttersubstanz des Actiniums, Ein Neues Radioaktives Element von Langer Lebensdauer”, Zeitschrift für Elektrochemie und angewandte physikalische Chemie, 1918
F. Soddy & J.F. Cranston, The parent of actinium, Proceedings of the Royal Society A – Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 1918
William R. Shea, Otto Hahn and the rise of nuclear physics, Springer, 1983
0 Yorum