ELEMENTLERİN HİKÂYESİ | BÖLÜM 5: “YTTERBY’NİN DÖRT ELEMENTİ” (Y, Tb, Er, Yb)

İtriyum, terbiyum, erbiyum ve iterbiyum… Söylenişleri sanki birbirini andırıyor gibi değil mi? Peki, sadece bir tesadüf mü bu? Tabii ki hayır. Bu dört element uzun bir süre tek bir element zannediliyordu. Peki, İsveç’teki madenleriyle meşhur Ytterby köyünden çıkarılan bir taş parçası nasıl modern 118 elementten 4 tanesine bu köyün ismin verilmesini sağlamıştı? Küçücük bir köy nasıl böyle bir bilimsel gelişmenin odağı olmuştu? Bu 4 element ana madenden nasıl ayrıştırılmıştı? Elementlerin Hikayesi 5. Bölüm başlıyor…

(intro)

            İsveç’in başkenti Stockholm’e 18 km uzaklıktaki Resarö adasında Ytterby adında bir köy vardı. Bu köy, uzun yıllar zengin madenleri için kazıldı durdu. Ytterby madenleri ilk defa 1600’lerde demir üretiminde kullanılacak kuvars çıkarmak için açıldı. 1700 ve 1800’lerdeyse cam ve porselen endüstrisinde kullanılan feldspat isimli bir mineral çıkarmak için Ytterby’de madenler açıldı. Ancak öyle bir keşif yapıldı ki Ytterby’de, bu köyün ismi periyodik tablodaki 4 elementle temsil edildi.

            Carl Axel Arrhenius, Vaxholm’da teğmen olarak görev yaptığı sırada, Ytterby köyündeki feldspat madenini ziyaret etti. 1787’deki bu ziyareti sırasında alışılmadık derecede ağır koyu bir mineral buldu. Mineralin ilk tanımlanması 1788 yılında Crell’s Annalen isimli bir kimya dergisine Bengt Reinhold Geijer tarafından “Schwerstein” yani ağır taş ismiyle Arrhenius’a atfedilerek yayınlandı. Daha sonra bu mineral detaylı analizleri yapılabilmesi için Finlandiya’daki Turku Kraliyet Akademisi’nde çalışan kimyager Johan Gadolin’e gönderildi. 1794’te detaylı bir kimyasal analizden sonra Gadolin, numunenin yaklaşık %38’inin daha önce bilinmeyen bir “toprak” olduğunu bildirdi. Toprak demişti, çünkü henüz element kavramı tanımlanmamıştı. Gadolin’in izole ettiği bileşik, ilk nadir toprak metal bileşiğiydi ve Gadolin bu bileşiğe “erbia” ismini vermişti. Erbia ise günümüzde itriyum (III) oksit olarak biliniyor. Arrhenius’un bulduğu mineral bir süre köyün isminden türetilerek “iterbit” olarak bilinse de Gadolin’in emeklerinden dolayı bu minerale gadolinit ismi verildi.

            Gadolin’in bilmediği bir şey vardı aslında. Numunenin %38’i olan bilinmeyen o toprak aslında tek bir “toprak” değildi. Bu siyah kaya aslında seryum, lantan, erbiyum, terbiyum, itriyum, iterbiyum, holmiyum, tulyum, skandiyum, praseodim, neodim, disprosyum gibi birçok farklı yeni elementi içeriyordu. Ancak bu elementlerden sadece 4 tanesine, yani erbiyum, terbiyum, itriyum ve iterbiyuma köyün ismi olan Ytterby’den türetilerek isim verilmişti.

            Gadolin’in bu kayadan izole ettiği ilk bileşik olan itriyum (III) oksit 1843’te Carl Mosander tarafından yeniden incelendi ve aslında üç farklı oksit bileşiğinin karışımı olduğu fark edildi. Beyaz, pembe ve renksiz/kahverengi olmak üzere üç oksit bileşiği bulunuyordu.

            İtriyum metalinin kendisi ilk defa 1828’de Friedrich Wöhler tarafından izole edildi. Wöhler, itriyum klorürü potasyum ile tepkimeye soktu ve böylece geride potasyum klorür ile saf itriyum metali kalmış oldu.

            Renksiz olan terbiyum oksitin de farklı bir metalin oksidi olduğu Mosander tarafından anlaşılmıştı ancak terbiyum elementinin varlığı 30 yıl boyunca doğrulanamadı. Spektroskopist Nils Johan Berlin, Mosander’ın itriyum oksitte keşfedip erbiyum ismini verdiği elementin varlığını reddetti ve itriyumdan izole edilen sadece tek bir element olduğunu iddia etti. Mosander’ın terbiyum ismini verdiği elementin varlığını kabul eden Berlin, terbiyum ismine karşı çıkarak reddettiği erbiyumun isminin terbiyum için kullanılmasını teklif etti. 1864 yılında Marc Delafontaine optik spektroskopiyi kullanarak itriyum, terbiyum ve erbiyumun üç ayrı element olduğunu kanıtlamış oldu. Ancak Mosander’ın önerdiği isimlendirmenin tam tersi kabul gördü ve pembe renkli olan ametist bileşiğine erbiyum oksit, renksiz olup kahverengiye çalan maddeyeyse terbiyum oksit ismi verildi. Ancak elementel terbiyum, 1905 yılına kadar saf halde elde edilemedi.

            İtriyum oksitten kolayca ayrıştırılan pembe renkli erbiyum oksit uzun bir süre saf erbiyum olarak izole edilemedi. Öyle ki oksidinin varlığı bile 30 yıl boyunca tartışılan terbiyumun saflaştırılmasından tam 29 sene sonra saflaştırılabildi. 1934 yılında Wilhelm Klemm ve Heinrich Bommer, saflaştırılmış erbiyum klorürü potasyumla ısıtarak ilk saf erbiyumu elde etti.

            1878 yılında İsviçreli kimyager Jean Charles Galissard de Marignac, ayrışana kadar erbiyum nitratı ısıttı ve oluşan tortuyu suyla ekstrakte etti. Bu işlem sonucunda iki farklı oksit elde etti. Kırmızı renkli olan madde erbiyum oksit, beyaz renkli olan maddeyse iterbiyum oksitti. Ancak Marignac, yeni keşfettiği maddeye iterbiya ismini vermişti. 1907 yılında Fransız kimyager Georges Urbain, Marignac’ın iterbiyasını iki ayrı bileşiğe ayrıştırmayı başardı. Bu elementlerden birine neoiterbiya ismini verdi. Diğer bileşiğin isminin Ytterby köyüyle bir alakası olmadığından dolayı ona bu bölümde yer veremiyoruz ancak bu bilgiyi unutmayın, sonraki bir bölümde neoiterbiya ile beraber ayrışmış öbür elementi de anlatacağız. Urbain’in neoiterbiya olarak elde ettiği madde, 1909’da Atomik Kütle Komisyonu’nun kararıyla şu anki iterbiyum adını almış oldu.

            İşte bu; Ytterby’nin 4 elementi, itriyum, terbiyum, erbiyum ve iterbiyumun hikayesidir. Böylece beşinci bölümün de sonuna gelmiş olduk. Bir sonraki bölümde görüşmek üzere!