Berilyum, bor ve karbon… Bunların üçü de aşina olduğunuz elementler. Bu seferki bölümde bu üç elementi beraber konu almamızın sebebiyse isimlerini çıkarıldıkları minerallerden almış olmaları. Ancak bu seferki konumuzu elementlerin fazlalığı sebebiyle 3 bölümde anlatıyoruz. Peki, bu bölümde ele alacağımız 3 element ne zaman keşfedildi? Bu elementlerin hangi minerallerle ilişkisi vardı? Simya döneminde bu elementlere dair nasıl gelişmeler yaşandı? Elementlerin Hikayesi 9. Bölüm başlıyor…
(intro)
Berilyum içeren beril minerali en azından Mısır’daki Ptolemaios Hanedanı’ndan bu yana kullanılmaktaydı. MS ilk yüzyılda Romalı doğa bilimci Gaius Plinius Secundus, yazdığı Doğa Tarihi ansiklopedisinde beril ve zümrüdün benzer mineraller olduğundan bahsetmişti. MS üçüncü veya dördüncü yüzyılda yazılan Graecus Holmiensis papirüsü, yapay zümrüt ve berilin nasıl hazırlanacağına dair notlar içermekteydi. Zümrüt ve berillerin Martin Heinrich Klaproth, Torbern Olof Bergman, Franz Karl Achard ve Johann Jakob Bindheim tarafından yapılan ilk analizleri hep benzer elementler verdi ve bu da her iki maddenin de alüminyum silikat türevi olduğu gibi yanlış bir çıkarıma yol açtı. Mineralog René Just Haüy, her iki kristalin de geometrik olarak aynı olduğunu keşfetti ve kimyager Louis-Nicolas Vauquelin’den kimyasal analiz istedi. Fransa Enstitüsünde okunan 1798 tarihli bir makalede Vauquelin, zümrüt ve berilden alüminyum hidroksiti ek bir alkalide çözerek yeni bir “toprak” yani günümüz tabiriyle element bulduğunu bildirdi. Annales de Chimie et de Physique dergisinin editörleri, bazı bileşiklerinin tatlı tadından dolayı bu yeni elemente Antik Yunanca’da tatlı anlamına gelen glykýs (γλυκύς) kelimesinden türeterek “glusin” adını verdiler. Klaproth ise itriyanın da tatlı tuzlardan oluşması nedeniyle bu ismi beğenmeyerek kaynak mineralin isminden türettiği “beryllina” adını tercih etti. “Berilyum” adıysa ilk olarak 1828’de Friedrich Wöhler tarafından kullanıldı. Friedrich Wöhler ve Antoine Bussy 1828’de berilyumu bağımsız olarak metalik potasyumun berilyum klorür ile kimyasal reaksiyonuyla şu şekilde izole ettiler: Wöhler, bir alkol lambası kullanarak, telli bir platin pota içinde değişen berilyum klorür ve potasyum katmanlarını ısıttı. Reaksiyon hemen gerçekleşti ve potanın akkor hale gelmesine neden oldu. Ortaya çıkan gri-siyah tozu soğutup yıkadıktan sonra, bunun koyu metalik bir parlaklığa sahip ince parçacıklardan oluştuğunu gördü. Potasyum kullanan bu kimyasal yöntem, hiçbir metal külçesinin dökülemeyeceği veya dövülemeyeceği yalnızca küçük berilyum taneleri verdi. Erimiş bir berilyum florür ve sodyum florür karışımının 1898’de Paul Lebeau tarafından doğrudan elektrolizi, %99,5 ila %99,8 saflıkta berilyum örnekleriyle sonuçlandı. Böylece insanlık berilyum metaliyle tanışmış oldu.
İsmini çıkarıldığı mineralden alan bir diğer elementimiz ise bor. Bu element, ismini izole edildiği boraks mineralinden almaktadır. Elementin İngilizcedeki kullanımı ise boron şeklindedir. Bu da aslında kimyasal olarak benzediği karbon elementine isim olarak da benzemesi için yapılmış bir türetmedir. Ancak dilimize boron olarak değil bor olarak girmiştir. Elementimize ismini veren mineral formundaki boraks MS 300 dolaylarında Çin’de başlayarak sır olarak kullanılmaya başlanmıştı. Bir miktar ham boraks batıya ulaştı ve MS 700 civarında simyacı Cabir bin Hayyan notlarında borakstan bahsetti. Çin diyarından dönen ünlü seyyah Marco Polo, 13. yüzyılda İtalya’ya bazı sırlar getirdi. Georgius Agricola, MS 1600 civarında, boraksın metalurjide bir eritme yahut sulandırma maddesi olarak kullanıldığını bildirdi. 1777’de borik asit, İtalya’nın Floransa yakınlarındaki soffioni olarak adlandırılan kaplıcalarda fark edildi ve sözde tıbbi faydaları görüldüğü için sal sedativum yani yatıştırıcı tuz olarak bilinmeye başlandı. Mineral, daha sonra sassolite olarak adlandırıldı. Bu isimlendirmenin sebebi 1827’den Amerikan kaynaklarının yerini aldığı 1872’ye kadar Avrupa’daki boraksın ana kaynağı olan İtalya’nın Sasso Pisano köyüydü. Bor bileşikleri, 1800’lerin sonlarına kadar, Francis Marion Smith’in sahibi olduğu Pacific Coast Borax Şirketi’nin bunları ilk kez popüler hale getirip düşük maliyetle yüksek hacimli olarak üretmesine kadar nispeten nadiren kullanılıyordu. Bor; Sir Humphry Davy, Joseph Louis Gay-Lussac ve Louis Jacques Thénard tarafından izole edilene kadar bir element olarak tanınmadı. 1808’de Davy, bir borat çözeltisinden gönderilen elektrik akımının elektrotlardan birinde kahverengi bir çökelti ürettiğini gözlemledi. Daha sonraki deneylerinde borik asidi azaltmak için elektroliz yerine potasyum kullandı. Yeni bir elementi doğrulamaya yetecek kadar bor üretti ve buna borakyum adını verdi. Gay-Lussac ve Thénard, yüksek sıcaklıklarda borik asidi azaltmak için demir kullandı. Boru hava ile oksitleyerek borik asidin oksidasyon ürünü olduğunu gösterdiler. Jöns Jacob Berzelius 1824’te boru bir element olarak tanımladı. Saf bor tartışmasız bir şekilde ilk kez 1909’da Amerikalı kimyager Ezekiel Weintraub tarafından üretildi. Türkiye’nin dünya rezervlerinin %73’ünü oluşturduğu bor elementi işte böyle keşfedilip böyle isimlendirilmişti.
Bu bölüme konu olan son elementimiz ise gayet iyi bildiğiniz karbon elementi. Karbon tarihöncesinde keşfedildi ve en eski insan uygarlıklarına kadar kurum ve kömür formlarında biliniyordu. Bir tür karbon allotropu olan elmaslar Çin’de muhtemelen MÖ 2500 gibi erken bir tarihte biliniyordu. Roma dönemindeyse kömür şeklindeki karbon, bugün olduğu gibi aynı kimyayla, havayı dışarıda bırakmak için kil ile kaplı bir piramit içinde ahşabı ısıtarak yapılıyordu. 1722’de René Antoine Ferchault de Réaumur, demirin, şimdi karbon olarak bilinen bir maddenin soğurulmasıyla çeliğe dönüştüğünü gösterdi. 1772’de Antoine Lavoisier, elmasların bir karbon formu olduğunu gösterdi; kömür ve elmas örneklerini yaktığında, ikisinin de su üretmediğini ve her ikisinin de gram başına aynı miktarda karbondioksit saldığını keşfetti. 1779’da Carl Wilhelm Scheele, o zamana kadar bir kurşun formu sanılan grafitin aslında ufak bir demir katışığı haricinde odunkömürüyle özdeş bir kimyaya sahip olduğunu gösterdi. Aynı zamanda grafiti nitrik asitle okside ettikten sonra açığa çıkan maddeyeyse hava asidi dedi ki bugün biz bu maddeyi karbondioksit olarak biliyoruz. 1786’da Fransız bilim adamları Claude Louis Berthollet, Gaspard Monge ve C. A. Vandermonde; Lavoisier’nin elmas için yaptığı gibi, grafiti oksijende oksitleyerek çoğunlukla karbon olduğunu doğruladılar. Fransız bilim adamlarının grafit yapı için gerekli olduğunu düşündükleri bir miktar demir yine kaldı. Bu zamana kadar yapılan tüm deneylerde aslında bu maddelerin karbon içerdiği değil bunların aynı şeyin farklı türevleri olduğu söylenmişti. Ancak kömür, elmas ve grafiti aynı çatı altında birleştirecek o aynı şeyin yani elementin bir adı yoktu. Bunun üzerine grafit oksidasyonu deneyini yapan üç bilim adamı yayınlarında, grafitteki element için Latincede kömür anlamına gelen carbo kelimesinden türeterek Latincesiyle carbonum Fransızcasıyla carbone adını önerdiler. 1789’da Antoine Lavoisier, kitabında karbonu bir element olarak listeledi ve zaten bilinen ancak farkında olunmayan bir element olan karbon kimya literatürüne giriş yapmış oldu.
İşte bu; isimleri taştan çıkan üç element berilyum, bor ve karbonun hikâyesidir. Böylece 9. bölümün de sonuna gelmiş olduk. Bir sonraki bölümde görüşmek üzere.