Lantan, praseodim ve neodim… Bu seferki bölümde bu üç elementi beraber konu almamızın sebebi, aynı mineralde keşfedilip özellikle iki tanesinin uzun süre tek bir element zannedilmesi. Peki, bu üç element ne zaman keşfedildi? O iki element hangi sözde elementten ayrıştırılmışlardı? Neden uzun süre farklı elementler olduğu anlaşılamamıştı? Elementlerin Hikâyesi 15. Bölüm başlıyor…
(intro)
1839 yılıydı. Carl Gustaf Mosander, bir önceki bölümde konu aldığımız seryumun çıkarıldığı mineral olan serit minerali üzerinde yeniden çalıştığı sırada yeni bir oksit daha keşfetmişti. Bir seryum nitrat örneğini havayla kavurup ardından elde edilen oksidi seyreltik nitrik asitle işleyerek kısmen ayrıştırdı. Keşfettiği oksidin adını lantana koydu. Lantana ismi, Antik Yunancada saklanan anlamına gelen λανθάνειν [lanthanein] kelimesinden geliyordu. Çünkü serit mineralinin içinde seryumun tespit edildiği 1803 yılından bu zamana kadar geçen 36 yılda lantana hiç fark edilememişti. Yine 1839’da, Karolinska Enstitüsü’nde öğrenci olan Axel Erdmann, bir Norveç fiyordunda bulunan Låven adasından gelen yeni bir mineralde de lantanı keşfetti. Saf lantan metali ise 1923 yılında izole edildi. Böylece bir element daha periyodik tablodaki yerini almış oldu.
Serit mineralinden çıkarılan elementler bu kadarla sınırlı değildi. Yine Carl Gustaf Mosander 1843 yılında seritte bir oksit daha keşfetmişti. Bu oksit serya ve lantanaya o kadar benziyordu ki ayırt edilmesi çok zordu. Bu yüzden Mosander ona Yunancada ikiz anlamına gelen δίδυμος (didimos) kelimesinden türeretek didimya adını verdi. Aslında bu isim başka bir sebepten dolayı çok manidardı ama Mosender bunun farkında bile değildi. Üç değerlikli formda didimyum, seryumun tuzlarına pembe bir renk vermekteydi. Didimyuma Di sembolü atandı. Dmitri Mendeleev’in periyodik tabloya ilişkin ilk denemesinde, 95 atom ağırlıklı Di sembollü bir elemente yer verdiğini görüyoruz. Ancak sonradan yayınlanan çalışmasında ise böyle bir element olmadığını görüyoruz. İyi de neden? Didimyumun, Marc Delafontaine’in spektroskopik analizden sonra şüphelendiği gibi, praseodimyumdan evropiyuma kadar tüm kararlı erken lantanitlerin bir karışımı olduğu ortaya çıktı, ancak onun bileşenlerine ayrılmasını sağlayacak zamanı yoktu. 1874 yılında Per Teodor Cleve, yaptığı çalışmalar sonucunda didimiyumun en az iki elementten oluştuğu sonucuna vardı. Peki bu çıkarsamalar nasıl yapılabildi? Çünkü didimyum sadece serit mineralinde bulunmamıştı. Farklı jeolojik bölgelerden alınan didimyum örnekleri aynı spektral çizgileri gösteriyordu ancak çizgilerin yoğunlukları birbirinden farklı çıkıyordu. Saf bir bileşiğin spektrumunun hep sabit yoğunlukta çıkması gerekirdi. 1885’te Carl Auer von Welsbach, nitrik asit çözeltisinden amonyum nitratın çift tuzlarının ayrımsal kristalizasyonu sayesinde didimyumu iki farklı elementin tuzu olarak ayırmayı başardı. Welsbach ayırdığı elementlerden birine bileşiklere yeşil renk verdiği için praseodidimyum yani pırasa yeşili didimyum, diğerine ise neodidimyum yani yeni didimyum ismini verdi. Ancak bu isimlerin telaffuzu zor olduğu için Welsbach isimleri kısalttı ve didimyumdan ayrışan elementler praseodim ve neodim olmuş oldu. Welsbach’ın tek başarısı bu olmayacak, gaz lambalarında ışık vermek için yanan hava gazı fitilini ve günümüzde kullandığımız taşlı çakmakları icat edecekti. Günümüzde didimyumun saf bir element olmadığı anlaşılsa da Sir William Crookes’un keşfiyle didimyumun yeniden yükselişi sağlandı. 1913 yılında Crookes, didimyumdan yapılmış camların morötesi ışınları %100’e kadar engellediğini fark etti. Bu keşif sayesinde didimyumdan yapılmış camlar günümüzde cam üfleme ve demircilik için güvenlik camlarında, özellikle propan gazı ile çalışılan demirhanelerde kullanılır. Didimyum, camdaki sıcak sodyumun yaydığı 589 nm dalga boyundaki sarımsı ışığı, üzerinde zararlı bir etki yaratmadan seçici olarak bloke eden bir filtre sağlar. Bu yüzden günümüzde praseodim ve neodim karıştırılarak elde edilen bu camlar tarihi adıyla yani didimyum gözlük olarak kendisine piyasada yer bulur.
İşte bu; serit mineralinde bulunan üç element lantan, praseodim ve neodimin hikayesidir. Böylece 15. Bölümün de sonuna gelmiş olduk. Bir sonraki bölümde görüşmek üzere!
Kaynakça:
“The Discovery and Naming of the Rare Earths”, elements.vanderkrogt.net, 2016.
Mary Elvira Weeks, The discovery of the elements (6th ed.), PA: Journal of Chemical Education, 1956.
Mary Elvira Weeks, “The Discovery of the Elements: XI. Some Elements Isolated with the Aid of Potassium and Sodium:Zirconium, Titanium, Cerium and Thorium”, The Journal of Chemical Education, 1932.
Jöns Jacob Berzelius, “Latanium — a new metal,” (1839) Philosophical Magazine’de 2022’de yeniden yayınlandı.
Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemical Compounds, McGraw-Hill, 2003.
William M. Haynes, “Elements: Neodymium”, CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th ed.), CRC Press, 2016.
Marco Fontani & Mariagrazia Costa & Mary Virginia Orna, The Lost Elements: The Periodic Table’s Shadow Side, Oxford University Press, 2015.
John Emsley, Nature’s building blocks: an A–Z guide to the elements, Oxford University Press, 2003.
Carl Auer von Welsbach, “Die Zerlegung des Didyms in seine Elemente”, Monatshefte für Chemie, 1885.
Brett F. Thornton & Shawn C. Burdette, “The neodymium neologism”, Nature Chemistry, 2017.
J. H. Gardiner, “Sir William Crookes’ anti-glare glasses”, Transactions of the Optical Society, 2018
0 Yorum