Lavrensiyum, rutherfordiyum, dubniyum ve seaborgiyum… Bu seferki bölümde bu dört elementi beraber konu almamızın sebebi, bölümün isminden de anlayacağınız üzere elementlerimizin askeri endişelerin ötesinde bilimsel ekiplerin yarışlarıyla keşfedilmiş olmaları. Ancak bu seferki konumuzu elementlerin fazlalığı sebebiyle 4 bölümde anlatıyoruz. Peki, bu bölümde ele alacağımız dört element ne zaman keşfedildi? Her biri nasıl adlandırıldı ve nasıl sentezlendi? Elementlerimizin keşfi sırasında ne gibi olaylar yaşandı? Elementlerin Hikâyesi 32. Bölüm başlıyor…
(intro)
14 Şubat 1961… Albert Ghiorso, Torbjørn Sikkeland, Almon Larsh, Robert M. Latimer ve çalışma arkadaşlarından oluşan Berkeley’deki nükleer fizik ekibi, Ağır İyon Doğrusal Hızlandırıcı’da (HILAC) hızlandırdıkları bor-10 ve bor-11 çekirdekleriyle üç farklı kaliforniyum izotopundan oluşan 3 miligramlık bir hedefi bombardıman etti. Ardından yapılan ölçümlerle Berkeley ekibi Element 103’ün 257 numaralı izotopunu keşfettiklerini duyurdu. Daha sonra gözden geçirilen sonuçların ardından bulunan izotop 258 olarak güncellendi ama Element 103’ün keşfedilmiş olduğuna kesin gözüyle bakılıyordu. Sovyet Rusya’daki Dubna Ekibi ise buna itiraz etti. Dubna ekibinin itirazlarından pek çoğuna cevap verilse de cevapsız kalan bir itiraz vardı: Bombardımana tutulan hedefteki en yaygın izotop kaliforniyum-252 idi ve bu izotopun bor-10 çekirdeğiyle reaksiyonu sonucu yalnızca 4 nötron yayarak Element 103’ün 258 numaralı izotop üretilebiliyordu ve bu da Berkeley ekibinin analizlerde karşılaştığından daha dar bir verimlilik eğrisi çıkmasına sebep olmalıydı. Yine de Berkeley ekibi Element 103’e siklotronun mucidi olan Ernest Lawrence’a atfen Lw sembolü ile Lavrensiyum adını vererek keşif başvurusunda bulundu. İnorganik Kimya İsimlendirme Komisyonu bu ismi kabul etti, ancak sembolü “Lr” olarak değiştirdi. Keşfin bu şekilde kabul edilmesi daha sonra Dubna ekibi tarafından acelecilik olarak nitelendirildi. Durumu kabullenemeyen Dubna ekibi Element 103 üzerine çalışmak için 1965 yılında kolları sıvadı. Amerikyum-243 atomlarını oksijen-18 çekirdekleriyle bombardıman ederek Element 103’ün 256 numaralı izotopunu analizlerde tespit edilen ve iki kere bozunan 256 izotopunun ürünü olan fermiyum-252 atomlarına bakarak keşfettiklerini duyurdular. 1967’de deneye devam edildi ve 256 izotopuna ek olarak 257 izotopu da elde edildi. Dubna ekibi Berkeley ekibinin bulamayıp kendilerinin bulduğunu iddia ettikleri bu elemente Rutherfordiyum adını verdiler. 1969 ve 1970’te iki taraflı olarak deneyler devam etti. Dubna ve Berkeley ekibi bir rekabet halindeydi, ama her ikisi de element 103’ün son aktinit elementi olduğunu doğruladı. Kavgayı sona erdiren kesin keşfi ise 1971 yılındaki 255 ve 260 izototopları arasındaki bütün izotopların nükleer bozunma özelliklerini incelemeyi amaçlayan Berkeley deneyi başardı. IUPAC farklı tarihlerde toplanan konferanslarında elementin keşfinin Berkeley ve Dubna’nın ortak çalışmalarının bir sonucu olduğuna hükmetse de literatüre yerleşen Lavrensiyum ismini korudu. Böylece bir element daha periyodik tabloya girmiş oldu.
Bilimsel rekabetin ürünü olan bir diğer elementimiz ise Rutherfordiyum. Rutherfordiyum ilk olarak 1964’te Dubna ekibi tarafından plütonyum-242 hedefine neon-22 iyonları çarptırılarak üretildi. Üretilen bu ilk rutherfordiyum, 260 izotopuydu. 1966 ve 1969’da deney tekrarlandı ve yapılan ölçümlerde 104 atom numaralı bu yeni elementin periyodik tabloda hafniyumun altında yer alan element olması gerektiği anlaşıldı. Berkeley ekibi ise 1969’da kaliforniyum-249 hedefini karbon-12 ile bombardıman ederek rutherfordiyum-257 izotopunu elde etti. Ardından bir isimlendirme tartışması da element 104’te meydana geldi. Dubna ekibi yeni elementi önce kendilerinin tespit ettiklerini iddia ettiklerinden, Sovyet nükleer araştırmalarının eski başkanı Igor Kurchatov’un onuruna kurçatovyum adını önerdiler. Bu isim Sovyet Bloğu kitaplarında elementin resmi adı olarak kullanılmıştı. Amerikalılar ise nükleer fiziğin “babası” olarak bilinen Yeni Zelandalı fizikçi Ernest Rutherford’u onurlandırmak maksadıyla yeni element için rutherfordiyum ismini önerdiler. 1992’de IUPAC/IUPAP Transfermium Çalışma Grubu keşif iddialarını değerlendirdi ve her iki ekibin de 1969’da 104 elementinin sentezine eşzamanlı kanıtlar sağladığı ve keşif hakkının iki grup arasında paylaşılması gerektiği sonucuna vardı. Sonrasında isimlendirme konusunda anlaşma sağlanamayınca IUPAC bir süre elemente atom numarasının Latince adı olan unnilkuadyum ismini geçici olarak verdi. Bu diğer birçok tartışmalı element için de uygulanacaktı. Sonrasında bu elementler arasında adil bir dağılım yapılarak en baştan isimlendirildi. Böylece geçici olarak unnilkuadyum olarak adlandırılan element, 1997 yılında rutherfordiyum ismiyle periyodik tablodaki yerini almış oldu.
Bilimsel rekabet ile keşfedilen bir başka elementimiz ise dubniyum idi. Dubniyum ilk olarak 1968’de Dubna’daki Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsünde tespit edildi. Amerikyum-243 hedefinin neon-22 iyonları ile bombardımanı sonucu element 105’in 260 ve 261 numaralı izotopları elde edildi. Nisan 1970’te ise Berkeley ekibi kaliforniyum-249’u nitrojen-15 iyonlarıyla bombardıman ederek element 105’i sentezlediklerini iddia etti. Dubna ekibi ise Mayıs ve Haziran 1970’te daha önce yaptıkları deneyi iki kez tekrarlayıp sonuçları çeşitli şekillerde analiz ederek element 105 sentezini kendilerinin yaptıklarını yeniden duyurdular. Ancak Berkeley ekibi Dubna ekibinin keşif makalesinde elemente bir isim önermemesinden hareketle keşifte bir güvensizlik olduğundan şüphelenerek keşfin peşine düştü. Bunun üzerine Dubna ekibi biraz daha veriler duyurduğu makalesinde element için atomik yapı ve kuantum teorilerinin kurucusu Danimarkalı nükleer fizikçi Niels Bohr’un onuruna bohrium (Bo) adını önerdi ancak okunuşunun bor elementiyle karışmaması için kısa süre sonra bu öneriyi nielsbohriyum olarak güncelledi. Dubna ekibi tarafından önerilen bir diğer isim ise dubniyumdu. Buna karşılık olarak Berkeley ekibi de yeni elementin “nükleer kimyanın babası” Alman kimyager Otto Hahn’ın adını taşıyan hahniyum (Ha) olarak adlandırılmasını önerdi ve böylece bir element isimlendirme tartışması yarattı. Bu tartışma 1997’deki IUPAC toplantısında elemente son olarak dubniyum isminin tanımlanmasına kadar yeni isim önerileri eklenerek devam edecekti. En sonunda geçici olarak unnilpentiyum ismiyle periyodik tabloya giren element 105, dubniyum adıyla periyodik tablodaki yerini almış oldu.
Bu bölüme konu aldığımız son elementimiz ise seaborgiyum. 1970’teki element 104 ve 105’e yönelik sentez deneylerinin ardından Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarında Albert Ghiorso ve arkadaşları tarafınfan kaliforniyum-249 hedefine oksijen-18 bombardımanı yapılarak element 106 üretmek amacıyla bir deney gerçekleştirildi. Ancak o zamanki raporlamada element 106’ya yönelik bir doğrulama yapılamadı. 1972’de HILAC hızlandırıcısında güçlendirme çalışmaları yapıldığı için cihaz kullanım dışıydı. Bu da ekibin deneyi tekrarlamasını engelledi ve kapatma sırasında veri analizi yapılmadı. 1974’te Dubna’da Yuri Oganessian liderliğindeki Rus araştırma ekibi de kurşun-208 ve kurşun-207 hedeflerinin hızlandırılmış krom-54 iyonları ile bombardıman edilmesi sonucu element 106’yı ürettiklerini raporladılar. Bu deneyden birkaç ay sonra 1974’te Albert Ghiorso ve arkadaşları 1971’deki deneyi tekrar denendi ve Berkeley ekibi, Ghiorso’yu hayrete düşürerek yeni verilerinin 1971 verileriyle uyumlu olduğunu fark etti. Dolayısıyla, orijinal veriler daha dikkatli analiz edilseydi element 106 aslında 1971 yılında keşfedilmiş olabilirdi. Bunun üzerine keşfi hangi ekibin üstleneceği konusunda tartışmalar başladı. Neyse ki iki ekip de elemente isim önermedi ve böylece keşif hakkı tartışmasının yanında bir de isim tartışması doğmamış oldu. 1992 yılına kadar süren keşif tartışmasında ise IUPAC/IUPAP Transfermium Çalışma Grubu (TWG), seaborgium-260’ın Sovyet sentezinin verim eğrileri ve açısal seçim sonuçlarında olduğu gibi eksik olması nedeniyle yeterince ikna edici olmadığı, buna karşın seaborgium-263’ün Amerikan sentezinin bilinen yavru çekirdeklere sıkı sıkıya bağlı olması nedeniyle ikna edici olduğu sonucuna vardı. Bu nedenle, TWG 1993 raporunda Berkeley ekibini resmi kaşifler olarak kabul etti. Böylece Berkeley ekibi elemente isim verme hakkı elde etmiş oldu. Ekip içerisindeki kararsızlıklar devam ederken Ghiorso elemente ekip üyelerinden Glenn T. Seaborg’un adının verilmesini önerdi ve 1994 yılında IUPAC tarafından seaborgiyum ismi resmen kabul edilmiş oldu.
İşte bu; bilimsel rekabetin ürünü olan dört element lavrensiyum, rutherfordiyum, dubniyum ve seaborgiyumun hikayesidir. Böylece 32. Bölümün de sonuna gelmiş olduk. Bir sonraki bölümde görüşmek üzere!
Kaynakça:
R. C. Barber & N. N. Greenwood & A. Z. Hrynkiewicz & Y. P. Jeannin & M. Lefort & M. Sakai & I. Ulehla & A. P. Wapstra & D. H. Wilkinson, “Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements”, Pure and Applied Chemistry, 1993
Albert Ghiorso & T. Sikkeland & A. E. Larsh & R. M. Latimer, “New Element, Lawrencium, Atomic Number 103”, Phys. Rev. Lett., 1961
Norman N. Greenwood, “Recent developments concerning the discovery of elements 101–111”, Pure Appl. Chem., 1997
G. N. Flerov, “On the nuclear properties of the isotopes 256103 and 257103″, Nucl. Phys. A., 1967
E. D. Donets & V. A. Shchegolev & V. A. Ermakov “Synthesis of the isotope of element 103 (lawrencium) with mass number 256”, Soviet Atomic Energy, 1965
V. Karpenko, “The Discovery of Supposed New Elements: Two Centuries of Errors”, Ambix, 1980
Uzi Kaldor & Stephen Wilson, Theoretical chemistry and physics of heavy and superheavy element, Springer, 2005
Kari Eskola & Pirkko Eskola & Matti Nurmia & Albert Ghiorso, “Studies of Lawrencium Isotopes with Mass Numbers 255 Through 260”, Phys. Rev. C., 1971
A. Ghiorso & M. Nurmia & J. Harris & K. Eskola & P. Eskola, “Positive Identification of Two Alpha-Particle-Emitting Isotopes of Element 104”, Physical Review Letters, 1969
“Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1997)”, Pure and Applied Chemistry, 1997
M. Fontani & M. Costa & M. V. Orna, The Lost Elements: The Periodic Table’s Shadow Side, Oxford University Press, 2014
D.C Hoffman & A. Ghiorso & G.T. Seaborg, The Transuranium People: The Inside Story, Imperial College Press, 2000
R. C. Barber & N. N. Greenwood & A. Z. Hrynkiewicz & Y. P. Jeannin & M. Lefort & M. Sakai & I. Ulehla & A. P. Wapstra & D. H. Wilkinson, “Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements”, Pure and Applied Chemistry, 1993
A. Ghiorso & J. M. Nitschke & J. R. Alonso & C. T. Alonso & M. Nurmia & G. T. Seaborg & E. K. Hulet & R. W. Lougheed, “Element 106”, Physical Review Letters, 1974
0 Yorum