Bilimkurgu Kulübü Bu Sitede Gelecek Var!
İnsanoğlu tarih boyunca hep düşünmüş, sorgulamış ve merak etmiştir. Bilim, böyle doğmuştur. “Acaba bu madde neyden yapıldı?”, “Bu maddenin en küçük yapıtaşı nedir?” vesaire… Antik Yunan’dan beri süregelen bu merak sayesinde bilim her konuda çağ atlamıştır: Fizik, kimya, biyoloji, astronomi, jeoloji…
17-20. yüzyıllar arası – özellikle kimyada ve atom teorisinde – muazzam keşifler yapılmıştır. Bugün atomlar hakkında bildiklerimizin çoğunu bu araştırmaların geliştirilmesine borçluyuz. Her alanda olduğu gibi, insanın bir şeyleri sınıflandırma ve kategorizasyon dürtüsü bu alanda da baş göstermiştir; iyi de olmuştur. Canlılığı ve nasıl oluştuğunu, evrimini anlamamızı sağlayan taksonomi bilimi de böyle böyle gelişmiştir. Atomları, elementleri ve onların özelliklerini anlamamızı sağlayan periyodik tablo da böyle doğmuştur. Periyodik tablo, Mendeleyev’in (ve diğerlerinin) yaptığı bir sanat eseridir ve gelmiş geçmiş en akıllı dizaynlardan biridir. Abarttığımızı mı düşünüyorsunuz? O zaman bu iddiamızı açıklayalım:
İlk Elementlerin Keşfi
Altın, gümüş ve bakırın da içinde bulunduğu 13 element, tarihöncesinden beri biliniyordu. Bu elementlerin diğerlerinden daha önce keşfedilmelerinin nedeni ise nispeten daha kararlı olmalarıydı; bileşik oluşturmaya çok yatkın değillerdi, böylelikle doğada saf halleriyle bulunup kolaylıkla işlenebiliyordu.
Periyodik Tablo’nun İlk Adımları
Tarihteki ilk kayıtlı element keşfi 1649’da geldi: Henning Brand, fosfor elementini keşfetti. Bu keşiften haberi olmayan Robert Boyle ise bu keşfi 1680’de tekrarladı ve element kavramını yeniden tanımladı: “Kimyasal bir reaksiyon aracılığıyla daha basit bir maddeye dönüştürülemeyen madde.” Brand ve Boyle’un öncülüğündeki bu keşifler, gayet başarılı sonuçlandı ve 1789 yılına kadar 29 element keşfedildi.
Antoine-Laurent de Lavoisier 1789 yılında, dünyanın ilk modern kimya kitabı olarak kabul edilen “Kimyanın Bilimsel İncelemesi” adlı kitabı yazdı. Bu kitapta elementler; metal, ametal ve gaz olarak gruplanmıştı. Bugün bu gruplamayı yanlış olarak bilsek de o günler için yeni keşiflerin önünü açması dolayısıyla çok önemli bir gelişmeydi.
Peki, keşfedilen bu elementler arasında sistematik bir uyum var mıydı? Bu elementler bir düzene sokulabilir miydi?
Üçlü Yasa
1817 yılında Johann Wolfgang Döbereiner adında bir Alman bilim adamı, elementleri sınıflandırmak için ilk girişimde bulundu. 1817-1829 yılları arasında çeşitli “Üçlü”ler keşfeden Döbereiner, iki elementin özelliklerinden yola çıkarak üçüncü bir elementin özelliklerini tahmin edebileceğini savundu ve “Üçlü Yasa”yı ortaya attı. Bu yasaya göre; 2. elementin kütle numarası, 1. elementin ve 3. elementin kütle numaralarının aritmetik ortalamasıydı. Daha iyi anlaşılması için iki “Döbereiner Üçlüsü” örneği verelim: Karbon-12, Nitrojen-14, Oksijen-16 ve Kalsiyum-20, Stronsiyum-38, Baryum-56.
İlk Ciddi Adımlar
1862 yılında Alexandre Béguyer de Chancourtois, elementleri ilk kez “periyodik” olarak tablolama girişiminde bulundu. Tellür elementini merkeze yerleştirdiği “tellür spirali” tablosunda, elementlerin kütle numaralarına göre onları grupladı. Chancourtois, atomları 16 parçalı bir silindire kütle numaralarına göre spiral şeklinde yerleştirince, dikey olarak sıralanan elementlerin özelliklerinin benzer olduğunu keşfetti. Çok doğru bir tahminde bulunamasa da periyodik tablonun ilk resmedilmiş hali olduğu kabul edilir.
1864 yılında İngiliz bir kimyager olan John Newlands, bilinen 62 elementi fiziksel özelliklerine göre 8 gruba ayırdı ve her sekizinci elementin birbiriyle benzerlik gösterdiğini gördü; müzikal benzerliğinden ötürü bu yasaya “Oktavlar Kuralı” adını verdi. Bu benzetmesi önce alaya alındı ama sonradan öngörüsel bir yaklaşım olduğu anlaşıldı. Aslında Newlands “Oktavlar Kuralı”nı doğru çözümlemişti ama çalışmalarında aralık 8 değil 7 idi. Bunun nedeni, soygazların varlığını öngörememesiydi. Soygazlar 1894 yılında Sir William Ramsey tarafından keşfedilip periyodik tabloya “0 Grubu” olarak, tabloyu bozmadan eklenecekti.
Periyodik Tablo’nun Mucitleri
1864 yılında Lothar Meyer, elementlerin değerlik elektron sayısını göz önüne alarak bir periyodik tablo hazırlamıştır. Kütle numarasını yoksaydığından ve ileride keşfedilecek elementleri öngöremediğinden dolayı onunla çok ilgilenmiyoruz.
Şu an kullandığımız periyodik tablo için kredinin büyük bir bölümünü şüphesiz ki bir dahi olan Dimitri Mendeleyev’e vermeliyiz. Bugünkü periyodik tablonun tarihteki en benzerini üreten Mendeleyev, ne yazık ki Nobel Ödülü alamamıştır ama Mendeleyvum elementi onun anısına isimlendirilmiştir.
Uzun yolculuklarda kartlara element isimleri yazarak ve bunları düzenleyerek bazı benzer elementlerin periyodik olarak tekrarladığını keşfetti. 1869 yılında ise bunları bir tabloya kaydederek periyodik tabloyu icat etti. Bununla kalmadı, eğer bir element kütle numarası yüzünden yanlış yerdeyse, kendi keşfettiği örüntüye uyacak şekilde o elementleri yeniden düzenledi. Örneğin, o zaman 6A grubunda bulunan iyot ile o zaman 7A grubunda bulunan tellürün yerini çok doğru bir şekilde birbirleriyle değiştirdi. Yani, kütle numaraları her zaman doğru değildi ve yanıltıcı olabilirdi.
Mendeleyev’in asıl dehası ise, henüz keşfedilmemiş elementleri öngörüp onlar için boşluklar bırakması oldu. Bu elementleri öngörmekle kalmayıp onların özelliklerini ve onların yapması muhtemel bileşiklerin özelliklerini bile öngördü. Bu öngörülerin çok büyük bir kısmının doğru çıkması, Mendeleyev’e olan inancı pekiştirdi.
Bu kadar doğruya karşın yanlış olan birşeyler de vardı: Soygazlar. Sir William Ramsey’in 1894-1898 yıllarında keşfettiği soygazlar, hiçbir gruba uymuyordu. Soygazların, periyodik tabloya yeni bir grup olarak eklenmesinin gerekliliği Ramsey tarafından sonradan fark edildi ve 8A grubu ortaya çıktı. Şu ana kadar 7’şer sıralanan elementler, bundan sonra 8’er olarak sıralandı ve periyodik tablo tamamlandı. Mendeleyev’in tek eksik noktası olarak ise soygazları öngörememesini gösterebiliriz.
Modern Periyodik Tablo
1913 yılında Henry Moseley, Mendeleyev’in bir şekilde çözdüğü ama nedenini anlayamadığı tellür-iyot problemine ışık tuttu. O güne kadar, periyodik tabloda kütle numaraları kullanılıyordu; bu sistem büyük ölçüde doğru sonuç verse de bazen yanılabiliyordu. Moseley, X-ışını tabancasıyla bu iki elementin atom numaralarını belirledi ve bu sistemin doğruluğu ispatlandı. Ne yazık ki Moseley, 1914 yılında Çanakkale Savaşı’nda öldü.
Manhattan Projesi kapsamında Glenn T. Seaborg, atom numaraları 94 ile 102 arasında değişen elementleri keşfederek periyodik tabloya çok önemli katkılarda bulunmuştur. Seaborg, aktinit ve lantanit serilerini keşfederek periyodik tabloyu yeniden dizayn etti.
Yıllar süren araştırmalar, kan, ter ve gözyaşı sonucunda bizim de her şeyi bilen bir periyodik tablomuz var. Katkısı olan tüm insanlara teşekkür ediyoruz, kimyayı daha eğlenceli kıldıkları için. Bu yazıyı, Carl Sagan’dan bir alıntıyla noktalamak istiyorum:
“Bugünü anlamak için geçmişi bilmeniz gerekir.”
Kaynaklar:
