Ge = Germanium. Ni = Nikel. U = Uranyum. S= Sülfür. Bunlar, elementler…

Ve, Londra’daki Bilim Müzesi’nin mağazasında bir t-shirt satılır. Üzerinde, 70 kiloluk bir insanda bulunan elementlerin yüzdeleri yazar. En başta %65’le oksijen. Sonra 18’le karbon. 10’la hidrojen. 3’le nitrojen. 1.5’la kalsiyum. %1’le fosfor. Ve daha 52 element, gitgide azalan oranlarda aşağıya doğru inen bir liste. Yüzakı fizikçimiz Ali Alpar (Sabancı Üniversitesi) bunun ne anlama geldiğini özetliyor: “Hepimiz yıldız tozuyuz: Evrendeki hidrojenin tamamıyla biraz helyum ve lityum Büyük Patlama’dan kalma. Üst tarafı (oksijen, karbon, azot, demir, silisyum vs) yıldızlarda ve süpernovalarda yapılmış.” (05.02) 

Simyadan kimyaya yüzyıllar

Element: Kimyasal çözümleme yoluyla ayrıştırılamayan ya da birleşimle elde edilemeyen madde. Doğada bugün 94 element biliniyor. Ama 24 tane daha var: Bunlar insan eliyle yapılma, sentetik, bazısı sadece laboratuvarda varolanlar. Hepsi şimdilik 118.

Elementleri ilk kez gruplayarak 1869’da sıralayıp tablo haline getiren Rus bilimci Mendeleyev’in bu başarısının bu yıl 150’inci yıldönümü. Birleşmiş Milletler 2019’u Periyodik Tablo Yılı ilan etti. Bunun önemini anlamak için geriye bakmak gerek.

İnsanlık, Babil’den, Sümer’den, Antik Yunan’dan, Aristo’dan, 1500’lerde Paracelcus’a kadar “doğayı, dünyayı, gökleri oluşturan nedir?” sorusuna cevap aradı. Eski çağlardan beri demir, bakır, altın, gümüş, civa, kalayı biliyorlardı. Ama onlar için bunlar sadece metaldi. Dünyanın ise toprak, hava, su, ateşten yapıldığına inanıyorlardı. Bunları element saydılar. Simyacılar için ise en önemli soru başkaydı: “Bu metallerden nasıl altın yaparız?”. Yapamadılar tabii. Bugün İsviçre-Fransa-Almanya sınırındaki Basel’li Paracelsus, dünyanın 4 elementten değil, tuz, sülfür ve civadan oluştuğunu söyledi. Dönemine göre kâfir sayılacak kadar radikaldi. Bu yüzden Almanya’ya hicret etmek zorunda kaldı. Ama, “İnsan, evrenin mikro yansımasıdır,” diyebilen bir vizyonerdi aynı zamanda.

Kaderin cilvesi: Paracelsus’a tahammül edemeyen Basel, bugün en az 900 ecza/kimya/biyoteknoloji şirketinin ev sahibi. Bu alanlarda çalışanların sayısı 50 bini aşkın. Paracelsus’u hicrete zorlayan zihniyet, bugün Avrupa ilaç/kimya sanayiinin kalbi sayılır. Hoffman-La Roche, Novartis, Bayer gibi en en tanınmışlar burada. Şehir, sahip çıkamadığı hemşehrisi Paracelsus’tan bugün turizm amaçlı yararlanıyor: Eski şehrin merdivenli, en daracık yokuşlu, duvarları simyacıların işaretleriyle süslü sokaklarında Paracelsus turları. 

Kimyanın babası simya

Simyanın kimyaya doğru adım adım gelişmesi, “Acaba neyle neyi ne yaparsak ne olur?” merakıyla, bugün Ar-Ge dediğimiz sistematik araştırma anlayışıyla mümkün oldu. Örneğin, Hamburg’lu Hennig Brandt, 1669’da idrarı kaynatıp macun haline getirdi. Fosforu keşfetti. Böylece, bir elementi “ilk kez bulan” o oldu. Yavaş yavaş, Sanayi Devrimi’ne gidecek otoyolun yapımına başlandığı dönem bu: Londra’da 28 Kasım 1660’da bir araya gelen bilimcilerin oluşturduğu heyet, Kral’ın fermanıyla resmiyet kazandı. Adında “bilim” sözcüğü geçmese de Kraliyet Akademisi kuruldu. Ve kesintisiz olarak 360 yıldır faal. Benzer akademiler Fransa’da 1666’da, Almanya’da 1700’de kuruldu. Dünyayı anlayarak dünyaya egemen olma dürtüsü bilimcilerin tek hedefi haline geldi. Robert Boyle’un havanın gazlardan oluştuğunu bulması, Henry Cavendish’in hidrojeni bulması, Joseph Priestley’nin önemini anlamadan oksijeni bulması hep bu dönemde. Oksijenin neden önemli olduğunu dünyaya anlatmak ise Antoine Lavoisier’ye nasip oldu. Fransız İhtilali’ne kurban gidene kadar 33 elementi (bazıları hatalı olsa da..) ilk kez sıraladı. O güne kadar simyacıların verdikleri isimlerle anılan maddelere bugün kullandığımız isimleri verdi. Bu nedenle Kimyanın Babası sayılır. 

Elementleri nasıl sıralasak?

Humphrey Davy’nin, ilk kez “yeni icat edilmiş” elektrik piliyle yaptığı deneyler sonucunda önce potasyumu, sonra 6 elementi daha bulmasıyla 1800’lerde element sayısı 55’e yükseldi. Bilim ve teknoloji geliştikçe element sayısı artıyordu. Ama acaba bunlar arasında nasıl bir ilişki vardı? Nasıl bir sıra? Nasıl bir gruplaşma?

John Dalton, sıralama ve gruplama girişiminin, element atomlarının farklı ağırlıklarına göre yapılabileceğini öne sürdü. Onun teorik yolundan ilerleyen başka bilimciler farklı sonuçlara ulaştılar, çıkmaz sokaklara girdiler. Bütün bu denemelerden ders alan Rus bilimci Dimitri Mendeleyev, kendisini bilim tarihinde Leonardo kadar saygın bir yere oturtacak yerini, şahane fikriyle sağladı: O tarihe kadar bilinen 63 elementi soldan sağa atom ağırlıkları, yukardan aşağıya özelliklerine göre tek bir tabloda sıraladı. Daha keşfedilecek elementler olduğunu biliyordu. Bunlar için tablosunda boşluklar bırakacak kadar vizyonerdi: 101 numaralı element 1955’te bulunduğunda onun adı verildi (Mendelevium-Md).

Dev bir fizik ve kimya tarihini üç beş paragrafta özetlemek elbette mümkün değil. Ama acaba 150 yıl önceki bu başarı bugün için ne anlam ifade diyor? Yakın çağda yeni elementlerin bulunmasına kimlerin nasıl katkıları oldu? Daha neler olabilir? Bu konu, gelecek haftaya kalıyor.

Edip Emil Öymen

Elementlerin Periyodik Tablosu 150 yaşında – 1 yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

Daha önce dünyada var olmamış bir madde üretildi: Metalik hidrojen yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

Bilim insanlarının uzun süredir aradığı element, Japonlar tarafından bulundu. Uzmanlar, demir ve nikelden sonra dünyanın çekirdeğindeki önemli bir oranı oluşturan elementin büyük ihtimalle “silikon” olduğunu açıkladılar.

Tohoku Üniversitesi’nden Eiji Ohtani, silisyumun önemli bir element olduğunu ve iç çekirdekteki ağırlığın %5’inin demir-nikel alaşımında çözünmüş silisyum olabileceğini söyledi. İç çekirdeğin ağırlığının %85’i demir, %10’u ise nikel.

Çekirdeğin doğrudan incelenmesi mümkün olmadığı için, uzmanlar bir deney gerçekleştirdi. Hazırladıkları demir ve nikel alaşımı silisyum ile karıştırıp, basınç ve sıcaklığa tabi tuttular. Karışım, sismik veriler ile örtüştü. Bilinmeyen %5’in sadece silikondan ibaret olmayabileceğini belirten Ohtani ve ekibi deneylerini sürdürecek.

Bu keşif ile, 4,5 milyar yaşındaki dünyamızın oluşum sürecini daha iyi anlayacağımız düşünülüyor.

Kayıp element bulundu: Silikon yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

Harvard Üniversitesi’nden araştırmacılar, Roseobacter isimli ve metalleri bağlamak konusunda çok başarılı olan bir bakteriyi kullanarak, nadir toprak elementlerini içinde bulundukları çözeltilerden ayrıştırmayı başardı[1]. Henüz çok erken olsa da, endüstriyel anlamda kullanımı çevreyi korumak ve saflaştırma işleminde çığır açabilecek nitelikte.

Roseobacter, metalleri emebilen bir bakteri. Araştırmacılar, Roseobacter kolonilerini bir filtrenin üzerine yerleştirdiler ve bu filtreden içinde farklı oranlarda nadir toprak elementleri içeren çözeltileri geçirdiler. Nadir toprak elementleri büyük ölçüde bakteriye hapsolurken, çözeltinin kalanı serbest bir şekilde filtreden geçmeye devam etti. Deneyin ikinci kısmında ise, bilim insanları farklı asitlik derecelerine (pH) sahip çözeltiler kullanılarak bakterilerin emdiği metalleri farklı zamanlarda bakterilerin içinden çıkarmayı denedi. Sonuçlar, farklı toprak elementlerinin farklı asitlik derecelerinde farklı toprak elementlerinin bakteriden kurtularak tekrardan çözeltiye geçtiğini gösterdi. Aynı şekilde, farklı asitlik dereceleri hangi elementlerin bakteriler tarafından tutulacağını da belirliyor. Bu sayede, araştırmacılar istedikleri elementi çözeltinin içinden ayırabilmeyi başardı[2].

Sonuçlar, gelecek için umut verici. Şu anki en büyük sıkıntı, kullanılan yöntemin geniş çaplı endüstriyel bir uygulamasının olmaması; yani ancak küçük miktarlarda çözeltiler verimli bir şekilde ayrıştırılabiliyor. Daha büyük ölçekte ayrıştırma yönteminin de gelecekte bulunmasıyla, Roseobacter yenilenebilir enerjinin en büyük sorunlarından olan nadir toprak elementlerini ayrıştırmayı çözebileceğini gösteriyor.

Batuhan Kav / batuhankav@gmail.com 
Kaynaklar: 1 – Bonofico, W. D., Clarke, D. R. Environ. Sci. Technol. Lett., 2016, 3 (4), pp 180-184 2-  http://cen.acs.org/articles/94/web/2016/04/Bacteria-separate-rare-earths.html?utm_source=Newsletter&utm_medium=Newsletter&utm_campaign=CEN 
Kapak Resmi: en.wikipedia.org

Nadir elementleri ayrıştıran bakteri yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.