ilhanx

107 Kimya yks L.Vlasov D.Trifonov EVIRI Nihal Saner TBITAK POPLER BILIM KITAPLARI Yz yl kadar nce bir bilimadam kimyadaki tm bulularla ilerlemeleri ve bilinen bileiklerin zelliklerini anlatan bir kitap yazmay dnebilirdi. Ancak yz yl nce bile kimya bilimi o kadar hzl ilerliyordu ki, yazar adaynn meslekdalarndan en az bir yl aratrmay brakmalarn istemesi gerekirdi. Yoksa,tm yeni bulular ve kuramlar ayn anda izlemesi imkansz olurdu. Bu yazar, kimya biliminin ufkunun snrsz olduu gnmzde ne yapard acaba? Bu kitabn yazarlar, kimyann en nemli ve ilgin sorunlarna deinmeye almlardr. Kitapta Periyodik izelgenin yaps tantlmakta ve anlatlmaktadr. Okurken kendinizi ilgin rneklerle dolu bir tr kimya mzesinde bulacaksnz. Kimyaclarn, element iindeki tek bir atomla bile almay nasl rendiklerini grecek ve rettikleri karmak maddeleri tanyacaksnz. Kimyann rol oynad eitli meslek dallaryla tanacak ve insan etkinliinin olduu her yere kimyann nasl girdiini anlayacaksnz. Kimyann heyecan verici keiflerinin bu ksa ama retici yklerini okurken, byleyici bir bilim dal olan kimyay daha yakndan tanyacanz ve bundan byle ona daha fazla nem vereceinizi umuyoruz. nsz Yerine Bir zamanlar douda ok akll ve bilgili bir hkmdar varm. Bu hkmdar yeryznde yaayan insanlara ilikin hereyi bilmek istiyormu.

ilhanx

Vezirlerini yanna arm ve, "Bana dnyadaki tm uluslarn tarihini yazn, gemite ve imdi nasl yaadklarn, neler yaptklarn, hangi savalara katldklarn ve eitli lkelerde gelimi i ve sanat kollarn anlatn!" diye buyurmu. Ve onlara be yl sre tanm. Vezirler nnde saygyla eilmiler. Sonra krallktaki akll adamlarn en aklllarn biraraya toplamlar ve hkmdarlarnn dileini iletmiler. Bu olayn parmen endstrisinde ei grlmemi bir patlamaya neden olduu sylenir. Be yl sonra vezirler sarayda tekrar toplanmlar. "Byk hkmdarm, dileiniz yerine getirildi! Darya bakarsanz isteinizin karlandn grrsnz..." demiler. Hkmdar hayretle gzlerini am. Sarayn nnde sonu ufukta kaybolan bir deve kervan duruyormu. Her devenin srtnda iki dev heybe ve her heybenin iinde de marokenle gzelce kaplanm on byk cilt varm. "Bu nedir?" diye sormu hkmdar. "Bu dnya tarihidir." diye yantlam vezirler. "Buyruunuz stne bilge kiiler be yl durmadan altlar!" "Benimle alay m ediyorsunuz?" diye kkremi kral. "mrm bunlarn onda birini bile okumaya yetmez! Syleyin ksa bir tarih yazsnlar. Ama tm nemli olaylar iersin." Ve onlara bir yl daha sre vermi. Bir yl gemi ve yine kervan sarayn nnde durmu. Bu kez yalnzca on deve boyundaym ve her devenin srtnda iki heybe, bunlarn iinde de on cilt kitap varm. Kral ok fkelenmi. "Bugne kadar tm uluslarn yaad yalnzca en nemli olaylar yazmalarn syleyin onlara. Ne kadar sre ister?" Akll adamlarn en aklls ne km ve " Yarn efendim, isteinize yarn kavuacaksnz." demi. " Yarn?" diye yinelemi hkmdar aknlkla. " ok iyi. Ama beni aldatyorsanz banz yitireceksiniz!" ...Sonunda mavi gkyznde gne ykselmi, uyku iekleri tm byleyicilikleriyle amlar ve hkmdar bilge kiiyi yanna artm. Yal bilge elinde ufack bir tahta kutuyla ieri girmi. " Ey ulu hkmdarm, tm insanlk tarihinde yaanm en nemli olaylar burada bulacaksnz." demi ksk bir sesle. Kral kutuyu am. Kadife bir yastk stnde kk bir para parmen duruyormu. Ve orada tek bir cmle yazlym: " Dodular, yaadlar ve ldler." Bu eski masal bylece srer gider. Biz kimyaya ilikin elenceli bir kitap yazmak istediimizde ve bir kitabn sayfalarnn snrl olacan dndmzde bu masal anmsamadan geemedik. Biz de yalnzca nemli eyleri yazmalydk. Ancak kimyada en nemli olaylar nelerdi? " Kimya, maddelerin ve onlarn dnmnn bilimidir." Tahta kutudaki parmen parasn anmsadk diye bizi sulayabilir misiniz? Kafalarmz zorladk, ok dndk ve kimyada hereyin nemli olduuna karar verdik.Bir kiiye daha nemli grnen, bir bakasna daha az nemli gelebilir. rnein, anorganik kimyac anorganik kimyay evrenin merkezi varsayarken, organik kimyac da pek doal ki kar grte olacaktr. Bu noktada bir gr birlii olamaz. Uygarlk saysz parann bir btndr. Ve bunlarn en nemlilerinden biri de kimyadr. insanlar kimya sayesinde metalleri filizlerinden ve minerallerinden ayrabilirler. Kimya olmakszn ada metalrji kurulamazd. Kimya, hayvansal, bitkisel ve mineral kaynaklar kullanarak giderek daha harikulade maddeler yapmaktadr. Kimya basit bir biimde doay kopya veya taklit etmemekte ama yldan yla giderek daha farkl yollardan onu amaktadr. insan yaamnda ve almasnda ok nemli ve yararl rolleri olan ve doada bulunmayan binlerce madde kimya tarafndan retilmitir. Kimyann baard iler saymakla tkenecek gibi deildir. Yaam srecinin her aamasnda snrsz sayda kimyasal ilem yer alr. Kimya yasalarn bilmeden yaam faaliyetlerinin temellerini kavramak olas deildir. Kimya, insanln evrimini elinde tutmutur denilebilir.

ilhanx

Kimya bizi doyurur, giydirir, ada ve uygar bir toplumun gerei olan eyleri salar. Uzay boluuna roketler atlyor. Motorlar iin gerekli yakt, tasarmlar iin sya dayankl maddeleri kimya buluyor. Herhangi bir kii tm ynleri ve tm byleyiciliiyle kimyay yazmaya alsa, ok gelimi bir devletin bile kat kaynaklan tkenme tehlikesiyle karlaacaktr. Neyse ki hi kimsenin aklna imdilik byle bir dnce gelmemitir; bizim yapmay dndmzn dnda tabii... iinde bulunduumuz kmaza bir zm yolu bulduk. Birok farkl olguyu azar azar yazmaya karar verdik. Doal olarak hoa gidecek eyleri yazacaktk. Baka yazarlarn baka olaylar anlatmalar olasdr. Ancak bu bizim kitabmz ve kendi bulduumuz bir yolla yazdk. Bu nedenle bilmek istediiniz hereyi iinde bulamazsanz ltfen bize kzmayn. " L. Vlasov D. Trifonov indekiler nsz yerine I. Byk Ev'in Sakinleri 1. Periyodik Sistemin Kubak Grn 3 2. Uzaybilimciler, Kimyaclar Elegemez Bireyin Peinden Komaya Nasl Ynelttiler? 6 3. ki Yzl Bir Element 8 4. lk ve En artc Olan 11 5. Yeryznde Ka Tane Hidrojen Vardr? 13 6. Kimya = Fizik + Matematik 15 7. Biraz Daha Matematik 17 8. Kimyaclar Beklenmeyenle Nasl Karlat? 19 9. Avutmayan Bir zm 21 10. "lgn" Bir Dncenin Aratrlmas ya da Asal Gazlarn Asal Olmaktan Vazgeileri 23 11. Bir Baka Belirsizlik mi? 26 12. Obur 28 13. Henning Brand'in "Filozof Ta" 31 14. Temizlik Kokusu ya da Niceliin Nitelie Dnm 32 15. ok Basit, Hem de ok Mkemmel 34 16. Kk Souk Irmakta Buz Henz Donmam... 37 17. Yeryznde Ka Tane Su Vardr? 38 18. Yaam Suyu, Can Veren, Her Yerde Hazr Olan Su 39 19. Buz Saann Srlan 41 20. Biraz Dilbilim ya da ok Farkl iki Olgu 42 21. Niin ok Farkl iki Olgu ? 44 22. iki "Niin" Daha 46 23. Tutarszlklar 47 24. Mimaride zgnlk 49 25. Ondrdzler 51 26. Metal Dnyas ve elikileri 52 27. Sv Metaller ve Bir Gaz (?) Metal 54 28. Olaand Bileikler 55 29. Kimyada ilk " Elektronik Bilgisayar " 57 30. Elektronik Bilgisayarda Bir Prz 58 31. Bir Element Dierine Nasl Dnr? 59 32. Elementler Dnyasnda lmllk ve lmszlk 62 33. Bir, iki, , Pek ok... 65 34. Doa Adil midir? 68 35. Sahte Gnelerin izinde 69 36. Yzdrtten Birinin Yazgs V 71 37. Uranyum, Senin Yerin Neresi? 73 38. Arkeolojiden Kk ykler 75 39. Uranyum ve Uzmanlklar 76 40. Tamamlanmam Bir Bina m? 78 41. Modern Simyaclara Bir ilahi 80 42. Bilinmeyenin Uurumunda 82

ilhanx

43. Element Kt 83 II. Kuyruu Aznda Bir Ylan 44. Kimya Biliminin Ruhu 89 45. Yldrm ve Kaplumbaalar 90 46. Byl Engel 92 47. Kuyruu Aznda Bir Ylan 93 48. Bir Kaplumbaann Yldrm Gibi Gitmesi ya da Tersi Nasl Salanr? 96 49. Zincir Tepkimeler 98 50. Kimya Elektrikle Nasl Arkada Oldu ? 99 51. Bir Numaral Dman 100 52. ...Ve Onunla Nasl Savalr? 102 53. Parlak Bir Jet 104 54. Bir Kimyac: Gne 106 55. iki Tr Kimyasal Engel 108 56. Kimya ve Radyasyon 109 57. En Uzun Tepkime 112 III. Kimya Mzesi 58. Yantsz Bir Soru 117 59. eitliliin Nedenleri ve Sonular 118 60. Kimyasal Halkalar 120 61. nc Bir Olaslk 122 62. Kompleks Bileikler Hakknda Birka Sz 125 63. Basit Bir Bileikteki Srpriz 126 64. Humphry Davy'nin Bilmedii Neydi ? 128 65. 26, 28 ya da Olduka Dikkat ekici Birey 129 66. Cadet'in Svsna vg 131 67. TEK'in yks 133 68. Tuhaf Sandviler 136 69. Karbon Monoksidin ilgin Bileikleri 138 70. Krmz ve Yeil 140 71. Hepsi Birinin iinde 141 72. En Olaanst Atom, En Olaanst Kimya 143 73. Yine Elmas 144 74. Ayamzn Altndaki Bilinmeyen 146 75. Aynlar Tmyle Ayn Olmadnda 147 IV. Onun Gzyle 76. Analizin Yarar zerine Birka Sz 153 77. iyi Kalitede Barut Yapmak 154 78. Germanyum Nasl Bulundu ? 155 79. Ik ve Renk 157 80. Gnein Kimyasal Analizi 159 81. Dalgalar ve Madde 161 82. Bu ii Yapan Bir Damla Civadr 163 83. Kimyasal Bir Prizma 164 84. Prometyum Nasl Bulundu ? 166 85. Yaban ileklerinin Nefis Kokusu 167 86. Napoleon'un lm : Sylenti ve Gerek 169 87. Aktivasyon Analizi 171 88. Tartya Gelmeyen Nasl Tartlr ? 172 89. Tek Atomlarn Kimyas 174 90. Bir Snr Var m? 176 91. artc Bir Say 177 V. Kimya Yaylyor 92. Bir Kez Daha Elmas 183 93. Sonsuz Molekller 185 94. Delinmez Bir Yrek ve Gergedan Derisi 189

ilhanx

95. Karbon ve Silisyumun Beraberlii 191 96. Harika Elekler . 193 97. Kimyasal Kskalar 195 98. Beyaz Gmlekli Kimya 198 99. Kften Bir Mucize 203 100. Bitki Vitaminleri: Mikroelementler 205 101. Bitkiler Ne Yer ve Kimyann Konuyla lgisi Nedir? 207 102. Ufak Bir Benzerlik ya da Kimyaclar Bitkiyi Potasyumla Nasl Besler? 209 103. Azot Krizi 209 104. Fosfor Ne in Gereklidir? 212 105. Kimyasal Sava 213 106. iftinin Yardmclar 215 107. Hizmet Eden Hayaletler v 217 Birka zr Szc 219 Byk Ev'in Sakinleri Periyodik Sistemin Kubak Grn lk bakn, ilk izlenimin genellikle fazla bir deeri yoktur. Gzlemci bazen kaytsz kalrken, bazen de aknlk duyabilir. 0 ok bilinen fkra kahramannn hayvanat bahesinde zrafay grdnde "Bu gerek olamaz!" dedii gibi arada srada bir gzlemcinin de hayrete dt olur. Ancak, bir ey ile ya da bir olgu ile ilk kez tanyor olsanz bile, ona yle bir kubak bakmak ounlukla yarar salar. Mendeleyev'in Elementlerin Periyodik Sistemine bir ey ya da bir olgu demek pek mmkn deildir. O, daha ok doann en byk yasalarndan birinin, Periyodik Yasann esaslarn yanstan bir tr aynadr. Bu sistem, yeryznde bulunan ya da insanolu tarafndan yapay olarak retilmi yz ksur kimyasal elementin davran kurallarnn kodlanm bir ekli, elementlerin Byk Ev'ini yneten bir kurallar btndr. Bu eve bir gz attmzda birok ey akla kavuur. lk duygu bir tr aknlk; byk uzun binalarn ortasnda aniden acayip ama zarif bir mimariye sahip bir ev grdmzde hissettiklerimize benzer bireydir. Mendeleyev'in izelgesinde aknlk yaratan nedir? Bu izelgedeki periyodlann ya da katlarn farkh planlanm olmas gereiyle balayalm. Mendeleyev izelgesi'nin ilk katnda* ya da ilk periyodunda yalnzca iki oda veya kutu vardr. kinci ve nc katlarn her birinde sekiz, bundan sonraki iki katta ise (drdnc ve beinci) tpk bir oteldeki gibi onsekiz oda vardr. Alttaki ikisinde (altnc ve yedinci) otuzikier oda bulunur. Byle bir yapy daha nce hi grdnz m? *Sradan evlerden farkl olarak Mendeleyev'in Byk Evi'nin (Periyodik Sistem) "katlar" yukardan aa doru numaralandrlmak zorundayd, nk yeni elementlerin yerletirilmesi iin gerekli olabilecek yeni bir "kat" tablonun tabanna eklenebilirdi. 4 Byk Ev'in Sakinleri Periyodik Sistem olarak bilinen kimyasal elementlerin Byk Ev'inin ekli ite byledir. Bu tasarm mimarinin gelip geici bir hevesi miydi? Asla! Fizik yasalarna uymayan bir yap tasarm dnlemez, aksi halde hafif bir rzgarda bina baaa olur. Periyodik Sistemin mimarisinin dayand fizik yasalar o kadar kat ve kesindir ki Mendeleyev'in izelgesindeki her bir periyodda yalnzca belirli sayda element yer alabilir. rnein, ilk periyodda iki element vardr, ne bir eksik ne bir fazla. Bu iddia fizikilere aittir ve kimyaclar da tmyle ayn gr paylarlar. Ancak onlarn her zaman anlaabildiklerini de syleyemeyiz. Periyodik Yasann henz kendilerini rahatsz etmedii bir dnemde fizikiler konu hakknda hibir ey sylemiyorlard. Bu arada, hemen her yl yeni elementler bulan kimyaclar yeni gelenleri nereye yerletireceklerini bilememenin gln giderek daha fazla hissediyorlard. izelgede belli bir kutu iin uzun bir istekli kuyruu olutuunda ok can skc bir durum ortaya kyordu. Kuku iinde olan bilim adamlarnn says hi de az deildi. Ciddi bir ekilde, Mendeleyev izelgesi'nin kum zerine ina edildiini sylyorlard. Bunlardan birisi de, arkada Kirchhoffla birlikte spektroskopik aratrma yntemini gelitirmi olan Alman kimyac Bunsen'di. Ancak sra Periyodik Yasaya geldiinde, Bun-sen hayret verici bir bilimsel dargrllk ortaya koyuyordu. "Birisi tpk borsa blteni hazrlar gibi kurallar ortaya atm" diyerek hiddetle saldryordu.

ilhanx

Mendeleyev'den nce de, o sralarda bilinen altm kadar kimyasal elementi belirli bir dzende yerletirme abalar srmekteydi. Ancak baarl bir sonu elde edilememiti. ngiliz New-lands geree ok yaklamt. Bir "Oktavlar Yasas" neriyordu. Newlands elementleri atom arlklarna gre artan bir srada dzenlerken, mzikte her sekizinci notann birinciyi daha yksek bir seviyede tekrarlamas gibi, her bir sekizinci elementin zelliklerinin birinci elementinkilere benzediini grd. Ancak Newlands'in buluuna kar tepki "Niin elementleri alfabetik srada dzenlemiyorsun? Bu yolla da bir dzenlilik gzleyebilirsin!" eklinde dile getiriliyordu. Zavall Newlands alayc hasmlarna ne yant verebilirdi ki?. Mendeleyev izelgesi'nin de balangta fazla bir ans yoktu. "Mimarisi" iddetli bir saldrya uramt. inde, belirsiz ve aklanmas gereken ok ey vard. Yarm dzine yeni element kefetmek, bunlara izelgede uygun yer bulmaktan daha kolayd. Yalnzca birinci katta yaplan iler yeterli gibi grnyordu. Bu kata beklenmedik bir konuk aknnn olma tehlikesi yoktu. Bu kata imdi Hidrojen ve Helyum yerlemi durumdadr. Hidrojen atomunun ekirdek yk +1 ve helyum atomununki +2 'dir. Aktr ki bunlarn arasnda baka bir element yoktur ve olamazda. Bildiimiz kadaryla doada ykleri kesirli bir say olan hibir ekirdek ya da tanecik yoktur. "**, CD 05 3 11- ~. _ 0 3 S s. tu &. ^ JL 5 N 8 Byk Ev'in Sakinleri ki Yzl Bir Element Okulda bir kimya dersinde buna benzer bir diyalogla karlam olabilirsiniz. retmen: "Hidrojen Periyodik izelgenin hangi grubunda yer alr?" renci: "Birincide. nk hidrojen atomunun yalnzca tek bir elektron kabuu vardr ve tpk bu grupta yer alan alkali metaller lityum, sodyum, potasyum, rubidyum, sezyum, fransiyum gibi bu kabukta tek bir elektron bulunur. Hidrojen tpk onlar gibi, kimyasal bile- iklerinde at bir yk tar. Sonuta hidrojen, baz metallerin tuzlarndan ayrlmasn salayabilir." diye yantlar. Bu doru mudur? Evet, ancak yar yarya dorudur. Kimya somut bir bilimdir ve kimyaclar yar dorulardan hi holanmazlar. Hidrojen bunu kantlayan bir rnektir. Hidrojen ile alkali metallerinin ortak noktas nedir? Yalnzca +1 ykl olulan. Yalnzca d elektron kabuklannm benzer bir dzen iinde oluu. Bunun dnda hibir benzerlik gstermezler. Hidrojen gaz halinde bulunur ve bir ametaldir. Aynca hidrojen iki atomlu bir molekldr, ilk grubun dier elementleri ise metaldir ve bir kimyasal tepkimede yer alabilen en aktif metaller onlardr. Hidrojen biricik elektronunu vererek bir alkali metal klna girmeye alr. Ancak gerekte kuzu postuna brnm bir kurt gibidir. Periyodik Sistemin grup ve alt gruplann oluturmak zere ayn soydan elementler Byk Ev'de st ste yerletirilmilerdir. Bu yasa Byk Ev'in tm sakinleri iin geerlidir. Birinci grupta yer almakla hidrojen bu yasay kanlmaz olarak inemektedir. Ancak, zavall hidrojen nereye gidebilirdi ki? Hepsi hepsi dokuz grup, dokuz basamak vard Byk Ev'de. Hidrojenin kap komusu olan Helyum Sfnnc Grup olarak adlandrlan grupta kendine yer bulabildi. Geri kalan gruplardaki yerler botu. Bakalm, birinci katta hidrojene gerekten "gneli bir oda" bulabilmek iin ne kadar yeniden dzenleme olana vard! Berilyumla balayan toprak alkali metallerin bulunduu ikinci grupta onu misafir etmek olanaksz myd? Hayr, onlar hidrojene kesinlikle yaknlk duymuyorlard. nc, drdnc, beinci ve altnc gruplar da onunla birlikte olmay reddediyorlard. Peki ya yedinci grup? Durun! Flor, klor, brom ve dier halojenleri ieren bu grup, hidrojene dosta el uzatmaya hazr grnyor. iki ocuun karlamasn gznzde canlandmn : "Ka yandasn?" "ok fazla"

ilhanx

"Bende." "Benim bisikletim var!" "Benim de!" "Senin baban ne i yapyor?" ,- "Kamyon ofr!" "Hey! Benimki de!" 10 Byk Ev'in Sakinleri 11 "Haydi arkada olalm m?" "Haydi!" Flor, hidrojene sorar: "Ametal misin?" "Evet!" "Gaz msn?" "Evet, yle." "Biz de," der flor, kloru da katarak. Hidrojen, "Benim moleklm iki atomdan oluur!" diye sze karr. "Bak sen, daha neler!" der flor aknlk iinde. "Tpk bizim gibi!" "Dardan elektron aldnda eksi deerlik gsterir misin? Biz bu ii yapmaktan ok holanrz!" "Tabii ben de. Bana hi benzemeyen alkali metalleri ile hidrid-ler olarak bilinen hidrojen bileiklerini olutururum. Ve bu bileiklerde deerliim eksi birdir." "Pekala, o halde bizimle kalabilirsin. Haydi arkada olalm!" Ve bylece hidrojen yedinci gruptaki yerini alr. Ancak bu uzun srmez. Hidrojenin yeni ilikisini renen biraz daha iyi bir halojen d krkl iinde yle syler: "Bak kardeim, senin d kabuunda fazla elektronun yokmu gibi grnyor, yle deil mi? Gerei sylemek gerekirse yalnzca bir tane... Sen birinci grupta toplananlara benziyorsun. Alkali metallerin yanna dnsen daha iyi olmaz m?" Hidrojenin iine dt durumun gln dnn: Pek ok oda var olduu halde tm haklarn kullanarak hi birinde kalc olamyor. Ama niin? Hidrojenin bu artc iki yzllnn nedeni nedir? Hidrojeni byle garip davranmaya iten nedir? Herhangi bir kimyasal elementin kendine zg zellikleri dier elementlerle birletiinde sradan hale gelir. Bu arada d kabuundan elektron verir ya da alr. Bir element dtaki elektronlarnn tmn verse de dier kabuklar genellikle deimeden kalr. Bu durum hidrojen dndaki tm elementler iin geerlidir. Hidrojen tek elektronunu verdiinde geriye yalnzca atom ekirdei kalr. Yani geriye kalan hidrojen atomunun ekirdeini oluturan tek bir protondur (Gerekte ekirdek her zaman yalnzca tek bir proton iermez, ancak bu nemli noktaya daha sonra deineceiz). Bylece, hidrojenin kimyas kendine zg bir kimya olmaktadr. Bu da elementer bir taneciin, protonun kimyasdr. Bu nedenle hidrojenin yer ald tepkimeler protonlarn etkisi altnda oluur. Ve hidrojenin birbirini tutmayan davranlarnn nedeni de budur. lk ve En artc Olan Hidrojen, nl ngiliz fiziki saygdeer Henry Cavendish tarafndan bulunmutur. adalarndan birisinin de syledii gibi, o bilgililerin en zengini ve zenginlerin de en bilgilisiydi. Bilginlerin en titizi olduunu da eklememiz gerekir. Cavendish'in kendi kitaplndan bir kitap alrken bile daima kitap kartna ismini yazd sylenir. Kendisini tm ile bilimsel aratrmalara adam, kendi bilim dalnda daima ok byk bir yer tutmu olan bu titiz bilim adam iine kapank garip yaants ile n yapmt. Ancak, onun hidrojen gazn bulmasn salayan tam da bu zellikleriydi. Ve inann, bu hi de kolay bir i deildi! Buluunu 1766'da yapmt ve 1783'de Fransz Profesr Charles ilk hidrojen balonunu uurdu. Hidrojen gaz kimyaclar asndan da ok deerli bir bulutu. Kimyasal bileiklerin en nemlilerinden olan asid ve bazlarn i yznn kavranmasnda hidrojen yardmc oldu. Metal oksidleri-nin indergenmesinde ve tuz zeltilerinden metallerin ktrlme-sinde vazgeilmez bir laboratuvar ayrac haline geldi; ve mantksz gibi grnse de, hidrojen gaz 1766'da deil hemen hemen yarm yzyl sonra farkedildi (Byle birey gerekten oldu). Bu nedenle hem kuram hem de uygulama bakmndan kimyann gelimesi uzun bir sre gecikmiti. Kimyaclar hidrojeni yeteri kadar tandklarnda ve uygulamaclar nemli maddelerin retiminde hidrojeni kullanmaya baladktan sonra, bu gaz fizikilerin dikkatini ekti. Ardndan da fizikiler bilimi birka kat zenginletiren nemli sonulara ulatlar.

ilhanx

Daha fazla kant ister misiniz? Birincisi, hidrojen, dier tm svlardan ve (helyum dnda) tm gazlardan daha dk bir scaklkta eksi 259.1 Celsius'da katlar. kincisi, Periyodik Yasann fiziksel gcnn henz anlalamad bir dnemde, Danimarkal fiziki Niels Bohr atom ekirdei etrafnda elektron dalm kura- 12 Byk Ev'in Sakinleri 13 mini hidrojen atomu sayesinde inceleyebilmi ve bu bulgular dier ok nemli bulularn da temelini oluturmutur. Daha sonra fizikiler grevi meslek akrabalar olan astrofizikilere devrettiler. Astrofizikiler yldzlarn bileim ve yapsn inceliyorlar ve hidrojenin evrenin bir numaral elementi olduunu sylyorlard. Gnein, yldzlarn, yldz kmelerinin ana bileeni ve ge-zegenleraras boluun temel "doldurucusuydu". Uzayda kimyasal elementlerin tmnden daha fazla hidrojen vard. Hibir ey miktarnn yzde birden az olduu yeryzndeki duruma benzemiyordu. Bilim adamlar, hidrojeni atom ekirdeklerinin dnmnden oluan uzun trenin, istisnasz tm atomlarn, tm kimyasal elementlerin oluumuyla son bulan trenin balang noktas olarak kabul ederler. Gneimiz ve tm yldzlar ok parlaktr, nk ekirdeklerinde sl tepkimeler olmaktadr. Tepkime srasnda hidrojen helyuma dnmekte ve ok byk bir enerji aa kmaktadr. Yeryznn tannm kimyacs hidrojen, uzay boluunda daha da nldr. Hidrojen atomunun dier bir belirgin zellii de, dalgaboyu 21 santimetre olan radyasyonlar yaymasdr. Bu uzunluk tm evrende ayn olduu iin evrensel sabit adn alr ve bilim adamlar, dier dnyalarla radyo iletiimi kurma almalarnda hidrojen dalgasn kullanrlar. Eer o dnyalarda zeki yaratklar yayorsa 21 santimetre dalga boyunun ne anlama geldiini bilmeleri gerekmektedir. Yeryznde Ka Tane Hidrojen Vardr? Bir bilim adam iin Nobel dl dllerin en bydr. Dnyadaki saysz bilim adamndan yalnzca yz kadar Nobel dl almtr. Bu dl onlara nlden de nl bulular iin verilmitir. 1932'de Nobel dln alanlardan Murphy, Urey ve Brickwedde idi. nceleri yeryznde yalnzca atom arl bire eit tek bir hidrojenin var olduu dnlyordu. Murphy ve alma arkadalar iki kat daha ar ikinci bir hidrojen buldular. Bu, atom arl iki olan bir hidrojen izotopu idi. izotoplar bir atomun ayn ykl ama farkl atom arlklarnda eitleridir. Bir baka deyile, izotop 14 Byk Ev'in Sakinleri atomlarn ekirdeinde eit sayda proton, farkl sayda ntron bulunur. Tm kimyasal elementlerin izotoplar vardr: Bunlardan bazlar doada bulunurken, dierleri nkleer tepkimeler yolu ile yapay olarak elde edilebilmektedir. ekirdei tek bir protondan oluan hidrojen izotopuna protiyum ad verilir ve H1 simgesi ile gsterilir. Hi ntronu olmayan tek atom ekirdei de budur. (Hidrojenin esiz bir zellii daha!) Bu tek protona bir ntron ekleyin, sonuta dteryum (H2 ya da D2) adn alan ar hidrojen izotopunun ekirdei oluur. Doada protiyum dteryumdan daha oktur ve miktar tm hidrojenin yz- 15 de 99'u kadardr. Ancak hidrojenin nc bir eidi daha vardr ki, tritiyum (H3 ya da T3) olarak bilinen bu atomun ekirdeinde iki ntron yer alr. Kosmik nlarn etkisi ile atmosferde srekli oluur. Oluur ve olduka hzl bir ekilde tekrar kaybolur. Radyoaktiftir ve bozunurken bir helyum izotopuna (helyum-3) dnr. Tritiyum ok ender bulunan bir elementtir: Tm yeryz atmosferinde yalnzca 6 gram kadar vardr. Her on santimetre kp havada yalnzca tek bir tritiyum atomu bulunur. Son yllarda hidrojenin daha ar izotoplar H4 ve H5 yapay olarak elde ediliyorsa da, bunlar ok kararszdrlar. zotoplarnn var oluu hidrojeni dier kimyasal elementlerden ayran bir zellik deildir. Ayrcalk yaratan hidrojen izotoplarnn zelliklerinin,-esas olarak da fiziksel zelliklerinin- birbirinden ok farkl oluudur. Dier elementlerin izotoplar ise birbirinden hemen hemen farkszdr. Hidrojenin her bir eidi kendisine zg bir kiilie sahiptir ve kimyasal tepkimelerde farkl bir davran gsterir. rnein, protiyum dteryumdan daha aktifttir. Hidrojen izotoplarnn davrann incelerken, bilim adamlar izotop kimyas olarak bilinen yeni bir bilim dal gelitirdiler. Bizim tandmz kimyada elementler tm izotoplar ile birlikte bir btn olarak ele alnr. zotop kimyas ise ayr ayr izotoplarla ilgilenir. Bu sayede aratrmaclar eitli kimyasal ilemlerin en kark ayrntlarn zmleyebilmilerdir. Kimya = Fizik + Matematik Bir inaatnn binay dikip, atsn kapattktan sonra tasarmclardan hereyin doru yaplp yaplmadn hesaplamalarn istediini bir dnn! "Aynann inden" adl tiyatro oyunundan alnm bir blm andryor deil mi?

ilhanx

Elementlerin Periyodik Sistemi de tam byle bir olay ile karlamtr. nce Byk Ev yaplm ve her element kendine ait odaya yerletirilmiti, Mendeleyev izelgesi kimyaclarn gere- 16 Byk Ev'in Sakinleri lerinden biri haline gelmiti. Ancak kimyaclar, element zelliklerinin niin kendilerini periyodik olarak yinelediini uzun sre aklayamadlar. Aklama fizikilerden geldi. Periyodik Sistem binasnn yapca ne kadar dayanma gc olduunu hesapladlar. Bulgular dikkate deerdi. Yapnn, "kimyasal mekaniin" tm yasalaryla uyum iinde mutlak bir dorulukla yapldm grdler. Bu durumda, Mendeleyev'in gerekten byk nsezisine ve derin kimya bilgisine hayran olmaktan baka yaplacak bir i kalmamt. Fizikiler, atomun yapsn ayrntlaryla incelemeye baladlar. Bir atomun kalbi ekirdeidir. evresinde dnen elektronlarn says ekirdek iindeki art yklerin saysna eittir. Hidrojenin bir, magnezyumun on iki, uranyumun doksan iki elektronu vardr... Bunlar nasl dnerler? Ik pervaneleri gibi karmakark m, ya da belirli bir dzen iinde mi? Bilim adamlar bu soruyu yantlamak iin yeni fizik kuramlarna bavurmak ve yeni matematiksel yntemler gelitirmek zorundaydlar. Tam bu noktada, elektronlarn ekirdein evresinde tpk gnein etrafndaki gezegenler gibi belirli yrngelerde dndn fark ettiler. "Her bir yrngede ka elektron vardr? Geliigzel bir say m, yoksa snrl m?" diye soruyordu kimyaclar. Fizikiler "Kesinlikle snrl sayda!" yantn veriyorlard. "Tm elektron kabuklarnn kapasitesi sonludur." Elektron kabuklan iin fizikiler kendi simgelerini kullanrlar. Bunlar K, L, M, N, O, P ve Q harflerinden oluur. Bu harfler elektron kabuklarnn ekirdee gre en iten da doru sralan ile ayn dzendedir. Fizikiler matematikilerle birlikte alarak her bir yrngede ka tane elektron bulunduunu gsteren ayrntl bir ema yaptlar. K- kabuunda 2 tane elektron vardr ve daha fazla olamaz. Bunlarn ilki hidrojen atomunda, ikincisi helyum atomunda ortaya kar. Mendeleyev izelgesi'nin birinci periyodunun yalnzca iki elementten olumasnn nedeni de budur. L-kabuu 8 elektron tayabilir. Bu kabua ilikin birinci elektronu lityum atomunda, sonuncuyu ise neon atomunda gzleriz. Lityumdan neona kadar uzanan elementler Mendeleyev Sisteminin ikinci periyodunu oluturur. 17 Dier kabuklarn kaar elektronu vardr acaba? M-kabuul8, N-kabuu 32, O-kabuu 50, P-kabuu 72 vs. elektron tayabilir. Eer iki elementin en d elektron kabuklar zde bir biimde dzenlenmise, bu elementler benzer zellikler gsterir. En d kabuklarnda tek bir elektron bulunan lityum ve sodyum rnek verilebilir. Her iki element de Periyodik Sistemin ayn grubunda yani birinci grubunda yer alr. Bir gruptaki elementlerin deerlik elektronlar saysnn grup numarasna eit olduu grlmektedir. zetlersek: zde yaplarn d elektron kabuklar periyodik olarak yinelenir. Element zelliklerinin periyodik yinelenmesinin nedeni de budur. Biraz Daha Matematik Her eyin bir mant vardr. En anlalmaz olaylarn bile bir mant bulunur. Balangta farkna varlmayan tutarszlklar daha sonra ortaya kar . Herhangi bir kuram ya da nerme iin tutarszlklar ok tatsz eylerdir. Sonunda, ya kuramdaki yanllk dzeltilir ya da daha derin dnmeye balanr. Bu tr dncelerle de ounlukla anlamszln derinliklerinde yol alnr. imdi bu tr bir tutarszlk rneini anlatacaz. Periyodik izelgenin yalnzca ilk iki periyodunda eitlik hkm srmektedir. Bu periyodlarm her birinde, onlara kar gelen d kabuk ka elektron bulunduruyorsa o kadar da element vardr. Buna gre, birinci periyod elementleri hidrojen ve helyumun atomlarnda K- kabuu dolar. Bu kabukta iki elektrondan fazlas yer alamaz ve buna bal olarak ilk periyodda yalnzca iki element bulunur. Lityumdan neona ikinci periyodun elementlerinin atomlar sekiz elektron (oktet) kabuunu tm ile doldururlar, ikinci periyodda sekiz element bulunmasnn nedeni budur. Bundan sonra iler daha karmak bir hal alr. Sradaki periyodlarm elementlerini sayalm. ncde 8, drdncde 18, beincide 18, altncda 32 tane element vardr. Yedincide de 32 tane olmas gerekir (ancak henz tamamlanmamtr). 18 Byk Ev'in Sakinleri Acaba bunlara karlk gelen elektron kabuklan ne durumdadr? Burada saylar farkldr: 18, 32, 50 ve 72 ...

ilhanx

imdi, Periyodik izelgenin yapsn aklarken fizikilerin onun kuruluunda hi hata bulamadklarn sylemekle aceleci davranm olmuyor muyuz? Eer belirli bir elektron kabuu Byk Ev'in her bir katndaki sakinler tarafndan dzenli olarak doldurulsayd ve eer her kat bir alkali metal ile balayp bir asal gaz ile son bul-sayd bu ok iyi birey olurdu. O zaman her periyodun kapasitesi bir elektron kabuunun kapasitesine eit olmu olurdu... Yazk ki, bu durumdan artl bir nerme eklinde bahsetmek zorundayz: Eer byle olsayd, eer yle olsayd ... Gerekte denge salanamamtr. Mendeleyev izelgesi'nin nc periyodu nc kabukta yani M-kabuunda var olan elektronlardan daha az sayda konuk arlar. Ve bu bylece gider. Ackl bir uyumazlk; ama bu uyumazlk Periyodik Sistemin zne ilikin ipucunu elinde tutar. imdi bakn: nc periyod argon ile son bulduu halde, bu sonuncu elementin nc M- kabuu tamamlanm deildir. Tamamlanm kabuk 18 elektron iermelidir, ama sadece 8 elektronu vardr. Argon'u, drdnc periyoda dahil olan potasyum izler. O, drdnc katn ilk sakinidir. Ama, son elektronunu nc kabuuna yerletirmek yerine, onu drdncde N- kabuunda bulundurmay tercih eder. Bu raslant deildir, nk fizikiler tarafndan yine kat bir dzenlilik getirilmitir. Basite, hibir atom d kabuunda 8 elektrondan fazlasna sahip olamaz. Sekiz d elektronun bir arada bulunmas ok kararl bir dzendir. Potasyumun kap komusu olan kalsiyuma katlan yeni elektron da en d kabuu doldurmay "daha elverili" bulur, nk bu durumda kalsiyum atomunun enerji miktar baka herhangi bir elektron dalmndan daha kktr. Ancak kalsiyumu izleyen skandiyumda atomun d kabuunu doldurmaya devam etme eilimi son bulur. Onun yeni elektronu tamamlanmam ikinci - son M-kabuuna "atlar". Ve bu kabuun on boluu bulunduundan (M-kabuunun maksimum kapasitesinin 18 elektron olduunu zaten biliyoruz), skandiyumdan inkoya kadar olan on elementin atomlar M-kabuklarn tek tek doldururlar. Sonunda, inkoda M-kabuunun tm elektronlar yerine yerleir. Bundan sonra N-kabuu tekrar elektronlar kabul etmeye balar .Bu kabuk 8 19 elektrona sahip olur olmaz asal gaz kriptonu elde ederiz. Rubidyumda eski hikaye kendini tekrarlar: Drdnc tamamlanmadan, beinci kabuk ortaya kar. Drdnc periyoddan balamak zere Periyodik izelgenin sakinleri iin elektron kabuklarnn byle adm adm doldurulmas "standart bir davran"tr. Bu, Kimyasal Elementlerin Byk Evi'nin temel, kat bir kuraldr. Bu nedenle Byk Ev'de temel ve ikincil alt gruplar birbirinden ayrlr. En d elektron kabuklarnn doldurulmakta olduu elementler ana alt gruplar oluturur. teki kabuklarn doldurulduu elementler ikincil alt gruplar meydana getirir. Ancak drdnc N-kabuu tek bir admda dolmaz. Onun tamamlanmas Byk Ev'in tam kat boyunca srer. Bu kabuun ilk elektronu daire 19'da oturan potasyumda grlr. Ama 32. elektron yalnzca, altnc periyodun temsilcisi olan lutetiyumda ortaya kar. Onun atom numaras da 71'dir. Grdnz gibi, tutarszln belirgin bir izgisi vardr. Bunu aklamaya alrken fizikiler ve biz, Periyodik Sistemin yaps hakknda daha derinlemesine bir gr edinmiizdir. Kimyaclar Beklenmeyenle Nasl Karlat? Herbert Wells'in Dnyalarn Sava isimli "ssl" bilimkurgu romann belki de okumusunuzdur. Romanda, Merih'den gelen casuslarn yeryzn istila edileri anlatlr. Son Merihli de ldrldkten sonra yeryznde yaam yeniden kurulur. Bilim adamlar iine girdikleri oktan kendilerini kurtarrlar ve komu gezegenden gelen beklenmedik konuklardan geriye kalan ok az eyi incelemek iin acele ederler. Bu arada, Merihlile-rin yeryzndeki yaam yok etmek iin kullandklar gizemli kara tozla da ilgilenirler. Korkun patlamalarla son bulan pekok baarsz denemeden sonra, bu talihsiz maddenin argon asal gaz ile baz elementlerin oluturduu ve yeryznde henz bilinmeyen bir bileik olduunu anlarlar. Ancak, byk bir bilimkurgu yazar kitabna son noktay koyarken, kimyaclar argonun hibir koul altnda herhangi bir madde 20 Byk Ev'in Sakinleri ile birleemeyeceinden kesinlikle emin grnyorlard. Yaptklar ok fazla sayda deneme onlar bu sonuca ulatrmtr. Argona asal gaz denmitir. "Asal" szc Yunanca "etkin olmayan" anlamna gelmektedir. Argon, iinde helyum, neon, kripton, ksenon ve radon gazlarnn da bulunduu kimyasal tembeller grubunda yer alr. Bu elementlerin deerlikleri sfr olduu iin, Periyodik Sistemde Sfrna Grupta bulunurlar. Asal gaz atomlarnn elektron alp, verme yetenei yoktur.

ilhanx

Kimyaclar onlan harekete geirmek iin neler yapmadlar ki! En inat metallerin kaynayan svlara dnecei scaklklara kadar sttlar; katlaana kadar souttular; zerlerine byk bir elektrik akm uyguladlar ve sonra onlar en iddetli kimyasal tep-kenler ile etkileime soktular. Ancak hepsi botu! Dier elementlerin kendilerini kimyasal birliin kollar arasna oktan brakacaklar bir noktada, asal gazlar heyecansz ylece duruyorlard. Aratrmaclara "zamannz boa harcyorsunuz," der gibiydiler. "Herhangi bir tepkimeye girme isteinde deiliz. Biz onlardan stnz!" Ve bu kibirli tutumlar sayesinde yeni bir isim kazanp, "soy" gazlar unvann alyorlard. Ancak, daha sonralar bu unvan onlarla alay edilmesine neden olacakt. Yeralt minerallerinde helyum bulan Ramsay'n vnmeye hakk vard. Dnyaya, gerekten var olan yeni bir kimyasal element sunmutu. Hem de ne kimyasal! Helyumdan, Periyodik izelgenin dier sakinlerine benzer bir davran beklemesi, yani hidrojen, oksijen ve kkrt ile birlemesini beklemek Sir William Ramsay'a ok pahalya mal olacakt. Saygdeer profesrler krslerinden helyumun oksidlerini ve tuzlarn anlatyorlard. Ancak, asal gazlar grubunun birinci elementi helyum Ramsay' yanltt. Geen yzyln sonunda ingiliz bilim adamlar Ramsay ve Rayleigh neon, argon, kripton ve ksenonu buldular. Daha sonra kimyasal tembeller dizini radon ile kapand. Bunlarn tm kendilerine ait atom arlklar olan birer elementti. Ama dorusunu sylemek gerekirse, "element argon" gibi bir szcn nne "kimyasal" szcn koymak yine de ok gt. Sonuta, bilim adamlar bu kibirli soy gaz ailesini Mendeleyev izelgesi'nin bir kenarna ittiler. izelgeye yeni bir blm ekleyerek sfrna grup adm verdiler. Kimya ders kitaplarna da, orada 21 bulunan kimyasal elementlerin hibir koul altnda bileik oluturamayacan yazdlar. Bu bilim adamlarna tam bir darbeydi: Onlarn tm isteklerine karn alt element kimyann etki alan dnda kalmt. Avutmayan Bir zm Balangta Mendeleyev'in bile kafas karmt. Hatta argonun hi de yeni bir element olmad gibi "tutucu" bir fikri ne srmek cesaretini de gsteriyordu. Argon moleklnn atomdan oluan bir tr azot bileii N3 olduunu sylyordu. Tpk oksijen molekl O2 ile birlikte var olan ozon molekl O3 gibi... Ama sonunda gerekler Mendeleyev'e hatasn kabul ettirdi ve Ramsay' doruyu bulduu iin kutlad. imdi dnyadaki tm ders kitaplarnda ingiliz bilim adamndan soy gazlar grubunun bulucusu olarak sz edilmekte ve hi kimse bu gerei deitirmeye almamaktadr. "Narodnaya Volya" grubunun yesi olan N. Morozov, Schlus-selburg Kalesinin zindanlarnda yirmi yl yatt. Devrimden sonra, dnya apnda nl bir bilim adam oldu. Hcresinin almaz duvarlar onun bilimsel alma azmini yok edemedi, inat almalar bir dizi cesur, zgn grte ve iddiada somutlayordu. Morozov, hapishanede Periyodik Sisteme ilikin bir alma yapt. almasnda kimyasal etkinlii olmayan elementlerin varln ngryordu. Morozov serbest brakldnda assai gazlar oktan bulunmu ve elementler izelgesine yerlemilerdi. Morozov'un Mendeleyev lmeden nce onunla grt ve iki byk Rus'un Periyodik Yasay uzun uzun konutuklar sylenir. Bu syleinin ierii ne yazk ki bilinmemektedir. Soy gazlarn davranmdaki gizem Mendeleyev'in lmnden ksa bir sre sonra zlmtr. yle ki: Fizikiler eskiden olduu gibi imdi de kimyaclarn yardmna koarak, d kabuunda sekiz elektron bulunan bir yapnn ok kararl olduunu saptadlar. Bundan daha kararl bir elektron kabuu olamazd. Bu nedenle de elektron alp, vermesi iin hibir neden yoktu. 22 Byk Ev'in Sakinleri Bylece asal gazlarn "soyluluunun" d kabuklarndaki 8 elektrondan (ya da Helyum atomunda 2) kaynakland anlald. Helyumun iki elektronlu kabuu da kararllkta dier kimyasal tembellerin sekizlilerinden daha geri kalmyordu. Kimyaclarn gznde bir ey daha akla kavumutu: Periyodik izelgeye Sfr Grubunun eklenmesi yalnzca bir zorunluluk deildi; Periyodik Sistem onsuz tamamlanmam bir yapya benzeyecekti, nk izelgedeki her periyod bir soy gaz ile son buluyor, sonra komu elektron kabuu dolmaya balyor, bylece Byk Ev'in yeni bir kat oluuyordu. Grld gibi sorun artk tm ile basitlemiti. Aristokrat unvanlar bir yana braklacak olursa, soy gazlar uygulamada bir- 23 takm yetenekler gsterdi. rnein Helyum, balonlarn doldurulmasnda uygulama alan buldu, dalglarn vurgun belasndan kurtulmasnda yardmlarna kotu. Argon ve neon klan geceleri kent caddelerini sslemekte.

ilhanx

Ancak, "hereye ramen harekete gemeleri" olas deil mi acaba? Belki, henz fizikilerin dnmedii ya da hesaplamad bir-eyler vardr? Belki de henz kimyaclar maddeleri birbirleri ile tepkimeye sokmann tm yollarn denememilerdir? "lgn" Bir Dncenin Aratrlmas ya da Asal Gazlarn Asal Olmaktan Vazgeileri Antik an en byk matematikisi Eukleides (Oklid) "ki paralel doru asla kesimez," diyordu. Rus bilim adam Nikolai Lobachevsky geen yzyln ortalarnda "Hi de deil, mutlaka kesimeleri gerekir!" diye itiraz ediyordu. Bylelikle, Eukleides - d geometri olarak bilinen yeni bir geometri dodu. Balangta pek ok sz saylr bilim adam bu gr "sama sapan, abuk sabuk" buldu. Ancak bu yalnzca Eukleides - d geometrinin bana gelmedi, henz o zamanlar ne grecelilik kuram biliniyordu ne de evreni yneten yasalara ilikin cesur fikirler ne srlmt. A. Tolstoy'un Mhendis Gwin'in Hiperboloiti isimli bir kitab vardr. Tm dnyadaki yazn eletirmenleri bu kitabn "mkemmel bir bilim kurgu" olduunu sylemilerdir. Bilim adamlar ise "Hibir zaman gereklemeyecek bir kurgu" olarak deerlendirdiler. A. Tolstoy, ilk yakut kristalinin grlmemi parlaklkta ve gte bir k yaymasndan ve uzmanlarn "laser" szcn tanmaya balamalarndan yalnzca onbe yl nce ld. ...Ateli kimyaclar srarla soy gazlarn dik ballnn yenileceine inanmaya devam ediyorlard. Eer bindokuzyz yirmilerin, otuz ve krklarn bilim dergilerinin sararm yapraklarn evirmeyi gze alabilsek, kimyaclarn soy gazlan kendi etkinlikleri altna alma umudundan vazgemedikleri birok makale bulabilirdik. 24 Byk Ev'in Sakinleri '' Bu sayfalarda allmam formller gze arpar. Helyumun ci-va, palladyum, platin ve dier metaller ile oluturduu acayip maddelerden, bileiklerden sz edilir. Ancak bir yanllk yaplmaktadr: Bunlar elde edilmek istenen kimyasal bileikler deildir. Bu bileiklerde helyumun iki elektronlu kabuu deiime uramaz. Bileiklerin kendileri de yalnzca ok dk bir scaklkta mutlak sfrn egemenliinde varlk gsterebilirler. Kimya dergilerinin sayfalarn evirmeyi srdrrsek kk bir haber ile karlarz: Rus kimyacs Nikitin, ksenon ve radonu su, fenol ve baz organik svlar ile birletirerek biraz dsel iki bileik hazrlad. Bunlar Xe.6H2O ve Rn.6H2O idi. Normal koullar altnda kararlydlar, kolaylkla elde edilebiliyorlard ancak ... Ancak nceden olduu gibi, kimyasal balanmann bu bileikler iin yapabilecei hibir ey yoktu. Ksenon ve radon atomlar d kabuklarnn mkemmelliine iman ederek bekleiyorlard. Sekiz elektronlar vard ve sekiz elektronlar olduu gibi kalmt. Asal gazlar bulunal elli yldan fazla bir sre gemi ancak "yk yerinden kmldatlamamt." nsanlk tarihinin en frtnal ve en unutulmaz yzyl olan yirminci yzyl yaklamaktayd. Bilim adamlar, bilimsel dncenin geen yzylda kazand baarlar biraraya topluyorlard. Olaand bulularn sonu gelmeyen listesinde "asal gazlardan kimyasal 25 madde retimi" nemli bir yer tutacak, kimi heyecanl yorumcular da "en sansasyonel bululardan biri" diye ekleyeceklerdi. Sansasyonel? Pek deil! Daha ok duygusal bir yk. Baka bir deyile, -zmszlyle saysz bilim adamnn ban artan bir sorunun zmnn bazen ne kadar basit olabileceinin yks. Gnmzde kimya, srekli byk dallar veren gl bir aaca benzer. Artk hibir kimse iin bir dal bile btn ile incelemek olas deildir. Aratrmac, yllarn daha ok kk bir dal, bir tomurcuu ya da glkle grlebilen bir filizi incelikleri ile tanmak iin harcamak zorundadr. Bir dala ilikin bilgiler byle binlerce aratrmann biraraya gelmesi ile oluur. Kanadal kimyac Neil Bartlett'de bir "kk dal", kimya dilinde platin hegzaflorr adn alan ve PtF6 forml ile gsterilen bir bileii inceledi. Bu maddeye bu kadar ok zaman ayrmas ve aba harcamas bir raslant deildi. Florun ar metaller ile oluturduu bileikler ok ilgin maddelerdir, ayrca bilim ve uygulama asndan da byk nem tarlar. rnein, nkleer mhendislikte Uranyum-235 ve Uranyum-238 olarak bilinen izotoplarn ayrlmasnda kullanlrlar, izotoplarn birbirlerinden ayrlmas ok karmak bir ilemdir, ancak uranyum hegzaflorrn (UF6) yardm ile bu i gerekletirilebilmektedir. Ksacas ar metal florrleri ok etkin kimyasal maddelerdir. Bartlett PtF6'y oksijen ile tepkimeye soktu ve ok ilgin bir madde elde etti. Bileikteki oksijen art ykl O2 moleklyd. Bir elektron yitirmi bir molekl. Peki, bu durumun neresi ilgin? lginlik, oksijen moleklnden elektron koparmann gerekten ok g olmasndadr. Bunun iin ok byk bir enerji gerekmektedir. Platin hegzaflorrn oksijen moleklnden elektron uzaklatra-bildii saptanmtr.

ilhanx

Asal gaz atomlarnn d kabuklarndan elektron koparlmas da byk bir enerji gerektirir. Ancak, asal gaz arlatka daha kk miktarda enerji yeterli olmaktadr. Ayrca ksenon atomundan bir elektron almann oksijen moleklnden bir tane koparmaktan daha kolay olduu grlmtr. Ve ite... lginlik burada balyor! Bartlett, ksenon atomundan elektron almay platin hegzaflorrle yapmaya karar verdi. Baard da. Bylece yeryznn asal gazdan yaplma ilk kimyasal maddesi 1962'de domu oldu. Forml XePtF6 eklindeydi ve olduka 26 Byk Ev'in Sakinleri kararlyd. Helyumun platin ya da civa ile oluturduu tuhaf bileiklerle benzer bir yan yoktu. Bu kck tohum hzla filiz verdi. Bambu gibi byyen ve kimyann asal gazlar kimyas daln oluturan bir filiz. Daha dn birok ciddi bilim adam kuku iindeydi. Bugn ise kendilerine hizmete hazr otuzdan fazla gerek asal gaz bileiine sahiptirler. Bu bileikler iinde en nemlileri ksenon, kripton ve radon florrleridir. Bylece soy gazlarn d kabuklarnn deimez olduu efsanesi ykld. eitli asal gaz bileiklerinin molekl yaps ne durumdayd acaba? Bilim adamlar bunu henz yeni anlamaya baladlar. Atomlarn nceden dnlenlere gre daha byk bir deerlik kuvveti kaynana sahip olduu sanlmaktadr. nceleri deerlik kavram, zel kararlln yani oktet kabuunun deimezliinin kabulne dayandrlyordu. Oysa imdi bilim adamlar her eyin bu kuramlardaki kadar ak olup olmad sorusu ile kar karya kalmlardr. Belki de, deerli okuyucular, bu kuramlardan yeni yasalarn oluturulmasna katkda bulunma frsatn sizler yakalayabilirsiniz. Bir Baka Belirsizlik mi? Bir zamanlar dnceli bir adamn koltuunun altnda kaim bir dosya ile bir aratrma enstitsnden ieri girdii sylenir. Bilim adamlarna elindeki katlar datr ve itiraz kabul etmeyen bir sesle, "Mendeleyev izelgesi'nde yalnzca yedi element grubu bulunmaldr, ne daha ok ne de daha az!" diye iddia eder. Dnya apndaki nl bilim adamlar aknlk iinde "Bu nasl olur?" diye sorarlar. "ok basit. Tedi' says derin bir anlam tar!" Gkkuanda yedi renk, bir mzik lsnde yedi/nota vardr..." yantn verir. Bilim adamlar iin nlerinde duran adamn pek akl banda olmad aktr. Gelecein Mendeleyev izelgesi'nin yapmcs ile alay etmeye balarlar. Bazlar glmseyerek "Unutma insan kafasnda da yedi delik vardr!" der. 27 Dierleri "Bilgeliin de yedi koulu, vardr" diye ekler. Bu bir yk deildir. Moskova'daki enstitlerden birinde gerekten yaanmtr. Periyodik Sistem tarihinde benzer durumlara ok sk rastlanmaktadr. izelgeyi deitirmek iin ok abalar harcand. Bazen bu abalar belirli bir anlam da tad. Ancak ounlukla bunlar baz yazarlarn ilgin olma isteklerinin bir sonucuydu. Mendeleyev'in byk buluu iin 1969'daki yznc yldnmnde kutlama yapld. Bylesi bir gemii olmasna ramen bugn bile baz ciddi kimyaclarn Periyodik Sistemde bireylerin deitirilmesi gerektiini dndkleri oluyor. Bilim adamlarnn sfrna grup elementlerini kimyasal olarak adlandrmaktan kandklar bir dnem de olmutur. Ama imdi durum farkldr. Bugn Sfrna Grup elementlerinin asal olduunu dnmek olduka uygunsuz grnmektedir. Neyse ki artk kimya dergilerinde asal ... zr dileriz sfrna grup elementleri hakknda pek ok makale yaynlanmaktadr. eitli lkelerden, kripton, ksenon ve radondan yeni kimyasal bileiklerin yapldna ilikin haberler adeta yamaktadr ... iki-, drt-, alt deerlikli ksenon, drt deerlikli kripton- bu terimler daha on yl nce lgnlk gibi grnrken, bugn olduka yaygn biimde kullanlmaktadr. ., , 28 Byk Ev'in Sakinleri "Ksenon florrleri kabusu Mendeleyev izelgesi'nin tepesine dikilmi durmaktadr!" diye dehetle haykrd nl bir bilim adam. Bu kii biraz abartyor olabilirdi, ama yine de bu "kabusun" olabildiince abuk datlmas gerekiyordu. Peki nasl? Bilim adamlar "sfrna grup" kavramnn bilim tarihinin arivlerine kaldrlmasn ve d kabuklarnda sekiz elektron bulunduundan asal gazlarn tmnn bir kez daha sekizinci gruba yerletirilmesini nerdiler... Ama durun! Mendeleyev'in kendi oluturduu izelgede sekizinci grup zaten yer almaktayd. Bu grupta dokuz element bulunuyordu: Demir, kobalt, nikel, rutenyum, rodyum, palladyum, osmiyum, iridyum ve platin.

ilhanx

Bu konuda ne yaplmalyd? Dier bir deyile kimyaclar yine kararszlk iinde kalmlard. Periyodik izelgenin bilinen grn deitirilmeliydi, hem de en ksa srede. Bir atasznde "Engelsiz yol yoktur" denir. Bu deiikliin yolunu da grnte "eski" sekizinci grup kesiyordu. Acaba o nereye yerletirilmeliydi? Obur nl Rus bilim adam A.E. Fersman ona obur diyordu. nk o, dnyann tand en vahi elementtir. Doa bu yknn kahramanndan kimyasal olarak daha etkin bir madde retememitir. Onu doada asla serbest halde bulamazsnz. O, her zaman bileikler halindedir. ingilizce ismi flor'dur, latince fluo "ak" szcnden gelir. Rusa ismi ise ftor'dur, Yunanca "ykc" szcnden tretilmitir. Bu ikinci isim, Mendeleyev izelgesi'nin yedinci grubunun temsilcisinin temel zelliini belirleyen ok gl bir terimdir. "Serbest flora giden yolun insan trajedisinden getii..." sylenmektedir. Bunlar yalnzca ssl szckler deildir, insanolu 104 element buldu. Yeni maddelerin aranmas srasnda aratrmaclar ok sayda gl yendiler, pekok d krklna uradlar, tuhaf hatalarn kurban oldular. Bilinmeyen elementlerin peinden komalar bilim adamlarna pahalya mal olmutur. 29 Flor, yani serbest haldeki floru elde etmek uruna pek ok kii hayatn kaybetmitir. Serbest flor elde etme abalarnda ortaya kan zc kazalar uzun bir liste oluturmaktadr, irlanda Bilim Akademisi yesi Knox, Fransz kimyac Niklesse, Belikal aratrmac Layette hep bu "obur" un kurban olmulardr. Ayrca ok sayda bilim adam da yaralanmtr. Bunlarn arasnda nl Fransz kimyaclar Gay-Lussac ve Thenard ile ingiliz kimyac Humphry Davy de bulunmaktadr... Kukusuz flor, kendisini bileiklerinden ayrmak gibi cretkar bir aba iine giren daha pek ok aratrmacdan da cn almtr. 30 'Byk Ev'in Sakinleri 31 Henri Moissan, 26 Haziran 1886'da Paris Bilim Akademisine verdii raporda serbest flor elde etmeyi baardn belirtiyordu (Gzlerinden biri siyah bir band ile kapatlmt). Element florun serbest halde neye benzediini ilk kez Fransz bilim adam Moissan bulmu oldu. Pek ok kimyacnn bu element ile almaktan korktuunu itiraf etmek gerekir. Yirminci yzyl bilim adamlar florun fkesini yattrmann yntemlerini gelitirmiler, onu insanln hizmetine sunmann yollarn arayp bulmulardr. Bu elementlerin kimyas imdi anorganik kimyann byk ve bamsz bir dal haline gelmektedir. Florun o mthi "inad" krlm ve saysz serbest flor savas abalarnn karln fazlas ile almlardr. Gnmzde retilen birok buzdolabnda soutucu ortam olarak freon seilmektedir. Kimyaclarn bu maddeye verdikleri isim ok daha karmaktr: Difloro dikloro metan. Flor bu bileiin vazgeilmez bir bileenidir. Florun kendisi "ykc" olduu halde, oluturduu bileikler pratikte hibir eye zarar vermez. Ne yakc ne de bozucu bir etkileri olmad gibi, alkali ve asitlerde znmezler. Serbest flordan etkilenmezler, kutup souuna ve ani scaklk deiikliklerine kar kaytszdrlar. Bir ksm sv, dierleri katdr. Doann kendi kendine kefedemedii bu bileiklerin ortak ismi florokar-bonlardr. nsanlar tarafndan retilmilerdir. Karbon ve florun oluturduu bu birliin ok yararl olduu grlmtr. ,Floro-karbonlar motorlarda soutucu akkan olarak, kimya endstrisinde eitli aletlerde ok uzun mrl makine ya, yaltkan ve yap malzemesi olarak kullanlr. Bilim adamlar ekirdek enerjisinden yararlanmann yollarn ararken, uranyum izotoplar olan uranyum -235 ve uranyum-238'i ayrmak gerekti. Daha nce de szn ettiimiz gibi aratrmaclar uranyum hegzaflorr ad verilen ok ilgin bir bileik yardm ile bu karmak ii baarmlardr. Kimyaclarn, asal gazlarn hi de yllarca kabul edildii gibi kimyasal eylemsiz olmadn kantlamalarna flor yardm etmitir. Asal gaz ksenonun yaama gzlerini aan ilk bileii bir flor bileiidir. Grld gibi, flor baard ilerle bir rekor krmtr. Henning Brand'in "Filozof Ta" Ortaalarda Almanya'nn Hamburg kentinde Henning Brand isimli bir tccar yaarm. Ticarette ne kadar baarl olduu bilinmez ama, ok kaba bir kimya gr olduunu kesinlikle syleyebiliriz. Ancak o, gnahn arsna kar koyamyor ve bir anda zengin olmaya alyordu. Bu kolay gibi grnyordu; yapmas gereken btn i simyaclarn iddiasna gre akl tan bile altna dntrebilen nl "filozof ta"n bulmaktan ibaretti.

ilhanx

... Yllar geti. Tccarlar Brand'm adn giderek daha az anyorlar ve yeri geldiinde zntyle balarn sallyorlard. Bu arada o, eitli mineralleri ve karmlar zyor, kartryor, eliyor ve yakyordu. Elleri kapanmak bilmez alkali ve asit yanklar ile doluydu. Gzel bir leden sonra eski tccarn ans iyi gitti. Kar kadar beyaz bir madde imbiin dibinde duruyordu. Koyu boucu dumanlar kararak hzla yand. Ve en ilginci bu maddenin karanlkta parlamasyd. Yayd souk k o kadar parlakt ki, Brand eski simya eserlerini artk bu kta okuyabiliyordu (Onun iin imdi bu eserler, i mektuplarnn ve senetlerin yerini almt). .... Bylece ans eseri, bir kimyasal element olan fosfor bulundu. smi Yunanca "Ik-tayan" ya da "k-taycs" szcklerinden gelmektedir. Fosfor pek ok parlak maddenin ana bileenidir. Sonunda Sherlock Holmes'un avlad nl Baskerviller'in Kpeini anmsyor musunuz? Kpein az fosfor ile parlaklatrlmt. Periyodik izelgenin dier hibir yesi byle esiz bir zellie sahip deildir. Fosforun deerli ve nemli zellikleri ok fazladr. Alman kimyac Moleschott bir keresinde "Fosfor olmadan dnce olmaz" demitir. Bu gerektir, nk beyin dokular birok karmak fosfor bileiinden oluur. Aslnda fosforsuz yaam dnlemez. Fosfor olmadan solunum ilemleri gereklemez ve kaslar enerji depolayamaz. Sonuta fosfor tm canl organizmalarn en nemli "yap talarndan" biridir. Bilindii gibi kemik dokusunun temel bileeni kalsiyum fosfattr. imdi, cansza can verdiine gre fosfor "filozof ta" kadar iyi birey deil mi? 32 Byk Ev'in Sakinleri 33 Son olarak, acaba fosfor niin parlamaktadr? Beyaz fosforun evresinde daima fosfor buharndan bir bulut vardr. Buharlar oksitlenir ve byk bir enerji aa kar. Bu enerji fosfor atomlarn uyarr ve parlamaya neden olur. Temizlik Kokusu ya da Niceliin Nitelie Dnm Frtnadan sonra nefes almanz kolaylar. Hava alr ve tertemiz olur. Bu yalnzca iirsel bir anlatm deildir. Gk grlts atmosferde ozon oluumuna neden olur. Havay temiz gsteren de bu gazdr. Ozon aslnda oksijendir. Oksijen iki atomlu bir element iken, ozon moleklnde atom bulunur. O2 ve O3 - oksijende bir eksik bir fazla atom olmas bu kadar byk bir farkllk oluturabilir mi? Evet, ok byk bir farkllk oluturur: Ozon ve oksijen tm ile ayr maddelerdir. Oksijensiz yaam olmaz. te yandan, yksek deriimde ozon tm canl varlklar ldrr. Flor dnda en gl ykseltgendir. Ozon, organik maddeler ile birleirken onlar hemen 'paralar. Altn ve platin dnda tm metaller ozondan etkilenerek hzla oksid-lerine dnrler. Kendisi iki yzldr! Tm canl varlklarn katili, ayn zamanda eitli yollardan yeryznde yaamn srmesini salayan bir maddedir. Bu elikinin aklanmas kolaydr. Gne nlar tek tip deildir. Mortesi olarak bilinen nlar da kapsarlar. Eer bunlarn tm yeryzne ulasayd, yeryznde yaam olana kalmazd. nk bu nlar youn bir enerji tarlar ve canl varlklar iin ldrcdrler. Neyse ki, gnein mortesi nlarnn yalnzca ok kk bir ksm yeryzne ular. Bunlarn ou atmosferde 20-30 km. ykseklikte gcn yitirir. Bu dzeyde gezegenimizi saran hava tabakasnn iinde ok fazla miktarda ozon bulunur; ve ozon mortesi nlar emer. Yeryznde yaamn balangcna ilikin gncel kuramlardan birinde ilk organizmalarn ortaya knn atmosferde ozon katmannn oluumu ile ayn zamana rastlad ne srlmektedir. te yandan insanlarn yeryznde de ozona gereksinimleri vardr, hem de ok miktarda. Bata kimyaclar olmak zere tm insanlar binlerce ve binlerce ton ozon kullanrlar. Kimya endstrisi ozonun ykseltgen gcn kullanmaktan pek honuttur. Petrol endstrisinde alanlar ozonun nnde sayg ile eilmektedir. Pek ok petrol yata kkrt ierir. Ham petrol aygtlar hzla paslandrd iin byk sorun yaratr. Bu tr petrolden ozon yardm ile kkrt kolaylkla uzaklatrlr ve bu kkrt slfrik asit retimini iki hatta kat arttrr. Klorlu su ieriz. Bu zararszdr, ancak tad kaynak suyuna gre ktdr. Yerine ozon kullanldnda ime suyu hastalk yapan bakterilerden arndrld gibi tad da bozulmaz. Ozon, eski araba lastiklerini yeniler, dokumalar, selllozu ve pamuk ipliini aartr. Yapabildii daha pek ok baka i vardr. Bilim adam ve mhendislerin yksek kapasiteli endstriyel ozon retici tasarmlaryla uramalarnn nedeni de budur.

ilhanx

te ozon byle bir maddedir! O3, O2'den daha az nemli deildir. Felsefenin, niceliin nitelie dnm diyalektik kuraln dzenlemesi ok uzun zaman almtr. Oksijen ve ozon rnei kimyada diyalektiin en canl gstergelerinden biridir. . 04*Byk Hiv'n Sakinleri Bilim adamlarnn bildii ve drt oksijen atomundan oluan bir baka molekl daha vardr, O4. Ancak bu "drtl" ok kararszdr ve bilinen zellikleri ok azdr. ok Basit, Hem de ok Mkemmel Savatan nce, sinemalarda "Volga, Volga" isimli sevimli bir komedi oynard. Filmde neeli bir saka bir yandan uyuuk atn krbalar, bir yandan da ark sylerdi. "Suyu her yerde kullanrz. Onsuz biz ne hurdayz ne de ordayz..." ark ok byk bir baar kazand, szleri bugn bile sylenen bir zdeyi haline geldi. Bu basit arknn iinde nemli bir gerek sakldr. nk su yaantmzn gerekten bir numaral maddesidir. H2O. Bir atom oksijen art iki atom hidrojen. rendiiniz ilk kimyasal formllerden biri sudur herhalde. imdi su birdenbire yok olsa gezegenimizin nasl bir durum alacan dnmeye aln. ... Denizlerin ve okyanuslarn yerinde kenarlar kaln tuz katmanlar ile kapl rktc dipsiz "ukurlar". Kuru rmak yataklar, bir daha asla kabarmayacak kaynaklar. Toz olmu kayalar: Tm bu saylanlarn ana bileenlerinden biri sudur. Ne bir fidan ne de bir iek, l yeryznde herey cansz. Bunlarn stnde rpertici renkte bulutsuz bir gkyz. ok basit bir madde, ama henz su olmadan zekas olan ya da olmayan bir canlnn varl olas deildir. Niin? nk, her eyden nce dnyadaki en artc kimyasal madde sudur. Celsius termometresini yarattnda, aletini iki deere ya da iki sabite dayandrd: Suyun kaynama noktas ve donma noktas. Birinciyi 100 'ye, ikinciyi sfra eit kabul etti; ve bunlarn arasn 100 blmeye ayrd. Bylece scaklk lmeye yarayan ilk alet ortaya kt. Acaba Celsius, gerekte suyun ne tmyle sfrda donduunu ne de 100 'de kaynayamayacam bilseydi ne dnecekti? 35 Gnmzde bilim adamlar bu adan suyun byk bir dolandrc olduu grnde birleirler. Yerkrenin en kural d maddesi sudur. Bilim adamlar suyun 180 daha dk bir scaklkta yani eksi 80 'de kaynayabileceini ne srmektedirler. Her naslsa, Periyodik Sistemde geerli olan kurallar suyun bylesine dk bir scaklkta kaynamasn salayabilmektedir. Periyodik Sistemin herhangi bir grubundaki elementlerin zellikleri hafif elementlerden arlara doru, olduka dzenli bir ekilde deimektedir. rnein kaynama noktasn ele aln. Bileiklerin zelliklerinin deiimi geliigzel deil, molekller de dahil olmak zere elementlerin Mendeleyev izelgesi'ndeki yerleimine baldr. zellikle hidrojen bileikleri yani ayn gruptan elementlerin hidridleri iin bu durum geerlidir. Sb Byk Kvn Sakinleri Suya, oksijen hidrid denilebilir. Oksijen altnc grubun yesidir. Bu grupta ayrca kkrt, selenyum, telluriyum ve polonyum yer alr. Bu elementlerin hidridleri su molekl ile ayn moleklsel yapya sahiptir: H2S, H2Se, H2Te ve H2Po. Bu bileiklerin kaynama noktalar kkrtten balayarak daha ar kardelere doru dzenli olarak deiir; ve umulmadk bir ekilde suyun kaynama noktasnn bu dizinin dna ktn grrz. Olmas gerekenden daha yksek bir scaklktr bu. Su, Periyodik izelgedeki davran kurallarna ilikin bilgiyi reddeder ve gaz evreye geiini 180 erteler. Bu, suyun yalnzca ilk artc kural diiliidir. kinci tuhafl donma noktasna ilikindir. Periyodik Sistem yasalar, suyun sfrn altnda 100 scaklkta katlaabileceini ngrr. Su, bu nermeyi insafszca bozar ve sfrda buz haline gelir. Suyun bu inadndan sv ve kat evrelerinin yeryzne gre anormal olduu anlalmaktadr. Kurallara gre suyun dnyada yalnzca buhar olarak bulunmas gerekmektedir. imdi, suyun zelliklerinin Periyodik Sistemin kat kurallar ile uyum iinde olduu bir dnya hayal edin. Bilim kurgu yazarlar iin byle esiz bir grnt, elendirici roman ve ykler hazrlanmasnda mkemmel t)ir temel oluturabilir. Ama bu bizim iin ve bilim adamlar iin daha deiik bir anlam tar. Periyodik izelgenin yaps ilk grnnden ok daha karmaktr. inde barnanlarn kiilikleri belirli snrlar ierisinde tutamadmz insanlarnkine ok fazla benzemektedir. Su inat bir kiilie sahiptir. Peki niin?

ilhanx

nk su moleklleri zgl bir dzenleme iindedir ve bu nedenle birbirlerini etkilemek gibi belirgin bir yetenek gsterirler. Bir bardak suyun iinde tek bir su molekln aramak bounadr. Molekller, bilim adamlarnn birlikler adn verdikleri gruplar olutururlar ve "n" simgesi birlikteki molekl saysn gstermek zere suyun formlnn (H2O) eklinde yazlmas daha doru olur. Su moleklleri arasndaki birletirici balarn krlmas ok gtr. Suyun, beklenenden ok daha yksek scaklklarda donmasnn ve kaynamasnn nedeni de budur. Kk Souk Irmakta Buz Henz Donmam. 1913'de byk bir facia haberi tm dnyaya yayld. Dev bir okyanus gemisi olan "Titanik" buzul dana arpm ve batmt. Uzmanlar bu felakete ilikin eitli nedenler ne srdler. Sis yznden, kaptann yzen byk buz dan zamannda gremedii ve geminin buzdana arparak yok olduu sylendi. Bu ac olay bir kimyacnn bak asndan ele alacak olursak, umulmadk bir sonuca ularz. "Titanik", suyun bir baka kural diiliinin kurban olmutur. Korkun buz dalar - buzullar - onbinlerce ton arlnda olduu halde, suyun yznde mantar gibi yzerler. Bu, yalnzca buzun sudan daha hafif olmas nedeniyle mmkndr. Herhangi bir metali eritip, iine bir para kat metal atmay deneyin: Kat olan hemen batar. Bir maddenin kat evredeki younluu svsndan daha byktr. Buz ve su bu kuraln artc birer is-tisnasdr. Ama bu istisna olmasayd, orta enlemlerde kn tm su ktlesi dibe doru donar ve o blgede yaayan canllar lrlerdi. Nekrasov bir iirinde: "Kk, souk rmakta buz henz donmam Eriyen eker gibi para para dalm" der. Souklar geldiinde buz sertleir. yle ki rman stne yol bile yaplabilir. Ancak, bu kaln buz katmannn altnda su nceden olduu gibi akmaya devam eder. Irmak hibir zaman dibine kadar donmaz. Suyun kat evresi buz, ok zel bir maddedir. Buzun pek ok tr vardr. Bunlardan doada bulunan sfr derecede (Celsius l-eklemesine gre) erir. Bunun dnda bilim adamlar yksek basnta alarak laboratuvarda alt eit buz elde etmilerdir. Bunlarn en ilgin olan (buz VII), 21700 atmosferden yksek basnlarda oluur ve kzl buz adn alr. 32000 atmosfer basnta sfnn stnde 192C'ta erir. Buzun eriyii kadar tandk bir manzara yok gibidir. Ama bu arada pek ok artc olay olur! Her kat eridikten sonra genlemeye balar. Oysa buzun erimesi ile oluan su olduka farkl bir davran gsterir: Erirken hacmi klr, scaklk ykselmeye devam ederse ancak o zaman genle- 38 'Byk Ev'in Sakinleri 39 meye balar. Yine bu durum da, su molekllerinin birbirlerini etkileme yeteneinden kaynaklanmaktadr. Sfrn stnde drt derecede bu yetenek zellikle belirginleir, bylece bu scaklkta suyun younluu en yksek deerine ular: En souk havalarda bile rmaklarmzn, havuzlarmzn ve gllerimizin dibine kadar donma-masnn nedeni budur, ilkbaharn gelii herkesi mutlu klar; sonbaharn altn gnlerinde hepimizi bir sakinlik kaplar. lkbaharda buzlarn erimesinin sevinci ve sonbaharda aalarn krmzya b-rnmesi. te yine suyun anormal bir zelliinin sonucu! [ Buzun erimesi iin ok byk miktarda s gerekir. Bu s, ayn miktarda birka maddenin erimesi iin gerekenden ok daha fazladr. Su donarken bu sy darya verir. Bu nedenle buz ve kar yeryzn ve havay str. Karaka keskin geii yumuatr ve sonbaharn haftalarca saltanatn srdrmesini salarlar. Bunun tersine baharda buzlarn eriyii havann snmasn bir sre erteler. Yeryznde Ka Tane Su Vardr? Bilim adamlar doada hidrojen izotopu bulmulardr. Bunlarn her biri oksijen ile birleebilmektedir. O halde suyun farkl trnden sz edilebilir: Protiyum, dteryum ve tritiyum suyu. Sras ile H2O, D2O ve T2O. Ayrca, molekllerinde bir atom protiyum ve bir atom dteryum, ya da bir atom dteryum ve bir tritiyum bulunan "kark" sular da olabilir.. Bylece su eitleri artar: HDO, HTO ve DTO. te yandan suyun ierdii oksijen de izotopun bir karmdr: Oksijen-16, oksijen-17 ve oksijen-18. En ok birinci izotopa rastlanr. Oksijenin bu eitlilii dikkate alndnda, listeye daha 12 tane olas su eklenebilir. Bir gl ya da rmaktan bir bardak su aldnzda, bardanzda onsekiz farkl su tr bulunduunu asla dnmezsiniz. O halde su, kayna ne olursa olsun farkl molekllerin bir karmdr. Bunlardan en hafifi H2O16 ve en ar T2O18 'dur. Kimyaclar bu onsekiz eit suyun her birini saf olarak hazrlayabilmektedirler.

ilhanx

Hidrojen izotoplar zellikleri bakmndan birbirlerinden belirgin bir biimde farkldr. Peki, acaba suyun farkl trleri iin durum nasldr? Onlar da baz noktalarda birbirlerinden ayrlrlar. rnein, younluklar, donma ve kaynama noktalan farkldr. Yine doada farkl su eitlerinin bal miktar her yerde ve her zaman farkldr. rnein, bir ton eme suyunda 150 gram ar dteryum suyu D2O bulunur. Pasifik Okyanusu'nda bu miktar ok daha fazladr: Yaklak 165 gram. Caucasian buzul dalarndan alnan bir ton buz 7 gram ar su ierir, bu miktar bir metre kp nehir suyunda bulunandan daha oktur. Ksacas suyun izotop bileimi yerine gre deiir. Bunun nedeni, doada ok sayda izotop yer deitirme ileminin srekli olarak gereklemesidir. Farkl hidrojen ve oksijen izotoplar eitli koullar altnda srekli birbirlerinin yerlerini alrlar. Bu kadar ok eitte baka bir doal bileik bulunabilir mi? Hayr yoktur. Tabii ki, en ok protiyum suyu ile ilgileniriz. Ama suyun dier trleri de gzard edilemez. Bazlar ve zellikle ar su D2O pratikte geni uygulama alan bulur. Nkleer reaktrlerde, uranyum paralanmasna neden olan ntronlarn yavalamasn salamak iin ar su kullanlr. Bunun dnda, bilim adamlar eitli su trlerini izotop kimyas alanndaki aratrmalarnda kullanrlar. Acaba onsekiz eitten fazlas da var mdr? Gerekten, suyun eitleri ok daha fazla olabilir. Doal izotoplarnn dnda oksijenin yapay radyoaktif izotoplar da vardr. Oksijen -14, ok-sijen-15, oksijen-19 ve oksijen-20 gibi. Ayrca son yllarda hidrojen izotoplarnn says da artmtr. H4 ve H5'i rnek verebiliriz. Bylece, hidrojen ve oksijenin yapay izotoplarn da dikkate alrsak olas su listesi 100' aar. Tam olarak ka tane olduunu kendiniz de kolaylkla sayabilirsiniz... Yaam Suyu, Canveren, Her Yerde Hazr Olan Su Pek ok halk yks, "yaam suyu" efsanesine dayanr: Yaralar iyiletiren, ly dirilten. Yreksizi yrekli klan, yiitlerin gcn yz kat arttran. 40 mByk Ev'in Sakinleri 41 nsanolunun suya byle byl zellikler yaktrmas rastlant deildir. Yeryznde yaamamz, yeil aalarla ve iekli topraklarla evrelenmemiz, sandalla gezebilmemiz, yazn yamurda su glcklerinin stnden atlamamz, kn kayak ve paten yapmaya gitmemiz tm ile su sayesinde gerekleir. Daha ak belirtmek gerekirse tm su molekllerinin birbirlerini etkileme ve birlikler oluturma yeteneine dayanmaktadr. Gezegenimizde yaamn balamas ve gelimesi iin gerekli olan koullardan birisi budur. Yeryz tarihi suyun tarihidir denilebilir. Su gezegenimizin yzn deitirmi ve deitirmeyi srdrmektedir. Dnyadaki en byk kimyac sudur. Hibir doal ilem onsuz olamaz. Ne yeni bir mineral, yeni bir kaya oluumu gerekleebilir, ne de bitki ve hayvan organizmalanndaki karmak biyokimyasal tepkimeler oluabilir. Kimyaclar laboratuvarda su olmadan pek birey yapamazlar. Maddelerin zelliklerini, dnmlerini incelerken ve yeni bileikler elde ederken ok ender olarak susuz alabilirler. Bilinen en iyi zclerden biri sudur. Pek ok madde su iindeki zeltileri hazrlandktan sonra tepkimeye sokulabilir. Bir madde zndnde neler olur? Yzeyindeki molekller aras ve atomlar aras etkileim kuvvetleri su iinde yzlerce kez zayflar ve sonuta yzeyden koparak suya geerler. Bir bardak ayn iindeki bir eker paras molekllerine ayrlr. Sofra tuzu sodyum ve klordan oluan iyonlarna ayrr. Kendi zgl yapsna uygun olarak su molekl, znen ktlenin atom ve molekllerini etkileyebilen byk bir yetenek gsterir. Bu adan dier birok zc suya gre yetersizdir. Yeryznde suyun paralayc etkisine kar durabilecek bir kaya yoktur. Granitler bile yava yava ama mutlaka paralanrlar. Su,z-d maddeleri denizlere ve okyanuslara tar. Yzmilyonlarca yl nce taze su ieren byk su ktleleri bu nedenle tuzlanmtr... Buz Saann Srlar Kk ocuklar buz saaklaryla oynamaya baylrlar. Bunlar, ok sevimli parltl eylerdir. ocuk kimseye gstermeden buz parasn azna atar. Bu kadar m lezzetli? Ondan geri almaya aln grrsnz. Elendirici, ocuksu bir istek mi? Hayr, durum ok daha ciddidir. Civcivler zerinde yaplm bir deney vardr. Bir gruba imeleri iin normal su verilirken, dierine iinde buz paralan yzen erimi kar suyu iirilmiti. Bundan daha kolay bir deney olamazd. Ancak sonular artcyd. Normal su ien civcivler olduka sakindi ve hi huysuzlanmyorlard. Oysa leen dolusu

ilhanx

erimi kar suyu daima korkun bir sava alanna dnyordu. Deiik bir tad varm gibi civcivler agzllkle suyu yutuyorlard. n 42 Byk Ev'in Sakinleri Birbuuk ay sonra denek civcivleri tarttlar. Erimi kar suyu verilenler ok daha ard. Normal su ien civcivlere gre daha fazla kilo almlard. Uzun szn ksas, erimi kar suyu belirgin ve harikulade zellikler gstermekteydi. Canl varlklar iin ok yararlyd. Peki, bunun nedeni neydi? Balangta, erimi suda dteryum miktarnn daha fazla olmasndan dolay diye dnld. Ar suyun kk deriimleri canl varlklarn geliimini hzlandryordu. Ancak bu, yalnzca ksmen doruydu... imdi, gerek nedenin erime olayndan baka bir yerde olmadna inanlyor. Buz kristal bir yapya sahiptir. Ancak feenel bir deyile, su da sv bir kristaldir. Moleklleri tamamen dzensiz deildir, tam bir kafes iskelet oluturur. Ama doal olarak yaps buzunkinden farkldr. Buz eridiinde uzun bir sre yapsn korur. Dier bir deyile erimi su sv olmakla birlikte, moleklleri "buz dzeni" nde kalr. Bu nedenle erimi suyun kimyasal etkinlii normal sudan daha yksektir. Biyokimyasal ilemler dizinine kolayca katlr. Organizmada eitli maddelerle normal suya gre ok daha hzl birleir. Bilim adamlar organizma iinde suyun yapsnn byk lde buzun yapsna benzediine inanmaktadrlar. Organizma normal suyu zmlediinde suyun yaps yeniden dzenlenir. Erimi su zaten istenen yapda olduundan, molekllerinin yeniden dzenlenmesi iin organizmann fazladan enerji harcamasna gerek yoktur. Grld gibi, erimi suyun yaamdaki rol ok byktr. Biraz Dilbilim ya da ok Farkl ki Olgu Harfler olmadan szckler, szckler olmadan konuma olmaz. Bir dili almaya alfabeyi renerek balarz. Her alfabe iki tr harften, sesliler ve sessizlerden oluur. Onlar olmasayd insan konumas para para olurdu ... Bir bilimkurgu romannda, bilinmeyen bir gezegende yaayanlar birbirleri ile yalnzca sessiz szcklerden oluan sesler kararak konuurlar. Ama bu katksz bir bilimkurgudur! 43 Doa bizimle kimyasal bileiklerin diliyle konuur. Bu bileiklerin her biri kimyasal "harflerden" ya da yeryznde var olan elementlerden oluur. Bu tr "szckler" in says milyonu aar. Oysa kimyasal "alfabe" de yalnzca yz kadar "harf vardr. Bu "alfabe"de de "sesliler" ve "sessizler" bulunur. Kimyasal elementler uzun bir sreden beri iki gruba ayrlmaktadr: Ametaller ve metaller. Ametallerin says metallerden daha azdr. Aralarndaki oran basketbol etelesini anmsatr - 21: 83... Tpk insan dilinde seslilerin sessizlerden daha az olmas gibi. 44 'Byk Ev'in Sakinleri 45 nsan dilinde yalnzca seslilerin birlemesi ile ender olarak anlaml bir hece oluur. ounlukla anlamsz inilti gibi bir ses kar. Kimya dilinde yalnzca "sesliler" in (ametallerin) birlemesine daha sk rastlanr. Yeryzndeki tm canllar varlklarn ametallerin birbirleri ile oluturduklar bileiklere borludurlar. Bilim adamlarnn karbon, azot, oksijen ve hidrojenden oluan drt temel ametale organojenler demeleri bouna deildir. Organo-jen, organik yaamn kayna olan maddeler anlamna gelir. Bunlara fosfor ve kkrt de eklersek, bu alt "yap ta", proteinlerin ve hidrokarbonlarn, ya ve vitaminlerin ksacas, tm yaamsal nemdeki kimyasal bileiklerin yapmnda doann kulland madde dizisini tamamlar. Oksijen ve silikon isimli iki ametal (kimyasal "alfabe" nin iki "sesli" si) birleerek kimya dilinde SiO2 eklinde yazlan ve silisyum dioksid olarak okunan bir madde olutururlar. Bu madde yeryznn en nemli temel maddesidir. Tm kayalarn ve minerallerin dalmasn nleyen bir tr imentodur. "Sesliler" listesine eklenecek pek fazla bir madde kalmad. Halojenler, sfr grubunun az bulunur gazlan (helyum ve kardeleri) ve ok iyi tannmayan element boron, selenyum ve telluriyum ile liste tamamlanr. Ancak yeryzndeki tm canl varlklarn yalnzca ametallerden olutuunu sylemek yanl olacaktr. Bilim adamlar insan yapsnda yetmi farkl kimyasal elementten fazlasn saptamlardr: Tm ametaller ve uranyum da dahil olmak zere radyoaktif elementlerden demire kadar ok sayda metal. nsan dilinde sessizlerin seslilerden daha ok olmasnn nedeni dilbilimciler arasnda tartmaya neden olmaktadr. Kimyaclar, Periyodik Sistemde niin ametaller ve metaller gibi iki farkl grup olduuyla ilgilenirler. Bu gruplar birbirlerinden ok farkl elementler ierir, ancak yine de aralannda baz benzerlikler vardr.

ilhanx

Niin ok Farkl ki Olgu? Bir zamanlar akac biri iki temel niteliin insanlan hayvanlardan ayrdm sylemiti: akadan anlamalan ve tarihsel deneyimleri. nsanolu kendi anszlna glebilmekte ve bir kez yanlgya dtkten sonra ikinci bir kez hata yapmamaktadr. "Niin" diye sorabilmesini ve yant bulmaya almasn da eklememiz gerekir. Gelin imdi biz de bu kk szc kullanahm."Niin?" rnein, niin ametaller Byk Ev'in katlanna ve blmlerine eit olarak datlamamakta tersine belirli yerlerde gruplamaktadrlar? Metaller metal, ametaller ametaldir, ama aralanndaki fark nedir? Evet balang iin iyi bir soru. ki element (hangileri olursa olsun) tepkimeye girdiinde atomla-nndaki d elektron kabuklar yeniden dzenlenir. Elementlerden birinin atomlan elektron verirken dierininkiler bu elektronlan alr. Metaller ile ametaller arasndaki fark, bu en nemli kimyasal yasadan kaynaklanmaktadr. Ametaller iki zt etki gsterebilirler: Kural olarak elektron alrlar, ancak elektron verme yetenekleri de vardr. Davranlan esnektir ve koullara bal olarak davranlann deitirirler. Eer elektron almay daha kazanl bulurlarsa, ametaller eksi iyon olarak ortaya kar. Deilse art iyonlar olutururlar. Sadece flor ve oksijen uzlamaya yanamaz: Yalnzca elektron alr ve asla geri vermezler. Metaller pek o kadar "diplomatik" deildir ve alkanlklanna daha fazla baldr. "Srekli elektron ver ve asla alma" sz deimez dsturlar olmutur. Art ykl iyonlar olutururlar. Fazla elektronlarn alnmas onlann izgisine uymaz. Metalik elementlerin kat davran kural ite byledir. Metaller ile ametaller arasndaki temel fark budur. Ancak, kl krk yaran kimyaclar bu ok kat kuraln bile istis-nalann bulmulardr. Metallerin iinde de tutarsz kiilikler vardr. ki (imdilik) yalnzca iki metal "metalik olmayan" bir grnm sergilemitir. Astatin ve rheniyum (Mendeleyev izelgesi'nin 75 ve 85. kutularnn sakinleri) elementlerinin eksi bir deerli iyonlar oluturduklan bilinir. Bu gerek, byk metal ailesine srlm kara bir leke gibidir... imdi, genel olarak konuursak, hangi atomlar elektronlarn daha kolay brakr ve hangileri onlan daha abuk alr? D kabuk-lannda birka elektron bulunan atomlar onlan vermeyi daha uygun bulmakta, d kabuklannda fazla elektron olanlar ise dardan elektron alarak sekizlisini tamamlamay daha kazanl grmektedirler. Alkali metallerin d kabuklannda yalnzca tek bir ^^M^^^^^H 46 Byk Ev'in Sakinleri 47 elektron vardr. Bu metaller elektronlarn brakmaktan baka bir ey dnmezler. Bunu yaptklarnda en yakn asal gazn kararl d kabuuna sahip olurlar. Bilinen tm metallerin kimyaca en etkininin alkali metaller olmasnn nedeni de budur. Aralarnda "en fazla etkin" olan da fransiyumdur (87.kutu). Grup iinde element arl arttka, atom bymekte ve ekirdein dtaki tek elektronu tutma gc zayflamaktadr. Ametaller krallnda en fkeli madde flordur. "D kre" sinde yedi elektron vardr. Tam olarak mutlu olmas iin tek gereksinimi sekizinci bir elektrondur. Bu elektronu Periyodik Sistemdeki herhangi bir elementten hrsla kapar; florun lgnca saldnsna hibir ey kar duramaz. Daha kolay veya zor ama dier ametaller de elektron alrlar. Niin esas olarak izelgenin sa st kesinde toplandklarn imdi artk anlayabiliyoruz: D kabuklarnda pek ok elektron vardr ve bu yalnzca periyodlann sonlanna yakn atomlar iin olanakldr. ki "Niin" Daha Niin yeryznde bu kadar ok metal ve bu kadar az ametal vardr? Ve niin metaller ametallerden ok daha fazla birbirlerine benzerler? Gerekten de, kkrt ile fosfor ya da iyot ile karbon grn olarak birbirine kartnlacak gibi deildir. Oysa uzman bir gz bile niobium ve tantalumu, potasyum ve sodyumu, ya da molibden ve tungsteni her zaman birbirinden ayramaz. Terimlerin yerinin deitirilmesi toplam deitirmez. Aritmetiin herhalde en "kesin" kurallanndan biri budur. Ama kimyada, atomik elektron kabuklannn yapsna bal olarak bu kural her zaman geerli deildir... Periyodik izelgenin ikinci ve nc periyodlarndaki elementler ile altmz srece herey iyi ve gzeldir. Bu periyodlann her elementinde yeni bir elektron atomun d kabuuna yerleir. Bir elektron eklenir ve oluan yeni elementin zellikleri nclne gre olduka farkldr. Silisyum alminyuma benzemez, kkrdn fosforla ortak hibir yn yoktur. Metalik zellikler sonunda ametaliklere yol verir, nk atomun d kabu-undaki elektron says arttka, atom onlan daha zor brakr.

ilhanx

Ama imdi drdnc periyoda geldik. Potasyum ve kalsiyum birinci snf metallerdir. Hemen arkalanndan ametallerin geleceini umuyoruz. Bu o kadar kolay olmuyor! Hayrete dyoruz. nk, skandiyumdan balayarak her eklenen elektron ikinci-d kabuu en dta-kine tercih ediyor. "Terimlerin yer deitirmesi..." Ama bu yer deitirme "toplam", yani elementlerin zellikleri toplamm deitiriyor. kinci-d kabuk en dtakinden daha tutucudur; elementlerin kimyasal zelliklerini de daha az etkiler. Sonuta, elementler aras aynm daha az belirgin olur. Skandiyum nc elektron kabuunun tamamlanmam olduunu "anmsar" gibidir. 18 elektronu bulunmas gerekirken yalnzca 10 tane vardr. Potasyum ve kalsiyum bu durumu "unutmu" olmallar ki, yeni eklenen elektronlarn drdnc kabuklanna yerletirdiler. Skandiyumda hak yerini bulmaktadr. kinci-d kabuk on elementlik bir dizi iinde giderek tamamlanr. En d kabuk iki elektronu ile deimeden kalr. Bir atomun d kabuunda bu kadar az sayda elektron bulunmas metallere zg bir durumdur, ite bu nedenle, skandiyum-inko "zincir" inde yalnzca metaller yer alr. D kabuklannda yalnzca iki elektron varsa, bileik olutururken niin elektron almalan gerekli olsun ki? Tepkimeye girdikleri elementlere bu iki elektronu vermek onlar iin ok daha kolaydr. Aynca tamamlanmam ikinci-d kabuklarna da ilave elektron dn almaya kalkmazlar. Sonu olarak, farkl art deerlikler gsterirler. rnein, mangan art iki-, -,drt-, alt-, hatta yedi-deerli olabilir. Periyodik izelgenin sonraki periyodlarmda da ayn durum gzlenir. Metallerin ok fazla sayda olmasnn ve ametallerden daha ok birbirlerine benzemelerinin nedeni budur. Tutarszlklar Hi alt deerlikli oksijeni duyannz var m? Ya da yedi deerlikli floru? Hayr, hi kimse hi bir zaman byle birey duymamtr. 48 Byk Ev'in Sakinleri Ktmser olmak istemeyiz, ancak oksijen ve florun bu tr iyonlarn kimyann asla bilmeyeceini kesinlikle syleyebiliriz. Bu elementlerin kararl bir oktet elektron kabuu oluturmalar iin yalnzca iki ya da bir elektrona gereksinimleri olduu halde, bu kadar ok sayda elektron vermelerinin hibir nedeni olamaz. Bu yzden oksijenin art deerlik gsterdii ok az sayda bileik vardr. rnein, F2O bileimindeki oksidde oksijen art iki deerliklidir. Ancak kimya iin bu zel bir durumdur. Florun art deerlikli olduu bileiklere de ok ender rastlanr. "Byk Ev Kurallarndan biri, bir elementin en yksek art deerlii ait olduu grup numarasna eit olmal der. Oksijen ve flor bu kural inedikleri halde, altnc ve yedinci gruplara kalc olarak yerletirilmilerdir. Hi kimse de onlar yerinden kmldatmay dnmez, nk dier tm alardan oksijen ve florun kimyasal davran Byk Ev'in br katlarndaki daha ar komularnn yaam tarzndan farkl deildir. Bu, kimyaclarn tmyle farknda olduu ama Mendeleyev i-zelgesi'nin mimarisine zarar vermedii iin dikkate almadklar bir tutarszlktr. Ne yazk ki, daha can skc bir tutarszlk daha var. . Ortaalarda madenciler kimi zaman, ounlukla demir cevherini andran ilgin cevherlerle karlarlard. Ancak demiri bir trl cevherden ayramazlard. Sonunda baarszlklarn, Alman-cada koboldlar ad verilen muzr cinler ve yal alayc eytan Nick gibi kt ruhlarn oyununa dayandrdlar. 49 Daha sonra kt ruhlarn bu ite hibir sulan olmad anlald. Cevherler demir deil ama onu andran baka iki metal ieriyordu. Bu iki metale eski inanlarn ansna kobalt ve nikel ad verildi. Yine Ortaada ispanyol fatihleri Gney Amerika'da Platino del Pino rmann yatanda ilgin metalik bir madde buldular. Bu, hibir asitte znmeyen parlak ve ar metale Platin ad verildi. asr sonra, platinin hemen her zaman be orta ile birarada bulunduu anlald: Rutenyum, rodyum, palladyum, osmiyum ve iridyum. Bu alt nadir metali birbirinden ayrmak ok gt ve onlar platin ailesi olarak tannd. Artk onlar Byk Ev'e yerletirmenin zaman gelmiti. imdi bu olayn elendirici yksn ve bilim adamlarnn glkleri tek tek nasl yendiini dinlemeye hazrlann. Sizi hayal krklna urattmz iin zgnz, ama bu tmy^ le ok kolay oldu... Mimaride zgnlk Tm blmleri tasarland gibi dzenlenmi, yalnzca bir blm sanki farkl bir mimar yapm gibi dierlerinden olduka farkl bir ev hi grdnz m?

ilhanx

Sizin evinize benzemiyor deil mi? iyi, Byk Ev'in ite tam byle tuhaf bir yaps var. Blmlerinden birini Mendeleyev benzersiz olarak ekillendirdi. Byle yapmak zorunda kaldn eklemeliyiz. Sz edilen blm Periyodik Sistemin sekizinci grubudur. Burada elementler ller halinde yerletirilmitir. Dahas her biri bir katta deil, yalnzca izelgenin uzun periyotlarnda bulunurlar. Demir, kobalt ve nikel bunlardan birinde ve platin metalleri dier ikisinde yer alr. Mendeleyev, onlara daha uygun yerler bulabilmek iin ok uramtr. Ama sonunda Periyodik izelgeye sekizinci bir grup eklemek zorunda kalmtr. Niye sekizinci? ok basit, nk ondan nceki son grup halojenlerin yer ald yedinci gruptur. 50 Byk Ev'in Sakinleri Ancak bu, grup numarasn tmyle biimsel klmaktadr. Sekizinci gruptaki art sekiz deerlik bir kural olmaktan ok. ender karlalan bir istisnadr. Yalnzca rutenyum ve osmiyum hi de kolay olmad halde kararsz RuO4 ve OsO4 oksidlerini oluturmaya alrlar. Bilim adamlarnn tm yardmlarna karn, dier metaller byle bir "ykseklie" hibir zaman ulaamamlardr. Bu bilmeceyi birlikte zmeye alalm: Platin metalleri kimyasal tepkimelere ok gnlsz katlrlar. Bu nedenle kimyaclar deneylerde ounlukla platin gereler kullanr. Platin ve ortaklar, metallerin "soy gazlan" dr. alar boyu kendilerine "soylu" denilmesi bouna deildir. Doada serbest halde bulunduklarn da hatrlatalm. imdi, rnein demiri ele aln. Sradan demir kimyasal olarak orta etkinlikte bir elementtir. Saf demir ise ok kararldr (Yeri gelmiken, yalnzca metallerin deil dier pek ok elementin de ok saf olduklannda kimyasal etkilere kar ok direnli olduklanm sylemeliyiz). Platin metallerinin "soyluluudan", atomlanndaki en d deil ikinci-d elektron kabuu sorumludur. Bu kabuun onsekizlik tam bir kme* oluturmas iin yalnzca ok az elektron a vardr ve onsekiz-elektronluk kabuk da olduka kararl bir yapdadr. Platin metallerinin bu kabuktan elektron verme eiliminde olmamalarnn nedeni budur. Ayrca, sonuta metal olduklanndan elektron alamazlar da. Platin metallerinin bu "kararszl" onlarn allmam davra-nlanna neden olur. Hlen, sekizinci grup Mendeleyev izelgesi'nin mantna pek uygun deildir. Bu tutarszl gidermek iin, kimyaclar sekizinci ve sfmnc gruplar birletirmeye karar vermilerdir. Yaplmas gereken doru iin bu olup olmadn gelecek gsterecektir. 51 * Palladiyum elementi,ikinci-d(N) kabuunda onsekiz elektronluk tam bir kmeye sahiptir ve d (O) kabuunda hi elektronu yoktur. Ondrdzler Onlara lantanidler ad verilir. nk, ondrd de tmyle "lantanum benzeri" maddelerdir, yani lantanumu andrrlar ve su damlalar kadar birbirlerine benzerler. Bu artc kimyasal benzerlik nedeniyle, tek bir kutu iinde izelge numaras 57 olan lantanum kutusunda yer alrlar. Bu korkun bir yanl anlama myd? Mendeleyev ve dier pek ok bilim adam, Periyodik izelgede her elementin tek ve belirli bir yeri olduunu ileri sryorlard. Oysa burada sistemin ondrt sakini ayn kutuya skmaktadr! Hepsi 3.grup, 6. periyod elementidir. Niin onlan dier gruplara datmaya almadlar? Mendeleyev de dahil pek ok kimyac bunun iin uratlar. Drdnc gruba seryumu, beinci gruba praseodmiyumu, altncya neodmiyumu ... yerletirdiler. Ama bu dalm ok mantkszd. Mendeleyev izelgesi'nin ana ve ikincil alt gruplarnda benzer elementler bulunuyordu. Oysa seryumun zirkonyum ile ok az ortak noktas vard. Praseodmiyum ve neodmiyum, niobi-yum ve molibdene yabancydlar. Dier nadir - toprak elementleri de (lantanum ve lantanidlerin genel ismi) ilgili gruplarda akrabalarn bulamyorlard. te yandan birbirlerine ikiz karde kadar benziyorlard. Kimyaclara lantanidleri izelgenin hangi kutulanna nasl yerletirecekleri sorulduunda, aresizce omuz silkiyorlard. Gerekten de, lantanidlerin artc benzerliinin nedenini bilmezken ne syleyebilirlerdi ki? Aklama ok basitti: Periyodik Sistemde, atomlar olduka zel yapda ilgin element gruplar vardr. Bu atomlar oluturan son elektron, en d kabua ya da ikinci-d kabua yerlemez. Kat fizik yasalann inemeden dorudan nc-d kabua gider. Bunlar bulunduklan yerde kendilerini o kadar iyi hissederler ki hibir koulda yerlerini terketmek istemezler. Kimyasal tepkimelere yalnzca ok ender durumlarda katlrlar. Tm lantanidler d kabuklannda elektrona sahip olduklan iin, kural olarak deerlidirler. . ,

ilhanx

52 Byk Ev'in Sakinleri Lantanidlerin ne bir eksik ne bir fazla tam ondrt tane oluu rastlant deildir. nk atomlarnn doldurulmakta olan nc-d kabuunda tam ondrt boluk vardr. Kimyaclarn btn lantanidleri lantanum ile birlikte tek bir kutuya yerletirmeyi olanakl bulmalar bu yzdendir. Metal Dnyas ve elikileri Periyodik Sistemde sekseni akn element metaldir. Btn olarak, ametallerle karlatrldnda, metaller birbirlerine daha fazla benzerler. Fakat metal krallndaki artmacalarn henz sonu gelmemitir. rnein, farkl metallerin renkleri nasldr? Metallurjistler tm metalleri demirli ve demirsiz olmak zere ikiye ayrrlar. Demirli metaller demir ve alamlarn ierir. "Majesteleri" Gm, Altn, Platin ve ortaklarndan oluan soy metaller haricinde geri kalan demirsiz metallerdir. Aslnda bu ok kaba bir ayrmdr. Metallerin kendileri bile bylesi bir eksik tanmlamaya iddetle kar karlar. Gerekte her metalin kendine zg bir rengi vardr. Koyu, donuk ya da gmms grntleri her zaman belirli bir tona sahiptir. Bilim adamlar renklerini saptarken metalleri en saf haldeyken incelemektedirler. Metallerin pek ou ak havada kaldnda er ya da ge gerek renklerini gizleyen ok ince bir oksit katman ile rtlr.. Oysa, saf metallerin ok geni bir renk aral vardr. Aratrmac bir gz, mavimsi, yeilimsi mavi ve yeilimsi tonlaryla, krmzms ya da sarms renkleriyle, bulutlu bir sonbahar gnnde deniz suyu gibi koyu grilikleriyle ve gne nlarn bir ayna gibi yanstan parlak gmms tonlaryla metalleri birbirinden ayrabilir. Bir metalin rengi birok etmene baldr. Dier etmenlerin yan sra, retim ynteminin de nemi byktr. Sinterleme ile elde edilen metalle, ayn metalin kle halindeki grn birbirinden farkldr. Metalleri arlklar ynnden karlatracak olursak, hafif, orta ve ar metaller eklinde ayrm yapabiliriz. 53 Bu "arlk snflan" iinde de rekoru elinde tutanlar vardr. Lityum, sodyum ve potasyum su iinde batmaz. nk sudan daha hafiflerdir. rnein, lityumun younluu bir birimlik su younluunun yars kadardr. Lityumun kimyasal etkinlii yksek olmasayd, eitli amalar iin mkemmel bir madde olabilirdi. Byk bir ksm lityumdan yaplm bir gemi ya da araba dnn. Ne yazk ki bu cazip dnceyi kimya bilimi yasaklamaktadr. Metaller arasnda "arlk ampiyonluu" osmiyumundur. Bu soylu metalin bir santimetre kbnn arl 22.6 gramdr. Bir kb osmiyumu dengelemek iin terazinin br kefesine kb bakr veya iki kb kurun ya da drt kb yttriyum koymamz gerekir. Osmiyumun en yakn komular olan platin ve iridyumun gsterdii "baar" da bundan geri kalmaz. Soy metaller ayn zamanda en ar metallerdir. 54 Byk Ev'in Sakinleri 55 Metallerin sertlii deyim haline gelmitir. Eer bir kimse srekli sakin ve soukkanl ise "sinirleri demir gibi" deriz. Oysa metal dnyasnda durum farkldr. Bu dnyada demiri sertlik rnei olarak ele almak ok gtr. Sertlik ampiyonu, elmastan ok az geride olan kromdur. Ayrca elikili gibi grnse de en sert kimyasal elementler metaller deildir. Sertlik cetvellerinin birinci srasnda elmas (bir tr karbon) ve bor kristali yer alr. Demir, daha ok yumuak bir metal olarak snflandrlabilir; sertlii kro-munkmin ancak yans kadardr. Hafif metallere gelindiinde alkali metallerle karlalr. Bunlar balmumu kadar yumuaktr. Sv Metaller ve Bir Gaz (?) Metal Sert ya da yumuak tm metaller katdr. Bu genel bir kuraldr. Ancak kural d metaller de vardr. Baz metaller daha ok svya benzer. Bir para galyum ya da sezyum avucunuzda erir, nk erime scaklklar 30Celsi-us'un(86F) biraz altndadr. Henz saf olarak elde edilemeyen fransiyum oda scaklnda erir. Civa herkesin bildii klasik bir sv metal rneidir. Eksi 39C'da (-38.2F) donar. Bu zelliiyle eitli tipte termometrelerde kullanlmaya ok uygundur. Bu adan galyum civann nemli bir rakibidir; nedeni de udur. Civa, 300C (572F) gibi olduka dk bir scaklkta kaynar. Bu nedenle yksek scaklklarn llmesinde cival termometre kullanlamaz. Oysa galyum, 2000C'da (3670F) gaz evreye geer. Baka hibir metal bu kadar yksek bir scakla kadar sv ol