Bohriyum, doğada bulunmayan, laboratuar ortamında üretilebilen sentetik ve oldukça radyoaktif bir elementtir. Günümüzde hakkında araştırmalar devam etmektedir. İzotoplarının yarılanma ömürleri çok kısa olduğu için incelenmesi son derece zordur. Bu sebeple herhangi bir kullanımı veya uygulaması bulunmuyor. İnsan ve çevre için de herhangi biyolojik rolü bilinmiyor. Bohriyum, “transaktinit” veya “süperağır” elementlerden biridir. Yani periyodik tabloda atom numarası 103’ten büyük elementlerdendir. Sadece varlığı teyit edilen ve uygulaması olmayan bu tür elementlerle ilgili neden bu kadar araştırma veya deney yapıldığını merak edenler olabilir. Unutmayalım ki, günümüzde hemen hemen her türlü nesne ve üründe rolü olan elementler de bir zamanlar varlığı ve özellikleri bilinmeyen maddelerdendi. Bohriyum da belki bir gün çığır açan bir icadın aktörü olabilir.
(Bohriyum ismi, Danimarkalı ünlü fizikçi Niels Bohr'un anısına verilmiştir.)
Tarihçesi
Bohriyumun keşfi ile ilgili iki grup iddiada bulundu. 1975 yılında Rusya Dubna’daki Rus Ortak Araştırma Enstitüsü’nde (JINR) Yuri Oganessian başkanlığındaki ekip, bizmutu krom ile bombardımana tuttu. Bu işlemde 107. element ve 261 kütle numaralı izotopunu elde ettiler. 1976 yılında başarılı çalışmanın sonucunu bir rapor halinde yayınladılar ve “yeni bir keşif” iddiasında bulundular.
1981 yılında ise, Almanya Darmstadt’daki nükleer araştırma enstitüsü Ağır İyon Araştırma Merkezi’nde (GSI) Peter Armbruster ve Gottfried Münzenberg başkanlığındaki Alman araştırma ekibi, bizmutu krom ile bombardımana tuttu. Alman ekip, Bizmut-209 ile Krom-24 izotoplarını Bohriyum-262 izotopunu, yarılanma ömrü yaklaşık 85 milisaniyede elde etti. Bu aynı zamanda bohriyumun soğuk füzyon ile ilk sentezi olarak kayıtlara geçti.
Rus ve Alman ekiplerin keşifleri ile ilgili Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC) inceleme yaptı. IUPAC, daha güvenilir bir sunum yaptıkları için Alman ekibin keşif raporunu 1992 yılında tanıdı. Rus ekip için de “muhtemelen ilk kez keşfettiği” şeklinde bir şerh düşüldü.
“Bohriyum” sözcüğü Danimarkalı ünlü nükleer fizikçi Niels Bohr’un anısına soyadından esinlenilerek türetilmiştir. Elementin ilk adı “nielsbohrium”, simgesi de “Ns” olarak belirlendi. Ancak daha sonra ilgili otoriteler tarafından 1997 yılında “bohrium” olarak değiştirildi. Bohriyuma geçici olarak verilen isim ise “unnilseptium”, simgesi de “Uns” şeklindedir.
Tam adı “Niels Henrik David Bohr” olan Nobel ödüllü ünlü fizikçi, 1885-1962 yılları arasında yaşadı. Kuantum fiziğinin gelişimi için yaklaşık 50 yıl öncü rol oynadı. Atom çekirdeğinin “sıvı damlacığı” modelini geliştirdi.
Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri
Bohriyumun kimyasal sembolü “Bh”dir. Atom numarası 107, atom ağırlığı 264, yoğunluğu ise tahmini olarak 37 grcm3’tür. Proton ve elektron sayısı 107, nötron sayısı 155’tir. Erime ve kaynama noktaları bilinmiyor. Geçiş metallerinin 6-D serisinde yer alan beşinci kimyasal elementtir. Atom numarası 103’ten büyük olan transaktinit elementlerden biridir. Periyodik tabloda manganez, teknesyum ve renyum altındaki Grup-7’nin en ağır üyesidir. Bohriyumun normal koşullar altında katı halde bulunduğu tahmin ediliyor. Gümüş veya gri renkte olduğu öngörülüyor. Renyumla türdeşliği sebebiyle kristal yapısı hekzagonal olarak kabul ediliyor. Atom yarıçapının 128 pm civarında olması bekleniyor. Kimyasal özellikleri bakımından renyuma benzediği tahmin edilmektedir.
Bohriyumun kimyasal özellikleri kısmen karakterize edildi. Özelliklerinin birçoğu tahmin edilmektedir. Bulunduğu grubun diğer üyeleri gibi +7 oksidasyon durumu sergilemesi beklenir. Bohriyum (VII), sulu çözelti içinde dengesiz olduğu tahmin edilmektedir ve daha kararlı bohriyuma (IV) indirgenir. Bohriyumun uçucu bir oksit oluşturacağı öngörülüyor. Bu oksidin perbor asidi oluşturmak için suda çözüneceği tahmin ediliyor. Bohriyum için oksiflorür oluşması “eka-renyum” özelliklerini göstermeye yardımcı olabilir.
İzotopları
Bohriyum, doğada bulunmaz. Bohriyumun kararlı doğal izotopu bulunmuyor. Laboratuvar ortamında bizmut ve kromun atomlarının soğuk füzyonu ile elde edilmektedir. Daha ağır elementlerin çürümesi sonucu çeşitli radyoaktif izotopları sentezlenmiştir. Atom kütle numaraları 260 ila 278 arasında değişen yarılanma ömürleri bilinen 12 farklı izotopu bulunur. Bh-262 izotopu, metastabil bir duruma sahiptir. En kararlı yapay izotopu Bh-270’tir. Yarılanma ömrü tam olarak doğrulanmamış olsa da yaklaşık olarak 61 saniyedir. Teyit edilmemiş olan Bh-278 izotopu ise, 690 saniye yarılanma ömrüne sahiptir. Bu izotopun hepsi sadece alfa çürümesi ile bozunur. Bazı bilinmeyen bohriyum izotoplarının spontane fisyona maruz kalacağı öngörülüyor.
Daha hafif izotoplarının yarılanma ömürleri kısadır. Bh-260, Bh-261, Bh-262, Bh-262m izotoplarının yarılanma ömürleri 10 milisaniyenin altındadır. Bh-264, Bh-265, Bh-266 ve Bh-271 izotopları yaklaşık 1 saniyede daha kararlıdır. Bh-267 ve Bh-272 izotopları ise 10 saniyelik yarılanma ömrüne sahiptir. Bh-274 izotopunun yarılanma ömrünün 90 dakika olduğu öngörülmüş; ancak 54 saniye olduğu ortaya çıkmıştır. Henüz teyit edilemeyen Bh-273 ve Bh-275 izotoplarının sırasıyla 90 dakika ve 40 dakika civarında yarılanma ömrü olduğu tahmin ediliyor.
Proton bakımından zengin izotopları Bh-260, Bh-261 ve Bh-262 izotopları doğrudan soğuk füzyon ile üretildi. 262 ve 264 kütle numaralı izotopları meitneryum ve röntgenyumun çürüme zincirlerinde rapor edildi. Nötron bakımından zengin izotopları Bh-265, Bh-266 ve Bh-277 izotopları ise aktinit hedeflerinin ışınlanması ile elde edildi.
Bohriyumla İlgili Araştırmalar
Bohriyumun özelliklerinin nasıl tespit edileceğine ilişkin 1995 yılında çeşitli teoriler araştırıldı. Aynı yıl içinde elementin izolasyonu ile ilgili girişim başarısız oldu. Karşılaştırma için daha hafif homologları teknesyum ve renyum kullanıldı. 2000 yılında göreceli etkilere rağmen bohriyumun tipik bir Grup-7 elementi gibi davrandığı doğrulandı. Daha sonra İsviçre Zürih’teki Paul Scherrer Enstitüsü’nde (PSI) bir ekip, Bk-249 ve Ne-22 iyonları arasındaki reaksiyonla üretilen Bh-267 ile altı atom kullanarak bir kimyasal reaksiyon gerçekleştirdi. Reaksiyonda hafif homologları Teknesyum-108 ve Renyum-169 izotopları yeniden üretildi. Reaksiyonun izotermal absorpsiyon eğrileri ölçüldü. Buna göre renyum oksiklorürün özelliklerine benzer bir uçucu oksiklorür için güçlü bir kanıt oraya çıktı. Bohriyum, renyum ve teknesyumun oksikloridlerinin absorsiyon entalpilerinin teorik tahminlerle çok iyi uyuştuğu tespit edildi.
Bohriyumla İlgili Dikkat Çeken Notlar
- Bohriyum doğada bulunmadığı için sadece yapay olarak elde edilebilir.
- Gözlemlenebilir veya araştırılabilir miktarda henüz izole edilememiştir.
- Bizmut ve kromun soğuk füzyon yöntemi ile elde edilebilmiştir. Bazı kaynaklarda bu yöntem için “sözde soğuk füzyon yöntemi” ifadesi kullanılır.
- Bohriyum, bir başka açıdan, iki element atomunun çekirdeği arasındaki soğuk ve sıcak füzyon işlemi ile sentezlenecek ilk element olarak özel bir elemettir.
- Bohriyumun fiziksel ve kimyasal özelliklerinin büyük bir bölümü bilinmiyor. Bilinen özellikleri de türdeş elementlerin özelliklerinden yola çıkılarak tahmin edilen özelliklerdir.
- Bohriyumun erime ve kaynama noktaları, elektronegatifliği, atomik ve iyonik yarıçapı, elektron kabuğu konfigürasyonu, iyonizasyon enerjileri, özgül ısı kapasitesi, buhar basıncı ve modülleri henüz tespit edilemedi.
- Bohriyum gibi insan yapımı yapay elementlerin pratik uygulamaları söz konusu değil.
- Bohriyum izotopları çok kararsız ve yarılanma ömürleri çok kısa olduğu için kısa sürede bozunur. Bu sebeple insan sağlığı ve çevre için bir etkisi bulunmadığı tahmin ediliyor.
- Sadece birkaç atomu elde edilebildiğinden bu elementi inceleme imkânı çok az ve zordur.
- Bohriyumun gelecekte daha uzun yarılanma ömürlü izotopunun üretilebileceği öngörülüyor. Bu sebeple mevcut izotoplarının atom ağırlıkları geçici olarak kabul ediliyor.
- Bohriyumla ilgili çalışma yapan Rus ekibi, Bizmut-204 izotopunu Krom-54 çekirdeği ile bombardımana tuttu. Bu teknik, yeni elementi sadece 0,002 saniye görmelerine izin verdi!