Aynştaynyum Nedir? (Özellikleri, İzotopları)

Aynştaynyum, ünlü fizikçi Einstein’ın ismini alan bir elementtir. Yüksek oranda radyoaktiftir. Nükleer denemelerin ürünü olarak Amerika’da keşfedilmiştir.

Aynştaynyum, doğada bulunmayan, yapay elementlerden biridir. “Einsteinyum” olarak da bilinir. Amerika’nın ilk hidrojen bombası denemesi sırasında oluşan bulutun partikülleri arasında keşfedilmiştir. Yaşam için gerekli elementlerden biri değildir. Tehlikeli olduğu tahmin ediliyor. Aktinit serisinin bir üyesidir. Metalik ve radyoaktiftir. Herhangi bir pratik kullanımı bulunmuyor. Aynştaynyum, yaşarken bir bilim adamının ismini alan ilk elementtir. Adından da anlaşılacağı üzere ünlü fizikçi Albert Einstein’in onuruna isimlendirilmiştir. Einstein’ın bu elementin keşfi veya tanımlanması ile ilgisi yok. Yüksek radyoaktivitesi sebebiyle ısı ve ışık yayan bir elementtir. Diğer detayları makalemizde bulabilirsiniz.

(Aynştaynyum, 1 Kasım 1952 tarihinde Pasifik Okyanusu'ndaki bir adada yapılan hidrojen bombası testinin bulutlarında tespit edildi.)

Tarihçesi

Aynştaynyum veya einsteinyum, 1952 yılında Albert Ghiorso ve çalışma ekibi tarafından keşfedilmiştir. Berkeley Kaliforniya Üniversitesi Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nda görevli Ghiorso ve ekibine; ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ile Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndan bilim adamları da destek verdi. Sentez çalışmalarının başında Albert Ghiorso yer aldı.

Aynştaynyumun ilk keşfi, Pasifik Okyanusu’nun güneyinde bulunan Eniwetok (eski adı Enewetak) mercan adalarında gerçekleştirilen “Ivy Mike” adlı nükleer silah testi sırasında çevreye yayılan duman bulutunda yapılan inceleme sonucu gerçekleşmiştir. 1 Kasım 1952 tarihinde adada yapılan ilk hidrojen bombası (termonükleer) deneyinde çevreye yayılan mantar biçimindeki bulutun içinden insansız hava araçları geçirildi. Araçların gövdesinde bulunan filtrelerde toplanan bulut örneklerinin laboratuvarda incelenmesi sonucu iki yeni madde tespit edildi. Bu maddelerin, 99 atom numaralı aynştaynyum ile 100 atom numaralı fermiyum elementleri olduğu anlaşıldı. Daha sonra kanıtları doğrulamak ve daha farklı veriler elde etmek üzere adadaki kilolarca mercan üzerinde inceleme yapıldı. Mercanlar üzerindeki araştırmalarda da bu iki element tespit edildi. İlk olarak sentezlenen ve kimyasal anlamda tanımlanan izotopu, yarılanma ömrü 20,47 gün olan Aynştaynyum-253 izotopudur.

Aynştanyum ile ilgili bazı tarihi süreçle şöyle sıralanabilir;

• Keşif ekibi, soğuk savaş sebebiyle bir süre yeni elementleri gizledi. İlk keşfi raporu 9 Haziran 1955 yılında yayınlandı.
  
• 1955 yılında ilk kez mendelevyum elementini sentezlemek için Aynştaynyum-253 izotopu kullanıldı.
  
• 1961 yılında ilk kez tartılabilir veya gözlemlenebilir miktarda aynştaynyum elde edildi. Bu miktar, sadece 0,01 miligramdı.
  
• 1970 yılında ilk kez aynştaynyumun saf metal formu izole edildi.
  

“Aynştaynyum, ünlü fizikçi Albert Einstein onuruna türetilen bir sözcüktür. Aynştaynyumun keşfedildiği proje olan “Ivy Mike”in kod adı “Panda Projesi”ydi. Bu sebeple keşfi ekibi ilk olarak 99 numaralı elemente espri olarak “pandamonium” adını verdi. Ancak resmi olarak “einsteinium” adı ve “E” sembolü önerildi. Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC), “einsteinium” adını onayladı, sembolünü de “Es” olarak belirledi.

(Almanya'da Nazilerin yükselişini hazmedemeyen Einstein, 1 Ekim 1940 tarihinde düzenlenen bir törenle Amerika vatandaşlığına geçti.)

Albert Einstein Kimdir?

14 Mart 1879 yılında dünyaya gelen Alman asıllı Amerikalı teorik fizikçi ve bilim adamı Albert Einstein, izafiyet teorisini ortaya koyan isimdir. 1921 yılında Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülen Einstein, Almanya’da Nazilerin yükselişinden rahatsız olarak Amerika vatandaşlığına geçmiş ve Almanya’yı terk etmiştir. Geç konuştuğu için ailesi zekâ geriliği olduğunu zannetmiş; ancak zekâ seviyesinin ileri düzeyde olduğu anlaşılmıştır. 18 Nisan 1955 tarihinde 76 yaşında hayatını kaybetmiştir. Einstein, “günümüze kadar yaşamış en büyük bilim adamı” olarak görülüyor.

Aynştaynyum, yaşarken bir bilim adamının ismini alan ilk elementtir. Ancak bazı kaynaklara göre Einstein öldükten sonra elemente ismi verilmiştir. Bu farklı bilgilerin sebebi, Einstein’ın, “einsteinium” isminin ilk önerildiği tarih ile önerilen ismin kabul edildiği tarih arasında ölmüş olmasıdır. Aynştaynyuma Einstein’in adının verilmesi ironik bir tercihtir. Elementin keşfi ile doğrudan veya dolaylı bağlantısı olmayan Einstein, pasifist bir fizikçiydi ve hidrojen bombası gibi nükleer silahlara karşıydı. Ancak Einstein’ın meşhur formülü “e=mc2”, atom bombasının temelini oluşturur.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Aynştaynyumun kimyasal sembolü “Es”tir. Atom numarası 99, atom ağırlığı 252’dir. Yoğunluğu 2,34 grcm3’tür. Erime noktası 860 derece, kaynama noktası (tahmini) 996 derecedir. Atom yarıçapı 85 pm, kovalent yarıçapı 82 pm’dir. Kristal yapısı rombohedraldir. 99 proton, 153 nötron içerir. Enerji seviyesi başına elektronları “2, 8, 18, 32, 29, 8, 2” şeklindedir. Gümüşî beyaz renkli katı bir metaldir. Periyodik tabloda 3-B grubunda, 7. Periyot, F-Blok elementlerinden biridir. Aktinit, yani ağır uranyum ötesi (transuranyum) elementlerden biridir. Aktinit serisinin yedinci sentetik transuranyum elementidir.

Kimyasal anlamda radyoaktif geçiş metalleri olan diğer aktinitler gibi davranır. Oksijen, su buharı ve asitlerden etkilenir, alkali metallerden etkilenmez. Birden fazla oksidasyon durumu sergileyen, renkli bileşikler oluşturabilen reaktif bir elementtir. En kararlı oksidasyon durumu +3’tür, sulu solüsyonda soluk pembe renklidir. +3 oksidasyon durumunda diğer aktinit elementlerin kimyasal özelliklerine benzer. +2 oksidasyon durumunda katı fazdadır, bu fazda en değerli iki aktinitten biridir. Buhar fazı için +4 oksidasyon durumu tahmin edilmekle birlikte henüz gözlemlenememiştir. Metal formu, paramanyetiktir.

(Aynştaynyum, yüksek radyoaktivitesi sebebiyle hem ısı hem de mavi bir ışık yayar.

İzotopları

Aynştaynyum, doğal kaynaklarda henüz tespit edilememiştir. Uranyumun sürekli ısınması veya termonükleer tepkimeler sırasında oluşan sentetik bir elementtir. Atom kütle numaraları 240 ila 258 arasında değişen 17 izotopu vardır. En az 9 nüklid ve 3 nükleer izomeri biliniyor. Bütün izotopları radyoaktiftir. En kararlı izotopu, 471,7 günlük yarılanma ömrüne sahip Es-252 izotopudur. İzotoplarının çoğu yarım saat içinde bozunur. Es-254 izotopunun bir nükleer izomerinin yarılanma ömrü 39,3 saattir.

Düşük kütle numaralı izotopları, berkelyum veya kaliforniyum atomlarının alfa parçacıkları (helyum çekirdekleri) ile bombardımanı sonucu elde edilir. Nükleer reaktörlerde plütonyumun nötron bombardımanıyla az miktarda üretilebilir. Uranyum ve toryumun ardışık nötron yakalama durumları teorik olarak doğal aynştaynyum üretebilir. Diğer aktinitlerle nötron bombardımanına tutulabilir. Günümüzde aynştaynyum, sadece nükleer reaktörlerde veya nükleer silah testleri artıklarından elde edilebilir.

Bilinen bazı izotopları ve yarılanma ömürleri şöyledir; Es-246 (7,7 dakika), Es-248 (27 dakika), Es-249 (102 dakika), Es-250 (8,6 saat), Es-251 (33 saat), Es-252 (471,7 gün), Es-253 (20,47 gün), Es-254 (275,7 gün), Es-254m (1,6 gün), Es-255 (39,8 gün).

Bunları Biliyor Musunuz?

• Aynştaynyumun en verimli üretimi yeraltında yapılan hidrojen bombası denemelerinden yapılır.
  
• Yoğun radyoaktivitesi sebebiyle hem ısı hem de mavi ışık yayar. Gram başına 1000 vatlık bir ısı verir. Yüksek radyoaktivitesi kristal yapısına zarar verir.
  
• Aynştaynyum, daha hafif elementlerin izotoplarına dönüşürken çabucak deforme olur. Örneğin, 20,5 gün yarılanma ömrü olan Es-253 izotopu, her gün yüzde 3 oranında önce Berkelyum-249 izotopuna, daha sonra da Kaliforniyum-249 izotopuna dönüşür.
  
• 99 atom numaralı saf aynştaynyum, görülebilir miktarda üretilebilen en yüksek atom numaralı elementtir.
  
• Aynştaynyum-253 izotopunun 15 nötronu Uranyum-238 izotopu ile birleşir ve yedi farklı beta bozunumuna uğrar.
  
• Aynştaynyumun metal formu, sadece 0,0001 gram hazırlanabilmiştir.
  
• Amerika’nın Tennessee eyaletindeki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’nda 4 yıl süren bir ışınlama programı sonrası 1 kilogramlık plütonyum izotopundan kimyasal ayrıştırma yöntemleri ile 3 miligram aynştaynyum elde edilebilmiştir.
  
• Aynştaynyum, çok az miktarda elde edilebilmiştir. Bu sebeple önemli bir uygulaması bulunmuyor.
  
• Dünya oluştuğundan beri yerkabuğunda oluştuğu öngörülen aynştaynyum, kısa yarılanma ömrü dolayısıyla bozunmuş veya farklı elementlere dönüşmüş durumda. Başka bir ifadeyle; yerkabuğunda oluşan aynştaynyum yok oldu. Yani, izotopları yarılanma ömürleri süresinde henüz tespit edilemedi.
  
• Bilimsel araştırmaları ve daha ağır elementlerin sentezinde başlangıç maddesi olarak kullanılır. Örneğin, 1955 yılında mendelevyum elementinin ilk örneğini sentezlemek için aynştaynyum kullanılmıştır.
  
• Canlı sağlığı üzerindeki etkilerine ilişkin herhangi bir veri bulunmuyor. Ancak radyoaktivitesi sebebiyle toksik olabileceği öngörülüyor. Fareler üzerinde yapılan araştırmalara göre; bir şekilde vücuda alınan aynştaynyum miktarının yarıdan fazlası kemiklerde birikir ve 50 yıl vücutta kalabilir. Bir kısmı da akciğerlerde ve üreme organlarında birikir. Vücuttaki miktarının sadece yüzde 10’u dışarı atılır.
  
• Einsteinium, aynı zamanda bilimsel araştırmalar için kullanılan Bitcoin benzeri kripto veya dijital para birimidir. 2014 yılında Einsteinium Vakfı tarafından kurulan yeni bir “kripto-coin” ve elektronik cüzdandır. Einstein’ın meşhur kütle ve enerji eşitliği teorisi olan “e=mc2” formülüne atfen “Einteinium-EMC2” olarak da bilinir. Amacı; bilimsel araştırmalara finansman sağlamaktır.