En Ağır Element Kopernikyum Nedir?

Dünya’nın evrenin merkezi olduğu iddiasını çürüten Kopernik’in adı verilen kopernikyum, bilinen en ağır elementtir. Cıvayla türdeş olduğu öngörülüyor.

Kopernikyum, yapay ve radyoaktif bir elementtir. Kararlı olmayan radyoaktif izotopları bulunur. Keşfedilmesi ve isimlendirilerek periyodik tabloya alınması 14 yıllık bir süreçte gerçekleşti. 1996 yılında keşfedildi, 2010 yılında periyodik tabloya alındı. Adını 16. yüzyılda yaşayan gökbilimci Kopernik’ten alıyor. Alman bilim adamları tarafından keşfedilen kopernikyum, en ağır element olarak biliniyor. Birçok özelliği tahmini olarak belirlenen ve cıva ile benzer özellikler taşıdığı varsayılan kopernikyumla ilgili derlediğimiz makalemize göz atabilirsiniz.

Tarihçesi

Kopernikyum, ilk olarak 9 Şubat 1996 tarihinde Alman bilim adamları Prof. Dr. Sigurd Hofmann başkanlığındaki, aralarında Victor Ninov ve F.P. Hessbuger gibi bilim adamlarının da olduğu bir ekip tarafından kurşun ve çinkonun füzyonu ile sentezlenmiştir.

Almanya’nın Hessen eyaletine bağlı Darmstadt kentinde bulunan Ağır İyon Araştırma Laboratuvarı’nda (Gesellschaft fur Schwerionenforschung - GSI) görevli Alman ekip, 100 metre uzunluğundaki hızlandırıcıda Kurşun-208 hedefini Çinko-70 atomlarıyla bombardımana tuttu. Başka bir ifadeyle, çinko atomu, ağır bir iyon hızlandırıcıda yüksek enerjilerle hızlandırılmış bir kurşun hedefine yönlendirildi. İki hafta boyunca saniyede yaklaşık 30 bin kilometre hızda gerçekleştirilen füzyonda tek bir Kopernikyum-277 atomu sentezlendi. Elde edilen izotop, 0,24 milisaniye sonra alfa parçacılarının (helyum çekirdeği) Darmstadtiyum-273 emisyonuyla çürüdü.

“Kopernikyum” kelimesi, gökbilimci ve matematikçi Nicolaus Copernicus onuruna türetilen bir sözcüktür. GSI ekibi, evrenin merkezinin Dünya olduğu görüşünü çürüten gökbilimci anısına “dünya görüşümüzü değiştiren insan” olarak niteledikleri Copernicus’un adını yeni element için uygun gördü. Keşif ekibi, Temmuz 2009 tarihinde “copernicium” ismini önerdi. Uluslararası Temel ve Uygulamaları Kimya Birliği (IUPAC) tarafından 19 Şubat 2010 tarihinde keşif ekibinin önerdiği isim kabul edilerek, periyodik tabloya dahil edildi. Yeni elementin sembolü ilk olarak “Cp” olarak önerildi. Ancak bu sembolün bilim dünyasında “öz ısı sembolü” gibi başka kullanımları olduğu için “Cn” sembolü kabul edildi. “Cp” sembolü ayrıca 1949 yılından önce “cassiopeium” olarak adlandırılan “lütesyum” elementinin de sembolüydü. Kopernikyum için adlandırılmadan önce IUPAC tarafından belirlenen “ununbium” ismi ve “Uub” sembolü kullanılmıştır. Keşfedilmeden önce periyodik tablodaki terminolojide “eka-cıva” olarak anılmıştır.

Nicolaus Copernicus Kimdir? 

16. yüzyılda yaşayan Polonyalı (Eski Prusya İmparatorluğu) bilim adamı ve gökbilimci Nicolaus Copernicus (Kopernik), aynı zamanda Katolik piskopos danışmanıydı. Amatör olarak astronomi ve harita bilimi ile ilgileniyordu. Boş zamanlarında da matematikle meşgul oluyordu. Kopernik, gezegenlerin Güneş etrafında döndüğünü keşfederek Güneş sisteminin tarifini yapmış, Dünya’nın, evrenin merkezi olduğu iddiasını çürütmüştür. Bu keşfi sebebiyle yeni bir element için adı kullanılmıştır. Kopernik’in 537. doğum günü olan 19 Şubat 2010 tarihinde “kopernikyum” ismi bütün dünyaya açıklanmıştır.

1473-1543 yılları arasında yaşayan Kopernik’in bazı bilimsel teorileri şunlar; “Gökyüzünde bulunan kürelerin veya dairelerin tek bir merkezi yoktur”, “Dünya’nın merkezi, evrenin merkezi değildir, sadece yerçekiminin ve ayın merkezidir”, “Güneş, evrenin merkezidir”, “Yıldızlar hareketsizdir, görünen hareketleri Dünya’nın dönüşünden kaynaklanır”.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Kopernikyumun kimyasal sembolü “Cn”dir. Atom numarası 112, atom ağırlığı 285’tir. Öngörülen yoğunluğu 23,7 grcm3’tür. 112 proton, 166 nötron içerir. Atomik yarıçapı, 100 pm, kovalent yarıçapı 122 pm olarak tahmin ediliyor. Enerji seviyesi başına elektronları “2, 8, 18, 32, 32, 18, 2” şeklindedir. Oksidasyon durumları “4, 2, 0” olarak varsayılıyor. Muhtemelen +4 oksidasyon durumu sergilemesi bekleniyor. Periyodik tabloda 12. Grup, 7. Periyot, D-Blokta yer alır. Geçiş metalleri element serisinin bir üyesidir. Süper ağır yani transaktinit elementlerinden biridir. Görünüşü tam olarak bilinmiyor; ancak metalik, gümüşî beyaz veya gri renkte olması bekleniyor. Oda sıcaklığında katı, çok yoğun bir element olması varsayılıyor. Aşırı sıcak ve basınçta son derece uçucu bir gaz olacağı tahmin ediliyor. Bazı değerlendirmelere göre de cıva gibi sıvı olacağı öngörülüyor.

Kopernikyumun birçok özelliği bilinmiyor. Kimyasal özelliklerinin çinko, cıva ve kadmiyum gibi elementlerle benzerlik taşıması bekleniyor. Cıva ile daha yakın özellikler içerdiği; radon ile de benzerlikleri bulunabileceği öngörülüyor. Kopernikyumun değerleri tam olarak öğrenilemeyen özellikleri şunlardır; yoğunluğu, sıvı yoğunluğu, erime noktası, kaynama noktası, ergime ve buharlaşma ısıları, kristal yapısı, elektronegatifliği, yükseltgenme seviyeleri, iyonlaşma enerjisi, elektrik direnci, iletkenliği, ses hızı, sertlik değerleri…

(Kopernikyumun periyodik tabloya alınması töreni...)

İzotopları

Kopernikyum, doğada bulunmaz. Laboratuvar ortamında kuşun ve çinko atomlarının füzyonu ile elde edilebilir. Yarılanma ömürleri bilinen ve atom kütle numaraları 277 ila 285 arasında değişen 7 farklı izotopu bulunuyor. Bu izotoplarının hepsi son derece karasız ve radyoaktiftir. 29 saniye yarılanma ömrü olan Cn-285 izotopu aynı zamanda en kararlı izotopudur. Bu izotop, alfa çürümesi ile Darmstadtiyum-281 izotopuna dönüşür. Diğer izotopları ve yarılanma ömürleri şöyledir; Cn-280 (0,5 milisaniye), Cn-282 (0,8 milisaniye), Cn-283 (4 saniye), Cn-281 ve Cn-284 (97 milisaniye). Doğrulanmamış Cn-286 izotopunun yarılanma ömrü 8,45 saniyedir. Keşfedilmemiş Cn-291 ve Cn-293 ağır izotoplarının 10 yıldan daha fazla yarılanma ömürleri olabileceği tahmin ediliyor.

İzotoplarının çoğu alfa çürümesi ile bozunur veya spontan fisyona uğrar. Kopernikyum, daha hafif elementlerin aksine saniyenin binde biri kadar bir zaman diliminde alfa parçaları yayarak önce Darmstadtiyum-273 izotopu haline gelir, daha sonra Hassiyum-269 izotopuna dönüşür.

(Kopernik'in teorilerinden rahatsız olan kilise, çalışmalarını yasaklamış!)

Bunları Biliyor Musunuz?

• Kopernikyum, hidrojenden 277 kat daha fazla ağırdır. Bu sebeple bugüne kadar keşfedilmiş elementler arasında en ağır element olması öngörülüyor.
  
• 112 numaralı kopernikyumun sentezi sırasında 30 proton içeren çinko atomu ile 82 proton içeren kurşun hedefi bombardımana tutuldu. Çinkonun 40, kurşunun 126 nötronu bulunur. Yani bu şekilde yeni elementin çekirdeği toplam 112 proton, 166 nötron içerir. Bunların toplamı da 278 nükleon veya atom kütlesini verir. Ancak birçok kimyasal reaksiyonda olduğu gibi bu nükleer füzyon reaksiyonu ekzotermiktir ve yeni oluşturulan çekirdek sıcaktır. Bu nedenle 1 nötronun emisyonuyla soğur ve sentezlenen çekirdeğin atomik kütle numarası 277’dir. Kopernikyumun ilk sentezlenen izotopu bu sebeple Cn-277’dir.
  
• Kopernikyumu keşfeden ekibin başındaki bilim adamı Hofmann, IUPAC kuralları izin verseydi elemente “hofmanyum” adını vermek isteyip istemeyeceği yönündeki bir soruya, “Hayır, sanırım ‘kopernikyum’ çok daha güzel bir isim oldu.” cevabını verdi.
  
• Hofmann ve ekibi, nükleer kimyanın astrofizik gibi diğer bilim dalları için önemini vurgulamak için Kopernik’in ismini seçti.
  
• Japonya’da bir grup bilim adamı 2004 yılında kopernikyumun iki atomunu elde ederek Alman ekibin çalışmasını doğruladı. Bunun üzerine IUPAC, kopernikyum ile ilgili deneylere katılan 4 ülkeden 21 bilim adamından e-posta yazışmaları ile isim önerisi aldı. Bazı kimya bloglarında düzenlenen anketlerle de bilim adamları ve öğrencilerden isim önerileri alındı. Dört hafta süren bu süreçte Nicolaus Copernicus’un adı seçildi.
  
• IUPAC’ın, kopernikyumun sembolünü, daha önce önerilen ve lütesyumun eski sembolü olduğu için vazgeçilen “Cp” olarak değiştirilebileceği belirtiliyor.
  
• Gökbilimci Kopernik’in Güneş ve Dünya sistemi ile ilgili teorileri Katolik çevrelerde rahatsızlığa yol açtı. Bu sebeple Roma Katolik Kilisesi tarafından çalışmaları yasaklandı.
  
• Kopernikyum, kısa sürede bozunduğu için henüz gözlemlenebilir miktarda sentezlenemedi. Bu sebeple laboratuvar uygulamaları dışında herhangi bir uygulaması ve kullanımı bulunmuyor.
  
• Kopernikyumun insanlar, hayvanlar ve bitkiler üzerinde bilinen bir biyolojik rolü bulunmuyor. Radyoaktivitesi sebebiyle toksik olabileceği değerlendiriliyor. Bu bakımdan çevre için de tehdit oluşturabileceği öngörülüyor.