İlk Transaktinit Element Rutherfordyum Nedir?

Rutherfordyum, keşfinden isimlendirilmesine kadar yıllarca tartışılan bir elementtir. Süper ağır elementlerin ilkidir. Bilinen özellikleri tahminidir.

Rutherfordyum, Rutherfordiyum veya Kurçatovyum, doğada bulunmayan, sadece laboratuar ortamında nükleer reaksiyon sonucu elde edilebilen sentetik geçiş elementlerinden biridir. Keşfedilen ilk süper ağır veya transaktinit elementtir. Amerikalılar Rutherfordyum, Ruslar Kurçatovyum olarak adlandırır. Bunun sebebi elementin iki ülkede eş zamanlı olarak keşfedilmesidir. Kısacası rutherfordyum, Amerikalı ve Rus bilim adamları tarafından paylaşılamamıştır. 1964 yılında Rus ekibin keşif iddiasına rağmen uluslararası kimya otoriteleri tarafından 1969 yılında Amerikalı ekibin yaptığı keşif tanınmıştır. Kısa sürede bozunduğu için ticari bir uygulaması bulunmuyor, sadece bilimsel araştırmalarda kullanılabiliyor. Rutherfordyum ile ilgili günümüze kadar belirlenen özellikleri ve önemli detayları makalemizde okuyabilirsiniz.

Tarihçesi

Rutherfordyum, Amerikalı Albert Ghiorso başkanlığındaki bir ekip tarafından 1969 yılında keşfedilmiştir. Ancak keşfi ve ismi konusunda Amerikalı ve Rus bilim adamları arasında uzun süre tartışma yaşanmıştır. İki ülke bilim adamları tarafından eş zamanlı olarak sentezlenmiştir.

1964 yılında Rusya Dubna’daki Ortak Nükleer Araştırma Merkezi’nde ve 1969 yılında ABD Berkeley Kaliforniya Üniversitesi Lawrence Radyasyon Laboratuvarı’nda görevli bir grup bilim adamı tarafından yapılan araştırmalar sonucu keşfedilen rutherfordyum, 1960’lı ve 1970’li yıllarda bilim adamları arasında tartışma konusu olan elementlerdendir. 1973 yılında ABD’li bilim adamlarından oluşan ekibin keşfi bağımsız olarak doğrulanmıştır. Rutherfordyum araştırmalarında bulunan Rus bilim adamlarının yaşanan tartışmalar sırasında elde ettikleri verileri daha güvenilir hale getirmek için değiştirdikleri belirlendi. Rus ekip lideri Georgi Flerov da bunu inkâr etmedi. Amerikalı ekibin keşif iddiasının doğrulanmasında Rus ekibin bulgularında yaptığı değişikliğin etkisi olmuştur.

Rus ekip, Neon-22 iyonları ile Plütonyum-242 izotopunu bombardımana tutarak gerçekleşen reaksiyon sonucu rutherfordyumu sentezledi. Rus ekip, yaptıkları deneylerde 0,3 saniye yarılanma ömrüne sahip 104 kütle numaralı Rutherfordyum-259 izotopunun üretildiğini iddia etti. Rus ekibin keşif iddiası tanınmadı. Bunun üzerine Dubna ekibi sentezi tekrarladı. Keşfettikleri izotop üzerinde bazı deneyler gerçekleştirdiler. Bu çalışmada keşfettikleri izotopun yarılanma ömrünün 0,3 saniye değil, 0,15 saniye olduğunu tespit ettiler ve bulgularını değiştirerek 1966 yılında rapor olarak sundular. Bu değişiklik, Rus ekibin deneyleri ve keşif iddiası üzerinde şüphe doğurdu.

Albert Ghiorso başkanlığındaki Amerikalı ekibin keşif çalışması ise, Rus ekibin prosedürlerinden farklıydı. Amerikan ekibin çalışması, Kaliforniyum-249 izotopunun Karbon-12 ve Karbon-13 iyonlarıyla bombardımana tutulmasını içeriyordu. Rus ekibin elde ettiği izotopu sentezleyemeseler de Amerikalı ekip, bu reaksiyonla 104 kütleli elementin üç adet izotopunu başarılı bir şekilde sentezlediklerini iddia etti. Amerikalı ekip, Kaliforniyum-249 izotopunun Karbon-12 iyonu ile bombardımanı sonucu 4 ila 5 saniye yarılanma ömrü olan Rutherfordyum-257 izotopunu; Karbon-13 iyonu ile bombardımanı sonucu da 3 ila 4 saniye yarılanma ömrü olan Rutherfordyum-259 izotopunu sentezledi. Aynı ekip, daha sonraki çalışmalarında Küriyum-248 izotopunu Oksijen-18 ile bombardımana tutarak 261 kütle numaralı ve 70 saniyelik yarılanma ömrü olan izotopu sentezlemeyi başardı. Amerikan sentezi, 1973 yılında bağımsız olarak teyit edildi.

Rus ekip, Rutherfordyum-260 izotopunun sadece birkaç atomunu elde edebildi. Amerikalı ekip ise, kütle numaraları 257 ve 259 olan izotopların binlerce atomunu elde etti. Berkeley ekibi, ayrıca, Rutherforyum-259’un alfa parçacıklarının enerjilerini ve nobelyum izotopuna bozunduğunu belirleyerek daha kapsamlı bir keşif raporu sundu.

Elementin keşfi ile ilgili tartışmalar isminin belirlenmesinde de yaşandı. Amerikalıların “rutherfordyum” adını verdikleri elemente Ruslar “kurçatovyum” adını uygun gördü. İsim ve keşif tartışmaları üzerine Uluslararası Temel ve Uygulamaları Kimya Birliği Konseyi (IUPAC) devreye girdi. 1992 yılında IUPAC, hem Berkeley hem de Dubna bilim adamlarının keşiflerinin paylaşılmasını kararlaştırdı. Bunun üzerine Amerikalı ekip, keşiflerinin Ruslarla paylaşılmasına tepki göstererek, çok sert bir kınama yayınladı, Rusların 20 yıl boyunca keşif iddialarını değiştirdiklerine vurgu yaptı. Tepkiler üzerine IUPAC, elementin adının “rutherfordyum” olmasına karar verdi. Belirlenen isim bu sefer Rus ekibin tepkisini çekti. Uzun süren keşif ve isim tartışmaları sonucu 1997 yılında “rutherfordyum” ismi üzerinde mutabakata varıldı.

“Rutherfordyum” kelimesi, nükleer fizikçi ve “modern atom teorisinin babası” olarak bilinen Yeni Zelandalı Ernest Rutherford onuruna türetilen bir sözcüktür. Rus bilim adamlarının keşif iddiası üzerine de Rus nükleer araştırmaların öncüsü olarak kabul edilen Igor Vasilevich Kurchatov onuruna “kurçatovyum” adı verilmiştir. Sembolü de “Ku” olarak belirlenmiştir. Geçici adı “unnilquadium”, geçici sembolü “Uuq” olarak şeklindeydi. İngilizcesi “rutherfordium” şeklindedir.

1871-1937 yılları arasında yaşayan Ernest Rufherford, radyoaktif yarılanma ömrü kavramının keşfi ile radyoaktif elementler üzerinde yaptığı çalışmalar sebebiyle 1908 yılında kimya dalında Nobel Ödülü’ne layık görüldü. Atomun yapısı ile ilgili en önemli çalışmalarını Nobel ödülünü aldıktan sonra gerçekleştirdi. 1914 yılında “baron” unvanı verilen Rutherford, “Nelson 1. Baron Rutherford” olarak da bilinir.

(Rutherfordyum ismi, Nobel Kimya Ödülü sahibi Ernest Rutherfordyum onuruna verilmiştir.)

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Rutherfordyumum kimyasal sembolü, “Rf”dir. Atom numarası 104, atom ağırlığı 267, yoğunluğu 23,2 grcm3’tür. Erime noktası 2100 derece, kaynama noktası 500 derecedir. Yoğunluğu, erime ve kaynama noktaları tahmini olarak belirlenmiştir. Nötron sayısı 157’dir. +3 ve +4 oksidasyon durumları sergileyebilir. Suyun içinde +4 değerlikli iyon oluşturduğu gözlenmiştir. Kabuklarındaki elektron sayıları 2, 8, 18, 32, 32, 10 ve 2 şeklindedir.

Periyodik element tablosunun 4-B grubunda, geçiş elementleri arasında yer alır. Transaktinit, yani süper ağır elementlerin ilkidir. Periyodik tabloda D bloğundaki konumu sebebiyle metalik bir element olarak sınıflandırılır. Ancak görünümü bilinmemektedir. Oda sıcaklığında katı olduğu tahmin edilmektedir. Metalik formunun gümüş beyaz veya gri renginde olduğu öngörülüyor.

Rutherfordyumun fiziksel ve kimyasal özellikleri tam olarak belirlenememiştir. Atom yarıçapı henüz bilinmese de 150 olduğu tahmin ediliyor. Elektronegatifliği de henüz bilinmiyor. Belirlenen özellikleri grubunda yer alan hafniyum, zirkonyum ve titanyum gibi elementlerin özelliklerinden tahmin edilmiştir. Bazı özellikleri özellikle hafniyum ve zirkonyum ile benzerlik göstermektedir. Rutherfordyumun tespit edilemeyen bazı özellikleri şunlardır; kristal yapısı, manyetikliği, iyonlaşma enerjisi, sıvı yoğunluğu, öz ısısı, buharlaşma ısısı, termal iletkenliği, gerilme direnci, mohs sertliği, kırılma indisi…

İzotopları

Rutherfordyum, doğada bulunmayan, laboratuvar ortamında elde edilebilen yapay, radyoaktif bir elementtir. Doğal veya stabil izotopu bulunmuyor. Radyoaktif izotoplarının sentezi iki atomun birleşmesinden veya diğer elementlerin çürümesinden oluşur. Şu ana kadar atom kütle numaraları 253 ila 268 arasında değişen 16 radyoaktif izotopu karakterize edilmiştir. Bu izotopların hiçbiri kararlı değildir. En kararlı izotopu Rf-263’ün yarılanma ömrü 15 dakikadır ve spontane fisyon yoluyla bozunur. Rf-267’nin yarılanma ömrü 1,3 saat, Rf-253’ün 48 mikrosaniye, Rf-261’in ise 78 saniyedir.

Bunları Biliyor Musunuz?

• Rutherfordyum izotoplarının çok kısa yarılanma ömürleri bulunduğu için herhangi bir uygulaması ve kullanımı bulunmuyor. Sadece laboratuar ortamında üretilebildiğinden pratik ve ticari olarak kullanılamıyor.
  
• Çok kısa sürede bozunduğu için insanlar, hayvanlar ve bitkiler için herhangi bir biyolojik rolü, yararı ve zararı tespit edilememiştir. Ancak radyoaktivitesi sebebiyle toksik veya kanserojen olabileceği tahmin ediliyor.
  
• Çevre ve ekolojik denge için tehlikeli olarak görülmüyor.
  
• Günümüze kadar gözlenebilir veya incelenebilir miktarda rutherfordyum elde edilememiştir.
  
• Rutherfordyumun çok kararlı, yüksek erime noktasına sahip bir oksit hali olduğuna inanılmaktadır.
  
• Rutherfordyumun keşfi sırasında yanşan tartışmalar sırasında Rus ekip, keşif iddialarının kınanması üzerine yaptıkları çalışmalar sırasında elementin gaz fazını izole etmiştir.
  
• Rutherfordyumun gaz ve sıvı fazları üzerindeki deneyler ve araştırmalar devam etmektedir.