Yeni Elementler Nasıl Keşfediliyor? Bulunan Elementler Nasıl İsimlendiriliyor?

2016 yılının Ocak ayında sitemizden de duyurduğumuz gibi, periyodik tablonun (şimdilik) son satırını dolduracak olan 4 yeni elementin keşfi kesin olarak halka açıklanmıştı. Bundan birkaç ay sonra ise, bu 4 elementin isimleri, elementleri keşfeden gruplar tarafından seçildi ve IUPAC’a (IUPAC'ın ne olduğundan az sonra bahsedeceğiz) bildirildi. Ancak günümüz kimyasında element isimlendirmek bir miktar bürokrasiye tabi olduğundan, süreci siz okurlarımıza anlatabilmek adına bir yazı hazırladık. 

Ne yazıktır ki (ya da belki, "iyi ki de") yeni bulunan elementlerin isimlendirilmesi işi bu karikatürde gördüğünüz kadar basit bir olay değil. Yani söz gelimi Devrim Stadyumu’nda dolanırken ayağınıza çarpan bir maddeye bakıp “Aha da yeni element buldum, adını da dedemin anısına Hamdiyum koyacam!” demeyi beklemeyin! Tabii Rusya, A.B.D. ve Japonya’daki araştırma gruplarının sahip olduğu imkanlara siz de sahipseniz ve iki ayrı element atomunu birbirine muazzam bir kuvvetle fırlatıp yeni bir element elde etme imkanınız varsa, işler değişir.

Konu yeni elementler oldu mu keşiflerin önemli ölçüde zorlaştığı bir dönemde yaşıyoruz ne yazık ki. Ancak burada “keşif” kelimesini de birazcık açmakta yarar var: Şöyle ki, 20. yüzyılın ortalarına kadar yapılan keşifler, gerçekten keşif kelimesinin “Var olan bir şeyin varlığını kanıtlamak, ortaya koymak” anlamına uygundular. İnsanlar tarihöncesi dönemlerden beri çeşitli maddeleri inceliyor ve bunların özelliklerini ortaya koyup, bunları insanlığın bilgi birikimine kazandırıyorlardı.

Bu durum, 19. yüzyılda Sanayi Devrimi'nin ve kimya hakkında yeni bilgi edinme yollarının (örneğin spektroskopi yönteminin geliştirilmesi ve X-Işınları ile radyoaktivitenin anlaşılması) ortaya çıkmasıyla birlikte şahlanarak devam etti. Öyle ki, Dünya’da doğal olarak bulunan 94 elementin 50 tanesi, yani yarısından fazlası 19. yüzyılda keşfedildi ve periyodik tablodaki yerlerini aldılar. 

Geriye kalanların keşfi ise bir 42 yıl daha sürdü ve son olarak 1942 yılında Prometyum’un keşfiyle birlikte doğada bilinen bütün elementler tabloya eklenmiş oldu. Ancak asıl eğlence bundan sonra başlayacaktı!

Prometyum'dan Sonra Olanlar

Prometyum da dahil olmak üzere doğada da var olan 5 element doğada bulunmalarından önce laboratuvar ortamında sentezlenmişlerdi.

Bunlardan bir tanesi, yani Neptünyum, University of California, Berkeley’de Edwin McMillan önderliğindeki bir ekip tarafından yapılan araştırmalar sonucunda keşfedilmişti. Ancak McMillan, II. Dünya Savaşı sırasında yaptığı bu keşfin hemen ardından RADAR teknolojisi üzerinde çalışmak üzere Berkeley’deki görevini bırakınca, yerine geçen kişi Glenn T. Seaborg oldu. Glenn T. Seaborg’un devam ettirdiği çalışmalar sonucunda öncelikle Plütonyum keşfedildi, ardından ise Küriyum ve Amerikyum ile Berkelyum yaratıldı.

Dikkat ederseniz bu noktada “keşfedildi” yerine “yaratıldı” kelimesini kullanıma sokuyoruz, çünkü 94. elementten sonrasındaki elementleri henüz doğada bulamadık, bulabileceğimizden de emin değiliz. Yani bu elementler sadece nükleer reaktörlerde ya da benzer araçların kullanıldığı laboratuvarlarda üretilebiliyor olabilir, hatta büyük ihtimalle öyleler. Son eklenen 4 element ile birlikte, insan yapımı toplam 24 elementten bahsedebilecek duruma gelmiş bulunmaktayız.

Elementlerin Nasıl İsimlendiriyoruz?

Elementlerin isimlendirilmesi sorunu, modern kimyanın başlangıcı olan 18. yüzyıldan beri karşımıza çıkmakta olan bir sorundur.

Yunanca Tamlamalar

Lavoisier gibi ilk kimyagerler Yunanca tamlamaları tercih etmişlerdi. Örneğin Oksijen ὀξύς (oxys) ve -γενής (-genēs)’in birleşiminden “Oxigenes” olarak isimlendirilip, “Asit Üreten/Başlatan” anlamına gelen bir isme sahip olurken Hidrojen ὑδρο- (hydro) ile -γενής (genes)’in birleşiminden “Hydrogenes” ismine “Su Üreten/Başlatan” anlamına sahip oldu. 

Elementin Özelliklerinden İlham Alanlar

Benzer şekilde element isimlendirmenin tektipleştirilmesinden önceki dönemlerde elementlere belirgin özelliklerinden gelen bir isim vermek de yaygındı. Örneğin Volfram/Tungsten elementinin ismi elementin Demir, Mangan ve Oksijenle yaptığı bir bileşik olan Volframit’in ([(Fe, Mn)WO₄]) çıkartılması sırasında tükettiği bol miktarda kalaya ithafen Almanca “Kurt’un Köpüğü” anlamına gelen “Wolf Rahm” tamlamasından gelmektedir, çünkü bu ismi ilk olarak elemente veren kişiler, elementin kalayı tüketmesini bir kurdun koyunları yiyip durmasına benzetmişlerdir. 

İnsan İsimlerinden İlham Alanlar

Ayrıca 19. yüzyılın sonlarına doğru ortaya çıkan bir diğer isimlendirme şekli vardır ki, o da bir insandan esinlenerek isim vermektir. Örneğin Samaryum elementi, bir Rus albayı olan Vasili Samarsky-Bykhovets’in keşfettiği Samarskit mineralinden dolayı Samaryum olarak isimlendirilmiştir. Böylece Albay Vasili, adını bir elemente veren ilk insan olarak tarihe geçmiştir. 

Gezegenlerden İlham Alanlar

Son olarak yazımızın ortalarında bahsettiğimiz Neptünyum ve Plütonyum elementleri ise sırasıyla Neptün ve Plüton gezegenlerinden isimlerini alırlar. Bu isimlerin öncülü ise 18. Yüzyılın sonlarında keşfedilen Uranyum elementidir. Uranyum elementi de ismini(tahmin edilebileceği gibi) Uranüs gezegeninden almıştır. Şöyle ki, Uranyum’un keşfi, Uranüs’ün keşfinden 8 yıl sonrasına denk gelmiştir ve Uranyum’u keşfeden bilim insanı, Uranüs’ün keşfinden ve isimlendirilmesinden etkilenmiş olacak ki yeni keşfettiği elementi bu gezegene ithaf etmiş ve adını “Uranyum” koymuştur. 

Periyodik Cetveli Takip Edenler

İşte Seaborg’un önderliğindeki ekip de Neptünyum ve Plütonyum’un ardından bu isimlendirme yöntemlerinin çoğundan yararlanmış, ancak yeni element üretilen ilk dönemlerde daha çok periyodik tablonun halihazırdaki isimlendirme şemasına sadık kalınmıştır. Nasıl mı?

Örneğin Plütonyum’dan öteye baktığımızda Amerikyum elementi, periyodik tablonun bir üst periyodundaki element olan ve adını Avrupa Kıtası’ndan alan Evropiyum’la benzerlik oluşturması açısından Amerikyum ismini almış, ondan sonra gelen element ise yine bir üstteki element olan Gadolinyum’a bir kimyacının ad vermesi gibi Küriyum olarak adlandırılmıştı. Daha ağır elementler de genel olarak aynı şekilde ünlü bilim insanlarının (Örn. Röntgenyum, Meitneryum) ve elementlerin ilk üretildikleri tesislerin bulunduğu şehirlerin (Örn, Hassium), eyaletlerin (Örn. Kaliforniyum) ve ülkelerin isimlerinden yola çıkılarak isimlendirilmiştir.

Modern Zamanda İsimlendirmeler

“İşin tarihi arkaplanı iyi güzel de, günümüzde yeni bir element ürettiğimiz takdirde karşımıza çıkacak olan isimlendirme kısıtlamaları nedir?” diye soracak olursanız, sizi yazımızın başında bahsettiğimiz IUPAC’a yönlendirmemiz gerekir.

IUPAC, yani “International Union of Pure and Applied Chemistry” veyahut Türkçe olarak “Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği” adını verebileceğimiz bu kuruluş, aminoasit ve nükleik asitlerin isimlerini ve kısaltmalarını belirleyip sabitlemesinin yanında yeni bulunan elementlerin isimlerini de kabul eden ve uygulamaya sokan en yetkili kurum olma özelliğini taşımaktadır. 

Temel Kurallar

Günümüzde yeni bulunan elementlere verilecek olan isimler, aşağıdaki kategorilerden birine uymak zorundadırlar:

• (a) (Gökcisimleri de dahil olmak üzere) Bir mitolojik kavram ya da karakter
• (b) Bir mineral ya da benzeri bir madde
• (c) Bir yer ya da coğrafi bölge
• (d) Elementin bir özelliği
• (e) Bir bilim insanı

Aynı zamanda yeni bulunan elementlerin sonu “tarihi ve kimyasal tutarlılığı yansıtacak ve devam ettirecek” bir şekilde bitmelidir. Bunun Türkçesi ise, genelde 1-16. Grup elementlerinin sonunun “–yum/-iyum” ile, 17. Grup elementlerinin adının “-in” ile ve 18. Grup elementlerinin adının ise “-on” ile biteceğidir. Son olarak, İngilizce verilen isimlerin diğer dillere çevirisi sıkıntı yaratmamalıdır.

Bunlar temel kurallar. Bunlara ek olarak bir de önceden bir elemente verilmesi önerilen fakat kabul edilmeyen isimlerin ve kısaltmaların kullanılamayacağı şeklinde bir kural daha var ama çok belirli durumlar dışında(örneğin “Hahnium” isminin kullanılamaması) bu kuralın pek de bir önemi yok diyebiliriz. 

Son Keşfedilen 4 Elementin İsimleri

İşte son keşfedilen 4 element de isimlerini bu kriterlerin 3. ve 5. sıradakilerinden alıyorlar. 

Japonya’dan bir ekibin yarattığı 113. Elemente “Nihonyum” ismi verilmiş. Bu isim, Japonya’nın Japoncası olan “Nihon” kelimesinden geliyor.

Dubna, Rusya’dan bir ekibin ve ABD’den 3 farklı ekibin ortaklaşa çalışmaları sonucu üretilen 2 elemente ise “Moskoviyum”(Element 115) ve “Tennessin”(117) adları verilmiş. Bunlar da Rusya’daki ekibin araştırmalarını yaptığı laboratuvarın bulunduğu Moskova bölgesi ile Amerika’nın Tennessee eyaletini temsil ediyor.

Son olarak, yine Rusya ve ABD’deki araştırmacıların ortak çalışmaları sonucu üretilen 118. Elemente ise aşırı ağır elementler konusunda yaptığı çalışmalarıyla tanınan bilim insanı Yuri Oganessian’ın anısına “Oganesson” ismi verildi.

Ancak önceden de bahsettiğimiz gibi işin içinde bir miktar bürokrasi var olduğundan dolayı, bu elementlerin isimleri henüz tam olarak kesinleşti diyemeyiz. Zira IUPAC, yeni keşfedilen elementlerin isimlerini öncelikle 5 aylık bir deneme süresine tabi tutuyor. Bu süre içerisinde herhangi bir itiraz gelmezse(Örneğin, başka bir ekip elementleri ilk olarak kendilerinin keşfettiğini iddia etmez ya da isimlerin kurallara aykırı olduğunu savunmazsa) isimler kabul ediliyor ve kimya nomenklatürüne ekleniyorlar.

Teşekkür: Bu yazıyı hazırlayan Doruk Dörücü'ye teşekkür ederiz.