8. Ders

---

CABİR BİN HAYYAN KİMDİR

Kimya, katılar, sıvılar, gazlar ve daha fazlası gibi maddelerle ve bunların nasıl değişebileceğiyle ilgilenen modern, deneysel bir bilimdir. Modern kimya bilimi on yedinci ve on sekizinci yüzyıllarda bir araya geldi, ancak yüzyıllarca süren teori ve deneylere dayanıyordu. Kimyagerlerin öğrendiği en etkili erken dönem çalışmalardan bazıları, sekizinci ve dokuzuncu yüzyıl İran’ında Câbir İbn Hayyân tarafından yapılmıştır. İbn Hayyân, ister tek bir kişi, isterse daha sonra birlikte çalışan bütün bir ekol ekolüne verilen bir isim olsun, metallerin özelliklerini ve onları dönüştürmek için kullanılan alet ve yöntemleri öğrenmiş ve kaydetmiştir.

Câbir İbn Hayyân’ın bu biyografisi, öğrencilerin maddelerle yapılan insan deneylerinin modern kimya bilimine dönüştüğü uzun süreci tanımalarına yardımcı olacaktır. Ayrıca Müslüman alimlerin bu sürece katkılarına dikkat çekilecektir. Son olarak, kimyayı oluşturan bazı temel fikirleri ve süreçleri tanımalarına yardımcı olacaktır.

Saf Metal: Jābir ibn Hayyān

Yazan Trevor Getz

Farkında olsanız da olmasanız da her sabah uyanır ve biraz kimya çalışırsınız. Yumurtalarınızdaki sıvıları katı hale getirebilirsiniz. Belki tost yapmak için ekmeğin içindeki nemi çıkarırsın. Bu arada, ebeveynleriniz tadı güzel olan ve onlara kafein vızıltısı veren yeni ve karmaşık bileşikler oluşturmak için öğütülmüş çekirdeklere sıcak su ekliyor olabilir. Kimya her yerdedir. Kimya, maddelerin yapısı, özellikleri ve bunların nasıl dönüştürüldüğü ile ilgilenen modern bilimdir. Ancak modern kimya öylece gerçekleşmedi. Aşağıdaki gibi soruları yanıtlamak için deneme yanılma yöntemini kullanan meraklı insanların sayesinde doğdu.

• Çiğ yiyecekleri yenilebilir hale nasıl getirirsiniz?

• Kül ve yağı nasıl sabuna çevirirsiniz?

• Mineral içeren kayaları demire nasıl dönüştürürsünüz?

Denemelerin çoğu hatayla sonuçlandı, ancak başarılı olanlar fikirlerini sonraki nesillere aktardı ve bu da kolektif öğrenmemizi genişletmeye yardımcı oldu. Ancak bu fikirler her zaman bilimsel bir şekilde incelenmedi. Deneme yanılma günleri ile modern bilimin gelişimi arasında simya denen bir şey vardı. Tam olarak bilim ve tam olarak sihir olmayan simya, doğal maddelerin özelliklerini incelemek için din, maneviyat ve deneyi karıştırır. Özellikle metaller. Belki de simyacıların en büyüğü, simya üzerine 3.000’den fazla metin yazan Müslüman bir İranlı mucit olan Jābir ibn Hayyān’dı.

ibn Hayyān, farklı metallerin niteliklerini tanımlayan ilk insanlardan biriydi ve bunu yapmak için iyi bir nedeni vardı. Simyacılar bir metali diğerine nasıl dönüştürebileceğinizi öğrenmek istediler. Aslında yapmak istedikleri ucuz bir metal olan kurşunu pahalı bir metal olan altına dönüştürmekti. Bu zorluğun üstesinden gelmenin yolu, her bir metalin niteliklerini incelemekti. Daha sonra bu nitelikleri değiştirebileceğiniz süreci bulmaları gerekiyordu. ibn Hayyān, ısı, asit ve diğer yöntem ve araçları kullanarak maddeleri karıştırmanın nasıl değişebileceğini incelemeye başladı. Bu süreçler şunları içeriyordu:

• Damıtma - Bir şeyi kaynatarak ve ardından buharı yakalayarak saflaştırmak.

• Filtreleme - Safsızlıkları gidermek için bir maddeyi bir filtreden geçirmek.

• Karışım - İki maddeyi yeni bir madde haline getirmek için karıştırmak

ibn Hayyān’ın deneyleri, sülfürik asit ve nitrik asidin izolasyonunu ve altın ve cıvanın saflaştırılmasını içeren başarılarla sonuçlandı. Bu deneyler kaydedildi ve başkalarıyla paylaşıldı ve gelecek nesil bilim adamlarının bilgilenmesine yardımcı oldu. Metallerle yaptığı çalışma sürecinde, ibn Hayyān altın ve cıvanın nasıl saflaştırılacağını öğrendi. Ayrıca sülfürik asit ve nitrik asit dahil olmak üzere diğer metalleri dönüştürmek için kullanılabilecek maddeleri de izole etti. Bir adam? Veya bir okul? 3.000 metin yazan ve maddeleri dönüştürmenin yeni yollarını icat eden bu parlak adam kimdi? Bu hala bir muamma. Muhtemelen Câbir ibn Hayyân adında bir adam vardı. Muhtemelen İran’ın Tus şehrinde doğdu. Muhtemelen Abbasi hükümdarı Harun al-Rashid için çalıştı. Ve muhtemelen adıyla ilişkilendirilen 3.000 metinden bazılarını o yazmıştır. Ancak, insanların onun adını eklediği eserlerin çoğu, aynı zamanda veya daha sonra yaşayan diğer insanlar tarafından yazılmış olabilir. Yani, bu doğruysa, tek bir yenilikçiden çok daha heyecan verici bir şeye bakıyoruz. Muhtemelen bütün bir simyacılar okuluna bakıyoruz. Birçoğu muhtemelen ibn Hayyān’ın öğrencileriydi, birlikte çalışıyor, notları ve fikirleri paylaşıyor ve onları aktarıyordu. 3.000 metin birkaç veya daha fazla kişi tarafından yazılmışsa, o zaman metalleri ve diğer maddeleri anlamak ve dönüştürmek için büyük bir çabaya sahip olduğumuza dair kanıtımız var. Belki hepsi bir laboratuvarda veya atölyede birlikte çalıştılar. Belki tek bir yerde koca bir simyacı okulu bile vardı.

Câbir’den Geber’e… Jābir ibn Hayyān’ın eseri İslam dünyasına yayıldı ve daha sonraki araştırmacılar için korundu - ve bu konuda “belki” yok. Bu çalışma oldukça etkili oldu. İbn Hayyan metinleri Latince’ye çevrildi ve on ikinci yüzyılda İspanya, İtalya ve İngiltere’de bulundu. On dördüncü yüzyıl İspanyol deneycilerinden oluşan bir grup, “Jābir”in etkisini onurlandırmak için kendi çalışmaları “Geber”i bile imzaladı. Daha sonra Sir Isaac Newton, ibn Hayyān’ı inceledi ve maddenin doğası üzerine kendi çalışmalarında, bu önceki deneylerden bazılarını yeniden üretti. İbn Hayyân’ın çalışması, modern bilim adamlarının çalışmalarından oldukça farklı görünüyordu. Yine de, modern dönemden önceki birçok büyük yenilikçi gibi, ibn Hayyān da bilimsel yöntemi kullanan sonraki alimlerin önünü açtı. Çalışmaları, daha sonra bilim insanlarının benimseyeceği birçok yöntemi içeriyordu. Bunlar, bir metali diğeriyle karşılaştıran bir kalite listesi oluşturmaya yönelik ilk girişimlerden bazılarını içerir. Ayrıca bir maddeyi diğerine dönüştürme hırsıyla hem yeni araçlar hem de yeni sıvılar icat etti. Sonunda her şeyi çok dikkatli bir şekilde kaydetti. İster tek bir adam, isterse bütün bir bilim insanları okulu veya laboratuvarı olsun, ibn Hayyān, günlük işlerin deneme yanılma yöntemi ile dikkatle kaydedilmiş ve incelenmiş kimya bilimi için önemli bir adımı temsil eder.

• Yazara göre kimya bilimi nedir?

Örnek cevap: Maddelerin yapı ve özellikleri ile bunların nasıl dönüştüğü ile ilgilenen modern bilimdir.

• Yazara göre, modern kimya bilimi ortaya çıkmadan önce insanlar kimyasal değişimler üzerinde çalışılıyor muydu?

Örnek cevap: İnsanlar yüzyıllar boyunca maddeleri değiştirmek için deneme yanılma yöntemini kullandılar. Daha sonra kesin bir bilim değil, kimyasal değişimleri anlamanın ve onlarla deney yapmanın bir yolu olan kimyayı geliştirdiler. Ancak daha sonra bu, modern kimya bilimi haline geldi.

• Câbir İbn Hayyân kimdir ve ne gibi katkılarda bulunmuştur?

Örnek cevap: O, sekizinci ve dokuzuncu yüzyıllarda Müslüman bir İranlı yenilikçiydi. Katkıları arasında bir araç ve gereç listesi, daha önceki ilerlemelerin tarihi ve metalin özellikleri üzerine yapılan çalışmalar vardı. Damıtma, süzme ve birleştirme gibi işlemler de dahil olmak üzere, karıştırma maddelerinin onları nasıl değiştirebileceğini inceledi. Altını ve cıvayı saflaştırmayı ve sülfürik ve nitrik asidi izole etmeyi öğrendi.

• Câbir İbn Hayyân’ın kimliği hakkındaki tartışmalar nelerdir?

Örnek cevap: Bazı insanlar onun bir bireyden ziyade birlikte çalışan bütün bir araştırmacılar ekolü olduğuna inanıyor.

• Makaleye göre Câbir İbn Hayyân neden önemliydi?

Örnek cevap: Sonraki âlimlerin yolunu açmıştır. Daha sonra bilim insanlarının benimseyeceği birçok yönteme öncülük etti. Metallerin ilk kalite listelerinden birini yaptı. Yeni araçlar ve sıvılar yarattı. Her şeyi dikkatlice kaydetti.

• Bu makalenin başındaki resme bakın. Gördüğün şeyi birine nasıl tarif edersin? İlk beş soruya verdiğiniz yanıtlardaki bazı konuları ve argümanları açıklamanıza nasıl yardımcı olur?

Örnek cevap: Resim, İbn Hayyân’ın bünyesinde birkaç kişiyi gösteriyor, bu da ismin birlikte çalışan bütün bir insan ekolünü tanımlamış olabileceğini gösteriyor. İbn Hayyân’ın daha sonraki bilim insanlarına ilham verdiğini gösteriyor. İbn Hayyân’ın kullandığı ve ilk olarak tarif ettiği farklı işlemlerin isimleri var.

DMITRI MENDELEEV

Yazan Michelle Feder

• Maddeyi organize etmek

1700’lerin ortalarında kimyagerler aktif olarak tek tür atomdan oluşan maddeler olan elementleri tanımlamaya başladılar. Ancak bir asır sonra, farklı malzemeleri temsil etmek için hala çeşitli semboller ve kısaltmalar kullandılar - ortak bir sözlük yoktu. 1869’da Rus kimyager Dmitri Mendeleev, bilinen elementlerin tablo diyagramıyla öne çıktı. Tüm maddelerin var olduğu bu temel bileşen listesi, periyodik tablo olarak bilinmeye başlandı. Mendeleev bu tabloda, henüz keşfedilmemiş elementler için boşluklar ayırdı. Bu kayıp parçalardan bazıları için atomik kütlelerinin ve diğer kimyasal özelliklerinin ne olacağını tahmin etti. Bilim insanları daha sonra Mendeleev’in beklediği elementleri keşfettiklerinde, dünya periyodik tablonun arkasındaki parlaklığı gördü. Mendeleev zor bir çocukluk geçirdi, 1834’te Rusya’nın Sibirya’sının uzak batısında, bir düzine veya daha fazla çocuğun en küçüğü olarak dünyaya geldi (raporlar değişiklik gösteriyor). Ailesi birbiri ardına krizlerle karşı karşıya kaldı. Dmitri küçükken, öğretmen olan babası kör oldu ve annesi işe gitti. Başarılı bir cam fabrikasının müdürü oldu. 1848’de fabrika yandığında ve aile yoksullukla karşı karşıya kaldığında trajedi yeniden yaşandı. Mendeleev’in annesi ona eğitim vermeye kararlıydı ve onunla at sırtında olduğu söylenen uzun bir mesafe kat ederek Moskova’ya ve ardından St. Petersburg’a gitti. Okula kaydolduktan on gün sonra annesi, babasını ve kardeşlerinden de en az birini de götüren ve Mendeleev’in genç bir yetişkin olarak da savaşacağı bir hastalık olan tüberkülozdan öldü.

• Genç Profesör

1861’de Mendeleev, Avrupa’daki araştırmalardan Rusya’ya döndü ve daha sonra St. Petersburg’daki Teknik Enstitüde ders verdi. Kimya alanındaki yeni gelişmelerden çok azının anavatanına ulaştığını gördü - bu, en son gelişmeler hakkında coşkuyla ders vererek değiştirmeye kararlı olduğu bir şeydi. Sadece 27 yaşında, dalgalı sakalı ve yılda sadece bir kez kırptığı bilinen uzun, dağınık saçlarıyla eksantrik bir kişiliğe sahipti. Yine de popüler bir profesördü. Mendeleev, modern organik kimya üzerine (canlılar da dahil olmak üzere karbon bileşikleri ile ilgili) çağdaş bir ders kitabı olmadığını fark etti ve bir tane yazdı. Organic Chemistry (1861) adlı eseri, bu konuda döneminin en yetkili kitabı olarak kabul edildi. Ancak profesör, bir öğrencinin gözlemlediği gibi, öğrencilerinin çoğunun onu “takip edemediğinin” acı bir şekilde farkındaydı. Mendeleev, insanların kimyayı anlamakta güçlük çekmelerinin kritik bir nedeninin, bilinen elementleri sınıflandırmak için net bir sistemin olmaması olduğunu biliyordu. Biri olmadan, yalnızca maddenin belirli yapı taşları hakkında ayrıntılar sunabilir, ancak farklı maddeler arasındaki ilişkileri açıklayacak bir çerçeve sunamaz.

Mendeleev’in yazdığı gibi: Bilimin yapısı sadece malzeme değil, aynı zamanda bir plan gerektirir ve malzemeleri hazırlama, bir araya getirme, çeşitli parçaların planlarını ve simetrik oranlarını oluşturma işini gerektirir. (Strathern, 2000)

Kaçırılan bir tren ve bir rüya

Daha sonra Mendeleyev inorganik kimya için bir metin yazmaya başladı (mineraller gibi organik olmayan maddelerle ilgiliydi) ve sonuç, Kimyanın İlkeleri (iki cilt, 1868-1870), 1900’lerin başlarına kadar alan için standart metin olacaktı. Bu kitap için yaptığı araştırma, onu en ünlü eserine de götürecekti. 1867’de Mendeleev, Kimyanın İlkelerini yazmaya başladığında, elementleri organize etmek ve açıklamak için yola çıktı. “Tipik” elementler olarak adlandırdığı elementlerle başladı: hidrojen, oksijen, nitrojen ve karbon. Bu maddeler kendileri için doğal bir düzen göstermişlerdir. Daha sonra, düşük atom ağırlıklarına sahip olan, diğer elementlerle kolayca reaksiyona giren ve doğada kolayca bulunabilen halojenleri dahil etti. Bir organizasyon ilkesi olarak atomik ağırlıkları kullanmaya başlamıştı, ancak bunlar tek başına net bir sistem sunmuyordu. O zamanlar elementler normalde iki şekilde gruplandırılıyordu: ya atom ağırlıklarına göre ya da metal veya gaz olmaları gibi ortak özelliklerine göre. Mendeleev’in atılımı, ikisinin tek bir çerçevede birleştirilebileceğini görmekti. Mendeleev’in Kuzey Amerika’da solitaire olarak bilinen kart oyunundan ve başka yerlerde “sabır”dan ilham aldığı söyleniyordu. Oyunda kartlar hem yatay olarak takıma göre hem de dikey olarak numaraya göre düzenlenir. Mendeleev, kimyasal elementlerle ilgili çalışmasına bir düzen getirmek için, o sırada bilinen 63 elementin her biri için bir kart seti hazırladı. Mendeleev, her bir elementin atom ağırlığını ve özelliklerini bir karta yazdı. Kartları gittiği her yere götürdü. 17 Şubat 1869’da, kahvaltıdan hemen sonra ve o sabah geç saatlerde yetişecek bir trenle, Mendeleev kartlarıyla elementleri düzenlemeye başladı. Üç gün ve gece boyunca treni unutarak devam etti ve atomik kütle düzeninde bazı boşluklar fark edene kadar sürekli olarak kartları çeşitli dizilerde düzenleyip yeniden düzenledi. Bir hikayeye göre Mendeleev, üç günlük çabasının ardından bitkin düşerek uykuya daldı. Daha sonra şöyle hatırladı: ““Bir rüyada, tüm unsurların gerektiği gibi yerine oturduğu bir masa gördüm. Uyanır uyanmaz hemen bir kağıda yazdım.” (Strathern, 2000) Keşfine “elementlerin periyodik tablosu” adını verdi.

Mendeleev rüyasının ardından hayal ettiği tabloyu çizdi. Bu atomik veri kartlarını düzenlerken, Mendeleev Periyodik Kanun denilen şeyi keşfetti. Mendeleev, elementleri artan atom kütlelerine göre sıraladığında, özellikler tekrarlandı. Özellikler, haritasında düzenli veya periyodik olarak kendilerini tekrarladıkları için, sistem periyodik tablo olarak bilinmeye başlandı. Mendeleev tablosunu tasarlarken atom kütlesinin düzenine tamamen uymadı. Bazı unsurları değiştirdi. Artık periyodik tablodaki elementlerin atomik kütle düzeninde olmadığını biliyoruz. Mendeleev farkında olmasa da, elementleri, atomdaki pozitif yüklü protonların miktarını temsil eden bir sayı olan “atom numarası” nı, artan sırasına göre yerleştirmişti; ayrıca atomun yörüngesindeki negatif yüklü elektronların sayısı. Mendeleev daha da ileri gitti. Bazı elementlerin bilinen atom kütlelerini düzeltti ve tablosundaki kalıpları, var olması gerektiğini düşündüğü ancak henüz keşfedilmemiş elementlerin özelliklerini tahmin etmek için kullandı. Bu bilinmeyen unsurları temsil etmek için grafiğinde yer tutucular olarak boş alanlar bıraktı. Boşluk, bir üçlünün veya benzer özelliklere sahip üç elementin ortasında olduğunda, varsayımsal elementin atom kütlesini, atom numarasını ve diğer özelliklerini tahmin ederdi. Sonra bunlara Sanskritçe’de “ilk” anlamına gelen eka ön ekini koydu. Örneğin, “eka alüminyum” olarak adlandırılan tahmin edilen element, bilinen alüminyum elementinin altına yerleştirildi. Daha sonra galyum olarak tanımlandı. Galyum, germanyum ve skandiyum 1871’de bilinmiyordu, ancak Mendeleev her biri için boşluk bıraktı ve atomik kütlelerini ve diğer kimyasal özelliklerini tahmin etti. 15 yıl içinde, Mendeleev’in kaydettiği temel özelliklere uyan “kayıp” elementler keşfedildi. Bu tahminlerin doğruluğu, periyodik tablonun kabul edilmesine yol açtı.

Başkalarının başarılarına dayanarak Mendeleev periyodik tabloyu tamamen kendi başına geliştirmedi; hayatlarını maddeyi araştırarak geçiren birçok kimyagerden miras aldı ve nesilden nesle aktarılan bilgiyi inşa etti. 1800’lerin başında yaklaşık 30 element biliniyordu ve kimyagerler bu elementlerden bazılarının benzer şekilde hareket ettiğini veya benzer özelliklere sahip olduğunu bilmelerine rağmen, hiç kimse bunların davranışlarında genel, kabul edilmiş bir model bulamamıştı. 1860 yılında, bilim insanları ilk uluslararası kimya konferanslarından birinde bir araya geldi. En hafif element olan hidrojene 1 ağırlık verilmesine karar verdiler. Diğer tüm elementlerin ağırlıkları bir hidrojen atomununkiyle karşılaştırılacaktı. Bu, bir element hidrojenden sekiz kat daha ağırsa, ağırlığının 8 olduğu anlamına gelir. Atom ağırlıkları için sistematik bir ölçüm kavramı, Mendeleyev’in periyodik tablosunun başarısına büyük katkıda bulunmuştur. 1864’te, bilinen yaklaşık 50 elementle, İngiliz kimyager John Newlands, elementleri atomik kütle veya ağırlık sırasına göre düzenlediğinde bir model fark etti. Elementlerin özelliklerinin her sekiz elementte bir tekrar ediyor gibi göründüğünü buldu. Bunu müzikal gamlarla karşılaştırarak Oktav Yasası olarak adlandırdı. Fikirleri reddedildi ve akranları, öğeleri alfabetik sıraya göre düzenlemiş olabileceği konusunda şaka yaptı. Kalsiyumdan sonra (bugünkü periyodik tabloda 20), Newlands’ın düzeni ters gitti. Çok reaktif olmayan metal bakırı, oldukça reaktif elementler lityum, sodyum ve potasyum ile aynı grupta gruplandırmıştı. Rusya’da çok uzakta, Mendeleev Newlands’ı bilmiyordu. Bilimsel gelişmelerde olduğu gibi, Mendeleev’in teorisine aşağı yukarı aynı zamanlarda başka bir araştırmacı daha ulaştı. 1870 yılında Alman kimyager Julius Lothar Meyer, Mendeleev’inkiyle aynı element organizasyonunu açıklayan bir makale yayınladı. Her iki bilim insanının da benzer geçmişleri vardı: Almanya’nın Heidelberg kentinde kimyager Robert Bun-sen’in laboratuvarında çalışmışlardı. Her ikisi de Eylül 1860’ta Almanya’nın Karlsruhe kentinde düzenlenen ilk uluslararası kimya kongresine katılmıştı. Kongre, farklı unsurların ağırlıklarını ölçmek için ortak bir sistem kurma ihtiyacını ele almıştı. Ve her iki kimyager de öğrencileri için ders kitapları üzerinde çalışan öğretmenlerdi.

Mendeleev’in periyodik tablonun tüm övgüsünü alırken Meyer’in tanınmaması adil miydi? Bunun, teorisine güvenen Mendeleev’in bulgularını önce yayınlaması nedeniyle olması muhtemeldir. Durum ne olursa olsun, Mendeleev’in yaklaşan keşifler için stratejik olarak saklanan yer tutuculara sahip periyodik tablosu, maddenin yapı taşlarını sınıflandırmak için paha biçilmez bir iskele sağladı. Ayırdığı alanlar, devam eden bilgi arayışındaki güveni de yansıtıyordu. Periyodik tablo bulmacasını tamamlamak kimya alanını hemen etkilemedi, ancak bu durum 1875’te ilk eksik element olan galyumun keşfiyle değişti. Niteliklerinin tümü, Mendeleev’in Eka alüminyum adını verdiği element için öngördüğü niteliklere uyuyordu. Periyodik tablo paha biçilemez bir referans aracı olduğu kadar, keşif ve geliştirme için bolca alan bıraktı. 1890’larda tamamen yeni ve beklenmedik bir element grubu tespit edildi: asal gazlar. Tabloya ayrı bir sütun olarak eklendiler. Evrende en bol bulunan ikinci element olan helyum, 1895’e kadar Dünya’da bulunamadı. O zamandan beri yaklaşık 60 element daha keşfedildi ve diğerleri hala bulunmayı bekliyor olabilir. Bitişik periyodik tablonun altında, “lantanitler” (atom numaraları 57-71) ve “aktinitler” (atom numaraları 89-103) olarak bilinen ve gruplarının en soldaki ilk üyelerinden sonra adlandırılan iki sıra görebilirsiniz. Bilim insanları daha ağır elementleri bulup daha fazlasını yaratmaya başladıkça, tablonun uyumlu şeklini korumak için yeni elementler ayrıldı. 2012 itibariyle, periyodik tablonun toplam 118 elementi vardır. Einsteinium gibi bazı elementler bilim insanlarının adını almıştır, atom numarası 99. Atom numarası 104 olan Rutherfordium, adını modern atom modelini geliştiren fizikçi Ernest Rutherford’un onuruna almıştır. Atom numarası 101 olan Mendelevium, adını periyodik tablonun mimarından almıştır.

Mendeleev’in periyodik tablosu, mantıksal bir matris içinde konumlanan tüm öğelerle yeni bir paradigma sundu. Öğeler, benzer özelliklere sahip olanlar dikey sütunlarda görünecek şekilde “dönem” adı verilen bir dizi sıra halinde düzenlenir. Her bir dikey sütun, öğelerin bir “grubu” veya ailesi olarak adlandırılır. Bu, yukarı ve aşağı okunduğunda bir dizi ilişkiyi ve bir yandan diğer yana okunduğunda başka bir ilişkiyi anında gösterir. Bazı grupların görünüşleri ve davranışları gibi çok benzer özellikleri paylaşan öğeleri vardır. Örneğin, her elementin kendi erime ve kaynama noktası, katıdan sıvıya ve sıvıdan gaza geçtiği sıcaklıklar vardır. Diğer bir özellik, bir elementin ne kadar “reaktif” olduğu, yani diğer elementlerle ne kadar hızlı birleştiğidir. Bilim insanları, bir elementin masadaki konumuna göre nasıl tepki vereceğini anlar. Elementler, bir veya iki harften oluşan atomik bir sembolle bilinir. Örneğin, altının atom sembolü “Au”, atomun adı “altın” ve atom numarası 79’dur. Atom numarası ne kadar yüksekse, bir elementin o kadar “ağır” olduğu söylenir. Hidrojen, periyodik tablonun sol üst köşesinde 1’dir. Atom numarası 1’dir; çekirdeği bir proton ve bir elektron içerir. Evrenin yaklaşık yüzde 98’i en hafif iki element olan hidrojen ve helyumdan oluşur.

Bilim insanları, yeni elementler bulundukça periyodik tabloyu ayarlamaya devam ediyor. Mendeleev’in kimyayı açıklığa kavuşturma misyonu devam ediyor. Ders kitabını annesine adadı ve onun son sözleri olduğunu iddia etti: İllüzyonlardan kaçının; sözde değil, işte ısrar edin. Sabırla ilahi ve bilimsel gerçeği arayın. (Strathern, 2000)

• Özet

Mendeleev, tarihin en ünlü kimyagerlerinden biridir. Birkaç basit sezgiye dayanarak, elementlerin periyodik tablosunu oluşturmakla kalmayıp, henüz keşfedilmemiş elementler hakkında tahminler de yapabildi.

• Amaç

Mendeleev tartışmasız parlak olsa da bazen en güçlü içgörülerimizin basit kaynaklardan geldiğine dair bize önemli bir hatırlatma sağlıyor. Atomların yapısı hakkında düşünürken Mendeleev, bugün elementlerin periyodik tablosunu düzenlemenin bir yolunu bulmak için basit solitaire oyununa baktı.

Dmitri Mendeleev, 1800’lerde Rusya’da yaşamış parlak bir bilim insanıydı. Kimyayı o zamanlar çok az kişinin anladığı şekilde anlıyordu ve kimyanın karmaşık kavramlarını daha az bilgisi olanlara açıklamanın zorluğu onu hüsrana uğratıyordu. Mendeleev, fikirlerinin daha kolay anlaşılmasını sağlamak için, yaklaşık 50 yıl boyunca en yaygın kullanılan metin olarak hizmet veren bir ders kitabı yazdı.

• Mendeleev’den önce elementler nasıl kategorize edilirdi?

Örnek cevap: Atom kütlesine ve gaz ve metaller gibi fiziksel özelliklere göre.

• Periyodik tablo için ilham kaynağı neydi? Bu ilham ile periyodik element tablosu haline gelen şey arasındaki bağlantı neydi?

Örnek cevap: İlham, solitaire kart oyunuydu. Solitaire, sayılara ve takım elbiseye göre düzenler. Periyodik tablo, atom numarası ve fiziksel özelliklere göre düzenlenmiştir.

• Tablo neden “periyodik” tablo olarak adlandırılır?

Örnek cevap: Atom kütlesine göre sıralama yaparken, Mendeleev her sekiz elementin ortak fiziksel özelliklere sahip olduğunu fark etti.

Marie Curie – Kimya, Fizik ve Radyoaktivite

Yazan Michelle Feder

- Gençliği ve engelleri aşması.

Marie Curie, Paris’te yaptığı işlerle ünlendi. Ancak 1867’de Polonya’nın Varşova kentinde Maria Sklodowska olarak doğdu. Beş çocuğun en küçüğüydü ve her iki ebeveyni de eğitimciydi: Babası matematik ve fizik öğretti ve annesi özel bir kız okulunun müdiresiydi. 10 yaşına bastığı yıl Maria’nın ailesi için koşullar değişti. Annesi öldü ve babası işini kaybetti. Babası pansiyonerlere yatak odası kiraladı ve Maria yerde uyumak zorunda kaldı. Maria genç bir kızken bile bilime ilgi duyuyordu. Babası bilimsel aletleri, evde, cam bir dolapta saklıyordu ve onlardan büyülenmişti. Maria, istisnai bir öğrenci olarak kendini erken kanıtladı. O zamanlar Rusya Polonya’yı yönetiyordu ve çocuklar okulda Rusça konuşmak zorundaydı; Polonya tarihini veya Lehçe dilini öğretmek yasalara aykırıydı. Yine de, Maria liseden 15 yaşındayken en yüksek notlarla mezun oldu. Fizik ve matematik eğitimine devam etmek istiyordu, ancak Varşova Üniversitesi’nin kadınları kabul etmesi onlarca yıl alacaktı. Maria, çalışmalarını ilerletmek için Polonya’dan ayrılması gerektiğini biliyordu ve harekete geçmek için para kazanması gerekiyordu. Bu arada Maria’nın kız kardeşi Bronya tıp okumak istiyordu. Birlikte bir anlaşma yaptılar: Maria, Bronya’nın tıp eğitiminin masraflarını karşılamak için çalışacaktı. Sonra, Bronya doktorken, Maria’nın eğitim masraflarını karşılamaya yardım edecekti. Maria’nın sırası geldiğinde ailesini ve ülkesini terk etmek istemiyordu ama bunun gerekli olduğunu biliyordu. Paris’i seçti çünkü oradaki büyük üniversiteye gitmek istiyordu: Paris Üniversitesi - Sorbonne - burada dönemin önde gelen düşünürlerinin birçoğundan bir şeyler öğrenme şansına sahip olacaktı.

• Paris’te

Maria, Sorbonne’a kaydolduğunda adını “Marie” olarak imzaladı ve Fransızca öğrenmek için çok çalıştı. Oradaki 1.800 öğrenciden sadece 23’ü kadındı. Pek çok insan hâlâ kadınların bilim okumaması gerektiğine inanıyordu ama Marie kendini adamış bir öğrenciydi. Çatı katında küçük bir yer kiraladı ve genellikle gece geç saatlere kadar çalıştı. 1893’te Marie, doğa kanunlarını inceleyen bir bilim dalı olan fizik alanında diplomasını almak için bir sınava girdi ve sınıfındaki en yüksek notlarla geçti. Sorbonne’dan fizik derecesi alan ilk kadındı. Marie, Polonya’ya dönmeyi ve orada öğretmen olarak iş bulmayı ciddi ciddi düşündü. Ancak Pierre Curie adında bir Fransız bilim adamıyla tanıştı ve 26 Temmuz 1895’te evlendiler. Pierre’in bir üniversite profesörü olarak mütevazı bir yaşami vardı ve Marie’nin Sorbonne’da eğitimine devam ettiği Paris’te küçük bir daire kiraladılar. Eylül 1897’de Marie, Irène adında bir kızı oldu. Bu arada, dünyanın her yerindeki bilim insanları dramatik keşifler yapıyorlardı. Curie’lerin evlendiği yıl, Wilhelm Roentgen adlı bir Alman bilim insanı, “X-radyasyonu” (X-ışınları) adını verdiği şeyi, bazı kimyasal maddelerden belirli koşullar altında salınan elektromanyetik radyasyonu keşfetti. Bu atılım, Marie’nin kendi çalışması için bir katalizör görevi gördü. Diğer bilim insanları, katı malzemelerden geçebilen X-ışınları üzerinde deneyler yapmaya başladılar. Fransız fizikçi Antoine Henri Becquerel, X-ışınlarının kaynağını araştırırken, uranyumun tamamen yeni bir görünmez ışın biçimi, dar bir enerji ışını yaydığını keşfetti. Marie Curie nedenini öğrenmek istedi. En büyük başarılarından biri bu gizemi çözmekti.

• Parlak keşifler

Marie Curie ve onun zamanının diğer bilim insanları, doğadaki her şeyin elementlerden oluştuğunu biliyorlardı. Elementler, altın, uranyum ve oksijen gibi diğer maddelere ayrılamayan malzemelerdir. Marie doğduğunda bilinen sadece 63 element vardı. (Bugün 118 element tespit edilmiştir.) Çalışmaya başladığı zaman, bilim insanları var olan tüm elementleri bulduklarını düşündüler. Ama yanılmışlardı. Marie, çeşitli doğal malzemeleri test etmeye başladı. Maddelerden biri “pitchblende” adı verilen bir mineraldi. Bilim insanları, esas olarak oksijen ve uranyumdan oluştuğuna inanıyorlardı. Ancak Marie’nin testleri, pitchblende’in bu iki elementin tek başına ürettiğinden çok daha güçlü X-ışınları ürettiğini gösterdi. Ziftte onu bu kadar güçlü kılan keşfedilmemiş bir unsur olması gerektiğini düşünmeye başladı. Bunu kanıtlamak için, malzeme üzerinde testler yapmak için bir sürü zift ve onu test etmek için bir laboratuvara ihtiyacı vardı. Pierre, Sorbonne Fizik ve Kimya Okulu’nun arkasında kullanılmayan bir baraka bulmasına yardım etti. Orada, Marie ziftli büyük kaplara koydu, karıştırdı, pişirdi ve toz haline getirdi. Maddeye kimyasallar ekledi ve içindeki tüm elementleri izole etmeye çalıştı. Her gün kaynayan bir kütleyi neredeyse kendisi kadar ağır bir demir çubukla karıştırıyordu. Aylarca süren bu yorucu çalışmanın ardından Marie ve Pierre aradıklarını bulmuşlardır. 1898’de Marie, diğerlerinden 400 kat daha fazla radyoaktif olan yeni bir element keşfetti. Anavatanından ilham alarak “polonyum” adını verdiler. O yılın ilerleyen günlerinde, Curie’ler Latince “ışın” kelimesinden “radyum” adını verdikleri başka bir elementin varlığını duyurdular. Polonyumdan 900 kat daha fazla radyasyon yayıyordu. Marie ayrıca maddenin bu özelliğini tanımlamak için yeni bir terim buldu: “radyoaktif.” 1902’de Curie’ler nihayet keşfettiklerini görebildiler. Tozlu barakanın içinde, Curie’ler onun gümüşi-mavi-yeşil parıltısını izlediler. Marie daha sonra bunu canlı bir şekilde hatırladı: “Zevklerimizden biri de atölyemize gece girmekti. Ardından, ürünlerimizi içeren beherlerin ve kapsüllerin ışıltılı silüetlerini etrafımızda görürdük.” (Santella, 2001)

Marie bulgularını profesörlerine sundu. Polonyum ve radyumun yaydığı güçlü ışınların veya enerjinin aslında elementlerin içinde parçalanan küçük atomlardan gelen parçacıklar olduğunu öne sürdü. Marie’nin bulguları, atomların katı ve değişmez olduğuna dair yaygın inanışla çelişiyordu. Başlangıçta bilim insanları, radyoaktivite hakkında en önemli öğrenmenin yeni atom türlerini tespit etmek olduğunu düşündüler. Ancak Curielerin araştırması, ışınların yalnızca bir malzemenin yüzeyinden değil, atomların derinliklerinden salınan enerji olduğunu gösterdi. Bu keşif, atomun yapısını anlama yolunda önemli bir adımdı.

• Seçkin bir kadın

1903’te Marie, Fransa’da bir kadına verilen ilk doktora olan fizik alanında doktora derecesini aldı. Aynı yılın Kasım ayında, Pierre Nobel Ödülü’ne aday gösterildi, ancak Marie aday gösterilmedi. Bunun üzerine Pierre aday belirleme komitesine, onunla birlikte değerlendirilmek istediğini ifade eden bir mektup gönderdi. Çift, radyoaktiviteyi keşfettikleri için Henri Becquerel ile birlikte Nobel Fizik Ödülü’nü paylaştı. Marie Curie, Nobel Ödülü alan ilk kadındı. Uzun yıllar süren sıkı çalışma ve mücadeleden sonra, Curieler büyük bir üne kavuşmuştu. Ama ciddi bir sorun vardı. Curieler, hasta oldukları için Nobel Ödülü’nü kabul etmek için İsveç’e gidemediler. Her ikisi de daha sonra radyasyon hastalığı olarak kabul edilen bir hastalıktan muzdaripti. Marie öksürdü ve kilo verdi; ikisinin de ellerinde ciddi yanıklar vardı ve çok çabuk yoruldular. Tüm bunlar, radyoaktif maddelerin işlenmesinden geldi. O zamanlar bilim insanları radyoaktivitenin tehlikelerini bilmiyorlardı. Nobel (Stockholm’de bir Fransız yetkili tarafından Curieler adına kabul edildi) çiftin daha iyi bir yaşam sürmesine katkıda bulundu: Pierre Sorbonne’da profesör oldu ve Marie bir kadın kolejinde öğretmen oldu. Sorbonne hala kadın profesörlere izin vermiyordu. Ödülün kendisi, Marie’nin Polonya’dan gelen fakir öğrencileri desteklemek için kullandığı bir miktar parayı içeriyordu. 1904’te Marie, çiftin ikinci kızı olan Eve’i doğurdu. O sıralarda Sorbonne, Curies’e çalışacakları yeni bir laboratuvar verdi. Ancak 19 Nisan 1906’da bu dönem trajik bir şekilde sona erdi. İşlek bir caddede, Pierre Curie’ye bir at arabası çarptı. Anında öldü. Dul kaldığında henüz 39 yaşında olan Marie, iş ve yaşamdaki partnerini kaybetmiştir. Marie, kocasının ölümünden sonra laboratuvar çalışmalarına ve öğretimine devam etmek için mücadele etti. Üniversite ona öğretmenlik işini hemen teklif etmese de, kısa süre sonra kocasının yerini alabilecek tek kişinin kendisi olduğunu anladı. 5 Kasım 1906’da Sorbonne tarihinin ilk kadın profesörü olarak Marie Curie podyuma çıktı ve Pierre’in kaldığı yerden devam etti. Onun çevresinde yeni bir bilim çağı ortaya çıkmıştı.

• Görünmeyen bir kimya

Bir atom, bir elementin tüm özelliklerine sahip olan en küçük parçacığıdır. Periyodik tablonun yaratıcısı Dmitri Mendeleev ve diğer bilim insanları atomun maddedeki en küçük birim olduğunda ısrar ettiler, ancak İngiliz fizikçi J. J. Thompson, X-ışını araştırmalarına yanıt vererek, bazı ışınların atomlardan bile daha küçük parçacıklardan oluştuğu sonucuna vardı. Thompson ve Curie’nin çalışmaları, 1899’da radyoaktif maddelerden yayılan iki farklı tür parçacığı ayırt eden Yeni Zelanda doğumlu İngiliz bilim insanı Ernest Rutherford’un çalışmalarına katkıda bulundu: neredeyse aynı hızla yayılan “beta” ışınları. ışık ve kalın bariyerleri ve daha yavaş, daha ağır “alfa” ışınlarını geçebilir. Marieye göre radioaktivite, atomun kendi içinde meydana gelen bir şeye bağlı atomik bir özellikti. Marie tarafından cömertçe sağlanan radyoaktif malzemelerle çalışan Rutherford, radyoaktif elementlerin bozunarak alfa ve beta ışınları göndererek diğer elementlere gerçekten bozunduğunu iddia eden “dönüşüm” teorisini araştırdı. Curie ilk başta bozunma teorisine direndi ama sonunda Rutherford’un bakış açısına geldi. Marie’nin radyoaktivitenin atom altı bir özellik olduğu teorisini doğruladı. 1904’te Rutherford, kararsız bir elementin yarısının başka bir elemente veya kendisinin farklı bir biçimine dönüşmesi için geçen süreyi ifade eden “yarı ömür” terimini buldu. Bu daha sonra, bilim insanların belirli malzemelerin yaşını ölçmek için belirli elementlerin “yarı ömürlerini” kullanabileceklerini fark ettiklerinde, radyometrik tarihleme için önemli bir keşif olduğunu kanıtlayacaktı. 1905 yılında amatör bir fizikçi olan Albert Einstein da kararsız elementleri inceliyordu. Onun hesabına göre, çok küçük miktarlardaki maddeler çok büyük miktarlarda enerjiye dönüşebiliyordu, bu öncül on yıl sonra Genel Görelilik Teorisine yol açacaktı. 1906’da Marie, Rutherford’un bozunma teorisini kabul ettiğini dile getirdi.

O zamana kadar Thompson, atomlardan daha küçük parçacıklara “elektronlar”, yani tanımlanan ilk atomaltı parçacıklar diyordu. Thompson, elektronun keşfi ve elektriğin gazlarda iletimi konusundaki çalışmaları nedeniyle 1906 Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldü. 1911’de Rutherford, Thompson’ın atomun yapısıyla ilgili daha önceki teorisini temel alarak başka bir buluş yaptı. Atom için yeni bir modelin ana hatlarını çizdi: merkezinde “protonlar” içeren yoğun bir “çekirdeğin” bulunduğu çoğunlukla boş uzay. Marie’nin radyumu yalıtması, bu bilgi alanına giden kapıyı açan anahtarı sağlamıştı. “Görünmezin kimyası” dediği şeyi yaratmıştı. Nükleer fizik çağı başlamıştı. İkinci Nobel Ödülü Pierre’in ölümünden sonraki yıllarda Marie, bekar bir anne, profesör ve saygın bir araştırmacı olarak sorumluluklarını ve rollerini dengeledi. Keşfettiği elementler hakkında daha fazla şey öğrenmek ve bunların artık “periyodik tablo” olarak anılan Mendeleev’in elementler tablosunda nereye uyduklarını bulmak istiyordu. Tablodaki elemanlar ağırlıklarına göre düzenlenmiştir. Polonyum ve radyumun yerlerini belirlemek için moleküler ağırlıklarını bulması gerekiyordu. Araştırması polonyumun 84 ve radyumun 88 olması gerektiğini gösterdi. 1911’de Marie, Nobel Kimya Ödülü’ne layık görüldü ve iki Nobel Ödülü kazanan ilk kişi oldu. Bu sefer ödülü almak için kızlarıyla birlikte İsveç’e gitti. Marie, kimyasal işlemlerle yaptığı saf radyumu izole etme çalışmasıyla tanındı. Bir yıl sonra Marie, Einstein ve ailesi tarafından ziyaret edildi. İki bilim insanının tartışacak çok şeyi vardı: Radyoaktif elementlerden gelen bu muazzam enerjinin kaynağı neydi? Radyoaktivite üzerine devam eden araştırmaları teşvik etmek için Marie, Paris’te ve daha sonra Varşova’da önde gelen bir araştırma merkezi olan Radyum Enstitüsü’nü kurdu ve Marie, 1914’ten 1934’teki ölümüne kadar yönetici olarak görev yaptı.

Marie Curie’nin radyoaktivite araştırması tıp alanını silinmez bir şekilde etkiledi. 1904 yılında kanser hastaları için radyum tedavilerini anlatan ilk ders kitabı yayınlandı. Birinci Dünya Savaşı sırasında, savaşta yaralanan askerler için hastanelere X-ray cihazları getiren radyoloji arabaları tasarladı. Ayrıca hastanelerde 200 kalıcı radyoloji merkezini donattı ve görevlendirdi. Marie, erkekleri olduğu kadar kadınları da radyolog olmaları için eğitti. Savaşın son iki yılında bir milyondan fazla askerin röntgeni çekildi ve çoğu kurtarıldı. Araştırması, vücuttaki kanserli tümörleri yok etmek için iyonlaştırıcı radyasyon kullanan radyoterapi (kemoterapi ile karıştırılmamalıdır) alanının temelini attı. Marie Curie bir tür lösemiden öldü ve artık onun sağlık sorunlarının çoğuna radyoaktivitenin neden olduğunu biliyoruz. 1920’lerde bilim insanları radyasyona maruz kalmanın tehlikelerinin farkına vardılar: Işınların enerjisi ciltte hızlanır, hücre moleküllerine çarpar ve onlara zarar verebilir, hatta onları yok edebilir. 1944’te periyodik tablodaki bir yer, California-Berkeley Üniversitesi’ndeki bilim insanları yeni bir element olan 96’yı keşfettiler ve ona Marie ve Pierre’in onuruna “curium” adını verdiler. Bugün 92’si doğada, diğerleri laboratuvarlarda yapay olarak oluşturulmuş 118 elementi tanıyoruz. Yoksulluk, ileri bir eğitim almasını engellemedi. Evlilik, hayatını ve kariyerini geliştirdi ve annelik, hayatının işini sınırlamadı. Erkeklerin bilime hükmettiği ve kadınların oy hakkına sahip olmadığı bir zamanda, Marie Curie kimya ve fizikte öncü bir bilim insanı olduğunu kanıtladı.

• Özet

Marie Curie, tarihte iki kez Nobel Ödülü kazanan tek kişidir. Çalışmaları, atomların yapısı ve doğası hakkında muazzam içgörülere yol açtı. Yine de kendini adaması doğrudan hastalığına ve sonunda ölümüne de yol açtı.

• Amaç

Marie Curie’nin hikayesi, yaptığı inanılmaz keşifler ve bunları yapmak için ödediği yüksek bedel nedeniyle önemlidir.

Marie Curie, modern bilimin en önemli araştırmacılarından biridir. İki Nobel ödülü kazanan ilk kişiydi. Başarıları dikkate değer, ancak bunun çok büyük bir bedeli oldu: Araştırmalarının çoğunun konusu olan radyuma maruz kalması, sonunda bir kanser türü olan lösemiye yakalanmasıyla sonuçlandı. Onun deneyimi, kimyasal elementlerin ve bileşiklerin fiziksel özelliklerini her gün öğrendiğimiz gerçeğini vurgulamaktadır.

• Röntgen nedir?

Örnek cevap: Belirli koşullar altında bazı kimyasal elementlerden salınan elektromanyetik radyasyon.

• Marie Curie radyum araması gerektiğini nereden biliyordu?

Örnek cevap: Daha önce çoğunlukla uranyum olduğu düşünülen peşblend mineralinin basit uranyumdan daha fazla radyasyon yaydığını fark etti. Pitchblende’nin keşfedilmemiş bir element içermesi gerektiğini düşündü.

• “Yarı ömür” nedir?

Örnek cevap: Kararsız bir elementin yarısının başka bir elemente veya kendisinin farklı bir formuna dönüşmesi için geçen süre.

• Radyumun geceleri neden parladığını düşünüyorsun?

Örnek cevap: Radyum bozunurken madde enerjiye dönüşür ve bu enerjinin bir kısmı ışık olarak görünür.