Periyodik Cetvelde Gizli Hikayeler – Bölüm 1

Bu yazı, 21 Mayıs 2023 tarihinde yayımlanan Bebar Bilim videosunun metninden uyarlanmıştır. Güncel gelişmeler içeren değerlendirmeler özgün yayın tarihinin bağlamındadır.

1669, Hamburg, Almanya… Pek de başarılı diyemeyeceğimiz bir cam ustası ve simyacı Hennig Brandt. Dünyanın dört bir tarafında simyacıların ve daha iyi bir yaşam hayali kuran herkesin peşinde olduğu felsefe taşının peşindeydi… Nasıl olmasınlar… Bir efsane çıkmış. Bu taş bildiğimiz sıradan metalleri altına dönüştürüyormuş. Bunu bir buldunuz mu… Yırttınız.

Bunu ararken Brandt yeni bir şey yapmıştı. Sıradışı bir maddeyi damıtmış ve yeni bir şey ortaya çıkarmıştı. Buna “soğuk alev” demişti Brandt. Karanlıkta parıldıyordu zira. Görenler bir mucizeye tanık olduğunu düşünüyorlardı. Bu maddeyi alıp vücudunuza sürdüğünüzde siz de parıl parıl parlıyordunuz karanlıkta. Hz. Musa’nın Sina dağından indiği gibi tüm silüetiniz beliriyordu. 17. Yüzyıl için gerçekten de mucize gibi bir şeydi bu. Modern kimyanın babası Robert Boyle da bir göz attı bu maddeye. Eline biraz sürdü ve içinde sanki küçük yıldızlar varmış gibi parladığını gördü.

Hamburg’un Büyücüsü ne bulmuştu? Nasıl bir hile yapıyordu acaba. Herkes bunu düşünüyordu tabi. Bu sırada Brandt’ın yakın bir arkadaşı bir ipucu vermişti onlara. Bu maddeyi elde etmek için Brandt “insan bedeninden çıkan bir şey” kullanmıştı… Boyle hemen anlamıştı. Kendisi de, bu maddeyi anlamaya çalışan herkes aslında işlenmiş idrar sürüyordu vücutlarına. Öyle az buz da değil. Hesaplamalara göre Brandt bu “soğuk alevden” yüzyirmi gram kadar elde etmişti. Ve bu kadar maddeyi elde etmesi için en az 1 ton insan idrarına ihtiyacı vardı.

Evet. İşin garibi kimse bu konuda ona kızmamış ve hatta desteklemişlerdi. Saksonya Dükü 1678’de ordudaki askerlerden yüz ton kadar idrar toplanmasını ve çalışmaların devam etmesini emretmişti. Yeterince “soğuk alev” üretebilirlerse felsefe taşını elde edebilirlerdi… Bu soğuk alev daha sonra “fosfor” adını alacaktı. Latincede “ışığı taşıyan” anlamına gelen kelime… Brandt aslında felsefe taşını değil, bugün periyodik cetvelin 15. Sırasındaki elementi keşfetmişti. Çok önemli bir bilimsel keşif yapmıştı…

Bu keşif çok hızlı bir şekilde popüler bir hale geldi. Boyle ise bu madde üzerinde çalışmaya devam etmiş, daha saf, daha katı bir halde üretmeyi başarmıştı. Ama bu ürettiği şey çok çabuk alev alan bir maddeydi. Bunu gören Boyle barutu tetikleyecek bir madde olarak kullanılıp kullanılamayacağını araştırmaya başladı. Bu araştırma sırasında hatta Boyle’un asistanı kalçasından ciddi bir şekilde yaralanacaktı. Bu araştırmalar gittikçe yayılacak ve fosfor endüstri doğacaktı. 18. Yüzyıl boyunca özellikle ciddi bir yanlış anlaşılmaya da konu olacaktı. Bir dönem fosforun tıbbi bir faydası olduğu da düşünülecek ve birçok insan ya bunu tüketerek ya da vücutlarına uygulayarak yaralanacak veye ölecekti.

18. yüzyılın ortalarında ise normalde sülfür kullanan kibrit üreticileri fosforun çok daha verimli olduğunu görüp bugün hala kullandığımız kibritleri üretmişlerdi. Daha sonra ise fosfor bazlı dinamitler, patlayıcılar üretilecekti. Şimdi burada ilginç bir “kaderin oyunundan” bahsedelim kısaca. Fosforu keşfeden Brandt’ın memleketi Hamburg’tu biliyorsunuz. İkinci dünya savaşında Hamburg, Müttefik devletlerinin fosfor bazlı bombaları ile bombalanacaktı… Garip bir döngü değil mi?

Periyodik cetvelde karşımıza çıkan garip hikayelerden biriydi sadece bu. Ve tüm elementlerin neredeyse, özellikle ilk keşif dönemlerinde bu tip hikayeleri bulunuyor. Biz de bu yazıda ve belki de dilerseniz birkaç videoda daha bunları konuşmaya devam edeceğiz.

Antimon’a bakalım isterseniz. 51. Elementimiz. Göz alıcı bir mineral. Ve antik zamanlardan beri hayatımızda bir şekilde. 4 bin yıl önce mesela insanlar antimon vazolar yaparlardı. Eski Ahit’te kişisel bakım ile ilgili bölümlerinde bile karşımıza çıkar. 17. Yüzyılda yaşamış bir eczacı ve simyacı olan Pierre Pomet’ye göre antimon ismini Alman bir keşişten alıyor. Hikayeye göre alman bir keşiş tüm diğer arkadaşlarına antimon yediriyor. Bunun sebebi de öncesinde domuzlara da bu minerali yedirmesi. Domuzlar önce rahatsızlanıyor ve kusuyorlar ama sonrasında öncesinden daha sağlıklı ve daha dinç oluyorlar. Bunu görünce arkadaşlarına da bunu öneriyor. Fakat antimonu yiyen tüm keşişler maalesef ölüyor. Bu nedenle “anti-mony” yani Keşiş Öldüren gibi bir anlama gelen ismini alıyor.

Benzer bir hikaye de 52. Elementimiz Tellür ile ilgili. 19. Yüzyılda bir doktor ve arkadaşları 15er miligram tellür yiyorlar. Neyse ki ölmüyorlar ancak sekiz ay boyunca nefesleri ağır bir sarımsak kokusu yayıyor. Ne yaparlarsa yapsınlar bu koku geçmiyor… Element isimlerinin bu hikayeleri bazen kafa karışıklığına da neden olabiliyor. Mesela Hidrojen. Yunanca’da “Su Oluşturan” gibi bir anlamı var. Oksijen ise “Asit Oluşturan” demek. Fakat aslında hidrojen başka elementlerle birleşerek asit oluştururken suyu oluşturan oksijendir…

Marie Curie’nin bir anlamda vasiyetine aldığı Marguerite Perey’in de element isimlendirme konusunda garip bir tecrübesi olmuştu. 1939 yılında kendi başına bir element keşfeden Perey bu elementin katotlarla çok yüksek etkileşim kurması nedeniyle “katyum” ismini vermek istiyordu, fakat daha önce hayatını kaybetmiş olan Marie Curie’nin kızı Irene Joliot Curie “ingilizcede insanlar bunu kedilerle karıştırabilir” diyerek Fransız olması nedeniyle Perey bu elemente “fransiyum” adını vermeyi tercih etmiştir…

Periyodik cetvelin kendisinin hikayesine geldiğimizde ise bu cetvelin keşfini elbette birçok tarihçi 150 yıl kadar önce Rus Kimyacı Dmitri Mendeleev’in yayınladığı bir ders kitabına dayandırıyor. Bunda da yanlış bir şey yok. Fakat elbette Periyodik Cetvel öyle birden ortaya çıkan bir şey değildi. Mendeleev’in en önemli ve elbette devrimsel katkısı çok uzun süredir birçok kimyacının da yavaştan fark etmeye başladığı “elementlerin periyodiklik” özelliğini bir sistem haline getirmesiydi. Periyodiklik derken de büyük atomların müzik notaları gibi küçük atomlarla belirli bir uyum içerisinde olmasından bahsediyoruz.

Bu fikir ise bahsettiğimiz gibi çok daha kadim bir bilimsel geleneğin sonucuydu. Bugün artık geçerliliğini büyük ölçüde yitiren simyacılık o zaman da bilimsel yöntemin yükselişi ile gözden düşmüştü. Ancak birçok araştırma aslında simyacılığı uygulayan birçok ismin uyguladığı yöntemlerin bazılarının oldukça doğru olduğunu ortaya koyacaktı. Daha da derine inersek aslında 18. Ve 19. Yüzyılda bazı elementler arasındaki düzeni fark eden kimyacılar aslında Antik atomcular, Demokritos ve Leukippos’un izinden gidiyorlardı. Milattan önce 5. Yüzyılda gözle görünmeyen ve bölünemeyen parçacıkların gördüğümüz ve dokunduğumuz her şeyi oluşturduğunu söyleyen ve “atomcular” olarak bilinen bu isimler bu her şeyi oluşturan görünmez parçacıkların biçimleri ve boyutlarının çok çeşitli olduğunu düşünüyorlardı. Bunun da ötesinde bu parçacıklar özelliklerini de diğer parçacıklarla kurdukları bağlardan alıyordu. 2500 yıl önce öne sürdükleri bu yaklaşım işte Mendeleev’in cetvelinde binlerce yıl sonra vücut bulacaktı…

Tabi tarih boyunca sayısız “element tabloları” denemeleri olacaktı. Bunun en temel versiyonu Aristo’ya dayanır. Atomcu’ların günümüze çok daha yakın görüşleri Aristo’nun ağırlığı altında ezilecekti bir anlamda. Aristo’nun ateş, toprak, su ve havadan oluşan dört temel element görüşü evrendeki farklı cisimleri oluşturduğu yaklaşımına dayanıyordu. Bundan sonraki yaklaşımlar da bu görüşün üzerine inşa edilecekti. Rönesans bilim insanları da farklı tablolar üretecekti. 17. Yüzyılda karşımıza çıkan bir periyodik cetvelde mesela yedi metal karşımıza çıkıyor. Bu metaller Roma tanrılarını da temsil ediyorlardı ve bu görüşe göre demir Mars’tan, bakır ise Venüs’ten geliyordu mesela. Başka bir tabloda ise yedi metal ile birlikte Aristo’nun dört temel elementi üçgen bir düzende karşımıza çıkıyor. Bu üçgeni çevreleyen Latince yazıda da “Görünmez olsam da gözle görülen tüm dünyevi cisimlerin annesi ve babasıyım” yazıyor.

Ama tabi dünyanın dört elementten oluşmadığını anlamak için bilim insanı olmanıza da gerek yok. 17. Yüzyılda madenciler mesela farklı “havaların” olduğunu deneyimliyorlardı. Mağaraların üst kısmında “alev” havası vardı mesela, daha hafif, çok kolay alev alabilen bir “havaydı” bu… Alt kısımlarda ise, ağır ve “boğucu” bir hava vardı. Nefes alamıyordunuz burada. 18. Yüzyılda mesela Nepal yakınlarındaki bir mağaraya Köpek Mağarası anlamına gelen Grotta del Cane ismi verilmişti. Zira buraya giren insanlara bir şey olmazken boylarının kısa olması ndeniyle köpekler mağara tabanına çökmüş ağır gazdan kafalarını çıkaramayıp boğularak kendilerinden geçiyor, temiz havaya çıktıklarında ise kendilerine geliyorlardı tekrar.

Tabi bu gözlemler yüzyıllar içinde birikerek artık elementlerin çok daha fazla sayıda olması gerektiği görüşü hakim olmaya başladı. 18. Yüzyılın sonunda artık bilim insanları farklı maddeleri karıştırdıklarında şunu fark etmeye başladılar. Belirli maddeler her zaman aynı miktarlarda reaksiyon gösteriyordu. Bu da temelde kütlelerinin farklı olduğunu gösteriyordu. Örneğin aynı miktarda sülfürik asidi nötralize etmek için magnezyum ile karşılaştırıldığında daha fazla amonyak gerekiyordu. 1803 yılına geldiğimizde İngiliz bilim insanı John Dalton bu reaksiyonlarda atomların rol oynadığını öne sürerek meslektaşlarından bu görünmez parçacıkların ağırlıklarını ölçmede kendisine yardım etmelerini istemişti. Bu işte bir anlamda bir element avı başlatmıştı. Kimyacılar çok kısa sürede atom ağırlığına göre elementleri üçlü gruplara ayırdıklarında bir düzen görmeye başladılar. Örneğin lityum, sodyum ve potasyum elementlerinin hepsi su ile reaksiyona girdiğinde patlayıcı bir etki gösteriyordu. Ve görünüşe göre sodyumun atom ağırlığı lityum ve potasyumun ortalamasıydı. Bu sürekli olarak tekrar eden bir düzen gibiydi. Bu tip deneyler elementler evrenindeki düzeni yavaş yavaş ortaya çıkarıyordu. Ama tabi o zamanki imkanlarla bu çalışmaları yürütmek inanılmaz zordu. 1836’da Dalton’ın öğrencisi kimyacı Jean Baptiste Andre Dumas deneylerden birinin ortasında durup Dalton’a “Kendimizi neyin içerisine soktuk? Bu çok anlamsız. Elimde olsa bilimden “atom” kelimesini silerdim” diyecekti.

Ama tabi öyle olmadı. Bilim insanları bu yarışı başlatmıştı bir kere. Atom ağırlıkları gittikçe daha hassas bir şekilde hesaplandıkça yepyeni düzenler, tekrarlar, desenler ortaya çıkmaya başladı. 1864’te Alman kimyacı Julius Lothar Meyer yirmi sekiz elementten oluşan bir cetvel yayınlayacaktı. Meyer’in elementleri genellikle atom ağırlığına göre sıralanmış ve ayrıca düzenli aralıklarla tekrar eden kimyasal özelliklerine göre dizilmişti. Beş yıl kadar sonra ise Mendeleev işte bugün kullandığımız haline çok yakın bir periyodik cetveli yayınlayacaktı.

Meyer gibi Mendeleev de kabaca bir tabloda elementleri sıralamış ve satırlarda benzer kimyasal özelliklere sahip elementleri dizmişti. Ama asıl bilim insanlarının iştahını kabartan şey bu cetvelde bıraktığı boşluklar ve bu boşluklara koyduğu soru işaretleriydi. Bir çocuk gibi iştahını kabartıyordu bilim insanlarının bu. Bir oyun, bir bulmaca gibi. Harika değil mi?

Burada Mendeleev’in dehasını ortaya koyan şey Mendeleev o zamana kadar keşfedilmemiş elementlerin varlığını tahmin etmiş ve bazı kehanetlerde de bulunmuştu… Galyumu, germanyumu. Nokta atış tahmin etmişti mesela. Daha keşfedilmemiş elementleri. Hatta bu elementlerin diğer elementlerle etkileşimlerini de tarif etmişti… Tabi periyodik cetvelin hem kendisi hem de cetveldeki bu karelerin içerisindeki elementlerin hikayesi bu kadarla sınırlı değil. Anlatacak daha çok şey var. Gelin bu harika hikayeye bir sonraki videoda devam edelim. Takipte kalın. Bildirimler açık değilse açmayı da unutmayın.