← Kimya

Tepkimeye Girmeyen Elementler: Soygazların Keşfi

On dokuzuncu yüzyılın sonlarında İngiliz fizikçi Lord Rayleigh, farklı kaynaklardan elde edilen azot gazının yoğunluğunu son derece hassas biçimde ölçüyordu. Bu ölçümler sırasında tuhaf bir tutarsızlık fark etti. Havadan elde edilen azot, amonyak gibi kimyasal bileşiklerden elde edilen azottan her seferinde biraz daha ağırdı. Fark çok küçüktü; binde birkaç düzeyindeydi. Ancak Rayleigh, ölçümlerinin doğruluğundan emindi ve bu küçük farkın arkasında bir sır olduğunu düşündü.

Rayleigh, bu tutarsızlığı açıklamak için İskoç kimyacı William Ramsay ile iş birliği yaptı. Ramsay, havadan elde edilen azotun içinde henüz bilinmeyen, daha ağır bir gazın bulunabileceğini düşündü. Bu varsayımı sınamak için havadaki azotu ve oksijeni kimyasal tepkimelerle tamamen uzaklaştırdı. Bütün bu işlemlerden sonra geriye, hiçbir maddeyle tepkimeye girmeyen küçük bir miktar gaz kaldı. 1894 yılında bu gazın yeni bir element olduğunu açıkladılar. Hiçbir maddeyle tepkimeye girmediği için ona Yunancada tembel anlamına gelen argon adını verdiler.

Argonun keşfi, kimyacılar için beklenmedik bir sorun yarattı. Mendeleyev'in periyodik tablosunda bu yeni elementin yerleştirilebileceği uygun bir boşluk yoktu. Argon, bilinen hiçbir element grubuna benzemiyordu. Bazı kimyacılar, argonun gerçekten bir element olup olmadığından bile kuşku duydu. Ramsay ise argonun, henüz keşfedilmemiş benzer elementlerden oluşan yepyeni bir grubun ilk üyesi olabileceğini düşündü. Bu düşünce, onu sonraki yıllarda bu ailenin diğer üyelerini aramaya yöneltti.

Ramsay'in bir sonraki keşfi, ilginç bir öyküye sahipti. Birkaç on yıl önce gökbilimciler, bir güneş tutulması sırasında Güneş'in ışığını incelerken, Dünya'da bilinen hiçbir elemente ait olmayan bir renk çizgisi fark etmişti. Bu çizginin Güneş'te bulunan ve henüz bilinmeyen bir elemente ait olduğu düşünülmüş ve bu varsayımsal elemente Yunancada Güneş anlamına gelen kelimeden türetilen helyum adı verilmişti. 1895 yılında Ramsay, bir uranyum mineralinden açığa çıkan gazı incelediğinde, bu gazın Güneş ışığındaki gizemli çizgiyle aynı çizgiyi verdiğini gördü. Helyum, önce Güneş'te sonra Dünya'da bulunan bir element olarak tarihe geçti.

Sonraki birkaç yıl içinde Ramsay ve meslektaşları, sıvılaştırılmış havayı dikkatle damıtarak bu ailenin üç yeni üyesini daha keşfetti. Bunlara Yunanca kelimelerden türetilerek yeni anlamında neon, gizli anlamında kripton ve yabancı anlamında ksenon adları verildi. Grubun son doğal üyesi olan radon ise radyoaktif elementlerin bozunması sırasında oluşan bir gaz olarak tanımlandı. Periyodik tabloya bu elementler için yepyeni bir sütun eklendi. Ramsay, bu keşifleri nedeniyle 1904 yılında Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü. Aynı yıl Rayleigh de argonun keşfine katkısı nedeniyle Nobel Fizik Ödülü'nü aldı.

Bu elementlerin en belirgin ortak özelliği, kimyasal tepkimelere neredeyse hiç girmemeleridir. Bu nedenle onlara soygazlar ya da asal gazlar adı verilir. Soygazların bu kayıtsızlığının nedeni, yirminci yüzyılın başında atomun yapısının anlaşılmasıyla açıklandı. Atomlar, en dış katmanlarındaki elektronları paylaşarak, vererek ya da alarak kararlı bir yapıya ulaşmaya çalışır. Soygazların en dış katmanları ise zaten tamamen doludur. Bu nedenle başka atomlarla elektron alışverişi yapmaya ihtiyaç duymazlar.

Ancak soygazların hiçbir zaman tepkimeye girmediği düşüncesi de yirminci yüzyılın ortasında yıkıldı. 1962 yılında İngiliz kimyacı Neil Bartlett, ksenonun son derece güçlü bir yükseltgen maddeyle tepkimeye girerek bir bileşik oluşturabildiğini gösterdi. Bu keşif, kimya dünyasında büyük bir şaşkınlık yarattı ve ders kitaplarının yeniden yazılmasına yol açtı. Daha sonra ksenon ve kriptonun başka bileşikleri de üretildi. Bu nedenle bugün bu elementler için tepkimeye hiç girmeyen anlamındaki asal gaz ifadesi yerine soygaz ifadesi daha sık tercih edilir.

Soygazların tepkimeye girmeme özelliği, onları pek çok alanda kullanışlı kılar. Argon, kaynak işlemlerinde metallerin havadaki oksijenle tepkimeye girmesini önlemek için koruyucu gaz olarak kullanılır. Eski tip akkor ampullerin içi, telin yanmasını önlemek için argonla doldurulurdu. Helyum, havadan hafif olduğu ve yanmadığı için balonlarda ve hava gemilerinde kullanılır. Sıvı helyum ise son derece düşük sıcaklıklara ulaşabildiği için manyetik rezonans cihazlarındaki süper iletken mıknatısların soğutulmasında vazgeçilmezdir.

Neon, içinden elektrik akımı geçtiğinde parlak kırmızı turuncu bir ışık yayar. Bu özellik, yirminci yüzyılın başından itibaren reklam tabelalarında yaygın olarak kullanılmıştır. Farklı renklerdeki neon tabelalar ise aslında farklı soygazların ya da tüpün iç yüzeyindeki çeşitli kaplamaların kullanılmasıyla elde edilir.

Helyum, evrende en bol bulunan ikinci element olmasına karşın Dünya'da görece kıttır. Hafif olduğu için atmosfere karışan helyum, zamanla uzaya kaçar. Dünya'daki helyumun büyük bölümü, yer altında radyoaktif elementlerin bozunmasıyla milyonlarca yılda oluşur ve doğal gaz yataklarında birikir. Bu nedenle bazı bilim insanları, tıp ve araştırma için kritik önem taşıyan helyumun parti balonları gibi amaçlarla israf edilmemesi gerektiği konusunda uyarıda bulunmaktadır.

Soygazların öyküsü, küçük bir ölçüm farkını önemseyen dikkatli bir bilim insanının, kimyaya bütün bir element ailesini kazandırabileceğini gösterir.

Okuduğunu sına

ÖSYM tarzı
Soru 1Bu metne göre argonun keşfine yol açan gözlem aşağıdakilerden hangisidir?
Soru 2Bu metinde bugün "asal gaz" yerine "soygaz" ifadesinin daha sık tercih edilmesinin nedeni aşağıdakilerden hangisidir?