Lavrensiyum Nedir? (Özellikleri, İzotopları)

Lavrensiyum, doğal olarak gözlenmeyen yapay bir elementtir. Ünlü fizikçi Ernest Lawrence onuruna isimlendirilmiştir. Periyodik tablonun son sırasındadır.

Lavrensiyum, radyoaktif sentetik bir elementtir. Doğadaki varlığı henüz tespit edilememiştir. Yapay olarak elde edilebilir. Herhangi bir kullanımı bulunmuyor. Birçok sentetik aktinit gibi lavrensiyum da Berkeley Kaliforniya Üniversitesi bilim adamları tarafından sentezlenmiştir. Lavrensiyum, adını aldığı Ernest Lawrence’in kurduğu Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nda keşfedilmiştir. Bütün izotopları çok kararsız ve oldukça kısa ömürlüdür. Bu sebeple özelliklerinin birçoğu henüz bilinmiyor. Bilimsel araştırmalar için nadiren faydalanılan bir elementtir. Bazı bilim adamlarına göre, lavrensiyumun periyodik tablodaki yerinin değişmesi gerekiyor. Bu iddialar gerçekleşirse periyodik tabloda önemli değişiklikler olabilir. Yani periyodik tablo tamamlanmış olsa da her an sıralama alt üst olabilir veya yeni bir element ortaya çıkabilir. Belki de sadece bulmacalarda ismine rastladığınız lavrensiyumla ilgili birçok bilgiyi derlemeye çalıştık.

(Ernest Lawrence ve ekibi siklotron önünde...)

Tarihçesi

Lavrensiyum, 14 Şubat 1961 tarihinde Amerikalı bilim adamları Albert Ghiorso, Torbjorn Sikkeland, Almon Larsh ve Robert M. Latimer’den oluşan bir ekip tarafından Berkeley Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley Radyasyon Laboratuvarı’nda (Yeni adı Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı) keşfedilmiştir. Ayrıca, Rusya Dubna’daki Ortak Nükleer Araştırmalar Enstitüsü’nde bağımsız olarak keşfedilmiştir. Bu sebeple keşif tartışması yaşanmıştır.

Albert Ghiorso liderliğindeki Berkeley ekibi, Ağır İyon Doğrusal Hızlandırıcı (HILAC) cihazında Kaliforniyum-249, Kaliforniyum-250 ve Kaliforniyum-250 izotoplarının karışımından oluşan 3 miligramlık kaliforniyum hedefini Bor-10 ve Bor-11 iyonlarıyla bombardımana tutarak 103 atom numaralı elementi üretmeyi başardı. Hedef kaliforniyum izotoplarının karışımından oluşuyordu ve bu nedenle yeni elementin kesin bir atom kütle numarası atanamadı. Daha sonraki araştırmalarda sentezlenen ilk izotopun, alfa parçacığı ışıması ile bozunan, 4,2 saniye yarılanma ömrüne sahip Lavrensiyum-258 izotopu olduğu bildirildi. Berkeley ekibi, çalışmalarını bir rapor haline getirerek yayınladı.

Sovyetler Birliği (Rusya) Dubna’daki Ortak Nükleer Araştırmalar Enstitüsü’nden bir grup bilim adamı da 1965, 1968 ve 1970 yıllarında 103 numaralı elementin sentezi için yaptıkları çalışmalarda lavrensiyumun 255, 256 ve 257 kütle numaralı izotopları sentezlemeyi başardı. Dubna ekibi, Berkeley ekibinin “257 numaralı izotopu alfa ışıması yaparak 4,2 saniye yarılanma ömrü süresinde bozunduğu” tezini doğrulayamadı. Bu sebeple Berkeley ekibinin sentezinin yanlış olduğunu iddia ettiler.

Keşfin önceliği ve isimlendirme hakları Amerikalı ve Rus bilim adamları arasında anlaşmazlığa yol açtı. 1971 yılında Uluslararası Temel ve Uygulamaları Kimya Birliği (IUPAC), 103 numaralı elementle ilgili ideal kanıtlar sunmamalarına rağmen Berkeley ekibine keşif önceliği verdi. Tartışmalar ve itirazlar üzerine 1992 yılında IUPAC bünyesinde kurulan Transfermiyum Çalışma Grubu (TWG), her iki ekibi de ortak keşifçi olarak onayladı. Ancak isimlendirmede uzun süredir kullanıldığı için Berkeley ekibinin önerisi kabul edildi.

“Lavrensiyum” kelimesi, Amerikalı nükleer bilimci Ernest Orlando Lawrence onuruna soyadından türetilen bir sözcüktür. 103 numaralı element için İngilizce “lawrencium” ismi ve “Lw” simgesi, Amerika Kimya Birliği tarafından “siklotron” adlı hızlandırıcı cihazın mucidi Lawrence’i onurlandırmak için önerilmiştir. Simgesi 1963 yılında “Lr” olarak değiştirildi. 1997 yılında Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC) tarafından Cenevre’deki bir toplantıda “lawrencium” ismi ve “Lr” simgesi onaylandı.

(Ernest Lawrence, siklotron adlı hızlandırıcının mucididir.)

Ernest Orlando Lawrence Kimdir?

8 Ağustos 1901 tarihinde Amerika Güney Dakota, Canton’da dünyaya gelen Ernest Orlando Lawrence, öncü nükleer fizikçilerdendir. Güney Dakota ve Minnesota üniversitelerinden mezun oldu, Yale Üniversitesi’nde fizik doktorası yaptı, Kaliforniya Üniversitesi’nde profesör oldu. 1930 yılında “siklotron” (cyclotron) adı verilen parçacık hızlandırıcıyı icat eden fizikçidir. Siklotron, yüksek enerjili parçacık demetlerinin elde edilmesini sağlayan dairesel bir hızlandırıcıdır. Bu icadı ile 1939 yılında Nobel Fizik Ödülü kazandı. 1934 yılında ABD Ulusal Bilimler Akademisi’ne seçildi. Berkeley Kaliforniya Üniversitesi bünyesindeki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’nın kuruluşunda yer aldı. Bu sebeple 1961 yılında bu laboraturvarlara adı verildi. Nükleer silah üretme programı Manhattan Projesi’nde uranyumun izotoplarını ayırma çalışmalarına katıldı. Lawrence, 27 Ağustos 1958 yılında Kaliforniya Palo Alto’da hayatını kaybetti.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Lavrensiyumun kimyasal sembolü “Lr”dir. Atom numarası 103, atom ağırlığı 266’dır. Erime noktası 1627 derece olarak tahmin ediliyor. Kaynama noktası bilinmiyor. Yoğunluğu 15,6 veya 16,6 grcm3 olarak öngörülüyor. Enerji seviyesi başına elektronları “2, 8, 18, 32, 32, 8, 3” şeklindedir. 103 proton, 159 nötron içerir. Oksidasyon durumu +3 olarak öngörülüyor. Kristal yapısı tahminen hekzagonaldır.

Lavrensiyum, periyodik tabloda 7. Periyot, D-Blok elementlerinden biridir. Aktinit yani ağır radyoaktif nadir toprak element serisinde yer alan sentetik bir elementtir. Periyodik element tablosundaki konumu ve elektron düzeni sebebiyle geçiş metali olabileceği değerlendiriliyor. Ancak aktinit element serisinde sınıflandırılmıştır. Aktinit serisinin son transuranyum (uranyum ötesi) elementidir.

Görünümü bilinmiyor. Metalik gri veya gümüş beyazı bir renkte katı bir metal olacağı muhtemel olarak görülüyor. Kimyasal özellikleri bakımından aktinitlere benzer. Periyodik tabloda üstünde yer alan lütesyum, homologudur. Bazı özellikleri komşu element nobelyum ile benzerlik gösterir. Metal formu henüz elde edilememiştir. Gaz fazında triklorür oluşturur. Sulu fazda üç değerlikli olduğu gözlenmiştir.

Lavrensiyum, özellikleri incelenecek miktarda elde edilemedi. Bu sebeple birçok özelliği bilinmiyor. Belirlenen özellikleri de benzer özellikler taşıyan aktinit elementlerden yola çıkılarak belirlenmiştir veya belirlenmeye çalışılmaktadır. Değerleri belirlenemeyen bazı özellikleri şunlardır; yoğunluğu, erime noktası, kaynama noktası, ergime ve buharlaşma ısısı, ısı kapasitesi, kristal yapısı, atom ve kovalent yarıçapı, elektrik direnci, iletkenliği, gerilme direnci, ısıl genleşmesi, ses hızı, sertlik değerleri…

(Ernest Lawrence...)

İzotopları

Lavrensiyum, doğal kaynaklarda bulunmaz, yapay olarak sentezlenebilir. Atom kütle numaraları 252 ila 266 arasında değişen 12 izotopu ve 1 nükleer izomeri karakterize edilmiştir. En kararlı izotopu Lr-266’nın yarılanma ömrü 11 saattir. Daha kısa ömürlü (180 saniye) izotopu Lr-260, daha fazla miktarda üretilebildiği için kimya alanında daha yaygın kullanılır. İzotoplarının çoğu 1 dakikadan daha kısa yarılanma ömrüne sahiptir.

Lavresnyium izotopları; doğal fizyon, elektron yakalama veya alfa ışıması yaparak bozunur. Kaliforniyum veya kendinden daha hafif aktinitlerin parçacık hızlandırıcılarda yüklü parçacıklarla boğulması ile sentezlenebilir. Lr-256 izotopu, Kaliforniyum-249 hedefinin Bor-11 iyonlarıyla ışınlanması sonucu üretilebilir. Lr-260 izotopu, Berkelyum-249 hedefinin Oksijen-18 iyonlarıyla ışınlanması sonucu elde edilebilir.

Lavrensiyumun izotopları ve yarılanma ömürleri şöyledir; Lr-252 (0,27 saniye), Lr-253 (0,57 saniye), Lr-254 (18,4 saniye), Lr-255 (31,1 saniye), Lr-256 (27 saniye), Lr-257 (4 saniye), Lr-258 (4,2 saniye), Lr-259 (6,2 saniye), Lr-260 (180 saniye), Lr-261 (39 dakika), Lr-262 (216 dakika), Lr-266 (11 saat).

(Japon bilim adamlarının yaptığı iyonizasyon çalışması dokümanı ve çalışmada kullandıkları cihaz.)

Bunları Biliyor Musunuz?

• Lavrensiyum, periyodik tablodaki sıralamaya göre en altta son sıradaki elementtir. Aktinitlerin de 14. ve son üyesidir. Transuranyum elementlerin 11.’sidir.
  
• Son yıllarda Japonya Atom Enerjisi Kurumu tarafından lavrensiyum üzerinde yapılan incelemede çok ilginç sonuçlar elde edildi. Lavrensiyumun iyonizasyon potansiyelini ölçmek için yeterli miktarda üretmeyi başaran Japon bilim adamları, lavrensiyumun gözlenen yeni özelliklerinin sodyum ve potasyumla benzerlik gösterdiğini ileri sürdü. Periyodik tablonun ana gövdesinin altındaki ayrı bir grupta yer alan aktinitlerin bir üyesi olan lavrensiyumun gözlenen yeni özellikleri doğru ise periyodik tabloda ciddi bir değişiklik yapmak gerekiyor. Yani bu, lavrensiyumun periyodik tabloda ana gövdedeki bir konuma yerleştirilmesi anlamına geliyor. Japonların iddiasına göre, lavrensiyumun hemen üstünde yer alan lantanit lütesyumun da periyodik tabloda ana gövdeye alınması gerekiyor.
  
• Lavrensiyumun bilinen bir biyolojik rolü bulunmuyor. İnsan, hayvan veya bitki hayatı için gerekli bir element değildir. Yeterli veya görülebilir miktarda üretildiği takdirde radyasyon (ışınım) kirliliğine yol açabileceği öngörülüyor. Bu sebeple toksik veya sağlık için tehlikeli elementler içinde yer alabilir. Ayrıca çevre için de risk unsuru olarak görülebilir.
  
• Lavrensiyum, dünyanın oluşumunda doğal olarak yer kabuğunda bulunsa bile kısa yarılanma ömrü sebebiyle birkaç gün içinde yok olan bir element olarak varsayılıyor. Başka bir ifadeyle; herhangi bir zamanda oluşan herhangi bir lavrensiyum miktarı çok hızlı bir şekilde diğer elementlere parçalanacak kadar kararsızdır.
  
• Lavrensiyumun keşfi ile Sevgililer Günü arasında ‘romantik’ bir bağ vardır. Ortak noktaları 14 Şubat’tır. Bu sebeple bazı insanlar lavrensiyuma ironik bir şekilde romantik anlamlar yükler.