Mendelevyum Nedir? (Özellikleri, İzotopları)

Mendelevyum, Periyodik Kanun’u bulan Dimitri Mendeleyev’in onuruna isimlendirilen aktinit bir elementtir. Doğada bulunmaz, yapay olarak elde edilebilir.

Mendelevyum, doğada bulunmayan radyoaktif nadir toprak elementidir. Aktinit serisinin bir üyesidir. Birçok özelliği belirlenememiştir. Transuranyum (uranyum ötesi) elementlerin dokuzuncusu, transfermiyum (fermiyum ötesi) elementlerin ilkidir. Özelliklerinin birçoğu bilinmiyor. Adını periyodik tabloyu keşfeden ünlü Rus kimyager Dimitri Mendeleyev’den alıyor. Amerikalı bilim adamlarının keşfettiği bir elemente Soğuk Savaş döneminde Rus bir bilim adamının adının verilmesi “cesur bir jest” olarak değerlendirilmiştir. Bilimsel araştırmalar dışında herhangi bir ticari kullanımı bulunmuyor. Adını belki de hiç duymadığınız mendelevyumu biraz tanıyalım.

(Mendelevyumu sentez çalışmaları... - 1955)

Tarihçesi

Mendelevyum, 19 Şubat 1955 tarihinde yapay olarak elde edilmiştir. Berkeley Kaliforniya Üniversitesi bilim adamlarından Albert Ghiorso, Glenn T. Seaborg, Bernard G. Harvey, Gregory R. Choppin ve Stanley G. Thompson tarafından Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nda sentezlenmiştir.

Seaborg ve Ghiorso başkanlığındaki ekip, Aynştaynyum-253 izotopunu alfa parçacıkları (helyum iyonları) ile bombardımana tutarak Mendelevyum-256 izotopunu elde etti. “Siklotron” adı verilen parçacık hızlandırıcıda sentezlenen ilk mendelevyum örneği 17 atom içeriyordu. Berkeley ekibi, sentezin spontan fisyon olayları deneyleri sırasında mendelevyum elementinin varlığını tespit etti. Bu keşif, 1952 yılında başlayan plütonyumun nötronlarla ışınlanması yönteminin bir parçasıydı. Bu yöntem, fermiyumun bilinen beta bozunma izotoplarının eksikliği nedeniyle kullanılamayan nötron yakalama yönteminin yerine transuranyum elementlerin sentezi için gerekli bir yöntemdi.

“Mendelevyum” kelimesi, “periyodik element tablosunun babası” olarak bilinen ünlü Rus kimyager Dimitri Mendeleyev’in onuruna soyadından türetilen bir sözcüktür. Soğuk Savaş’ın tam ortasında Amerikalı bilim adamları tarafından keşfedilen bir element için Rus bir bilim adamının adını kullanmak bazı tartışmalara yol açtı. Ayrıca bu element, ikinci yüz elementin ilk sırasında (101) yer alıyordu. Gleen T. Seaborg, “Ruslara yapılacak bu jest için” ABD hükümetinden izin aldı. Önerilen isim “mendelevium” ve simgesi “Mv” şeklindeydi. İsim önerisi Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC) tarafından 1955 yılında kabul edildi. IUPAC, 1957 yılında 101 numaralı elementin simgesini “Md” olarak değiştirdi.

(Mendeleyev ve ilk periyodik tablo...)

Dimitri İvanoviç Mendeleyev Kimdir?

8 Şubat 1834 tarihinde Sibirya’nın Tobolsk kentinde dünyaya gelen Rus kimyager ve mucit Mendeleyev, elementleri sıralamak için Periyodik Kanun’u bulmuştur. O zamana kadar keşfedilen elementleri periyodik bir tabloda sıralayan Mendeleyev, henüz keşfedilmemiş 8 elementin özelliklerini de tahmin etmiştir. Periyodik masanın mucidi Mendeleyev, kimyasal elementler arasına atom ağırlıklarına dayalı temel bir bağlantı bulunduğunu keşfetti. 1869 yılında periyodik tabloyu yayınladı.

Çağdaş kimyanın belkemiği olan elementleri periyodik olarak bir terminolojide sıralayarak aynı kimyasal ve fiziksel özellikteki elementlerin üye oldukları aileleri tanımlamaya yardımcı oldu. Aileler arasındaki boşluklara “muhtemel elementlerin” geleceğini öngördü. Bunun için daha gelişmiş araç ve ekipmanların kullanılması gerektiğini varsayarak, gelecekteki kimyagerlerin bu boşlukları doldurabileceğine inandı. Gerçekten de Mendeleyev’in tahmin ettiği boşluklardaki bütün elementler keşfedildi. Mendeleyev’in bir rüya üzerine periyodik tablodaki terminolojiyi geliştirdiği iddia edilir. Mendeleyev, rüya iddiası ile ilgili sorular üzerine “20 yıl periyodik tablo üzerinde çalıştığını, sadece uykudayken rüya görmediğini” vurgulamıştır. Periyodik tablo, “Mendeleyev’in yorumculuğu ve kâşifliğinin bir ürünü” olarak nitelendirilir.

Kimyager olarak bilinen Mendeleyev, aslında başka alanlarda da uğraştı. Gemi yapımı üzerinde de çalışan Mendeleyev, dünyanın ilk buzkıranının yapımında görev aldı. Hava basıncı ile çalışan hava araçları ve balonlar üzerinde de çalışmaları biliniyor. Mendeleyev, üç farklı konuda Nobel Ödülü’ne aday gösterildiği halde ödüle layık görülmedi. Bunun sebebi olarak Nobel kardeşler ile Mendeleyev arasındaki bir anlaşmazlık gösteriliyor. Mendeleyev, 2 Şubat 1907 tarihinde St. Petersburg’da (Leningard) öldü.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Mendelevyumun kimyasal sembolü “Md”dir. Atom numarası 101, atom ağırlığı 258 grcm3’tür. Erime noktası tahmini olarak 827 derecedir. Kaynama noktası bilinmiyor. Oda sıcaklığındaki tahmini yoğunluğu 10,3 grcm3’tür. Enerji seviyesi başına elektronları “2, 8, 18, 32, 31, 8, 2” şeklindedir. Oda sıcaklığında sert bir metal olması bekleniyor. Kristal yapısı belirlenemese de yüzey merkezli kübik olarak öngörülmüştür.

Mendelevyum, periyodik tabloda 7. Periyot, F-Blok elementlerinden biridir. Aktinit element serisinde yer alır. Yani, radyoaktif nadir toprak elementidir. Aktinit serisinde keşfedilen dokuzuncu uranyum ötesi (transuranyum) aktinittir. Görünümü ve rengi bilinmiyor; ancak metalik gümüş görünümünde olacağı öngörülüyor. +3 ve +2 değerlikli iyonlar oluşturur. Bu oksidasyon halleri sulu çözeltide deneysel verilerle kanıtlanmıştır. +1 durumu da bildirilmiş; ancak henüz doğrulanamamıştır. Kimyasal reaksiyonlarda diğer radyoaktif geçiş metallerine ve bazen de bazı alkali toprak metallerine benzer şekilde davranır. Alkali metal klorürlerde mendelevyumun kristalleşmesi ve termodinamiği üzerine yapılan araştırmalarda iki değerlikli elementlerle karışık kristaller oluşturabileceği ve böylece birlikte kristalleşebileceği sonucuna varıldı.

Mendelevyum, doğada bulunmayan, sentetik olarak elde edilebilen elementlerden biridir. Bu sebeple çok küçük miktarlarda elde edilebilmiştir. Deneysel verilerle özelliklerinin tamamı belirlenememiştir. Belirlenen özellikleri de tahminidir; periyodik tablodaki homolog elementlerin aktiviteleri ve özelliklerine dayanmaktadır. Değerleri belirlenemeyen özelliklerinden bazıları şunlardır; kaynama noktası, ergime ısısı, buharlaşma ısısı, kristal yapısı, atom yarıçapı, kovalent yarıçapı, elektrik direnci, ısı iletkenliği, ses hızı, mohs sertliği…

İzotopları 

Mendelevyum, doğada bulunmayan yapay elementlerdendir. Atom kütle numaraları 245 ila 260 arasında değişen 16 izotopu ve 5 nükleer izomeri karakterize edilmiştir. Hepsi radyoaktif ve kararsızdır. En kararlı izotopu Md-258, 51,5 gün yarılanma ömrüne sahiptir. En önemli izotoplarından Md-256, 78,1 dakikalık yarılanma ömrünün yüzde 90’ında elektron yakalama yoluyla, kalan yüzde 10’luk zamanda alfa bozunumu ile bozunur. Kalan izotoplarından üçü hariç diğerlerinin bir buçuk saatin altında yarılanma ömrü vardır. Çoğunun da yarılanma ömrü 5 dakikadan daha azdır. Mendelevyum izotoplarının yarılanma ömürleri çoğunlukla Md-245 izotopundan itibaren düzenli artmakta ve Md-258 izotopunda maksimuma ulaşmaktadır. Bu sebeple keşfedilmemiş daha uzun yarılanma ömürlü izotopları veya keşfedilmiş izotoplarının yarılanma ömürlerinin artması öngörülmemektedir.

Mendelevyum; bizmut hedeflerini argon iyonlarıyla, plütonyum veya amerikyum hedeflerini karbon veya azot iyonlarıyla, aynştaynyum atomlarını helyum iyonlarıyla (alfa parçacıkları) bombardımana tutarak elde edilebilir. Hafif elementlerin nötron bombardımanı ile makroskopik miktarlarda üretilmesi mümkün değildir.

Mendelevyumun bazı izotopları ve yarılanma ömürleri şöyledir; Md-245 (0,90 milisaniye), Md-247 (1,2 saniye), Md-248 (13 saniye), Md-249 (21,7 saniye), Md-250 (25 saniye), Md-253 (6 dakika), Md-254 (28 dakika), Md-255 (27 dakika), Md-256 (77 dakika), Md-259 (96 dakika), Md-260 (31,8 gün).

(Mendelevyumun keşfi ile ilgili bir haber kupürü...)

Bunları Biliyor Musunuz?

• Mendelevyum, mikrogram miktarlardaki aynştaynyum örneklerinden femtogram miktarlarda üretilebilir. (1 gram, 1 katrilyon femtogramdır)
  
• Mendelevyumun ilk sentezi olan Md-256 izotopunun 17 atomu, her 3 saatte bir ya da üç atom olmak üzere bir gecede, bir deneyde üretildi. Her nükleer reaksiyonda Md-256 izotopu ve 1 nötron elde edildi.
  
• Mendelevyum, doğada bulunmadığı için nükleer reaksiyonlardan çok küçük miktarlarda üretilebilir. Bu sebeple herhangi bir uygulaması, kullanımı, faydası ve zararı bulunmuyor.
  
• Mendelevyum, sadece sınırlı bilim araştırmalarda kullanılabilir. Elementin özelliklerini belirlemek ve diğer daha ağır elementlerin atom çekirdeklerinin sentezi için bilimsel deneylerde faydalanılır.
  
• Mendelevyumun insanlar, hayvanlar ve bitkiler için bilinen bir biyolojik rolü bulunmuyor. Radyoaktivitesi sebebiyle toksik veya kanserojen olabileceği öngörülüyor. Çevre için de tehdit unsurları içerdiği değerlendiriliyor.