Nihonyum Nedir, Özellikleri Nelerdir?

Nihonyum, yapay bir elementtir. Asya kıtasında keşfedilen ilk elementtir. Adını keşfedildiği ülke Japonya’dan alıyor. Keşif çalışmaları 9 yıl sürdü.

Nihonyum, süper ağır, yapay bir elementtir. Son derece kararsız ve radyoaktiftir. Bugüne kadar çok az atomu sentezlenebildi. Bu sebeple birçok özelliği bilinmiyor. Bilinenler de grubundaki homolog elementlerin özelliklerinden yola çıkılarak tahminden ibaret. Laboratuvar araştırmaları dışında herhangi bir kullanımı ve uygulaması bulunmayan nihonyumun keşif çalışmaları 2003 yılında başladı, 2012 yılında keşfedildi, 2016 yılında periyodik tabloya eklendi. Japon bilim adamları tarafından keşfedilen nihonyum, daha önce Rus ve Amerikalı bilim adamları tarafından ortak bir çalışma ile sentezlendi; ancak kanıtlar yetersiz olduğu için keşif iddiaları kabul edilmedi. Japon ekibinin kanıtları daha inandırıcı bulundu. Adını keşfedildiği ülke Japonya’nın yerel adından alıyor. Bir Asya ülkesinde keşfedilen ilk element olan nihonyumla ilgili yakın tarihe kadar gerçekleşen gelişmeleri makalemizde bulabilirsiniz.

(Prof. Dr. Kosuke Morita, nihonyumun isimlendirme töreninde...)

Tarihçesi

Nihonyum, ilk olarak Ağustos 2003 tarihinde Rusya Dubna’daki Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü’nde (JINR) görevli Yuri Oganessian başkanlığındaki ekip ve Amerika Kaliforniya’daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndaki (LLNL) bilim adamlarından oluşan ekip tarafından Moscovyum-115 izotopunun alfa çürümesi ürünü olarak sentezledi. Dubna-Livermore işbirliği ile Rus ve Amerikalı bilim adamlarının hazırladığı keşif raporu, 1 Şubat 20014 tarihinde yayınlandı. Ancak bu kanıtlar yetersiz bulunarak keşif iddiası Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC) tarafından reddedildi.

Japonya Wako’daki Nishina Hızlandırıcı Temelli Bilim Merkezi’nde (RIKEN) görevli Prof. Dr. Kosuke Morita başkanlığındaki bilim adamları ekibi ise, 113 numaralı elementin sentezi çalışmalarına 5 Eylül 2003 tarihinde başladı. Çinko ve bizmut iyonlarının füzyon reaksiyonu ile çalışmalarına başlayan ekip, doğrusal bir hızlandırıcı kullanılarak kalın bizmut tabakası üzerine çinko iyonlarını ışık hızının yaklaşık yüzde 10’u bir hızla (yaklaşık 30 bin km) gönderdi. Nadir olan bir sıklıkla bu bombardıman sırasında Bizmut-209 hedefi ve Çinko-70 iyonları yeni bir element oluşturmak için soğuk kaynaşma reaksiyonuna (füzyon) uğradı. Deneyin sonucunda süper ağır bir atom sentezlendi. RIKEN ekibi, Temmuz 2004 ve Nisan 2005 tarihlerinde bu atomun 113 numaralı elementin tek bir atomu olduğuna inandı. Ancak her seferinde atom hızla 4 farklı alfa çürümeye uğradı. Elde edilen atom ilk olarak Röntgenyum-274, daha sonra Meitneriyum-270, Bohriyum-266 ve son olarak Dubniyum-262 izotoplarına bozundu.

RIKEN ekibinin kanıtları, Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği (IUPAC) ile Uluslararası Temel ve Uygulamalı Fizik Birliği (IUPAP) tarafından yetersiz bulundu. 2011 yılında IUPAC ve IUPAP bünyesinde kurulan Ortak Çalışma Grubu (JWP), RIKEN ekibinin 113. maddenin keşfiyle ilgili iddiasını kabul etmedi. JWP, yaptığı açıklamada, “Morita ve ekibinin çalışmaları umut verici; ancak kanıtların azlığı, sağlam bağlantılar bulunmaması ve bazı tutarsızlıklar sebebiyle keşif kriterleri karşılanamamıştır.” ifadelerine yer verdi. Bunun üzerine Japon ekip, çıkmaza girdi. Japon Prof. Dr. Morita, “Yedi yıldan fazla bir süre 113 numaralı elementi aradık. Vazgeçmeye hazır değilim. Şans bize gülecek.” şeklinde bir açıklama yaparak çalışmalarına devam etme kararı aldı.

Morita ve beraberindeki RIKEN ekibi, yeni bir yöntem denemeye karar verdi. Bu sefer Bohriyum-266 iyonunu küriyum hedefiyle bombardımana tuttu. Bh-266, bozunma zincirinde Dubniyum-262’ye bozunmaya başladı. 12 Ağustos 2012 tarihinde üçüncü ve kesin çürüme olayı gözlemlendi. Bu deneyde de nihonyum, daha önce olduğu gibi 4 farklı alfa çürümesine uğradı. Zincir tamamen karakterize edildiğinde bu çürüme zincirinin kaynağının aslında nihonyum, yani 133 numaralı element olduğu anlaşıldı.

IUPAC IUPAP bünyesindeki JWP, 6 aylık bir değerlendirme sürecinin ardından 30 Aralık 2015 tarihinde elementin keşfini onayladı. JWP, yeni elementin isimlendirmesi için RIKEN ekibinin öneri sunmasına izin verdi. Keşifçi bilim adamları, “nihonium” ismini ve “Nh” sembolünü önerdi. 113 numaralı elementin isimlendirilmesi için RIKEN ekibinin önerisi 28 Kasım 2016 tarihinde kabul edildi. “Nihonium” ismi, “Nh” sembolü 1 Aralık 2016 tarihinde periyodik tabloya eklendi.

“Nihonyum” kelimesi, Japonya’nın Japonca anlamı “Nippon” veya “Nihon” kelimesinden türetilen bir sözcüktür. “Nihon”, Japonca “Japon” sözcüğünün iki anlamından biridir. “Yükselen güneş”, “güneş ışığı” ve “güneş doğumu” anlamlarında bir kelimedir. İsimlendirilmeden önce IUPAC tarafından “ununtriyum” ismi ve “Uut” sembolü verilmiştir. Keşfedilmeden önce periyodik tablodaki terminolojiye göre homologunun talyum olması sebebiyle “eka-talyum” olarak adlandırılmıştır.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Nihonyumun kimyasal sembolü “Nh”dir. Atom numarası 113, atom ağırlığı 286’dır. Yoğunluğunun 16 grcm3 olduğu tahmin ediliyor. Erime noktasının 430 derece, kaynama noktasının 1130 derece olacağı öngörülüyor. Tahmini olarak belirlenen erime ve kaynama noktalarının periyodik eğilimleri takiben talyum, galyum ve indiyumun erime ve kaynama değerlerinden fazla olacağı varsayılıyor. Atom yarıçapı tahmini olarak 170 pm, kovalent yarıçapı 180 pm’dir. Atomları 113 proton, 173 nötron içerir. Enerji seviyesi başına elektronları “2, 8, 18, 32, 32, 18, 3” şeklindedir. Oksidasyon durumlarının “1, 2, 3, 5” olacağı varsayılıyor. Füzyon ısısı 7,61, buharlaşma ısısı 130 olarak değerlendiriliyor.

Periyodik tablonun 13. Grup, P-Blok, 7. periyotunda yer alır. Süper ağır yani transaktinit elementlerden biridir. Periyodik tablodaki konumu sebebiyle oda sıcaklığında katı bir metal olması bekleniyor. Gümüşî bir renkte olacağı öngörülüyor. Grup 13 elementleri arasında en elektronegatif element olacağı tahmin ediliyor. Saf nihonyumun çok uçucu olmayacağı, hidroksitinin elemental formuna göre daha uçucu olacağı varsayılıyor. Bor grubu elementlerle benzerliği olduğu tahmin edilen nihonyumun birçok özelliği bilinmiyor. Bilinen özelliklerinin birçoğu da tahminidir. En belirgin homologunun talyum olduğu öngörülüyor. Hafif homologları bor, alüminyum, galyum, indiyum ve talyum ile benzer özellikler taşıdığı ve geçiş metali gibi davranacağı değerlendiriliyor. Ancak bu elementlerden farklı özelliklerini olabileceği de tahmin ediliyor.

İzotopları

Nihonyum, doğada bulunmaz. Laboratuvar ortamında sentetik olarak elde edilebilir. Bizmut ve çinko atomlarının kaynaşması sonucu sentezlenebilir. Yarılanma ömürleri bilinen ve atom kütle numaraları 278-290 arasında değişen 7 izotopu vardır. Bu izotoplar ve yarılanma ömürleri şöyledir; Nh-278 (0,24 milisaniye), Nh-282 (70 milisaniye), Nh-283 (0,10 saniye), Nh-284 (0,48 saniye), Nh-285 (5,5 saniye), Nh-286 (20 saniye), Nh-290 (Tahmini 2 saniye).

İzotoplarının tamamı alfa çürümesi yoluyla röntgenyum izotoplarına bozunur. Ancak elektron yakalama yoluyla Kopernikyum-284 izotoplarına da dönüşebilir. Radyoaktif izotoplar, atom çekirdeğinin kaynaştırılması veya daha ağır elementlerin bozunması yoluyla elde edilir. En kararlı ve en ağır Nihonyum-286 izotopu, alfa çürümesi yoluyla Röntgenyum-282 izotopuna bozunur. Keşfedilmemiş daha ağır izotoplarının daha kararlı olacağı tahmin ediliyor. Keşfedilmemiş izotoplarından Nh-287’nin yaklaşık 20 dakika yarılanma ömrü olacağı varsayılıyor. Henüz keşfedilmemiş Nh-293 izotopunun ise, beta bozunmasına karşı en kararlı izotop olacağı öngörülüyor. Keşfedilen izotoplarının beta bozunmaya uğradığı gözlenmemiştir.

(Soldaki Prof. Dr. Kosuke Morita - Nihonyum, Asya kıtası bilim adamları tarafından keşfedilen ilk elementtir.)

Bunları Biliyor Musunuz?

• Asya kıtasında Asyalı bilim adamları tarafından keşfedilen ve bir Asya ülkesinin isminin kullanıldığı ilk element nihonyumdur.
  
• Keşfedilmesi ve periyodik tabloya eklenmesi 13 yıllık bir süreçte gerçekleşmiştir.
  
• Son keşfedilen elementler süper ağır oldukları için son derece kararsızdır. Dolayısıyla bu elementleri keşfetmek veya tanımlayabilmek için saniyenin binde birinden daha az bir zamanda varlıklarının teyit edilmesi gerekiyor.
  
• Nihonyum, henüz incelenebilecek ve gözle görülebilir miktarda elde edilemedi.
  
• Radyoaktifliği sebebiyle insanlar, hayvanlar ve bitkiler üzerinde toksik olabileceği tahmin edilen nihonyumun bilinen bir biyolojik rolü bulunmuyor.
  
• Nihonyumun çevre için zararlı etkileri olabileceği öngörülüyor.