Periyodik Tablo Nasıl Bulundu? Ne İş Yarar?

Periyodik Tablo ve Mendelev

Mendeleyev (bazen Mendeleev ya da Mendeleef olarak da yazılır) 1834’te Sibirya’nın uzak batısındaki Tobolsk’ta, iyi eğitim görmüş, hali vakti yerinde ve çok büyük bir ailenin oğlu olarak dünyaya geldi. Bu aile o kadar büyüktü ki, tarih Mendeleyev’lerin tam olarak kaç kişi olduklarının çetelesini tutamamıştır: Kimi kaynaklara göre on dört, kimilerine göre on yedi çocukları vardı. Dmitri ’nin çocuklardan en küçüğü olduğu konusunda her halükarda tüm kaynaklar hemfikirdir. Şans Mendeleyev’lerin yüzüne her zaman gülmüyordu. Dmitri küçükken, yerel bir okulun başöğretmeni olan babası kör oldu ve annesi çalışıp aileye bakmak zorunda kaldı. Tuttuğunu kopardığı anlaşılan bu kadın, sonunda başarılı bir cam fabrikasının müdürlüğüne yükseldi. 1848’e kadar her şey yolunda gitti, ama sonra fabrika yandı ve aile maddi sıkıntıya düştü. En küçük çocuğunu okutmayı kafasına koyan azimkâr anne Bayan Mendeleyev, küçük Dmitri’yi yanına alıp otostopla 6.436 kilometre (Londra’dan Ekvator Ginesi’ne gitmekle eşdeğer bir mesafe) katederek St. Petersburg’a vardı ve oğlunu Pedagoji Enstitüsü’ne emanet etti. Vücudu bunca yorgunluğu kaldıramadığı için, çok geçmeden öldü.

Mendeleyev itaatkârca eğitimini tamamladı ve nihayet yerel üniversitede bir mevki sahibi oldu. Orada yetkin bir kimyacı olarak tanınmakla birlikte, çok fazla sivrilemedi. Laboratuvardaki üstün yeteneklerinden ziyade, darmadağınık saçları ve sakalıyla tanınırdı. Saçını sakalını yılda yalnızca bir defa tıraş ederdi.

Gelgelelim, 1869’da, yani otuz beş yaşındayken, elementleri düzene sokmanın bir yolunu bulmak için kafa yormaya başladı. O sıralar, elementler ekseriyetle iki şekilde gruplandırılırdı: ya atom ağırlığına göre (Avogadro Yasası kullanılarak), ya da ortak özelliklerine göre (mesela metaller ya da gazlar gibi kategorilere ayrılarak). Mendeleyev’in çığır açan buluşu, bu ikisinin aynı tabloda birleştirilebileceğini görmek oldu.

Bilim dünyasında âdet haline geldiği üzere, bu ilke de aslında üç sene evvel John Newlands adında amatör bir kimyacı tarafından Ingiltere’de öngörülmüştü. Newlands, elementlerin atom ağırlıklarına göre dizildikleri zaman art arda gelen her sekiz elementin belli bazı özellikleri tekrarlar (ya da birbiriyle uyuşur) gibi göründüğünü ileri sürmüştü. Ama bu fikri koşulların henüz olgunlaşmadığı bir dönemde akıl ettiği için, ona “sekizli yasası” gibi biraz abes kaçan bir ad vermiş ve söz konusu sıralamayı piyano klavyesindeki oktavlara benzetmişti. Belki Newlands’in sunum tarzının yanlışlığı yüzünden, fikir esas itibariyle mantıksız bulunmuş ve ekseriyetle alaya alınmıştı. Toplantılarda birtakım muzip seyircilerin söz alıp, ondan elementlerine küçük bir melodi çaldırmasını rica ettikleri olurdu. Hevesi kaçan Newlands fikrinde diretmekten vazgeçti ve çok geçmeden bilimsel arenadan elini eteğini çekti.

Mendeleyev’in biraz daha farklı bir yaklaşımı vardı. Elementlerini yedili gruplar içine yerleştiriyor, ama esasen aynı ilkeyi uyguluyordu. Fikir aniden çok parlak ve harikulade zekice gözükmeye başladı. Özellikler periyodik olarak tekrarlandığı için, icat periyodik tablo adını aldı.

periyodik_tablo

Mendeleyev’in, Kuzey Amerika’da solitaire adıyla tanınan tek kişilik bir kâğıt oyunundan ilham aldığı söylenir. Bu oyunda kartlar suitlerine (maça, kupa, karo, sinek) göre yatay doğrultuda, rakamlarına göre dikey doğrultuda sıralanır. Mendeleyev, oldukça benzer bir anlayışla, elementleri periyotlar denilen yatay diziler halinde ve gruplar denilen dikey sütunlar halinde sıraladı. Ortaya çıkan tablo, boyuna okunduğu zaman bir ilişki grubunu, enine okunduğu zaman başka bir ilişki grubunu gösteriyordu. Açıklamak gerekirse, dikey sütunlar benzer özelliklere sahip kimyasalları bir araya getirir. Öyle ki, metallere özgü kimyasal benzerlikleri sebebiyle bakır gümüşün üstünde, gümüş de altının üstünde yer alırken, helyum, neon ve argon, gazlar sütununa yerleşir. [Bu sıralamadaki asıl belirleyici etken, elementlerin değerlik (valans) elektronları diye adlandırılan şeydir, ki bunu anlamayı arzu ettiğiniz takdirde özel kurslara kaydolmanız lazım.] Öte yandan, yatay diziler de kimyasal elementleri atom çekirdeklerindeki proton sayısına, yani atom numarası olarak bilinen değere göre, küçükten büyüğe doğru sıralar.

Hidrojenin tek bir protonu vardır, dolayısıyla atom numarası birdir ve tablonun ilk elementidir; uranyumun doksan iki protonu vardır, dolayısıyla tablonun sonlarında yer alır ve atom numarası doksan ikidir. Bu anlamda, Philip Ball’un da işaret ettiği gibi, kimya aslında yalnızca bir sayım meselesidir. (Sırası gelmişken, atom numarası atom ağırlığı ile karıştırılmamalıdır; atom ağırlığı belli bir elementin proton ve nötron sayılarının toplamıdır.)

Hâlâ bilinmeyen ya da anlaşılmayan çok şey vardı. Hidrojen evrendeki en yaygın elementtir, ama bunun tahmin edilebilmesi için aradan otuz sene daha geçmesi gerekecekti. Evrenin en bereketli ikinci elementi olan helyum bulunalı henüz sadece bir sene olmuştu. Daha evvel varlığından bile şüphelenilmemiş bir elementti bu. Üstelik Yerküre’de değil, bir güneş tutulması esnasında spektroskop vasıtasıyla Güneş’te bulunmuş ve adını da bu vesileyle Yunan güneş tanrısı Helios’tan almıştı. 1895’e kadar izole edilemedi. Her şeye rağmen, Mendeleyev’in icadı sayesinde, kimya artık sağlam bir temele oturmuştu.

Çoğumuz için, periyodik tablonun soyut bir güzelliği vardır, ama kimyacılara soracak olursanız, bu tablo kimyaya öyle pratik bir düzen ve berraklık getirmiştir ki onu ne kadar övsek azdır. Robert E. Krebs, “Hiç şüphe yok ki, Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosu, tarih boyu tasarlanmış en güzel organizasyon şemasıdır,” diye yazar The History and Use of Our Earth ‘s Chemical Elements’ta

Günümüzde bilinen “yaklaşık 120” element vardır: doğada bulunan doksan iki element ve laboratuvarlarda yaratılan birkaç düzine daha. Gerçek sayının ne olduğu biraz tartışmalı bir konudur, çünkü ağır, sentezlenmiş elementler saniyenin milyonda biri kadar kısa süreler için var olur ve kimyacılar kimi zaman bu elementlerin gerçekten saptanmış olup olmadığı konusunda anlaşmazlığa düşerler. Mendeleyev’in zamanında yalnızca altmış üç element biliniyordu, ama Mendeleyev, bu kadarının tablonun tamamını doldurmayacağını, daha pek çok parçanın eksik kaldığını anlayacak kadar zekiydi. İleride bulunacak yeni elementlerin nerelere yerleştirileceklerini, tablosunda tatminkâr bir doğrulukla öngörüyordu.

Element sayısının daha ne kadar artabileceğini kimse bilemez, gerçi 168’den büyük her rakam, bir atom ağırlığı olarak “tam anlamıyla spekülatif’ sayılır. Mamafih, yeni keşfedilen her şeyin Mendeleyev’in şahane tablosunda yerini bulacağına kimsenin şüphesi yoktur.