Element Kavramında Tarihsel Süreç:
Eski dönemlerde yani antik çağda dünyada 4 element olduğu kabul edilirdi. Bu elementler ateş, su, hava ve toprak’ tı. Dünyadaki her şeyin bunların türevleri ve karışımları olduğu sanılıyordu. Bu elementlerin birbirinden tümüyle farklı olan ve bir daha birbirine dönüşemeyecek temel elementler sayılırdı. Özelliklerinin değişebilirliği de kabul ediliyordu. Suyun buza dönüşmesi gibi. Bu düşünceye daha o dönemde bile karşı çıkanlar oldu. “Ağaç dalı (toprak), yanarak ateşe (su); ısınınca buhara (hava) dönüşüyor.” dendi. Yine o devirde bile 20 kadar farklı maden biliniyordu. İlerleyen dönemlerde ve ortaçağda bile 4 temel element fikri uzun süre devam etti.
Doğa bilgisinin gelişmesinde çok önemli bir yeri olan “element” kavramını ilk olarak ortaya koyan, Empedokles olmuştur. Element; burada, kendi içinde bir cinsten diğerine doğru; niteliği bakımından değişmeden, bölünmeden yalnız çeşitli hareket durumlarına geçebilen madde demektir. Bu elementler de 4 tanedir. Toprak-Su-Ateş-Hava. Son üçünü daha önce İonia filozofları ileri sürmüşlerdi. Bunlara dördüncü öğe olarak toprağı eklemekle Empedokles, günümüze kadar yaşayacak olan “Dört Öğe” öğretisinin temellerini İlkçağ filozofisi için kurdu. Oysa, kadim uygarlıklarda ve kadim bilgeliklerde, ayrıca astroloji ve simyanın kökeninde bu dört temel madde kavramı zaten dünya kuruldu kurulalı vardı.
Demokrit (M.Ö. 460-370); Buğdayın bölünerek una dönüşmesi, büyük kum taneciklerinin ufalanmasını, hatta en saf madde olan altının bile aşınmasını görüyor, öyleyse atom; “maddelerin bölünemeyen en küçük birimi olmalıdır,” fikrine götürüyordu. Ona göre hareket, hem maddelerin hem de onların en küçük tanecikleri olan atomların özelliğidir. Madde başlangıçsız ve sonsuzdur. Hiç bir şey yoktan var edilemediği gibi, vardan da yok edilemez (madde ve enerjinin korunumu kanunu).
Antik çağın en etkin ve en büyük otoritesi olan Aristo ve onun izleyicileri; maddenin atomlu yapıda olduğu görüşünü küçümseyip maddelerin bir “yüksek aklın” görüntüleri olduğunu savundular. Aristo’ya göre yüksek aklın kurduğu evrende her şey, topraktan doğup toprağa dönerdi. Bu dönüş zinciri; toprak→ateş→hava→su ve yeniden toprak şeklindeydi. Soğuk ve ıslak (su) sıvı, soğuk ve kuru (toprak) katı, ıslak ve sıcak (hava) gaz, kuru ve sıcak ateşi (ateş) ateşi oluşturur.
Dört element düşüncesinin Orta Çağlar boyunca var olan şekli kuşkusuz Platon’un ve özellikle de Aristo’nun eseridir. Platon, elementleri geometrik formları ile ortaya koymaya çalışmıştır. Ancak simyadaki teori, büyük ölçüde Aristo’nun teorisidir.
Rönesans devri bilim insanları, düşünce ile deneyi birleştirip deneyi öncelikli yapmışlardır. Bilim adamları, bu dönemde elementi “ayrıştırılamayan madde” olarak tanımlamışlardır. Kireç ve sodyum hidroksit gibi elementlerine zor ayrışan bileşikler, uzun süre element sayılmıştır.
Johann Baptist van Helmont (1580-1644) ve Johann Rudolph Glauber (1604-68), Rönesans kimyasının temsilcileridir. Suyun temel element olduğuna inanan van Helmont’un en önemli çalışmaları çeşitli süreçlerle gaz üretimini ilk kez açıkça gerçekleştirmesi ve deneylerinde teraziyi kullanarak kimyasal çalışmalara nicel özellik kazandırmasıdır.
Glauber’in en büyük başarısı ise, yemeklik tuzu sülfürik asitle parçalayarak tuz asidi (hidroklorik asit) ve sodyum sülfat elde etmesidir. Sodyum sülfat dekahidrat günümüzde de onun adıyla Glauber tuzu olarak bilinir. Glauber ayrıca ilk kez metallerin tuz asidi içinde çözünmesiyle metal klorürlerin oluşacağını gösterdi.[6]
Bu arada bulunan ve sentez edilen yeni bileşik ve elementler eski element inancını temellerinden sarsıyordu. 1661 de Robert Boyle, “The Sceptical Chymist” (Kuşkucu Kimyacı) adlı kitabında elementin modern bir tanımını önerdi;
“Şimdi, element demekle şunu kastediyorum: Elementler, başka nesnelerden veya birbirinden oluşmamış, tamamen karışmış nesnelerin bileşenleri olan ilkel, basit ve karışmamış nesnelerdir.”
Boyle, herhangi bir maddeyi element olarak tanımlama girişiminde bulunmadı, bununla birlikte elementlerin varlığının kanıtlanmasının ve bunların belirlenmesinin kimyasal deneylerle mümkün olduğunu vurguladı.
R. Boyle, deneylerle ifade edemese de ilk “Kimyasal Element” kavramından bahsetti. “Bir madde eğer tam bir homojenlik göstermiyorsa, belli maddelere ayrışa biliyorsa, o gerçek bir element değildir.” Bu tanım, o günlerde çok iddialı bir tanımdı.
18. yüzyılda kimyanın temel sorunu, yanma olayının (ateş ruhlarının işlevlerinin) açığa kavuşturulması oldu. 17. yüzyıl ortalarına doğru maddedeki elementlerden birinin yanmaya neden olduğu ileri sürülmüş; ama bu sav, ateşin maddesel bir cisim olamayacağı gerekçesiyle ünlü simyacı van Helmont tarafından reddedilmişti.
Alman simyacı Johann Joachim Becher (1635-1682), bu öneriyi daha sonra 1669’da yeniden gözden geçirdi ve “terra pinguis” olarak adlandırılan ateş elementinin yanma sırasında kaçıp giden bir nesne olduğunu varsaydı. Becher’in öğrencisi ve Berlinli bir hekim olan Georg Ernst Stahl (1660- 1734) bu nesneye “flojiston” adını verdi. Yanma olayına yanlış da olsa ilk kez bir bilimsel açıklama getiren “flojiston kuramı“na göre yanıcı maddeler, yanıcı olmayan bir kısım ile flojistondan oluşur. Buna göre metal oksitler, birer element; metaller ise kil (metal oksit) ile flojistondan oluşan birer bileşik maddedir. Metal yandığında eksi kütleli “plan flojiston“, bir ruh gibi ayrılır ve elementin külü (metal oksit) açığa çıkar. Küle yeniden flojiston verildiğinde de yeniden metal oluşur. Örneğin çinko oksit flojistonca zengin olan kömürle ya da hidrojen gazıyla ısıtıldığında yeniden çinko oluşur ve hafifler. Bir yüzyıl boyunca kimyaya egemen olan bu kuram, element kavramına uygun olmamakla birlikte kimyanın bilimsel gelişmesinde çok büyük rol oynadı.
Van Helmont, gazlarla buharlar arasındaki ayrımı soğukta sıvı hale geçenleri buhar adıyla ayırarak ortaya çıkaran bilgin; çok farklı gazlar olduğunu öne sürerek, havanın tek türden bir cisim olduğu düşüncesine de ilk kez karşı çıkmıştır. Van Helmont; yanma sürecinde su, duman ve ateşin kaybolup geriye külün yani toprağın kaldığını, havaya karışanların ise “Gas Sylvestre” adlı bir ruh olduğunu öne sürmüş; ancak bu süreçte havanın tümünün değil, ancak bir kısmının harcandığını da saptayabilmiştir.
Cavendish, Priestley ve Scheele ise çalışmalarında karbon dioksit, oksijen, klor, metan (bataklık gazı) ve hidrojen gazlarını ayrı gazlar olarak tanımladılar. Cavendish ayrıca gazları yoğunluklarına göre ayırdı. İlk kez suyun bir element olmayıp oksijen ile hidrojenin bir bileşiği olduğunu kanıtladı. Bu çalışmaların da yardımıyla flojiston kuramı yıkıldı.
Boyle’nin kimyasal element kavramı, Antoine Lavoisier’in çalışmaları ile kesin olarak yerleşti. Lavoisier, daha basit bileşenlere ayrılmayan kimyasal maddeleri element olarak kabul etti. Ayrıca bir bileşiğin elementlerinin birleşmesinden oluştuğunu gösterdi. Lavoisier, 23 elementi doğru olarak tanımladı, fakat elementlerin listesini hatalı olarak, ışığı, ısıyı ve birkaç bileşiği de ekledi.
Joseph Priestley (1733-1804), çeşitli kimyasal maddelerden havayı ayırmak için yaptığı deneylerden birinde, içine kırmızı çökelek adıyla bilinen (HgO) Cıva II oksit koyduğu ve dev büyüteçlerle ısıttığı kaplarda bu maddeden bir tür havanın (gazın) kolayca ayrıldığını gördü. Bu hava, suda pek fazla çözünmemekte, kendisi yanmadığı halde, içine konan bir mumun alışılmadık şiddette yanmasına neden olmaktaydı.
Filogiston kuramına bağlı olan bilgin, çeşitli maddelerin normal havada orta alevle yanarken bu gaz içinde şiddetle yanmasını hiç filogiston taşımadığı ile yorumlayarak, elde ettiği gaza “Filogistonsuz hava” adını vermiştir. Yeşil bitkilerin de O2 gazı ürettiğinden eserlerinde bahsetti. Yeşil bitkilerin hayatın devamı için şart olduğunu eserlerinde yazdı. İçinde bu gaz bulunan bir farenin, kapta normal hava olduğundan iki kat uzun süre yaşadığını saptayınca, denemeyi kendi üzerinde yapma cesaretini de göstermiştir. “Buharı solumayı kestikten bir süre sonraya kadar, göğüste garip bir hafiflik ve rahatlığın sürdüğünü” yazarak, tıpta kullanım yollarının aranmasını öğütledi. Böylece oksijen gazı, elde edilmiş oluyordu. Oksijen gazının elde edilmesi, Filojiston Çağını sona erdirdi ve element kavramı üzerine yeni boyut kazandırdı.
Antoine-Laurent Lavoisier (1743-94), metal oksitlerinin daha önce Priestley ve Scheele’nin keşfettiği oksijen ile metallerin yaptığı bileşikler olduğunu kanıtladı, yanma ve oksitlenme olaylarının günümüzde de geçerli olan açıklamasını yaparak kimyada yeni bir çığır açtı. Kapalı kaplarda yaptığı deneylerde, kimyasal tepkimeler sırasında kütlenin değişmediğini saptayarak 1787’de kütlenin korunumu yasasını ortaya koydu.
Kimya’daki devrim yalnızca kavramlarda değil yöntemlerde de gerçekleşti. Ağırlıksal yöntemler duyarlı çözümler yapmayı olanaklı kıldı ve kütlenin korunumu yasasıyla nicel kimya dönemi başladı. Lavoisier’den sonra 1798’de Alman kimyacı Richter birleşme ağırlıkları yasasını, 1799’da gene Alman kimyacı Proust sabit oranlar yasasını ve 1803’te İngiltere’den John Dalton katlı oranlar yasasını geliştirdi. Gay-Lussac da Alexander von Humboldt’un yardımıyla öbür gazlarla tepkimeye giren bir gazın her zaman belirli hacim oranlarıyla birleştiğini buldu.
İtalyan fizikçi Amedeo Avogadro 1811’de, gaz halindeki pek çok elementin birer atomlu değil, ikişer atomlu oldukları ve aynı koşullar altında bulunan gazların eşit hacimlerinde eşit sayıda molekül bulunacağı varsayımını geliştirdi. Avogadro’nun bu varsayımını 50 yıl sonra, 1860’ta Stanislao Cannizzaro yasa düzeyine çıkardı.
19. yüzyılın başlarında İngiliz kimyacı Humphry Davy ve öteki bilim adamları, volta pillerinden sağladıkları güçlü elektrik akımlarını bileşiklerin çözümlenmesi ve yeni elementlerin bulunması çalışmalarına uyguladılar. Bunun sonucunda kimyasal kuvvetlerin elektriksel olduğu ve örneğin aynı elektrik yüklü iki hidrojen atomunun birbirini iteceği ve Avogadro varsayımına göre birleşerek çok atomlu molekülü oluşturmayacağı ortaya çıktı. 1859’da Alman fizikçi Gustav Kirchhoff ve kimyacı Robert Bunsen’in bulduğu tayf çözümleme tekniğinin yardımıyla da o güne değin bilinen elementlerin sayısı 63’ü buldu.
Elementlerin atom ağırlıkları ile fiziksel ve kimyasal özellikleri arasındaki bağıntıyı bulan Rus kimyacı Dimitriy İvanoviç Mendeleyev 1871’de ilk kez kimyasal elementlerin periyodik yasasını açıkladı. Mendeleyev’e göre hidrojenin dışındaki elementler artan atom ağırlıklarına göre bir sırayla düzenlendiğinde, bunların fiziksel ve kimyasal özellikleri de bu sıraya göre düzgün bir değişim gösteriyordu. Ama bu düzgün gidiş kesintilerle birkaç sıra halindeydi ve bu sıralara periyot adı verildi. Mendeleyev’in tablosunda atom ağırlığı daha büyük olan bazı elementlerin ön sıralarda yer alması atom ağırlıklarının ölçüt alınamayacağını gösterdi. İngiliz fizikçi H.G. Moseley, 1913’te X ışınımı yardımıyla elementlerin atom numaralarını saptadığında bu sıralamada atom numaralarının temel alınması gerçeği ortaya çıktı. Bundan sonra Mendeleyev’in tablosundaki boş olan yerler yeni keşfedilen elementlerle dolmaya başladı.
Henry Becquerel 1896’da, uranyumdaki doğal radyoaktifliği keşfetti ve 1900’de fizikçi Max Planck kuvantum kuramını ortaya attı. Rutherford 19J9’da havadaki azotu, radyum preparatlarından salınan alfa taneciklerinin yardımıyla oksijene ve hidrojene dönüştürerek ilk yapay element dönüşümünü gerçekleştirdi.
August Kekule’nin 1865’te kurduğu yapı kuramının genişletilmesi sonucunda, bireşimleme (sentez) ve ayrıştırma yoluyla pek çok yeni madde elde edilebildi. Bu kurama göre atomlar değerliklerine karşılık gelecek biçimde bileşikler halinde birleşirler ve her atomun belirli bir değerliği vardır. Kekule’ nin bu açıklamalarından sonra kimyasal bileşikler yeni bir biçimde değerlendirilmeye başladı. Örneğin su (H2O) H-O-H, karbon dioksit (CO2) O-C-O, biçiminde gösterildi. Bu gösterimden bireşimleme kimyası çok yararlandı.
Kekule ayrıca moleküllerin farklı özelliklerinin atomların birbiriyle yaptığı farklı bağlarla belirlendiğini kanıtladı ve kapalı formülü C6Ü6 olan benzenin halka biçiminde birleşmiş bir yapısı olduğunu çözdü. Yapı kuramına dayanarak varlığı düşünülen bileşiklerin bireşimsel olarak üretilebilmesine yönelik özel yöntemler geliştirildi; yapısı bilinmeyen doğal ya da yapay bileşiklerin iç yapılarını çözmek amacıyla da tam tersi bir yol izlenerek bunların yapılan sistemli bir biçimde ve aşamalı olarak parçalanarak bulundu.
Kekule’nin buluşu aromatik karbon kimyasının hızla gelişmesini olanaklı kıldı. F. Wöhler, siyanür bileşikleriyle çalışırken üreyle formülü aynı olan amonyum siyanatı bireşimledi. Biri mineral, öbürü hayvansal kökenli olan her iki ürün de aynı elementlerin aynı sayıdaki atomlarından oluşuyordu. Bu buluşla izomerleşme olgusu ortaya çıktı ve inorganik kimya ile organik kimya arasındaki farklılık ortadan kalktı.[6]
1960 yılına kadar bilinen elementlerin sayısı 103’tü. Bugün ise bilinen element sayısı 107’dir. Fakat bütün özellikleri bilinen element sayısı sadece 95’tir. Diğerlerinin sadece atom ve kütle numaraları bilinmektedir. Doğada mevcut olan element sayısı da yaklaşık 93’tür. Diğerleri laboratuarlarda sentetik olarak elde edilmiştir. Tabiatta olan elementlerin 30 kadarı serbest halde, yani diğer elementlerden herhangi biriyle birleşmemiş halde bulunabilir. Bunlar aktif olmayan, yani normal şartlarda reaksiyon verme kabiliyeti çok az olan maddelerdir. Platin, altın, gümüş, bakır, moleküler azot vs. bunlara örnektir. Oksijen çok aktif olduğu halde, O2 şeklinde atmosferde bol miktarda bulunur. Fakat bileşik halinde suda, kayalarda ve deniz içindeki minerallerde de bol miktarda bulunur. Yer küresinde % 46,6 oksijen, % 27,72 silisyum, % 8,13 alüminyum, % 5 demir, % 3,63 kalsiyum, % 2,83 sodyum, % 2,59 potasyum ve % 2,09 magnezyum bulunmaktadır. Bunların toplamı % 98,5 kadardır. Diğer elementlerin tamamı da yer küresinin % 1,5 kadarını teşkil eder. Oda sıcaklığında on bir element gaz, altı element de sıvı haldedir.[9]
Kaynaklar
- soru-cevap.turkcebilgi. com/12476/rss. a sp
- astroset.com/yasam/filosofia/f8. h tm
- aymelek.site40.net/1unite-konu. d oc
- gizliilimler.tr.gg/Simya-h-nın-Tarihi. h tm
- cevsar.googlepages.com/kimya9. s wf
- gizliilimler.tr.gg/Kimya-h-nın-Tarihsel-Gelişimi-. h tm
- derslikteyiz.blogcu.com/madde-nedir-maddenin-gecmisi-yeryuzundeki-maddelerin-yuzdeleri_28346831. h tml
- msxlabs.org/forum/soru-cevap/273057-element-kavraminin-tarihsel-gelisimi-hakkinda-bilgi-verebilir-misiniz. h tml
- Yeni Rehber Ansiklopedisi, “Element” maddesi, İstanbul 1994, c.6.
Bir yanıt yazın