Hassiyum Nedir, Özellikleri Nelerdir?

Hassiyum, en yoğun element olduğu tahmin edilen sentetik bir elementtir. Günümüze kadar gözle görülür miktarda hassiyum sentezlenemedi.

Hassiyum, doğada bulunmayan yapay bir elementtir. Süper ağır elementlerden biri olan hassiyum, sadece sentezlendiği laboratuarlarda bulunuyor. Günümüze kadar sadece 100 atomu üretilebildi. Çıplak gözle görülecek miktarda sentezlenemeyen hassiyumun gümüş renkli bir metal olduğu tahmin ediliyor. Çok kısa sürede bozunduğu ve gözlemlenecek miktarda elde edilemediği için laboratuar deneyleri dışında herhangi bir uygulaması ve kullanımı bulunmuyor. Keşfi ve isimlendirilmesi konusunda Rus ve Alman bilim adamları arasında tartışmalara konu olmuştur. İsmini Federal Almanya’nın Hessen eyaletinin eski adından almıştır. Hassiyumun bilinen en yoğun element olan osmiyumdan iki kat daha yoğun olduğu tahmin ediliyor. Yeterli miktarda sentezlenebilseydi birçok uygulamanın yapıtaşı olabilecek kapasitede olduğu düşünülen hassiyumu tanımak isterseniz makalemizi okumanız yeterli…

(Hassiyumun keşfedildiği Hessen eyaletindeki Ağır İyon Araştırmaları Enstitüsü)

Tarihçesi

Hassiyum, 1984 yılında Peter Armbruster ve Gottifried Munzenber liderliğindeki bir grup Alman bilim adamı tarafından keşfedilmiştir. Hassiyumun keşif ve isimlendirme hikâyesi diğer transfermiyum elementleri gibi tartışmalıdır. Aynı dönemde Sovyet ve Alman bilim adamları tarafından sentezlenen hassiyum üzerinden yıllar süren tartışma yaşanmıştır. Hassiyumun kimyasal özelliklerinden daha çok keşfi ve isimlendirmesi ile ilgili yaşanan bu tartışmalara göz atalım:

Eski Sovyetler Birliği’nde (Rusya) Moskova yakınlarındaki Dubna kasabasında Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü’nde (JINR) görevli Yuri Oganessian ve Vladimir Utyonkov başkanlığındaki bir grup bilim adamı, 108 numaralı elementi sentezlemek için 1978 yılında bir dizi deney ve araştırma çalışması başlattı. İlk deneylerinde başarısız olan Rus ekip, 5 yıl sonra deneyi tekrarladı. 1983 yılına kadar sürdürdükleri çalışmalarda Hassiyum-263 atomu üretmeyi başardılar. İlk deneylerinde Hassiyum-264 ve Hassiyum-270 izotopları ile ilgili topladıkları kanıtlar yetersizdi. Daha sonra devam ettirdikleri çalışmalarda bu izotopların da başarılı bir şekilde sentezlendiği doğrulandı.

Aynı tarihlerde Almanya’nın Hessen eyaletine bağlı Darmstadt bölgesinde konuşlu bulunan Ağır İyon Araştırmaları Enstitüsü’nde (Gesellschaft für Schwerionenforschung – GSI) görevli Peter Armbruster ve Gottifried Munzenber başkanlığındaki bir grup bilim adamı, 108 numaralı elementin sentezi için çalışma yaptı. Alman ekip, Kurşun-208 hedefinin Demir-58 atomları ile bombardımanı sonucu oluşan füzyon reaksiyonunda Hs-265 izotopunu elde etmeyi başardı. Alman ekip, 1984 yılında çalışmalarını rapor haline getirerek yeni bir keşif iddiasında bulundu ve sentezledikleri elementin adını “hassium” olarak önerdi.

Tartışmalar da bu noktada başladı. Rus ve Alman bilim adamları keşif iddialarında ısrar etti. Bunun üzerine Uluslararası Temel ve Uygulamaları Kimya Birliği (IUPAC) devreye girdi. IUPAC bünyesinde özel olarak kurulan Transfermiyum Çalışma Grubu (TWG), 1992 yılında Alman bilim adamlarının keşif iddiasını “daha detaylı ve inandırıcı” bularak kabul etti. Ancak IUPAC, 108 numaralı element için Almanya’nın Hesse eyaletinin adının verilmesini uygun bulmadı. IUPAC, 1994 yılında Alman fizikçi Otto Hahn onuruna önce “hahnium” ismini ve “Hn” sembolünü, daha sonra “ottohahnium” ismini ve “Ah” sembolünü önerdi. IUPAC’ın keşif onayı Rusları, isim önerileri de Almanları öfkelendirdi. Bunun üzerine Almanlar 1995 yılında bütün yayınlarında ve bilim dünyasında “hassium” adını kullanmaya başladı. Amerikan Kimya Topluluğu (ACS) da, Alman bilim adamlarına destek verdi. Son olarak 1997 yılında IUPAC bir karar alarak 104 ila 109 numaralı elementleri keşfedenlerin isimlendirme önerilerini kabul etti.

“Hassiyum” kelimesi, Batı Almanya’nın Hessen eyaletinden esinlenilerek türetilen bir sözcüktür. Hassiyumun keşfedildiği laboratuara ev sahipliği yapan Hessen, Federal Almanya Cumhuriyeti’nin güney batısında yer alan bir eyalettir. Eski bir Prusya devleti olan Hessen’in Latince eski adı “Hassia”dır. “Hassiyum” elementi de “Hassia”dan türetilmiştir. Hassiyum bir dönem, “eka-osmiyum” ve “unniloctium” olarak da adlandırıldı.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri 

Hassiyumun kimyasal sembolü “Hs”dir. Atom numarası 108, atom ağırlığı 269’dur. Yoğunluğu tahmini olarak 41 grcm3’tür. Periyodik tablonun 8-B grubunda, geçiş metalleri element serisinde yer alan süper ağır yani transaktinit elementlerden biridir. 6-D geçiş metalleri serisinin altıncı üyesidir. Görünümü gümüşî veya metalik gri olarak tahmin ediliyor. Tam olarak bilinmese de yeterli miktarda üretilebilirse parlak metalik bir görünüme sahip olacağı varsayılıyor. Oda sıcaklığında ve normal basınçta yoğun bir katı metal olduğu öngörülüyor. Enerji seviyesi başına elektronları tahmini olarak “2, 8, 18, 32, 32 14, 2” şeklindedir. Hassiyumun 8, 6, 5, 4, 3 ve 2 oksidasyon durumları sergilemesi bekleniyor. Kristal yapısı hekzagonal olarak tahmin edilen hassiyumun atom yarıçapı 126 pm, kovalent yarıçapı 134 pm olarak öngörülüyor. Hassiyum atomlarının çekirdeğinde 108 proton bulunmaktadır.

Hassiyumun homologu osmiyum ve platin grubu elementlerle benzer özellikler sergileyeceği varsayımı hâkim. Havadaki oksijen ile uçucu bir tetraoksit oluşturmak için reaksiyona girebileceği öngörülüyor. Hassiyum oksidin, osmiyum oksitten daha yüksek bir sıcaklıkta yoğunlaşacağı bekleniyor. Bu da osmiyumdan daha az uçucu olduğunu gösteriyor. Aynı zamanda yüksek erime noktasına sahip olduğu, altıgen yapıda kristalleştiği tahmin ediliyor.

Hassiyum, bugüne kadar gözlemlenebilecek ve incelenebilecek miktarda sentezlenemedi. Bu sebeple birçok özelliği bilinmiyor. Bilinen özellikleri de grubundaki veya bölgesindeki diğer elementlerin özelliklerinden yola çıkılarak tahmin edilmiştir. Hassiyumun değerleri net olarak belirlenemeyen bazı özellikleri şunlardır; Erime noktası, kaynama noktası, elektronegatifliği, yükseltgenme basamağı, ergime ısısı, buharlaşma ısısı, elektrik direnci, radyoizotopları, oksidasyon durumları, iletkenliği, sertlik değerleri…

İzotopları

Hassiyum, doğada bulunmaz. Laboratuvar ortamında elde edilebilen, sentetik ve radyoaktif bir elementtir. Hassiyumun bugüne kadar hepsi radyoaktif olan 12 izotopu biliniyor. Hiçbiri kararlı değildir. Bu izotopların kütle numaraları 263 ila 277 arasında değişiyor. Bu izotoplarının çoğu milisaniyeler ve saniye arasında alfa çürümesi ile bozunur, bazıları spontan fisyona uğrar. En ağır izotopları Hs-265, Hs-267 ve Hs-269’un metastabil durumları bilinmektedir.

En kararlı izotoplarından Hs-269’un yarılanma ömrü 27 saniyedir. 3,6 saniye yarılanma ömrüne sahip Hs-270 izotopu ise, nükleer kararlılığa sahip olduğu için önemli bir izotoptur. Hs-265 izotopu çok kararsızdır, 2 milisaniyelik yarılanma ömrüne sahiptir. Hs-277’in yarılanma ömrü yaklaşık 11 milisaniyedir. Bazı izotoplarının yarılanma ömürlerinin dakika veya saatlerle ifade edilen yarılanma ömürleri olduğu tahmin ediliyor. Örneğin, Hs-276’nın 1,1 saat ile en uzun yarılanma ömrüne sahip olduğu öngörülüyor. 

(Hessen'deki enstitüde kimyasal deneyler için kullanılan bir parçacık hızlandırıcı...)

Bunları Biliyor Musunuz?

• Hassiyum, gözlemlenebildiği kadarıyla elementler arasında en çabuk bozunan elementtir. İzotoplarının yarılanma ömürleri çok kısadır, çok çabuk bozunurlar. Bu sebeple gözlemlenebilir izolasyonu sağlanamamıştır, belki de hiçbir zaman sağlanamayacaktır.
• Bugüne kadar hassiyumun gözlemlenen 7 atomunun kimyasal ayrımı ve karakterizasyonu yapılabilmiştir. Toplam 100 atomu sentezlenebilmiştir.
• Araştırmacılar, gözlemlenebilir numunelere sahip olmamasına rağmen, hassiyumun, 8. gruptaki osmiyum gibi daha ağır elementlere benzer şekilde davranması gerektiğini teorik olarak ortaya koyuyor. Aynı gruptaki elementler arasında en katı element olduğu varsayılıyor.
• Kimyasal özellikleri bakımından benzerlik taşıdığı osmiyumla arasındaki farkların relativistik (ışık hızına yakın bir hızda maddenin yaydığı parlaklık) etkilerden kaynaklandığı olasılığı üzerinde duruluyor.
• Tahminler doğruysa elementler arasında bilinen en yoğun element hassiyumdur. Hassiyumun 41 grcm3 olan yoğunluğu ile bilinen en yoğun element olan osmiyumdan yaklaşık iki kat daha yoğun olabileceği öngörülüyor. Osmiyumun oda sıcaklığındaki yoğunluğu 22,6 grcm3’tür.
• Hs-270 izotopunun çekirdekleri “sihirli sayılar” olarak bilinen sayılarda nötron ve proton içerir. Deforme olmuş çekirdekler için 108 proton ve 162 nötron sayısı “sihirli sayı” olarak kabul ediliyor. Bu izotop, sihirli sayılar sebebiyle daha düşük bozunma enerjisine sahiptir. Bu sebeple nükleer kararlılığa sahip olan Hs-270, ilgi çekici bir izotop olarak görülür.
• Hassiyumun insanlar, hayvanlar ve bitkiler üzerinde bilinen bir biyolojik rolü bulunmuyor. Radyoaktivitesi sebebiyle toksik veya kanserojen olabileceği değerlendiriliyor. Çevre için de tehlikeli olabileceği varsayılıyor.
• Hassiyumu keşfeden Alman ekip, aynı çalışmada “bohriyum” elementini de keşfetmiştir.
• Sovyet bilim adamlarından Victor Cherdyntsev, 1968 yılında molibdenit minerali örneğinde doğal olarak hassiyum bulunduğunu iddia etti; ancak bu iddia doğrulanamadı. Bilim adamları, hassiyumun dünyada primordiyal (herhangi bir yapının ilk oluştuğu şekil) şeklinde bulunmadığını varsayıyor. Bununla birlikte daha uzun ömre sahip nükleer izomer veya izotoplarının az miktarda doğada bulunabileceği iddiaları da var.