Yüksek zenginleştirilmiş uranyum tableti

Zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki Uranyum-235 (kim. sembol 235U) oranı belirli yöntemlerle doğal seviyelerin üzerine çıkartılmış uranyum karışımıdır. Doğada bulunan toplam uranyum elementinin %99.284′u Uranyum-238 (kim. sembol 238U) izotopundan oluşur. Zincirleme fisyon gerçekleştirme kabiliyeti bulunan tek uranyum izotopu olan Uranyum-235′in tüm uranyum rezervleri içerisindeki payı yanlızca %0.72′dir. Bu yüzden nükleer yakıt amaçlı olarak kullanılabilmesi için 235U izotopunun uranyum karışımı içerisindeki oranı arttırılmalıdır.

Zenginleştirilmiş uranyum, hem sivil amaçla elektrik üretimi için kullanılan reaktörler hemde askeri amaçlı nükleer silahlar ve harp başlıkları için kullanılan kritik bir yakıttır. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı dünyadaki tüm uranyum kaynaklarını ve zenginleştirme tesislerini gözlem altında tutarak bu kaynağın barışçıl amaçla kullanılıp kullanılmadığını denetlemekle görevlidir. ABD’nin Manhattan Projesi döneminde zenginleştirilmiş uranyuma, iligili nükleer tesislerin bulunduğu Oak Ridge (+alloy / alasim) isminden esinlenilerek oralloy kod adı verilmiştir. Bu kodisim günümüzde de endüstrinin uzmanları tarafından yer yer kullanılmaktadır. 2007 senesi itibariyle dünyada nükleer silah üretimi, askeri deniz ulaşımı ve az sayıdaki araştırma reaktörleri için yaklaşık 2,000 ton zenginleştirilmiş uranyum üretilmiştir. Zenginleştirilme işleminden arta kalan Uranyum-238′e indirgenmiş veya Zayıflatılmış Uranyum denir. Zayıflatılmış uranyum doğal uranyumdan daha az radyoaktiftir ve özellikle sert zırhların ve zırh delici mermilerin üretiminde veya metal sanayiinde yoğunluk olarak yüksek alaşımların üretimi ve işlenmesinde kullanılmaktadır.

Az zenginleştirilmiş uranyum

Az zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki 235U konsantrasyonu %0.9 ila %2 arasında olan uranyum yakıtıdır. Bu yakıt günümüzde CANDU gibi ağır su ile çalışan reaktörlerde kullanılan doğal uranyumun yerini almaktadır. Geri kazandırılmış uranyum, bir başka az zenginleştirilmiş uranyum sınıfıdır ve hafif sulu reaktörlerde kullanılan nükleer yakıtın yeniden işlenmesi ile elde edilir.

Orta zenginleştirilmiş uranyum

Orta zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki 235U konsantrasyonu %2 ila %20 arasına çıkartılmış uranyum yakıtıdır. Özellikle hafif sulu reaktörlerde ve sivil/askeri araştırma reaktörlerinde kullanılır.

Yüksek zenginleştirilmiş uranyum

Yüksek zenginleştirilmiş uranyum, içeriğindeki 235U veya 233U konsantrasyonu %20′den daha yüksek olan uranyum yakıtıdır. Nükleer silahlarda bulunan zincirleme fisyon yaratmaya uygun yakıt genellikle %85 veya daha fazla 235U içerir. Bu orana bazen silah düzeyi uranyum da denir. Teoride bir nükleer silah %20 düzeyinde 235U’den oluşan yakıtla da üretebilir, ancak bu verimsiz bir orandır. Yüksek zenginleştirilmiş uranyum, ayrıca hızlı nötron reaktörleri, uçak gemileri ve balistik denizaltılar gibi deniz araçlarını itmede kullanılan reaktörlerde yakıt olarak yer almaktadır.

Periyodik tablonun III B grubundaki aktinitler serisinde yer alan radyoaktif kimyasal element. Yoğun, sert ve gümüş beyazı renginde, demir görünüşünde bir metal olan uranyum tabii elementler arasında atom ağırlığı en yüksek olanıdır. Kimyada “U” sembolüyle gösterilir. Atom ağırlığı 238,2 atom numarası 92 dir. 1800 derecede ergir, atomsal parçalanmada radyumu verir.

1789’da M. H. Klaproth tarafından keşfedilen uranyum E.M. Peligot tarafından 1841 yılında uranyum-4-oksitten (UO2) izole edildi. 1896’da Henri Bucquerel uranyumun radyoaktif bir element olduğunu keşfetti. 1934’te Fermi ve çalışma arkadaşları uranyumun ß-ışıması yaptığını buldular. 1938’de Hahn ve Strassmann uranyumu nötronla bombardıman ederek daha hafif elementler elde ettiler. 1939’da Fermi, uranyumun çekirdek reaksiyonlarının zincir reaksiyonları olduğunu söyledi. 1939 yılında araştırmacılar U235’in fisyon reaksiyonu verebileceğini gösterdiler. 1942’de nükleer zincir reaksiyon yapıldı. Uranyumdan yapılmış atom bombası 1945’te kullanıldı.

Bulunuşu

Diğer elementlere göre az bulunan uranyumun dünyadaki mevcut miktarının 1014 ton olduğu tahmin ediliyor. Yaklaşık ve ortalama olarak her bir gram kayada 4×10-6g uranyum vardır. Deniz suyu milyarda üç nispetinde uranyum ihtiva eder. Canlı maddelerin bünyesi ağırlıklarının % 10-4 ila % 10-9 arasında uranyum bulundururlar. Uranyum minerallerinden uraninit % 45-85, piçblend % 60, autinit % 45-56, karnotit % 50-55 uranyum ihtiva ederler.

Çok miktar cevher çıkarılmasına rağmen elde edilen uranyum miktarı oldukça azdır. Mesela ton başına 1 ile 2,5 kg U3O8 elde edilmektedir.

Özellikleri: Uranyum 3+, 4+, 5+ ve 6+ olmak üzere dört oksidasyon kademesine sahiptir.

Atom numarası 92, atom ağırlığı 238,03’tür. 1132°C’de erir, 3818°C’de kaynar. Yoğunluğu 19,06 g/cm3tür. Uranyum 0,68°K’de süper iletken olup oldukça aktif bir metaldir. Oda sıcaklığında hava teması ile hemen sarı, bir müddet sonra tamamen siyah renk alır. Azot, karbon monoksit, karbon dioksit ve diğer gazlarla reaksiyon verir. Bu sebepten uranyum laboratuvarda asal (soy) gazların saflaştırılmasında kullanılır.

Beş çeşit oksidi vardır. Bunlardan UO2 kahverengi, U3O8 yeşilimsi siyah ve UO3 sarıdır. Tabiatta üç izotopu vardır. Bunlar U-238 (% 99,27), U-235 (% 0,72) ve U-234 (% 0,006)tür.

Bu izotopların hepsi radyoaktif olup alfa ışıması yaparlar. İzotopların yarılanma müddetleri sıra ile 4,5×109 yıl, 7,1×108 yıl ve 2,48×105 yıldır. Uranyum izotoplarının yarı ömürleri çok uzun olduğundan, bazı uranyum ihtiva eden kayaçlarda uranyumun son bozunma ürünü olan kurşunun ölçülmesiyle dünyanın yaklaşık yaşı tayin edilir. Suni olarak elde edilen diğer izotopların yarılanma süreleri oldukça kısadır. Suni olarak elde edilen, kütle numaraları 227 ile 240 arasında olan uranyum izotopları genel olarak yine alfa ışıması yaparlar. Yalnız bunlardan U-237, U-239 ve U-240 izotopları ß ışıması yaparlar. U-238 tabii uranyum radyoaktif bozunma sırasının ana elementidir. U-235 den ise aktinyum bozunma sırası doğar.

Elde edilmesi

Minerallerinden başlayıp metalik uranyum elde edilmesi çeşitli basamaklardan geçer. Ancak uranyumun elde edilme metotlarının bir kısmı gizli tutulmaktadır. Ayrıca çok çeşitli minerallerden elde edildiği için çok ayrı metodlar da vardır. Genel olarak filiz önce konsantre (uranyumca zengin) hale getirilir, sonra kavurma ve yıkama yapılır. Kavurma ile filiz; gümüş, arsenik, karbonat, kükürt ve antimon uranyumdan ayrılacak şekle getirilir; sonra, mineraldeki uranyumu çözünen bir bileşik haline getirmek için ya asitle veya alkali ile yıkamaya tabi tutulur. Yıkama sonunda elde edilen uranyum tuzlarından metalik uranyum elde edilir. Bu iş oldukça zordur. Çünkü uranyumun reaksiyon verme kabiliyeti oldukça yüksektir.

Kullanılışı

Atom enerjisi üretiminde kullanılmadan önce uranyumun çok az bir pratik uygulaması vardır. Seramiklerde, fotoğrafçılıkta, kimyevi reaksiyonlarda katalizör olarak ve daha birkaç işlemde kullanılmasına rağmen, bütün bu uygulamalar uranyumun ayrı bir element olarak istihsalini gerektirmiyor ve uranyum radyum endüstrisinin bir yan ürünü olarak üretiliyordu. Nükleer enerjinin kullanımında uranyum uygulaması, durumu tamamen değiştirdi: Uranyum asıl mamul, radyum ise oldukça daha az önemli bir yan ürün durumuna geçti.

Bütün uranyum izotopları nükleer yakıt olarak kullanılabilir. Tam bir parçalanma sağlanırsa bir paund (yaklaşık 454 gr) yakıt 10.000 kilowatt-saat enerji verir. Bu büyük miktardaki enerjinin kontrollu şartlar altında kullanılması çalışmaları sürdürülmekte ve bir sonuca ulaşma konusunda ümitli bulunulmaktadır.

Normal izotopik kompozisyonu ile tabii uranyum, nükleer reaktörlerde kullanılabilir. Buralarda parçalanarak enerjiye dönüştürülür. Bu işlemde uranyumun bir kısmı plutonyuma dönüşür. Bu da zincirleme patlama reaksiyonlarında kullanılabilir. Tabii uranyumun kendisi patlayıcı olarak kullanılamaz. Fakat U-235 izotopu ondan ayrılarak, plutonyum gibi, patlamalı reaksiyonlar meydana getirmek üzere kullanılabilir. (Bkz. Nükleer Enerji)

Atom numarası: 92 Simge: U Kütle numarası: 238.03 Kaynama Noktası (C): 3818 Erime Noktası (C): 1132 Yoğunluk: 19.07 Buharlaşma Isısı: 110 Kaynaşma (Füzyon) Isısı: 2.7 Elektriksel iletkenlik: 0.034 Isıl iletkenlik: 0.064 Özgül Isı Kapasitesi: 0.028

ABD’li bilim adamları “mucize madde” olarak adlandırılan “aerojel”i geliştirdi. Bu maddenin özellikleri sizi de çok şaşırtacak.

ABD’li bilim adamları, dünyanın en hafif katı maddesi olmasına rağmen yüksek ısıya dayanıklılığı nedeniyle ’mucize madde’ olarak adlandırılan “aerojel”i geliştirdi. Madde, silikonun suyunun alınması ve içine karbodioksit yerleştirilmesiyle üretiliyor. Uzmanların “donmuş duman” adını verdikleri aerojel, kurşun geçirmiyor, 1 kilogram dinamitin patlamasından etkilenmiyor ve 1300 dereceye kadar sıcaklıktan ve -120 dereceye kadar soğuktan koruyabiliyor.

Nerelerde kullanılacak?

Aerojel, üzerinde bulunan ve büyüklüğü milimetrenin milyarda biri olan milyonlarca delik sayesinde sünger vazifesi de görüyor. NASA, Mars’a göndereceği astronotların kıyafetlerini bu maddeden yapmayı. Patlamaya dayanıklı olması nedeniyle ev yalıtımlarında ve zırhlı araçlarda kullanılması düşünülüyor. Ayrıca aerojelin tenis raketlerinden, otomobil tamponuna, amortisörlerden kurşun geçirmez yeleğe kadar birçok alanda rol oynayacağı düşünülüyor. Maddenin başarısızlığa uğradığı tek ise moda sektörü oldu. Hugo Boss’un bu maddeyi kullanarak hazırladığı ceketler, aşırı sıcak tuttuğu gerekçesiyle piyasadan çekildi.

Periyodik cetvel ya da Periyodik tablo, kimyasal elementlerin sınıflandırılmasına yarayan tablodur. Ondan önce de bu yönde çalışmalar yapılmış olmakla birlikte, icadı genellikle Rus kimyager Dmitri Mendeleev’e maledilir. (1869) Mendeleev, tabloyu, atomların artan atom ağırlıklarına göre sıralandıklarında belli özelliklerin tekrarlanıyor olmasından hareketle oluşturdu.

De Chancourtois, “Elementlerin özellikleri sayıların özellikleri ile ilişkilidir” dedi ve her yedi elementte bir özelliklerin tekrarlandığının farkına vardı. Bu tablo kullanılarak birkaç metal oksidin stokiyometrisi önceden tanımlanabildi. Ne var ki bu cetvel üzerinde elementlerden başka bazı iyonlar ve elementler de yer alıyordu.

Elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerindeki benzerliklerin araştırılması fizik ve kimyacıları ilgilendirmiştir. Gerçi benzer özelliklerdeki elementlerin sıralanabilmesi için bilinen elementlerin özelliklerinin öncelikle ortaya konulması gerekir. Altın, gümüş, kalay, bakır, kurşun ve cıva gibi elementler eski çağlardan beri biliniyordu. Bir elementin ilk bilimsel olarak bulunması 1649 yılında Henning Brand’ın fosforu bulmasıyla başlar. Bundan sonraki 200 yıl boyunca elementler ve onları bileşikleri hakkında kimyacılar tarafından pekçok bilgi elde edildi. Bununla beraber 1869 yılına kadar toplam 63 element bulunabilmişti. Bilinen elementlerin sayısı arttıkça, bilim adamları elementlerin özelliklerinin belli kalıplara oturduğunu anlamaya başladılar.

1817 yılında Johann Dobereiner benzer kimyasal özellikler sahip olan stronsiyum, kalsiyum ve baryuma bakarak, stronsiyumun atom ağırlığının kalsiyum ve baryum atom ağırlıklarının ortasında olduğuna dikkat çekti. 1829 yılında klor, brom ve iyot üçlüsünün de benzer özellikler gösterdiği bulundu. Yine benzer davranış lityum, sodyum ve potasyum için de gözleniyordu. 1829 ve 1858 yılları arasında bu konuda pek çok araştırma yapıldı. Bu sırada halojenler grubuna katıldı. Oksijen, kükürt, selenyum ve tellür bir grubun üyesi olarak düşünülürken azot, fosfor, arsenik, antimon ve bizmut başka bir grup içine yerleştirildiler.

İlk periyodik tabloyu oluşturma şerefi Fransız bilim adamı A. E. Beguyer de Chancourtois’e düştü. De Chancourtois, silindirin çevresine 16 kütle birimleri yerleştirerek elementleri buraya oturttu. Benzer özelliklerdeki elementler bu silindir üzerinde düşey satırlarda gruba ayırmıştı. Atom ağırlıkları sekizin katı kadar olan elementlerin özellikleri benzerdi. 1864 yılında yazılan bir yazıda Newlands bunu Oktav kanunu (Law of Octaves) olarak tanımladı. Bu kanuna göre herhangi bir element tablodaki sekizinci elementle benzerlikler gösteriyordu.

 
Dmitri İvanoviç MendeleevGenelde periyodik tablonun babası olarak Alman bilim adamı Lother Meyer ve Rus bilim adamı Dmitri Mendeleev kabul edilir. Her ikisi de birbirinden habersiz olarak dikkate değer benzer sonuçlar ürettiler. Mendeleev atomların artan atom ağırlıklarına göre sıralandıklarında belli özelliklerin tekrarlandığını görmüştür. Daha sonra elementleri tekrarlanan özelliklerine göre alt alta sıralayarak ilk iki periyodu yedişer, sonraki üç periyodu ise onyedişer element içeren bir periyodik sistem hazırlamıştır. Mendeleev’in hazırladığı periyodik sistemde bazı yerleri henüz keşfedilmemiş elementlerin olduğunu düşünerek boş bırakmıştır. Daha sonra bulunan skandiyum, galyum, germanyum elementleri tablodaki boşluklara yerleşmişlerdir.

1895 yılında Lord Rayleigh, kimyasal olarak inert yeni bir gazı (argon) keşfettiğini bildirdi. Bu element periyodik tabloda bilinen hiçbir yere oturtulamadı. 1898 yılında William Ramsey bu elementin klor ile potasyum arasında bir yere konulabileceğini önerdi. Helyumda aynı grubun bir üyesi olarak düşünüldü. Bu grup elementlerinin değerliklerinin sıfır olması nedeniyle sıfır grubu olarak adlandırıldı.

Mendeleev’in periyodik tablosu her ne kadar elementlerin periyodik özelliklerini gösterse de neden özelliklerin tekrarlandığı konusunda herhangi bir bilgi vermemektedir.

1911 de Ernest Rutherford atom çekirdekleri alfa parçacıklarının saçılması deneyiyle çekirdek yükünün belirlenebileceğini gösterdi. Rutherford’un gösterdiği diğer bir şey bir çekirdeğin yükünün atom ağırlığı ile orantılı olduğuydu. Yine 1911 de A. Van den Broek bir seri çalışmasıyla elementlerin atom ağırlıklarının atom üzerindeki yüke yaklaşık eşit olduğunu gösterdi. Bu yük daha sonra atom numarası olarak tanımlandı ve periyodik tablodaki elementleri yerleştirmede kullanıldı. 1913 de Henry Moseley bir grup elementin X-ışınlar spektrum çizgilerin dalga boylarını ölçerek, atom numarası ile elementlerin X-ışınları dalga boylarının ilişkili olduğunu gösterdi. Bu çalışma Mendeleev, Mayer ve diğerlerinin yaptığı gibi atom ağırlıklarını temel seçmedeki yanlışlığı gösteriyordu.

Fakat neden periyodik özellikler gözleniyor sorusunun yanıtı ise Niels Bohr un elementlerdeki elektronik yapıyı incelemesiyle başlar diyebilir.

Periyodik tablodaki en son büyük değişiklik, 20. yüzyılın ortalarında Glenn Seaborg’un çalışmasıyla ortaya çıktı. 1940 da plutonyumu bulmasıyla başlayan araştırması, 94 den 102 ye kadar olan tüm uranyum ötesi elementlerin bulmasıyla sürdü. Periyodik tablodaki lantanit serisinin altına aktinitler serisini yerleştirdi. 1951 de Seaborg bu çalışmaları ile kimyada Nobel ödülünü kazandı. 106 nolu element seaborgiyum (Sg) olarak adlandırıldı.

Periyodik özellikler

Bir periyotta soldan sağa doğru gidildikçe,

- Proton, nötron sayıları ve kütle numarası artar.
- Atom numarası artar.
- Değerlik elektron sayısı artar.
- Elektron alma isteği (ametalik karakter) artar.
- Yörünge sayısı değişmez.
- Atom hacmi ve çapı azalır.

Bir grupta yukarıdan aşağıya inildikçe,

- Proton, nötron sayıları ve kütle numarası artar.
- Atom numarası artar.
- Değerlik elektron sayısı değişmez (Bu nedenle aynı gruptaki elementlerin kimyasal özellikleri benzerdir).
- Elektron verme isteği(metalik karakter)artar.
- Yörünge sayısı artar.
- Atom hacmi ve çapı artar.

Elementlerin periyodik çizelgesi

Periyodik tabloda herbir yatay sıraya Periyot denir. Periyodik tabloda 7 tane periyot vardır. 1. periyot sadece 2 element içerir. Periyot numarası arttıkça periyottaki element sayısıda artar. Son periyot ise henüz tamamlanmamıştır. 2.ve 3. periyotlar 8, 4. ve 5. periyotlar 18 ,6. ve 7. periyotlar 32 elementlidir.

Maddenin dördüncü hali: Plazma

Katı, sıvı ve gaz artık klasik olarak bildiğimiz maddenin 3 halidir. Fakat bazı bilim adamları tarafından maddenin 4. bir hali olduğu dile getirilmektedir: plazma. İyonize gaz için kullanılan plazma kelimesi 1920 li yıllardan beri fizik literatüründe yer etmeye başlamıştır. Plazma fiziği 1950li yıllarda Van Allen kuşaklarının keşfi ile birlikte oldukça önemli bir alan olmaya başlamıştır. Işıma genelde plazmanın bir formu olarak düşünülmektedir.

Madde, değişik fiziksel koşullara maruz kaldıkça hal değiştirir. Örneğin buz H2 ve O’ nun düzenli biçimde sıralandığı bir katıdır, fakat eridiğinde sıvı forma dönüşür. Su molekülleri ısınmaya devam ederse buharlaşmaya başlar ve gaz haline dönüşür. Bu klasik durumlarda her bir atom için pozitif yük ve çekirdek etrafında dolanan elektronlardan kaynaklanan negatif yük birbirine eşittir. Herbir atom elektriksel olara nötrdür.

Eğer gaz halinden sonrada ısı verilmeye devam edilirse, buhar iyonlaşmaya başlayabilir: elektron atomdan kaçmak için yeterli enerji elde etmiş olabilir. Atom bir elektronunu eksik olacak ve net bir pozitif yüke sahip olacaktır. Şimdi bu atomu artık iyon olarak adlandırabiliriz. Yeterince ısıtılmış gaz içinde iyonlaşma defalarca tekrarlanır ve servest elektron ve iyon bulutları oluşmaya başlar. Fakat bazı atomlar nötr kalmaya devam eder. Oluşan bu iyon, elektron ve nötr atom karışımı plazma olarak adlandırılır.

Maddenin Beşinci Hali: Bose Einstein Yoğunlaştırması

Bir einstein bose gazının çok düşük sıcaklıktaki garip davranışı. Çok sayıda bosonun birbirlerini çekmeleri durumunda oluşur ve bunu yaparken her birinin serbest haldeki enerjilerinin toplamından daha az bir toplam enerjiye ulaşır.He ve süperiletkenlerde gözlemlenebilir.

Maddenin Altıncı Hali: Fermionik Yoğunlaştırma

Maddenin laboratuar ortamında elde edilmiş 6. halidir. elektrik iletimindeki kaybı azaltmaya yardımcı süperiletkenler konusunda sağlam bir adım oluşturulmuştur.

Her şey kimyasal maddelerden yapılmıştır ve yaptığımız işlerin çoğu kimyasal tepkimeleri içerir. Yemek pişirirken kimyasal tepkimeleri kullanırız. Yemek yedikten sonra, vücudumuzda bu yiyeceklerden besin değeri olanları alabilmek için karmaşık kimyasal tepkimeler olur. Otomobillerimizde yakıt olarak kullandığımız benzin düzinelerce farklı kimyasal maddelerin bir karışımıdır. Otomobili çalıştıran enerji bu karışımın yanmasıyla sağlanır. Ne yazık ki, benzinin yanmasıyla oluşan maddelerin bazılarının duman oluşumuna katkısı vardır. Modern toplumu rahatsız eden çevre sorunlarının çoğunun kimyasal kökenli olmalarına karşın, bu sorunları kontrol eden ve düzelten yöntemlerin büyük oranda kimyasal nitelikli olması da bir çelişkidir. O halde hepimiz şu ya da bu şekilde uygulamacı kimyacılarız, yani kimya herkesi ilgilendirir.

Kimya insanın merak ettiği ve uğraştığı birçok alanla ilişkili olduğu için, bazan “merkez bilim” olarak bilinir. Güneş pilleri, transistörler ve fiber optik kablolar gibi elektronik aletleri iyileştirmek için yeni maddeler geliştiren kimyacılar, kimyanın fizik ve mühendislikle ortak konuları üzerinde çalışırlar. Kanser ya da AİDS e karşı kallanılacak yeni ilaçlar geliştiren kimyacılar kimyanın farmakoloji ve tıp ile ortak alanlarında çalışırlar:

Çoğu kimyacılar kimyanın daha geleneksel alanlarında çalışırlar. Biyokimyacılar canlı organizmalarda oluşan kimyasal işlemlerle ilgilenirler. Fizikokimyacılar kimyanın tümüne yönelen temel soruları yanıtlayabilmek amacıyla, fizik ve kimyanın temel ilkeleriyle çalışırlar. Bu sorular şöyle örneklenebilir. Bazı maddeler birbirleriyle tepkimeye girerken neden bazıları tepkime vermez? Belirli bir kimyasal tepkime hangi hızla oluşur? Bir kimyasal tepkimeden ne kadar faydalı enerji üretilir? Analitik kimyacılar araştırmacıdırlar; kimyasal maddeleri ayırmanın ve tanımlamanın yollarını incelerler. Çevre bilimciler analitik kimyacıların geliştirdikleri yöntemlerin bir çoğunu kullanırlar. Organik kimyacılar dikkatlerini, diğer birkaç elementle birlikte, karbon ve hidrojen içeren maddeler üzerinde yoğunlaştırmışlardır. Maddelerin büyük çoğunluğu organik kimyasal maddelerdir. Organik ve inorganik kimyanın konuları bazı yönlerden çakışsalar da, inorganik kimyacılar karbon dışında kalan pekçok elementle ilgilenirler.
Kimya “gelişimini tamamlamış” bir bilim olarak düşünülse de kimyanın iç yapısı yanıtlanmamış sorular ve açıklanmamış olaylarla doludur. Modern teknoloji, olağanüstü özellikler taşıyan yeni maddeleri gerektirdiği için, kimyacılar da bu maddelerin üretimi için yeni yöntemler geliştirmelidirler. Modern tıp insan vücudunda özel işlevleri yerine getirebilecek ilaçlara gereksinim duymaktadır. Kimyacılar bu ilaçları basit başlangıç maddelerinden sentezleme yöntemlerini belirlemelidirler. Toplum, kirlilik kontrolunda geliştirilmiş yöntemlere, ender bulunan maddelerin yerini alabilecek şeylere, zehirli atıkların tehlikesiz bir şekilde yok edilmesine ve yakıtlardan enerji elde edilmesinde daha etkin yollara gereksinim duymaktadır.

Bilimdeki ilerleme bilim adamlarının çalışma şekillerine göre oluşur. Bunlar da doğru soruların sorulması, doğru yanıtları vermek için doğru deneylerin tasarlanması ve buluşların mantıklı açıklamalarla yorumlanmasıdır. Bilimsel yöntem daha ayrıntılı bir şekilde gelecek kesimde incelenecektir.

Kimya : 21. Yüzyılın Bilimi

Bu Çince karakterlerin Kimyadaki anlamı “Değişim Bilimi” demektir.

Kimya madde ve uğradığı değişikliklerle ilgili bir bilimdir. Temel kimya bilgisi biyoloji, fizik, jeoloji, ekoloji ve diğer bir çok konuda Öğrenciler için gerekli olduğundan kimya genellikle bir merkezi bilim olarak adlandırılır. Gerçekten de kimya yaşamımızın merkezidir; onsuz daha ilkel koşullarda, arabasız, elektriksiz, bilgisayarsız, CD’siz ve diğer birçok günlük konforlarımız olmaksızın daha kısa ömürlü yaşayacaktık.

Kimya çok eski bir bilim olmasına karşın, modern kimyanın kuruluşu, maddeyi daha küçük parçalara ayırarak ve bunun sonucunda bir çok fiziksel özelliklerini ve karakteristiklerini açıklamak için teknolojik ilerlemeler kaydeden bilim adamlarının olduğu on dokuzuncu yüzyıla yayılmıştır. Yirminci yüzyılda teknolojideki bu hızlı gelişme, çıplak gözle görülemeyen şeyleri incelemeye yardımcı olmuştur. Örneğin, bilgisayar ve elektron mikroskopları kullanarak kimyacı -kimyaya dayalı temel birimler olan – atom ve moleküllerin yapısını analiz edebilir ve kendine özgü Özellikleri olan ilaçlan ve çevre dostu tüketim ürünleri gibi yeni maddeler yapabilirler.

Yirminci yüzyılı bırakmaya hazırlanırken gelecek yüzyılda merkez bilminin görevinin ne olacağını sormak uygundur, Hemen hemen kesinlikle, kimya, bilim ve teknolojinin bütün alanlarında önemli rol oynamaya devam edecektir. Madde ve dönüşümleri ile ilgili konulara girmeden önce kimyacıların bugünlerde araştırma yaptığı sahaların bazılarını düşünelim (Şekil 1.1). Kimyaya giriş dersini almak için sebebiniz ne olursa olsun iyi bir bilginin toplum üzerinde ve kişisel olarak sizin üzerindeki etkisi sizi daha değerli kılacaktır.

Kaynak : Genel Kimya Petruccı ve R.Chang

Karboksilli asitlerin sodyum tuzlarına sabun denir. 2.5 mL 5 N sodyum hidroksit (NaOH) ve 2.5 mL su bir beher içerisinde ısıtılır. Köpürmeleri göz önüne alarak büyükçe bir beher seçilmelidir. Üzerine 45 g zeytinyağı, ayçiçeği yağı veya benzeri bir yağ eklenir. Düşük ısıda ısıtılır.

1 saat sonra 4 mL 5 N sodyum hidroksit daha eklenerek karıştırılır. 1saat daha ısıtıldıktan sonra 5 mL su ve 5 mL 5 N sodyum hidroksit çözeltisi eklenir. Hafif kaynayıncaya ısıtılır. 14 mL 5 N sodyum hidroksit daha eklenir ve gerekirse buharlaşan suyu telafi etmek için bir miktar daha su eklenir. Homojen bir pasta elde edilinceye kadar kaynatmaya devam edilir. Bundan sonra hızla karıştırılarak 125 mL sıcak su eklenir. Böylelikle macun kıvamında bir çözelti elde edilir. Son olarak kaynama sıcaklığında yaklaşık 5 g Sodyum klorür (NaCl) eklenir. Soğumaya bırakılır. Katılaşan sabun kütlesi kaldırılır ve altına yapışan bazik kalıntılar yıkanır ve kurutulur.

Ortaçağ

İslâm Dünyası’ndaki kimya çalışmaları, daha önce Hellenistik Çağ’da İskenderiye’de yapılmış olan simya çalışmalarından yoğun bir biçimde etkilenmiştir. Bu çalışmalar sırasında yavaş yavaş belirginleşmeye başlayan Yapısal Dönüşüm Kuramı’na göre, doğadaki bütün metaller, aslında bir kükürt-civa bileşimidir; ancak bunların iç ve dış niteliklerinde farklılıklar bulunduğu için, kükürt ve civa kullanmak suretiyle istenilen metali elde etmek mümkündür.

Bilindiği gibi, simyagerler, tarih boyunca, bu kurama dayanarak, kurşun ve bakır gibi nisbeten daha az kıymetli metalleri, altın ve gümüş gibi metallere dönüştürmek istemişlerdir. İslâm Dünyası’ndaki kimya çalışmaları da genellikle bu doğrultuda sürdürülmüştür.

Yine Müslüman simyagerlerin maksatlarından birisi de bu dönüşümü gerçekleştirecek el-İksir’i, yani mükemmel maddeyi bulmaktır. Mükemmele en yakın metal, altın olduğu için, genellikle bu çalışmalarda altının kullanıldığı görülmektedir. İksir, aynı zamanda sonsuz yaşamın kapısını aralayacak bir anahtar olarak da düşünülmüştür.

Simyagerler, Yeryüzü’ndeki metallerle Gökyüzü’ndeki gezegenler arasında da ilişki kurmuşlardır. Örneğin altın Güneş’le ve gümüş ise Ay’la eşleştirilmiş ve bu metalleri göstermek için Güneş ve Ay’a benzeyen simgeler kullanılmıştır. Bu simgeler, 18. yüzyıla kadar pek fazla değişmeden gelmiştir; günümüzdeki simgeler ise 18. yüzyıldan itibaren şekillenmeye başlamıştır.

Ortaçağ İslâm Dünyası’nda, simyayı benimseyenlerle benimsemeyenler arasında süregelen tartışmaların, kimyanın gelişimi üzerinde çok olumlu etkiler yaptığı görülmektedir. Çünkü bu tartışmalar sırasında, taraflar, görüşlerinin doğruluğunu kanıtlamak için, çok sayıda deney yapmış ve bu yolla deneysel bilginin artmasında önemli bir rol oynamışlardır.

Yeniçağ

Bu dönemde kimya alanında maddenin yapısına ilişkin deneysel çalışmalar başlamış ve özellikle Boyle, Mayow ve Hook gibi bilim adamları sayesinde yeni bir atom kuramı geliştirilmiştir.

Yakınçağ

Bu dönemde kimya, sanayinin belkemiği haline gelmiştir; ancak kimya çalışmaları sadece sanayide değil, tıp başta olmak üzere değişik bilim dallarında da önemli rol oynamıştır. Atom konusundaki çalışmalar, genetik ile ilgili çalışmaları ve canlıların temel maddesi konusunda yapılan araştırmaları büyük ölçüde etkilemiştir.

Bu dönemde çağdaş kimya, yanma olgusunu açıklayan Lavoisier tarafından kurulmuştur. Bu sayede Lavoisier, Filojiston Kuramı’nı yıkmış ve oksijeni bulmuştur.

Modern Kimyanın Doğuşu

15. yüzyıla dek kimya, eskiden beri bilinen kalıplarını bir türlü aşamamıştı. Bu kalıplaşma, efsanevi açıklamalarla ve ilkel reçetelerle örtülmeye çalışılıyordu. Kimya, halâ simya idi. 15. yüzyıldan itibaren simya, kıpırdamaya, kimya olmaya başladı.

Fosfor, bizmut, platin gibi yeni bulunan elementlerin gösterdikleri tipik özellikleri yeni açıklamalar istiyordu; öteyandan sürekli uzmanlaşan endüstri ve ticaret de kimya sanayinin yeni şeyler üretmesini bekliyordu. Güherçile, şap, yeşil vitriol (demir sülfat), vitriol yağı (sülfürik asit) soda gibi maddelerin üretiminin arıtırlması gerekiyordu. Bütün bunlar da eski kalıpları kırmayı ve bunu önleyen geçmişle hesaplaşmayı dayatıyordu.

Rönesans kimyacılarının tek ilgi alanı elbette madenler değildi. Georgius Agricola’nın 1556′da yayınlanan ve gelecek 200 yıl boyunca madencilik ve metalürji alanlarından çalışanların el kitabı olarak işlev gören on iki ciltlik dev eseri “De Re Metalllica” da maden ocaklarının yapımı, maden filizlerinin ocaklardan çıkarılması ve ocaklarda biriken suyun boşaltılması gibi konuların yanısıra metal işletmeciliğine ilişkin çok önemli bilgiler verilmektedir.

Onun izleyicilerinden Bernard Palissy (1510-1589), seramik üretimini; Glauber, cam, güherçile ve bazı boyaların üretimini geliştirdi. Bu sırada, yani 16. yüzyılda İran ve Çin, porselen (çini) ve çömlekçilikte Avrupa’dan öndeydi. Kumaş ve deri sanayiinde önemli olan şap, Avrupa için önemli bir üretim dalıydı.
Kimya alanındaki bir başka üretim alanı damıtmaydı. Damıtma, bir sıvı karışımının ısıtılması ve buharlaştırılarak bulunduğu karışımdan ayrılması ve yoğiunlaştırılarak yeniden elde edilmesidir. 15., 16. ve 17. yüzyıllarda Avrupasında kuvvetli alkollü içkiler içiliyordu. Onun için damıtma işlemi yaygın ve büyük bir üretim koluydu.

İçkiler, yalnızca aristokrasinin yemek alemleri için önem taşımıyordu; aynı zamanda cahil yerlilerin topraklarını ve vücutlarını da teslim almanın ikinci (birincisi baruttu) silahıydı.
Hava ya da daha genel olarak gazlar, 17. yüzyıl başına dek bir “ruh” ya da “kaos” olarak görülmüştü. Gaza “gaz” adını veren van Helmont (1577-1634) idi.

Helmont, Paracelsus’un izleyicilerindendi ve büyük bir deneyciydi. J. Bernal’a göre birinci sınıf bir dahiydi. Mevcut maddeler olarak sadece suyu ve havayı kabul ediyordu. O’nun görüşlerinin kaynağı eski İyonyalılardı. Ama o, felsefi bir varsayımdan çok deneysel souçlara dayanıyordu.

Su koyduğu bir kapta söğüt ağacı yetiştirdi ve yaşam için hava ve suyun alınmasının yeterli olacağını savundu. Kaosu gaz olarak o adlandırdı; kimyanın ileriki zaferlerinin yolunu aydınlattı. Ayaklanmalarla ve içsavaşlarla geçen bir dönemin ardından 17. yüzyılın ikinci yarısı bilimin gerçek doğuşuna tanıklık etti.