Kimyasal Elementler
2.000 yıl kadar önce Eski Yunanlılar, dünyadaki her şeyin, değişik miktarlarda bir araya gelen toprak, hava, ateş ve sudan oluştuğuna inanır ve bu dört maddeye “element” derlerdi. Bu düşünce, 1661’de İngiliz kimyacı Robert Boyle’un elementler için çok daha doğru bir tanım geliştirmesine kadar sürdü. Boyle’un bu tanımından bugün de yararlanılmaktadır. Böyle, elementleri, bilinen herhangi bir kimyasal ya da fiziksel değişim sonucunda daha basit herhangi bir şeye bölünemeyen maddeler olarak tanımladı. Bu nedenle o dönemlerde sudkostik (sodyum hidroksit) de bir element olarak kabul ediliyordu, çünkü sudkostik henüz daha basit öğelere ayrılmamıştı. Ama 1807’de Sir Humphry Davy, elektrik akımından yararlanarak sudkostiği üç ayrı maddeye, sodyum, oksijen ve hidrojene ayrıştırdı. Sodyum, oksijen ve hidrojen, bugüne kadar daha basit herhangi bir başka öğeye ayrıştırılamadığına göre birer element olarak kabul edilir. Gene bu tanıma göre, bakır ve çinkonun birlikte eritilmesiyle elde edilen pirinç, element değildir; ama bakır ve çinko elementtir, çünkü onlar da daha basit maddelere ayrıştırılamamışlardır.
Ama daha sonra edinilen bilgiler, Boyle’un tanımının bile tam doğru olmadığını göstermiştir; çünkü, bazı ağır elementlerin kendilerinden daha basit elementlere dönüşebildikleri görülmüştür. Örneğin radyum, zamanla bir dizi başka elemente dönüştükten sonra, sonunda kurşun haline gelir. Bu durum elementler için kısa ve basit bir tanım bulmayı olanaksızlaştırmaktadır; ama, bir elementin, ısıyla, elektroliz yöntemiyle ya da başka bir elementin etkisiyle, bir başka elemente dönüştürülmeyecek bir madde olduğunu söylemek az çok yeterlidir.
1800’e gelindiğinde bilinen element sayısı 20’nin biraz üzerindeydi; 1850’ye gelindiğinde bu sayı 60’a çıktı. 1869’da Rus kimyacısı Dimitriy İvanoviç Mendeleyev, henüz keşfedilmemiş bazı elementlerin var olduğunu öne sürdü ve bunların niteliklerini tanımladı. Mendeleyev, bilinen elementleri, bağıl atom kütlelerine göre sıralayarak düzenlediği bir listeden bu sonuca varmıştı. Bu liste, bugün periyotlar cetveli olarak bilinen tabloydu. Bu cetvelde, sekizinci elementin birincininkine benzer pek çok özelliği olduğu görülmekteydi; dokuzuncu İkinciyle benzer özelliklerdeydi ve bu böyle sürüp gidiyordu. Mendeleyev bu listeyi inceleyerek, bazı boşlukların olduğunu gördü ve bu boşluklardan kalkarak, henüz keşfedilmemiş elementler olduğunu, bunların yerlerini ve olması gereken özelliklerini tanımladı.
Daha sonraki keşifler, bütün elementlerin atomlarının, proton, elektron, nötron gibi bir dizi temel parçacığa ayrılabileceğini ortaya çıkardı. (Bu parçacıklardan her biri ayrı bir maddede anlatılmıştır.) Ama bu parçacıklar, varlıklarını ancak belirli bir süre için koruyabildiklerinden gerçek birer element olarak kabul edilmezler. Bu parçacıklar, normal kimyasal ya da fiziksel değişimler sonucunda değil, çok büyük miktarlarda enerji gerektiren ya da enerji salan değişimler sonucunda oluşurlar. Kısaca, kimyasal elementlerin tanımı, bütün bu keşiflerle değişmiş değildir.
Elementler bazen iki gruba bölünür: Metaller ve ametaller (metal olmayanlar). Metaller parlaktır; ısı ve elektriği iyi iletebilirler; pek çoğu dövülerek biçimlendirilebilir ya da tel halinde çekilebilir. Bakır, demir, kalay ve altın, metal element örnekleridir. Cıva, olağan oda sıcaklığında sıvı halde bulunan olağandışı bir metaldir. Metallerin tersine ametaller, kötü iletkendir; eğer katıysalar mat ve gevrek ya da kırılgandır. Karbon, kükürt, hidrojen gazı, oksijen gazı ve sıvı halde bulunan brom, ametal elementlerden bazılarıdır. Elementlerin periyotlar cetvelinde ametaller sağ üst bölümde yer alır. Birkaç element, her iki grubun da belirgin özelliklerini taşır. Örneğin, silisyumun metalsi bir parlaklığı vardır; ama, çok kötü bir elektrik iletkenidir. Bazı elementler, adlarını görünüşlerinden alır; yeşil bir gaz olan klorun bu adı, “yeşil” anlamında Yunanca bir sözcükten gelir. Son zamanlarda keşfedilen elementlerden bazıları, ünlü bilim adamlarının anısına ya da keşfedildikleri yere göre adlandırılmıştır; Marie Curie’nin anısına küriyum ya da amerikyum ve kaliforniyum bu biçimde adlandırılmış elementlerden birkaçıdır.
Kimyacılar elementleri ve oluşturdukları bileşikleri göstermek için simgeler kullanırlar. Elementleri gösteren simgeler, adlarının (burada söz konusu olan Türkçe’deki adları değil) ilk harfi ya da ilk harfle birlikte bir başka harfidir. 10 elementin Latince adlarından gelen simgeleri vardır. Örneğin, hidrojen H, kükürt S ve oksijen O ile belirtilir; bunların bir bileşiği olan sülfürik asit ise H2SO4 biçiminde gösterilir; bu gösterim biçimi, yalnızca bileşikteki elementleri değil, bileşim oranlarını da belirtir. Demek ki, bir sülfürik asit molekülünde ya da bir başka deyişle sülfürik asidin olabilecek en küçük bölümünde iki hidrojen atomu, bir kükürt ve dört oksijen atomu vardır.
Doğada bulunan bütün elementler içinde, hidrojen en hafif olanıdır; uranyum ve başka ağır elementler, hidrojenden yaklaşık 200 kat daha ağırdır.
Bilim adamları, bir elementin bütün atomlarının aynı olduğunu düşünürlerdi. Bir elementteki bütün atomların atom numarasının (çekirdekteki proton sayısı) aynı olduğu ve kimyasal olarak aynı biçimde davrandıkları doğrudur; ama, bunlardan bazıları ağırlıkça biraz farklıdır, çünkü nötron sayıları değişiktir. Aynı atom numarasına sahip ama farklı kütlelerde olan atomlara izotop denir. Neredeyse bütün elementlerin birden çok izotopu vardır. Örneğin, hidrojenin üç izotopu vardır. Bunlardan birisi, bilinen hidrojenin iki katı ağırlığında olan döteryumdur. İçinde bu hidrojen izotopundan bulunan suya ağır su denir. Üçüncü izotop olan trityum, hidrojenin üç katı ağırlığındadır.
Birçok elementin radyoaktif olan, siklotronlarda ya da nükleer reaktörlerde radyoaktif hale getirilebilen bir ya da daha çok izotopu vardır. Bu izotoplara radyoaktif izotop ya da kısaca radyoizotop denir. En iyi bilinen doğal radyoaktif elementler radyum ve uranyumdur.
Bilim adamları, uranyum atomlarını nötronlarla bombardıman ederek, atom numaralan 93 ile 103 arasında değişen uranyumötesi elementleri keşfetmişlerdir. Bu elementler radyoaktiftir ve doğada büyük miktarlarda oluşmazlar. Daha sonraları 103. Elementin ötesinde de bazı elementlerin bulunduğu düşünülmüş ve yapılan çalışmalar sonucunda 104. element 1964’te, 105. element 1970’te, 106. element de 1974’te keşfedilmiştir. 1977’de SSCB’li bilim adamları 107. Elementi elde ettiklerini ileri sürmüşlerdir.
