Kaliforniyum Nedir, Kaliforniyum Elementi Özellikleri

Kaliforniyum Nedir, Kaliforniyum Elementi Özellikleri
Kaliforniyum Nedir, Kaliforniyum Elementi Özellikleri

Kaliforniyum

Kaliforniyum nedir? Yüksek oranda radyoaktiviteye sahip olan Kaliforniyum, doğada bulunmayan yapay olarak sentezlenmiş bir elementtir. Dünyadaki en pahalı elementler arasında bulunan Kaliforniyumun bir gramı yaklaşık 27 Milyon dolar civarındadır. Sentetik bir aktinit olan bu element çok yüksek oranlarda nötron üretme özelliğine sahip olduğu için özellikle nükleer reaktörlerin nötron kaynağı olarak kullanılmaktadır. İlk olarak Kaliforniya üniversitesi tarafından sentezlenerek üretildiği için bu ismi alan element, yüksek atom ağırlığındaki üretilen elementler arasında, belirli bir gramajda üretebilen ikinci elementtir.

İlk keşfi 1950 yılında yapılmış Kaliforniyumun, tartılabilir miktardaki ilk üretimi 1954 yılında yapılabilmiştir. Yaklaşık altı yıl boyunca yapılan deneyler ve araştırmalar sonucu üç çeşit Kaliforniyum bileşikleri elde edildi. Bu bileşikler, Kaliforniyum Oksit, Kaliforniyum Oksiklorür ve Kaliforniyum Triklorürdür. Kaliforniyum nedir daha detaylı anlatım için fiziksel ve kimyasal özelliklerinden de bahsetmek gereklidir.

Madde Nedir

Kaliforniyum Nedir

Kimyasal sembolü Cf olan Kaliforniyumun atom numarası 98’dir. Uranyum ötesi bir elementtir ve ilk sentezlendiğinde Küriyum-242 alfa parçacıklarının Siklotronda bombardıman yapılması ile elde edilmiştir. Bir serbest nötron ile 245 izotop elde edilmiş olan bu deneyde, 5000 Kaliforniyum atomu üretilmiştir. Atom ağırlığı 251 olan elementin 15,1 grcm3 yoğunluğu vardır ve 153 nötron ile 98 proton içerir. 20 izotopa sahip olan Kaliforniyumun tüm izotopları yapay olarak sentezlenebilmektedir. Uranyum cevheri nükleer bozuma uğratıldığında ve nükleer denemeler yapıldığında, eser miktarlarda ortaya çıkabildiği bilinmektedir. Ayrıca bir zeytin çekirdeği büyüklüğündeki bir Kaliforniyum atom bombası, 10 tonluk TNT nin hasar gücüne sahiptir.

Kaliforniyum İzotopları ve Özellikleri

Kaliforniyum nedir denildiğinde bu elementi tek bir form altında inceleyemeyiz. Atom kütle numarası 237 ve 256 aralığında olan 20 izotopu bulunmaktadır ve her izotopun niteliği ve özellikleri farklıdır.

Bu izotoplar arasında en çok kullanılanı Cf-252’dir ve en uzun ömre sahip olanı da Cf-251’dir. Bu izotopların büyük bir kısmı berkelyum elementinin nötron bombardımanına tutulması ile ortaya çıkmaktadır. Diğer izotoplarının ömürleri bakımından sıralanması; Cf-249 352 yıl, Cf-250 13,08 yıl, Cf-348 333,5 gün, diğerlerinin ise 1 yıldan az kalan çoğunun ise yaklaşık 20 dakika ve daha kısadır.

Bu izotoplar, birbirinden farklı füzyon ve farklı elementlerin oluşumu adına özellikle bulundukları ya da üretilebildikleri ülkelerde farklı amaçlar için kullanılmaktadır.

Kaliforniyum Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Her element gibi Kaliforniyum da ısı, basınç ve diğer fiziksel etmenlerden etkilenir. Tahmini kaynama derecesi 1470 santigrat ve eriyerek sıvı forma ulaşması ise 900 santigrat derecedir. Atom yarıçap olarak ana elementin büyüklüğü 186 Pm’dir. Elektron enerji seviyesi olarak belirlenen dağılım; “2, 8, 18, 32, 28, 8, 2” biçimdedir. Oksidasyon +2 +3 +4 olarak belirlenmiştir. 900 santigrat derecede iki değişik kristalize yapıda bulunur. Bu yapılar, Çift Hekzagonal Sıkı Paket ve Yüzey Merkez Kübik biçimdedir. Yüksek basınç altında iken Ortorombik Kristalize sisteme dönüşmektedir. Doğal durumda gümüş renkli katı bir metal sınıf elementtir. Saf ve doğal basınç altında kolay kesilebilen yumuşak formdadır. Kaliforniyum nedir, sorusuna daha fenni cevaplar vererek nasıl bir elementten bahsettiğimizi anlatmaya çalıştığımız yazımızda ısı ve basınç altında nasıl davrandığından biraz bahsedelim.

kaliforniyum nedir
kaliforniyum nedir

Kaliforniyum (metal) -220 santigrat derecede ve altında Ferromanyetik, -225 ile -207 santigrat dereceler arasında Antiferromanyetik, -110 derece altında ise Paramanyetik özellikler gösterir. -110 santigratta mıknasıtlanma konusunda oldukça başarılıdır.

Bu element, aktinit serisinde yüksek radyoaktif bir metaldir. Serinin 9. üyesidir. Ayrıca Uranyum Ötesi olarak adlandırılan elementlerin 6. üyesidir. Metalik formu kimyada çok kullanılan Berkelyum, Amerikyum ve Küriyum metallerine benzer ve izotop dönüşümleri bu elementler üzerinde etkilidir. Oda sıcaklığında oksijen ile teması sonrasında sıvı olan bu element çok kısa sürede metal formuna dönüşür. Oksijen, Azot, Kuru Hidrojen ve mineral asitleri ile ciddi tepkimeye girebilir. Su içerisinde uygun şartlarda çözünür ve Nitrat, Perklorat, Klorür ve Sülfür gibi elementleri ortaya çıkarır. Bu durumda farklı renklerde elementler ortaya çıkmış olur. Kaliforniyum iyodür, koyu bir mor renk alır. Kaliforniyum florür oldukça parlak bir yeşil ve Kaliforniyum oksit sarı yeşilimtrak bir renge dönüşür.

Kaliforniyum Elementinin Tarihi Gelişimi

İlk deneyler 1958 tarihine rastlar. Bu tarihte konsantre Kaliforniyum çalışmaları Kaliforniya Üniversitesinde başlatılmıştır. Üniversitedeki iki önemli ve meraklı bilim adamı, ilk Kaliforniyum elementi bileşiğini elde ederek isim babası olmuşlardır. Elde edilen ilk bileşikler, Kaliforniyum Triklorür ve Kaliforniyum Oksiklorür’dür. 1960 yılı itibariyle Tennessee Oak Ridge laboratuarında toplu şekilde Kaliforniyum bileşikleri üretilmeye başladı. Yıllık olarak 500 Miligram ölçüsünde 1965 yılından günümüze kadar bu elementin üretimi devam etmektedir. Daha önceki bölümlerimizde de bahsettiğimiz gibi Kaliforniyum nedir sorusuna Dünya’nın en pahalı elementleri arasında 2. sıradadır cevabı alınmasının sebebi, yıllık üretim miktarında saklıdır ve üretim süreci dikkatli, zor, zahmetli ve tehlikelidir. En pahalı ilk madde ya da element olarak merak edenlere “Antimatter” adı verilir. Günümüzde Oak Ridge dışında Rusya Atom Reaktör Araştırma Enstitüsünde üretildiği bilinmektedir. 1974 yılında ilk ticari formu elde edildi. Yine tarihi gelişimi olarak Rusya laboratuarlarında Kaliforniyum Cf-249 izotopu, kalsiyum 48 ile bombardıman sentezinden Oganesson elementi elde edilmiştir.

Bu maddenin tehdit seviyesi ve güvenlik seviyesine sebep olan durum, kısıtlı şekilde maruz kalınsa bile kemiklerde birikme, alyuvar oluşumuna engel olmak ve yapılarını bozmak gibi geri dönüşü olmayan sağlık sorunlarıdır. Kısaca maruz kalındığında hayatın sonlanması ağrılı süreç içerisinde gerçekleşir ve tedavi imkânları günümüzde sadece ağrı dindirme üzerinedir. En ölümcül ve kullanım alanı olarak sıkça kullanılan izotopları, Cf-252 ve Cf-251’dir. 252’nin 1 mikrogramlık miktarı saniyede 2,3 Milyon, dakikada 139-145 Milyon aralığında Nötron üretir. 251 ise radyasyon bakımından öldürücü yayılıma sahiptir.

Kaliforniyum Nerede Kullanılır

Radyoaktiflik tehdidine rağmen ticari olarak üretilmeye devam eden ve bazı noktalarda sık kullanılan bir elementtir. Uranyum ötesi element sınıfında pratik uygulamaya sahip en fazla kullanılan elementtir. Neredeyse tüm uygulama alanlarında bu elementin hızlı ve etkili nötron yayma özelliğinden yararlanılır. Nükleer enerji ve araştırma reaktörlerinde çok kullanışlı bir başlangıç nötron kaynağı olarak tercih edilir. Yine benzer reaktör araştırma ve laboratuarlarda nötron yayıcı ve spektroskopi için önemli bir başlangıç kaynağıdır. Atom ağırlığı bakından daha ağır element ve bileşiklerin sentezlenme aşamalarında Kaliforniyum izotopları büyük roller alır. Periyodik cetvelin son sırasında yer alan önemli bir element olan Oganesson, Cf-249 atomu ile Ca-48 iyon bombardımanı ile elde edilebilmektedir.

Bir diğer kullanım alanı ise numune konumundaki maddelerdeki bazı elementlerin miktar ve çeşitlerinin belirlenmesi açısından nötron aktivasyon analizi için taşınabilir bir kaynaktır. Tıbbi olarak kullanım alanında da yer alan Kaliforniyum, beyin tümörleri ve rahim ağzı kanseri gibi hastalıların tedavilerinde etkin bir rol oynamaktadır. Sivil ticari alanlarda Kaliforniyum nedir, sorusuna kullanım alanlarına göre cevaplar verilmektedir. Bazı örnekler vermek gerekir ise tıbbi araştırma ve tedavi teknikleri, petrol kuyu ve rögar işlemlerinde, yer altı su tespiti dedektörleri, gümüş ve altın maden analizleri işlemleri, profesyonel pozisyondaki nem ölçme cihazlarında, sabit ve taşınabilen metal dedektörlerinde ve nötron radyografi cihazları başlıca ve yaygın kullanım alanlarıdır.

Kaliforniyum ve Nükleer Tehdit

Bunun gibi birçok element, nükleer maddeler sınıfında ve canlılığı yok etme babında etkin nötron yayımları ile tam anlamıyla bir bombadır. Bilindik bir mermiden çok daha küçük bir miktardaki Kaliforniyum’un bomba ile kıyaslanması; 10 ton TNT gücünden fazla olarak zikredilir. Üretimi ve kullanım alanları bakımından Dünya üzerinde son derece gizlilik ve kontroller altında sentetik olarak elde edilen Kaliforniyum, zararlı amaçlar için kullanılabilir. Kolan taşınabilirliği ve doğal ortamdaki formu gereği, tanımlanması zor, maruz kalınması muhtemel reaktifliği zaman alan yapısı gereği, silah olarak kullanılması söz konusudur.

Klasik atom bombası ile farklı bir silah formuna ulaşması son derece kolaydır ancak, fiyatı bakımından etkileri için son derece kritik öneme sahip elementin elde edilmesi, zaman alan bir süreçtir. Son yıllarda Dünya üzerindeki teknolojik gelişmeler gereği bazı elementlerin kullanım ve üretim alanlarının fazlalaşması, kimyasal silah adlarının ve etkilerinin daha fazla duyulmasına yol açmaktadır.

Kaliforniyum gibi reaktif bir elementin yüksek miktarlarda içme suyu ya da benzer bir hava yolu şebekesinden dağılımı, kitlesel olarak ölümlere yol açabilir. Doğal durumunda yumuşak metal formu, hava yolu ile dağılımını zora soksa da uygun sıcaklıktaki suda çözünen yapısı, ciddi bir tehdittir. Kaliforniyum nedir, silah mı, teknolojinin en önemli buluşu mu yoksa daha güvenilir bir hayat için bilimin geliştirdiği bir element mi, tartışılır. Bunun gibi daha birçok radyoaktif element, hayatımızın bir yerinde karşımıza çıkmaktadır. Ancak bu elementler kendilerinden beklenen faydayı sağlarken insanlığa ve canlılığa zarar vermeden işlevlerini yerine getirmektedir. Tehlikeli sınıfta radyoaktif bir element olan Kaliforniyum, güvenlik adına özellikle metal dedektörlerinde eser miktarda yer alarak, bilimin insan güvenliğine olan katkısını kanıtlamaktadır.

1 Yorum

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here