Son Lantanit Element Prometyum Nedir?
Prometyum, Yunan titanlarından Prometheus’u temsil eden radyoaktif bir elementtir. Doğal değil, yapay olarak üretilir. Keşfedilmesi yıllar sürmüştür.
Prometyum, yapay olarak üretilen radyoaktif bir elementtir. Uranyumun fisyon ürünüdür. Işınlar yayabilen prometyum zararsızdır; ancak dikkatli kullanılması gerekir. Yunan mitolojisinde tanrılara başkaldırarak ateşi çalan ve insanlara hediye eden Prometheus’tan esinlenerek “prometyum” adı verilmiştir. Nadir toprak elementleri arasında en son keşfedilen elementtir. Ticari kullanımı yoktur. Bazı araştırmalarda ve kritik ürünlerde kullanımı yaygındır. Bazı tıbbi cihazlarda kullanılması için araştırmalar sürmektedir. Keşfedilinceye kadar birçok elementle karıştırılmıştır. Böyle bir elementin varlığının tahmin edilmesinden keşfedilinceye kadar 43 yıl geçmiştir. Grubundaki konumuna uygun özellikler sergiler. Prometheus’u ne kadar temsil ettiği bilinmez; ancak gelecek vaat eden radyoaktif elementlerden biri olduğu kesin!
Tarihçesi
Prometyumun keşfi 20. yüzyılın ilk yarısında gerçekleşti. Element tablosunda 60 atom numaralı neodimyum ve 62 atom numaralı samaryum arasında boşluk vardı. 1902 yılında Çek kimyager Bohuslav Branuer, bu boşlukta farklı bir elementin olacağını tahmin etti. 1926 yılında İtalyan B. S. Hopkins ve Amerikalı bir mesai arkadaşı “illiniyum” adını verdikleri “61” atom numaralı bir element izole ettiklerini ileri sürdü; ancak bu iddia doğrulanmadı. Aynı tarihlerde İtalya’da Luigi Rolla ve yardımcıları “florentyum” adını verdikleri bir elementi keşfettiklerini duyurdu. 1938 yılında Ohio Üniversitesi’nde gerçekleştirilen bir nükleer deney sırasında birkaç radyoaktif nüklid elde edildi. Bu nüklidin de “61” numaralı element olduğu iddiası teyit edilemedi.
Prometyumun tanımlanması ise 1945 yılında ABD’de gerçekleşti. ABD Enerji Bakanlığı bünyesinde faaliyet gösteren Oak Ridge Laboratuvarı’nda (Eski adı Clinton Laboratuvarı) bir grafit reaktöründe uranyum yakıtının fisyon ürünlerinin ayrıştırılması ve analizi ile elde edildi. Çalışmada yer alan J. A. Marinksy, Lawrence E. Glendenin ve Charles D. Coryell iyon değişimi çalışmaları sırasında elementi belirledi. Bu tarihte yeni elementin birçok özelliği tanımlandığı için keşif tarihi olarak kayıtlara geçti.
İkinci Dünya Savaşı sırasında savunma araştırmalarına katılan keşif ekibi, çalışmalarını 1947 yılına kadar ilan etmedi. İlk olarak adı keşfedildiği laboratuara atfen “clintonium” olarak belirlendi. Keşif ekibinde yer alan Charles Coryell’in eşi Grace Coryell ise, “prometheus” adını önerdi. Daha sonra bu öneri “promethium” olarak değiştirildi. 1949 yılında ise, son önerilen isim Uluslararası Saf Kimya Uygulayıcıları Birliği tarafından kabul edildi. 1963 yılında iyon değişim yöntemleri uygulanarak nükleer reaktör atıklarından 10 gram metal prometyum elde edildi.
“Prometyum”, Yunan mitolojisinde geçen ve tanrısal düzene karşı çıkan, ateş tanrısı Hephaistos’tan ateşi çalarak insanlara armağan eden Prometheus’tan esinlenerek türetilen bir sözcüktür. Bu adı öneren isim olan Grace Coryell’in o dönemdeki atom bombası programına atıfta bulunmak için bu adı önerdiği tahmin ediliyor. Yani dünyaya ateşi getiren Prometheus ve dünyayı ateşe çeviren atom bombası arasında bağ kurmuş olabileceği değerlendiriliyor. Bir iddiaya göre de, Prometheus’un ateşi çalmasındaki cesareti ve çektiği acılardan esinlenilmiş.
Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri
Prometyumun kimyasal sembolü “Pm”dir. Atom numarası 61, atom ağırlığı 145, yoğunluğu 7,26 grcm3’tür. Erime noktası 1042 derece, kaynama noktası 3000 derecedir. Geçiş metallerinin alt serisindeki lantanitler elementler arasında yer alan yapay bir elementtir. Yani nadir toprak elementlerindendir. Kristal yapısı hekzagonaldır.
Metalik formunun özellikleri hakkında çok fazla bilgi bulunmamaktadır. Otuzdan fazla bileşik oluşturabilmektedir. Lantanitler grubundaki konumuna uygun özellikler sergiler. Diğer elementlerle tuzları oluşturan bir lantanittir. Hidroklorik asitte çözündüğünde suda çözünen sarı bir tuz meydana getirir. Bileşikleri pembe ve kırmızı renkli olma eğilimindedir. Prometyum tuzları soluk mavi ve yeşilimsi ışık yayarak karanlıkta parlar ve lüminesans özelliği gösterir.
Prometyum doğada bulunmaz, yapay olarak nükleer reaktörlerde üretilir. Ancak Uranyum-238’in kendiliğinden fisyona uğrayarak eser miktarlarda prometyum oluşturabilmektedir. Doğal uranyum cevherlerinde iz miktarda prometyum bulunabilir. İzotoplarının çoğunun yarılanma ömürleri çok kısa olduğu için uranyum cevherlerinde ani olarak uranyum fisyonundan kaynaklanabilecek herhangi bir prometyum, son derece küçük konsantrasyonlarda ortaya çıkabilir. Pm-147 izotopu, Uranyum-235 izotopunun termal nötronlarla bombardımanı ile diğer izotoplara oranla büyük miktarlarda üretilebilir. Pm-147, farklı yöntemler kullanılarak da üretilebilmektedir.
Prometyum izotoplarının tamamı radyoaktiftir. Atom kütle numaraları 126 ila 163 arasında değişen en az 38 radyoaktif izotopu bulunur. En karalı izotopu Pm-145, 17,7 yıl yarılanma ömrüne sahiptir. En yararlı izotopu ise Pm-147’dir ve yarılanma ömrü 5 gündür. Pm-147, enerjik gama ışınlarıyla bozunur. Diğer izotopları ve yarılanma ömürleri şöyledir; Pm-143 (265 yıl), Pm-144 (360 yıl), Pm-146 (5,5 yıl), Pm-148m (43 gün), Pm-149 (2 gün), Pm-151 (1 gün). Prometyumun 18 adet nükleer izomeri de vardır. Bunlar arasında en kararlı izomeri Pm-148m’dir ve yarılanma ömrü 43 gündür. En az kararlı izotopu Pm-128’in yarılanma ömrü sadece 1 saniyedir.
Prometyum, diğer lantanitlerle uyumlu olarak iyon formunda sadece +3 değerlikli kararlı oksidasyon durumu sergiler. Element tablosundaki konumuna göre +4 ve +2 oksidasyon durumu sergilemesi beklenmez.
Hangi Alanlarda Kullanılır?
Prometyumun büyük bölümü araştırma amaçlı kullanılır. Prometyum, yumuşak bir beta ışıması yapar. Bu sebeple parlak materyallerin üretilmesinde kullanılır. Fosfor bileşiği ışığın hücrelerine güç kazandırır. Ağır atomik elementlerle x ışınları üretebilir. Bu sebeple taşınabilir x ışını kaynağıdır. Nükleer pillerde de kullanılmaktadır. Bazı sinyal lambalarında Pm-147 izotopunun yaydığı beta ışınımını absorbe eden ve ışık yayan fosfor içeren parlak bir boya kullanılır. Yüksek sıcaklıklara dayanıklı mikro pillerde yarı iletken olarak kullanılabilmektedir. Uydularda yardımcı ısı ve enerji kaynağı olarak kullanımı vardır. Tıbbi cihazlar için bir güç kaynağı olabileceği; denizaltılarda kullanılan lazerlerde ve radyoizotop termoelektrik jeneratörlerde kullanılabileceği de değerlendiriliyor.
Prometyumun kullanıldığı bazı alanlar şunlardır; atomik kalp pilleri, radyasyon ölçüm uygulamaları, uzay araçları, güneş pilleri, nükleer piller, güdümlü füzeler, atom saatleri…
(Prometyum, kalp pilleri gibi mikro pillerde kullanılır.)
Bunları Biliyor Musunuz?
- Prometyum, nadir toprak elementleri arasında en son keşfedilen elementtir.
- Prometyumun diğer lantanitler gibi biyolojik bir rolü yoktur. Pm-147, yaydığı beta ışını sebebiyle canlılar için tehlikeli olabilmektedir. Radyoaktivitesi dışında herhangi bir tehlikesi bulunmuyor.
- Andromeda galaksisinde Dünya’ya 520 ışık yılı uzaklıktaki bir yıldızın (HR465) prometyum ürettiğine dair bazı bilgiler var; ancak bu henüz kanıtlanabilmiş değil.
- Bir ton uranyum cevherinde gram miktarlarda prometyum bulunduğu belirtilirken, bazı kaynaklarda bu miktarın gramın trilyonda biri kadar olduğu iddia ediliyor. Bu sebeple doğal cevherlerde keşfedilemediği kaydediliyor.
- Bazı kaynaklarda, yerkabuğundaki uranyum cevherlerinde toplam 560 gram prometyum oluşumu bulunduğu iddia ediliyor.
- Prometyumdan üretilen mikro piller, aşırı sıcaklıklarda 5 yıl çalışabilir.
- ABD’de üretimi bir dönem yasaklanan prometyum, sadece ABD ve Rusya’daki nükleer tesislerde üretilmektedir.
- Prometyum adı, Yunan mitolojisindeki Prometheus’tan esinlenilerek verilmiştir. Merak edenler için Yunan titanlarından Promethus’un hikâyesini özetleyelim: Efsaneye göre Prometheus, ateşi çalarak Olimpus Dağı’nda yakar ve insanlara hediye olarak verir. Bu yüzden Zeus tarafından cezalandırılarak Kafkas Dağı’nda zincire vurulur. Görevlendirilen bir kartal tarafından her gün karaciğeri yenilerek işkence görür. Karaciğeri bitince tekrar oluşur ve kartal tekrar tekrar yiyerek işkenceye devam eder. Sonunda Herkül tarafından serbest bırakılır ve Prometheus da kartalın karaciğerini yer. Zeus da cezasını sonlandıran Prometheus’u affederek ölümsüzler arasına alır.