Elementler ( 4A Grubu )

HELYUM
Periyodik tablonun 0 grubunda (soy gazlar) yer alan kimyasal element. Hidrojenden sonra en hafif element olan helyum renksiz, kokusuz, tatsız ve eylemsiz bir gazdır.
–268,6C’ta sıvılaşır ve ancak yüksek basınç altında katılaşır. 2,17K’in altında helyum-4 izotopu benzersiz özellikler kazanır: üstün akışkan durumuna geçer ve ısıl etkinliği bakırınkinin bin katı olur. Bu durumdaki helyuma, normal akışkan helyum I’den ayırt edilebilmesi için helyum II adı verilir. Kimyasal olarak eylemsiz olan helyum, bileşikler oluşturmaz ve molrkülleri tek atomdan oluşur.
Helyumu 1868’de, güneşi çevreleyen gaz atmosferi üzerinde incelemeler yapan ve güneş tayfında o güne değin bilinen herhangi bir elemente ait olmayan parlak çizgiler saptayan Pierre Janssen ve Joseph Norman Lockyer buldular ve adlandırdılar. 1895’te de Sir William Ramsay helyumu, Yer’den çıkartılan kleveyit mineralinde buldu; Ramsay, mineralin tayfında beliren parlak sarı çizginin, güneş tayfında saptanan helyum çizgisiyle aynı olduğunu belirledi.
Evrende hidrojenden sonra en çok bulunan ikinci element olan helyum yıldızlarda yoğunlaşmış durumdadır ve burada hidrojenden çekirdek kaynaşması yoluyla ürer. Yer atmosferinin yalnızca yüzde 0,0005’ini oluşturur ve demirli gök taşı gibi bazı radyoaktif minerallerde ve mineral yataklarında az miktarda bulunur. Buna karşılık, ABD’de özellikle Texas, New Mexico, Kansas, Oklahoma, Arizona ve Utah’ta çıkan doğal gazlarda %7,6’ya ulaşan oranlarda helyuma rastlanmıştır. Kanada, Eski Sovyetler Birliği, Güney Afrika ve Sahra Çölünde de bazı önemli helyum kaynakları bulunmuştur.
Helyum Yer’de, radyoaktif bozunum süreçleri sonucunda oluşmuştur. Daha ağır radyoaktif maddelerin çekirdeklerinden salınan alfa parçacıkları, helyum-4 izotopunun çekirdekleridir. Helyum, argon gazının tersine, atmosferde bol miktarlarda toplanmaz, yerin kütle çekimi kuvvetini aşarak yavaş yavaş uzaya yayılır. Yer’de eser miktarda bulunan helyum-3 izotopunun, yine ender rastlanan hidrojen-3 izotopunun negatif beta bozunumu sonucunda oluştuğu sanılmaktadır. Bu nedenle Yer’de bol miktarda bulunan helyum, iki kararlı izotopu olan helyum-4 (%99,99987) ile helyum-3’ün (%0,00013) karışımından oluşur.


NEON
Atom numarası 10 atom ağırlığı 20,18 olan neon 1898’de Ramsay ve Travers tarafından, öbür asal gazlarla aynı zamanda keşfedildi. Neon,tek atomlu, 0,7 yoğunluğunda, -246C’ta kaynamadığı için çok güç sıvılaşan bir gazdır. Düşük basınç altında bir tüpe doldurulduğu ve içinden elektrik akımı geçirildiği zaman, portakal kırmızısı renginde ışık yanar; neonun bu özelliğinden, şehir aydınlatmasında ve reklamcılıkta çok yararlanılır. Atmosfer gazlarında neon, 70000lt havada 1lt oranında bulunur. Havanın soğutulmasıyla sıvılaşan öbür atmosfer gazlarından, helyum ve neon karışımı kolayca ayrılabilir. Daha sonra bu iki gazda, etkileştirilmiş kömür içinde ayrımsal bir soğurma ile birbirinden ayrılır.

ARGON
Periyodik tablonun 0 (soy gazlar) grubunda yer alan kimyasal elementlerdir. Yeryüzünde en çok bulunan ve sanayide en çok kullanılan soy gaz olan argon, eylemsiz, renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. İlk kez 1894’te İngiliz bilim adamları Lord Rayleigh ve Sır William Ramsay tarafından havadan ayrıştırılarak elde edilmiştir. 1785’te Hanry Cavendish atmosferdeki azot gazını incelerken, havanın birleşiminde yaklaşık 1/120 oranında eylemsiz bir gaz bulduğu sonucuna varmıştı. Bundan yüz yılı aşkın bir süre sonra Lord Rayleigh havadan elde edilen azotun, amonyak gibi kimyasal kaynaklardan elde edilen azottan en az %0,05 kadar daha yoğun olduğunu saptadığında, Cavendish’in bulgusu yeniden gündeme geldi. Havadaki oksijenin ve azotun ayrılmasından sonra geride kalan görece ağır gaz, yeryüzü atmosferinde keşfedilen soy gazların ilkiydi ve kimyasal tepkimelere girmediği için, Yunanca ‘eylemsiz,etkisiz’ anlamındaki argon sözcüğüyle adlandırıldı.


Atmosferin ağırlıkça %1,3’ünü, hacimce %0,94’ünü oluşturan argon, yer kabuğundaki kayaçların yapısında da bulunur. Yerkabuğundaki argonun büyük bölümü, Yer’in oluşum süreci içinde, potasyumun ender bulunan doğal radyoaktif izotopu potasyum-40’ın bozunmasıyla oluşmuştur. Bu oluşum hala sürmekte ve potasyumlu kayaçlardan atmosfere az miktarda argon karışmaktadır. Potasyum-40’ın bozunarak argon-40’a dönüşmesi yerin yapısının belirlenmesine olanak verir. Yeryüzünde doğal halde bulunan argon üç kararlı izotopun karışımıdır: argon-36 (%0.34), argon-38 (%0,06) ve argon-40 (%99,60).



KRİPTON

Atom numarası 36, atom ağırlığı 83,8 olan kimyasal elementtir. Diğer soy gazlar gibi, bir atomlu olan, renksiz ve kokusuz bir gazdır. Soy gazlar arasında, ksenon ile birlikte en kolay sıvılaştırılanıdır, atmosfer basıncı altında –152C’ta kaynar. Bir metreküp havada bir santimetreküp hacimde bulunur. Sıvı havanın damıtılmasıyla kendi gibi az uçucu olan ksenon ile birlikte elde edilir. Isıyı az iletir, ksenon ile karıştırılarak bazı elektrik ampullerinde kullanılır; ampul içinde kripton, filamanın yüksek sıcaklığa getirilmesini ve böylece ampulün bol ışık vermesini sağlar.

Kripton, deşarj tüpünde ışık kaynağı olarak ta kullanılır. Kriptonun bazı izotopları tek renkli ışınımlar verir. Turuncu ışınımı, metrenin bölümlere ayrılmasında kullanılır; metrenin değeri, bu ışınımın dalga boyunun 1650763,73 katıdır.


KSENON

1898’de Ramsay ve Travers tarafından diğer ender gazlarla birlikte bulunan ksenon atom numarası 54, atom ağırlığı 131,3 olan elementtir; diğer ender gazlardan daha ağırdır. Yoğunluğu 4,5 olan renksiz kokusuz ve tek atomlu olan bir gazdır; 109C’ta sıvılaşır, kimyasal bakımdan etkisizdir.

Havada on milyonda bir oranında bulunur;havadan, ayrımsal sıvılaştırmayla kriptonla birlikte çıkarılır. Ksenonun tayf çizgileri, kripton, civa 198 vb. çizgileriyle birlikte tek renkliler arasındadır.


RADON

Soy gazlar grubundan sonuncu elementtir.

Atom numarası 86, atom ağırlığı222 olan kimyasal elementtir. 1899’da Rutherford ve Owens radyoaktif maddelerin ışınımlarla birlikte birde gaz yaydığını fark ettiler. Radyoaktif toryum serisinde bulunduğu için bu gaza toryum emanasyonu veya kısaca emanasyon daha sonrada toron adı verildi. 1900’de Dorn radyum emanasyonunu kısa bir süre sonrada Giesel ile Debiern aktinyum emanasyonunu keşfetti;radyum emanasyonuna radon, aktinyum emanasyonuna da aktinon dendi gerçekte bu üç maddede 86 atom numaralı elementtir ve hepsi birbirinin izotopudur. 1923’ten itibaren asıl elemente radon denilmesi, kararlaştırıldı. Bu üç izotop arasında kütle numarası 219 olan aktinon, 3,92 saniyelik bir periyotla alfa ışınları yayarak bozunur ve poloınyum 215 verir. Kütle numarası 220 olan toron da 54,5 saniyelik periyotla alfa ışınları yayarak polonyum 216’ya dönüşür kütle numarası 222 olan radon ise 3,82 günlük bir periyotla polonyum 218 verir.

Radon radyum tuzunun su ile işlenmesinden, hidrojen ve oksijenle karışım halinde elde edilir ve boru yardımıyla sıvı hava içinden geçirilerek karışımdan ayrılır: -62C’ta kaynayan radon –190C’taki sıvı havadan geçerken sıvılaşır ve boru içinde toplanır. Radon tıpta kanserli dokuların tedavisinde kullanılır;tüp içinde dokulara yerleştirilen radon, yaydığı alfa ışınlarıyla kanserli hücreyi yok eder; meydana gelen polonyum 218 katı olduğu için tüp çeperine yapışarak dokulara yayılmaz.