Katalog

KİMYA Ne çok "nadir" ne de önemsiz: Nadir Topraklar "Nadir topraklar" lantanitler, katalizör üretiminde kimya sanayiinde, kükürtü gidermek için metal sanayiinde, seramik ve cam sanayiinde kullanılıyor. Doç. Dr. Zeki Tez Dicle Üniversitesi FenEdeblyat Fakultesi Kimya Bolumu, Diyarbakır G ler", 200 yıllık tarıhının ardından gunumuzde orneğın seramıkten yuksek sıcaklık superıletkenlerının ya da yuksek guçtekı mıknatısların bıleşenlerı olarak on planda ılgı alanına gırmıştır Temelde porselen uretımı ıçın feldspatın çıkarıldığı Isveç'ın Ytterby yöresınde teğmen S. Arrhenıus'un bulduğu sıyah kayaç, 1794'te Fınlı kımyacı J.Gadolln tarafından ıncelenmış ve "Ytter toprağı" ya da "yttria" dıye nıtelenmıştı Boylece, Fınlandıya'da Abo/Turku Unıversıtesı'nde kimya öğrenımı yapmış olan Gadolın, "nadir topraklan" ılk araştıran bılım adamı olmuştur Alman kımyacı Klaproth ıse yttrıanın ıkı toprağa ayrıldığını gormuştu Sonraları Ytterby'den, o zamana dek bılınmeyen başkaca metaller de keşfedılmıştır Buradakı ve Iskandınavya'dakı buluntu yerlerı, bu yenı elementlere ad verme onurunu sahıplenmışlerdır itterbiyum, terbiyum ve erblyum elementlerının adları, bulunduğu yer olan Ytterby'den, gadolinyumun adı Gadolın'den, holmiyum'un adı Stockholm'den, tulyum'un adı "yuksek kuzey ulkesı"nden, skandiyum'un adı Iskandınavya^ dan gelmektedır Yunanca "gızlı" sözcuğunden gelme larttan, "lantanitler" dıye de nıtelenen "nadir toprak elementlerının" ana elementıdır isveçlı kımyacı J J Berzelıus 1803 yılında seryum elementını ılk kez elde etmış ve ona, bu olaydan kısa bır sure önce keşfedılen "Ceres" gezegenının adı verılmıştır Seryum ıletken bır elementtır Avustralya1 dan çıkarılan monazıt ya da Kalıfornıya'da Mountaın Pabs'dan çıkarılan bastnezıt, yaklaşık olarak yarı yarıya seryum ve % 1020 oranında da lantan ve neodimyum ıçerır Malezya'dan çıkarılan xenotım gıbı Yttertoprakları ıse yaklaşık uçte ıkı oranında itri enış uygulama alanları bulana dek uzun sure "nadir toprak elementleri" ya da "lantanit yum'un dışında % 10'dan az olmak uzere de itterbiyum ve disprosyum ıçermektedır L. Gmelın, F.VVohler, E Mitscherllch ve C.G.Mosander gıbı unlu kımyacılar Berzenus'un oğrencılerıydı Lantan, ıtriyum, erbiyum ve terbıyum elementleri Mosander tarafından keşfedılmıştır Vıyana'dakı Impara torluk Bılımler Akademısı'nden Avusturyalı kımyacı Auer von VVelsbach bu konuya yonelık çalışmaları sırasında, çok uzun suren kımyasal ışlemler ve krıstallendırme yoluyla saflaştırmalar sonunda, adları eskı Yunanca sozcuklerden alınma ıkı yenı elementın (praseodlmyum ' yeşıl ıkız ' ve neodimyum yenı ıkız") varlığını spektroskopık yolla kanıtlamıştır Auer von Welsbach kendı laboratuvarında "nadir toprak elönıentlerını' bırbırınden ayırmak uzere, gunumuz teknığınde de uygulanmakta olan sıvısıvı ekstraksıyonunu kullanmıştır Gunumuzde bu sanayı, RhönePoulenc fırmasının tekelındedır Buyuk ayırma tesıslerı Fıansa'da La Rochelle'de, ABD'de Freeport/Teksas'ta ışletme halındedır ve Avustralya'da Pınjavva'da ıse henuz kurulmaktadır 1967 yılında yaklaşık 50000 ton nadir toprak metalı uretıldığı kestırılmektedır Fazla bır kadırşınaslık olarak dort değışık elementın (ıtriyum, terbıyum, erbıyum, itterbiyum) adı da aynı yerden, Isveç'tekı Ytterby yoresınden gelmektedır Auer von VVelsbach hırslı bır "nadir toprak" araştırmacısıydı ve çalışmalarını ekonomık kazanç amacıyla da yonlendırmıştı Bu çerçevede, seryum'un kullanılmasına ılışkın bır patent başvurusunda bulunmuştur Toryum oksıt ıçınde °/o 1'lık seryum oksıt ıçeren katı bır doku, gaz lanıbası alevınde, başka malzemelere oranla daha fazla aydınlık verıyordu O zamanlar "Auer lamba gomleğı" çok revaçta ıdı Ama kısa 1sure sonra kızgın metal tellerın kullanıldığ elektrıkle aydınlatma bunun yerıne geçmış ve osmıyumdan ampul flamanının uretımı başlamıştır Aynı amaçla daha sonraları ıse volfram (tungsten) kullanılmıştır Otekı nadir toprak elementlerının buyuk olçekte teknık uygulaması 5O'lı yılların sonlarında ABD'de gundeme gelmış ve "Manhattan projesı"nın sonuçları olarak yayımlanmıştır Bu proıede çekırdek parçalanmasından yararlanma konusu on planda ıdı Parçalanma urunlerı ıçınde onemlı mıktarlarda lantanitler ortaya çıkıyordu Bunların etkın şekılde ayrılma yontemlerı gelıştırılmış ve fızıkokımyasal ozellıklerı enıne boyuna araştınlmıştı 4O'lı yıllarda ıse doğada var olmayan radyoaktıf prometyum elementı de lantanıtlerın bır uyesı olarak bulunmuştu Lantanıtlerın % 45 oranındakı ana kısmı, orneğın petrolun krakıngınde olmak uzere katalızor uretımınde kimya sanayiinde kullanılmaktadtr % 30'dan fazlası, temelde çelık uretımınde varlığı zararlı olan kukurtu gidermek amacıyla metal sanayiinde kullanılmaktadır % 20 kadarı ıse seramık ve cam sanayiinde tuketılmektedır | "Nadir toprak" araştırmacıları geçen yuzyılın sonunda bırbırı ardı sıra hızlı bır şekılde bu elementlerın keşıflerını gerçekleştırmışlerdır 1878/79'da itterbiyum, holmiyum ve tulyum bırbırınden yalıtılarak elde edılmıştır Bunu gadollnyum'un keşfı ve Boısbaudran tarafından disrposyumun ("elde edılmesı guç" arılamına Yunanca'dan) keşfı ızlemıştır Daha sonra oropyum ("Avrupa"nın adından), samaryum (Rus jeoloji subayı Samarsky'nın adından), lutesyum (Parıs'ın Latınce eskı adı "Lutetıa"dan) elementleri bulunmuştur Birbiri ardı sıra keşifler Sozgelımı praseodimyum fayansta sarı renk eldesını sağlamaktadır Yakın geçmışte ıse yuksek "sıçrama sıcaklıklı' yenı seramık superıletkenlerde katkı bıleşenlerı olarak lantan, itriyum, oropyum, dısprosyum ya da erbiyum un kazanmışlardır Bu konuda artan bır gereksınmenın varlığı şımdıden gorulmektedır Nadir toprak elementlerının otekı uygulamaları elektronık, ışık ve mıknatıs konularındadır Sozgelımı lantan ıle dozlanmış baryum tıtanat, sıcaklık arttıkça elektrıksel dırencı azaldığı ıçın "sıcak ıletken ' olarak kullanılmaktadır Neodimyum ıse YAGkatı laser'larında onemlı bır rol oynamaktadır (YAG YttrıumAlumınıumoxıd"Granat") Gadolınyumdıetıltrıamınpentaasetık asıt (Dıpa) gıbı kompleksler tıpta NMRtomografısınde kontrastlık aracı olarak kullanılmaktadır Nadir toprak elementlerının 4F elektronlarınm magnetık spın momentlerı demır ve kobalt gıbı dış geçış elementlerının elektronlarıyla karşılıklı etkıleşerek 300°C'ın yukarısındakı sıcaklıklarda bıle kalıcı olan çok yuksek magnetık kuvvetler ve "enerjı yoğunlukları" oluşturabılırler Bor katışıklı neodımyumdemır'den yapılı sureklı mıknatıslar (Fe,4Nd2B), normal demır mıknatısların on katı guçte olup kobalt ve samaryumdan yapılı mıknatıslardan daha ıletken ve daha ucuzdur Bu nedenle daha guçlu ve daha kuçuk hacımlı sureklı mıknatıs yapımı ıçın uygundurlar Ayrıca oto, bılgısayar ve ses kayıt plağı sanayılerınde de kullanım alanları vardır General Motors Company'nın bır kardeş fırması geçen yıl başlarında tam otomatık neodımyumdemırbor mıknatıs malzemesı uretımı ıçın yenı bır tesıs kurmuştur ve 9O'lı yıllarda "multımılyardolarlık" bır pazar ongormektedır Kromatografı yoluyla arıtılmış nadir toprak elementleri, tonlarla elde edılebılmektedır, yanı "nadir topraklar", pek de nadir değıldır En nadırlerı bıle dltın ve gumuşten daha bol bulunur Nadir topraklann tumu, yerkabuğunda yaklaşık °/o 1 oranla bakırla kalayın toplamından daha çoktur Bundan oturu, "nadir topraklar" terımı yerıne, bu grubun ılk elementı lantan'a atfen "lantanitler" terımının kullanılması önerılmektedır r. Şekıl Penyodık çızelgede "lantanitler" Sıze yapay bır kalp vereceğız Kalbı verenle tanışmak ıstersınız dıye duşunduk