Keşfinin 350.Yılında Tükenmeye Yüz Tutan Element: Fosfor

2019 yılı itibariyle, fosfor elementi keşfedileli 350 yıl oluyor. Periyodik tablonun 15.elementinin keşif öyküsü, aslında biraz Amerika kıtasının keşfine benzer: Neye niyet, neye kısmet! Hindistan’a gitmek üzere yola çıkıp Amerika’yı keşfeden Kolomb gibi, fosforu keşfeden 17.yy Alman simyacısı Hennig Brand’ın amacı da aslında başkaydı.

Simyanın en büyük hedeflerinden biri olan felsefe taşını bulmanın, ölümsüzlük iksirini elde etmenin, kurşunu altına çevirmenin peşindeydi. Bu efsanevi maddeyi her yerde arayan birilerine rastlamak mümkündü. Brand ise iki iyi nedenden dolayı arayışını insan idrarına yöneltmişti. Birincisi, idrar ile altın hemen hemen aynı renkteydi. İkincisi de idrar, simyacılar tarafından kusursuz görülen insan vücudundan çıkıyordu.

Brand’ın 1669 yılında yaptığı çalışmalar dikkate çekiciydi. Günümüzde bir bahçe kulübesinde o deneyleri yinelemeye girişmek oldukça sıkıntı yaratabilir; tabi aşırı derecede kötü kokulara müsamaha göstermeye istekli komşularınız varsa başka. Brand, büyük miktarlarda insan idrarı toplayıp, mayalanmaya (fermentasyon) bırakıyordu. Ardından kalıntıları ısıtıp, kuru damıtma uyguluyordu. Ressam Joseph Wright tarafından 1795 yılında yapılan “Felsefe Taşını Arayan Simyacı” adlı tabloda betimlenen, tam olarak bu süreçti.

Felsefe Taşını Arayan Simyacı

Bu işlemi yaptıktan sonra, Brand’ın elinde beyaz, kolay şekil alan bir katı kalıyordu. Madde, kapalı bir kapta bile karanlıkta parlıyordu ve havaya maruz bırakıldığında, çok parlak beyaz bir alevle spontane şekilde yanıyordu. Bu özelliklerini çok ilginç bulan simyacı, maddeye Yunanca “ışık taşıyıcı” anlamına gelen fosfor adını verdi. Bu maddeyi kullanarak, kurşunu altına dönüştürmeye çalıştığı çok sayıda deney yaptı ama elbette başarılı olamadı.

Muhtemelen hayal kırıklığına uğramış hâlde, Brand simyanın diğer büyük varsayımlarından birini bulduğunu düşünmüş olabilir: Saf filojiston. Simyanın, kökleri antik Yunan felsefesine uzanan spiritüel bir çerçevesi vardı. Buna göre tüm maddeler dört elementten oluşuyordu: Hava, toprak, ateş, su. Yanma sırasında ısı ve ışık üretildiğinde, simyacılar bunun nedeninin filojiston adını verdikleri ateş benzeri bir element olduğunu düşündüler. Filojiston, yanabilen nesnelerin içinde bulunuyor ve yanma gerçekleştiğinde serbest kalıyordu.

Filojiston kuramı 1770’lerde, Antoine-Laurent Lavoisier tarafından çürütüldü. Lavoisier, yanmanın oksijen gazı ile tepkime sonucu gerçekleştiğini açıklığa kavuşturdu. Bundan yüz küsur yıl sonra, bir metali başka metale dönüştürmek olanaklı duruma geldi; ama felsefe taşıyla değil, nükleer reaktörle yapılabiliyordu. Ekonomik açıdan ise işlem bütünüyle anlamsızdı çünkü harcanan enerji, elde edilen altının değerinden daha pahalıya geliyordu.

Öte yandan fosforun keşfi, çağdaş kimyaya giden yolda önemli bir adımdı. Örneğin kibritin icadı, fosforun keşfi sayesinde yapılabilmişti. Brand’ın keşfinden 50 yıl kadar sonra, Almanya Giessen Üniversitesi’nden tıp profesörü Johann Thomas Hensing, insan beyninde de fosfor bulunduğunu ortaya koydu. Hemen ardından fosfor elementi içeren ilk ilaçlar satılmaya başladı. Herhalde düşünce şuydu: “Eğer beyninde varsa, senin için iyi olmalı.” Ama bu akıl yürütmenin hatalı olduğu anlaşıldı çünkü aslında beyaz fosfor çok zehirliydi. Vücut kütlesinin kilogramı başına 1 mg beyaz fosfor, ölümcül doz anlamına geliyordu. İlaçları kullanan hastalar zehirlendi. İlk başlarda beyz fosfor kullanılarak üretilen kibritlerin yapımında da değişikliğe gidilerek, kırmızı fosfor kullanılmaya başladı.

Kibrit kutusunun yan yüzeyinde bulunan ve kibriti çakmaya yarayan yüzey kırmızı fosfor içerir. Kibritin ucu sürtüldüğünde, kırmızı fosfor beyaz fosfora dönüşürken kıvılcımlanma gerçekleşir. (Kaynak: https://www.angelo.edu/faculty/kboudrea/molecule_gallery/element015_phosphorus/00_phosphorus.htm)

Fosforun biyolojik açıdan yaşamsal önem taşıdığına kuşku yok. Ortalama bir insan vücudunda 0,5 kg kadar fosfor vardır. Bu miktarın büyük bölümü, kemikleri ve dişleri güçlendiren fosfat biçiminde bulunur. Fosfor ayrıca DNA ve RNA moleküllerini de bir arada tutar. uzun zincirler biçimindeki bu nükleik asitlerin omurgası, her bir nükleik baz çifti başına iki fosfat grubu içerir. Fosfor olmadan herhangi bir yaşam formu hayal etmek çok güçtür.

Fosfor açısından zengin yiyecekler arasında çeşitli etler, deniz ürünleri, mercimek, fasulye, fındık ve tohumlar sayılabilir. İzgenin diğer ucunda, beyaz fosfor uzun süredir fare zehiri olarak kullanılmaktadır. Daha uç bir örnek olarak ise kimyasal silah olarak kullanılan fosforlu bileşikler olan Sarin ve VX verilebilir. Sarin, potasyum siyanidden 21 kat daha ölümcüldür. Bu durum, farklı biçimlerde bulunan elementlerin nasıl farklı görünümlere ve biyolojik etkilere sahip olabildiğini gösterir.

Fosforun pek çok başka olumlu özelliği de vardır. Azotla birlikte, fosfatlar tarımda yaygın olarak kullanılan verim artırıcıların temelini oluşturur. Fosforun bu rolünün yerine geçebilecek başka madde yoktur; yani bitkilerde başka herhangi bir element onun yerine kullanılamaz. Bu önemli bir soruyu akla getirir: Tek başlıca fosfor cevheri olan fosfat kayaları sınırlı sayıdadır. Dolayısıyla, ileride bulunamama riski taşıyan “soyu tehlikede elementler” listesinde fosfor da vardır. Sorun şu ki, verim artırıcı olarak kullanılan fosfor, nehirlerde ve okyanuslarda çözünerek, fosfat çözeltisi ve nihayetinde çökelti hâline geliyor. Şu anda ekonomik bir şekilde bunu düzeltmenin bir yolu yok ve bilimcilerin öngörülerinde göre 30 ilâ 40 yıl içinde fosfat kıtlığıbaşgösterebilir.

Fosfor geri dönüşümü sağlayacak yöntemler bulmak ve ideal olarak bunu su akıntılarında iyice seyrek hâle gelmeden yapmak gerek. Peki bu nasıl yapılabilir? İnsanlar her yıl gereksinim duyduklarından 3m ton daha fazla fosfor tüketiyor ve bu fosfor fazlası idrar ya da dışkı ile atılıyor. Bunlardan fosforun geri dönüşümünü yapmak, pek çekici bir çaba gibi gelmeyebilir ama bunu yapmanın yolunu bulan kişi çok önemli bir şey başarmış olacak. Fosforun insanlık tarihindeki öyküsünün bütününe bakınca, şu anda ilginç bir noktada gibi görünüyoruz: 350 yıl önce onu idrarda bulduk ve şimdi anladık ki, ileride başlıca fosfat kayanğımız tam olarak onu ilk bulduğumuz yer olabilir!

Kaynak: https://bilimfili.com/kesfinin-350-yilinda-tukenmeye-yuz-tutan-element-fosfor/

56 Paylaşımlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
24 + 3 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.