ELEMENTLER BOR-KARBON-AZOT-OKSİJEN NEDİR ?
Bor, atom
numarası 5 ve kimyasal sembolü B olan kimyasal elementtir. Bor
bir yarı metaldir. Gerek Güneş Sistemi'nde gerek Dünya'nın kabuğunda düşük
miktarlı bir elementtir.
Buna
rağmen, doğada rastlanan bileşiklerinin (borat minerallerinin) suda çözünürlüğü
nedeniyle belli yerlerde yüksek yoğunlukta bulunabilir. Elementel bor doğada bulunmaz. Endüstride yüksek
saflıkta bor zorlukla elde edilebilir çünkü bor, karbon ve başka elementlerle
bileşikler oluşturur. Borun
çeşitli allotropları vardır: amorf bor koyu kahverengi bir
tozdur; kristal bor ise siyah, son derece sert (Mohs sertlik skalasında yaklaşık
9,5) ve oda sıcaklığında düşük iletkendir. Elementel bor, yarı iletken
endüstrisinde bir dopant olarak kullanılır. Yüksek saflıkta
elementel bor süper iletken MgB2 teknolojisinin en önemli
bileşenidir.
Dünyada 4 önemli elementel
bor üreticisi vardır: H.C. Starck (Almanya),
S.B.
Bonon (A.B.D), Thronox (A.B.D) ve Pavezyum
Kimya (Türkiye).
Bor bileşiklerinin ana
kullanım alanları, çamaşır tozunda beyazlatıcı olarak (sodyum perborat) ve ısı
yalıtımında kullanılan cam elyafının boraks bileşeni olaraktır. Bor
bileşklierinin ayrıca, yüksek kuvvetli düşük ağırlıklı yapısal malzemelerde
özelleşmiş rolleri vardır. Camlar ve seramiklerde onların ısı şokuna dayanıklı
olması için kullanılır. Boron içeren reaktanlar organik
bileşiklerin sentezinde kullanılırlar, ve boron içermeyen bazı
ilaçların yapımında ara ürün olurlar.
Biyolojide boratlar
memelilere düşük düzeyde toksiktir (sofra tuzu kadar) ama eklem
bacaklılarda çok daha etkilidirler. Boron içeren doğal bir antibiyotik
bilinmektedir. Bitkilerde az miktarda boron hücre duvarının sertleşmesi için
gereklidir, bu yüzden toprakta boronun varlığı bitki büyümesi için gereklidir.
Borun
Kullanım Alanları
Bor
mineralleri, sanayide sayısız denecek kadar çok çeşitli işlerde
kullanılmaktadır. Bor minerallerinden elde
edilen boraks ve borik asit; özellikle nükleer alanda, savunma
sanayisinde, jet ve roket yakıtı, sabun, deterjan, lehim, fotoğrafçılık,
tekstil boyaları, cam elyafı ve genellikle kâğıt sanayinde kullanılmaktadır.
KARBON
Karbon, doğada yaygın
bulunan ametal kimyasal element. Evrende bolluk
bakımından altıncı sırada yer alan karbon,
kızgın yıldızlarda hidrojenin termonükleer yanmasında temel
rol oynar. Dünyada hem doğal halde, hem de başka elementlerle bileşik halinde
bulunan karbon, ağırlık olarak yer kabuğunun yaklaşık % 0,2'sini
oluşturur. En arı (katışıksız) biçimleri elmas ve grafittir;
daha düşük arılık derecelerinde maden kömürünün, kok
kömürünün ve odun kömürünün bileşeni olarak bulunur. Atmosferin yaklaşık %
0,05'ini oluşturan ve bütün doğal sularda erimiş olarak bulunan karbon
dioksit, kireç
taşı ve mermer gibi karbonat mineralleri, kömürün, petrolün ve doğal
gazın başlıca yapı taşları olan hidrokarbonlar, en bol bulunan bileşikleridir.
Karbon, bilinen
elementlerin en çok yönlü olanıdır. Bileşiklerin %94'ü (4 milyondan çoğu)
karbon içerir. Yaşamın dayandığı temel işlevleri yerine getirmek için yeterli
çeşitlilikte ve karmaşıklıkta düzenlemeler oluşturarak başka elementlerle
birleşme yeteneği, yalnızca karbonda vardır. Belirli karbon bileşikleri,
canlılardaki maddenin yaklaşık %18'ini oluşturur (geri kalanı çoğunlukla
sudur). Bu bileşikler, canlı hücrelerin planı olarak, hücre yapımında
kullanılan yapı taşları olarak işlev görürler.
Yakıt işlevi gören başka
karbon bileşikleri de, yeşil bitkilerde ışıl birleşimle sürekli olarak
yenilenir. Organizma öldüğü zaman, çevreyle karbon alışverişi durur ve geriye
kalan radyoaktif karbon-14 izotopu miktarı, biyolojik kökenli maddelerin yaşını
belirlemekte kullanılabilir.
Kalkınmış ülkelerin
ekonomilerinin büyük bir bölümü, karbon içeren yakıtların, plastiklerin,
kimyasal maddelerin, dokumaların ve ilaçların işlenmesine ve üretimine dayanır.
Karbon temelli sentetik bileşiklerin üretilmesi ve kullanılması, birçok ülkede
yaşama düzeyini derinlemesine etkilemiştir.
Simgesi
C, atom numarası 6, atom ağırlığı 12,011 olan karbon, periyodik
tablonun IVA
grubunda silisyum, germanyum, kalay ve kurşun elementleriyle
birlikte yer alır. Bu elementlerin en hafifi ve en az metalik olanıdır.
Periyodik çizelgedeki başka birçok grubun tersine, IVA grubu elementleri,
kimyasal bakımdan birbirinden çok farklıdır; grubu temsil edici davranışı en
fazla gösteren de karbondur.
AZOT
Azot ya
da nitrojen, periyodik cetvelde N simgesi ile gösterilen
bir element olup atom numarası 7'dir. Renksiz, kokusuz, tatsız ve atıl bir gazdır.
Azot, dünya atmosferinin yaklaşık %78'ini oluşturur ve
tüm canlı dokularında bulunur. Azot ayrıca, amino
asit, amonyak, nitrik asit, ve siyanür gibi
önemli bileşikler de oluşturur.
Azot endüstriyel
anlamda, sıvı hava`nın kısmi distilasyonu ile ya da gaz
halindeki havadan mekanik olarak (basınçlı ters osmoz yöntemi) elde
edilir. Azot, hayvan dışkılarının, üre ve ürik asit halinde
büyük kısmını oluşturur. Moleküler azot, büyük
oranda Satürn'ün Ay'ı Titan'ın atmosferinde bulunur.
Ayrıca, yıldızlar arası uzayda da varlığı David Knauth ve
arkadaşlarının yaptığı çalışmalarla saptanmıştır.
Moleküler azot, atmosferde
reaktif değildir fakat doğada, canlı organizmalar (bakteriler) tarafından
biyolojik ve endüstriyel anlamda faydalı bileşiklere dönüştürülür. Endüstriyel
anlamda azot ve doğal gaz, Haber
prosesi ile amonyağa dönüştürülür. Amonyak da ya gübre olarak ya
da patlayıcılar gibi başka maddelerin üretiminde (Ostwald prosesi ile
nitrik asit üretimi) başlangıç maddesi olarak kullanılır.
Azot tuzları içinde en
önemlilerinden biri potasyum
nitrat (veya saltpeter: güherçile) olup tarih
boyunca barut yapımında kullanılmıştır. Diğer bir tuz da amonyum
nitratdır ve gübre olarak kullanılır. Diğer azotlu organik
bileşikler nitrogliserin ve trinitrotoluen olup patlayıcı yapımında
kullanılırlar. Nitrik asit sıvı
yakıtlı füzelerde oksitleyici olarak
kullanılır. Hidrazin ve türevleri füze yakıtlarında kullanılır.
Önlemler
Nitratlı gübreler ekili
arazilerin sulama sularıyla sürüklenerek akarsulara ve yeraltı
sularına karışması büyük kirliliklerine sebep olmaktadır. Siyano (-CN) içeren bileşikler aşırı derecede zehirli tuzlar oluşturur
ve tüm memeli canlılar için öldürücüdür.
OKSİJEN
Oksijen atom
numarası 8 olan ve O harfi ile simgelenen kimyasal
elementtir. Standart şartlar altında, elementin iki
atomu bağlanarak çok soluk mavi renkte, kokusuz,
tatsız, diatomik yapıdaki, O2 formülüne sahip dioksijen gazını
oluşturur.
Oksijen periyodik
tablodaki kalkojen grubunun üyesidir ve neredeyse diğer tüm
elementlerle kolayca bileşik (başta oksitler olmak üzere)
oluşturabilecek, büyük ölçüde reaktif olan bir ametaldir.
Oksijen güçlü bir oksidanttır ve tüm elementler içinde ikinci en
yüksek elektronegatifliğe sahiptir (sadece florun daha
yüksek bir elektronegatifliği vardır). Kütlesel olarak, hidrojen ve helyumdan sonra
evrende en bol bulunan elementtir ve yer kabuğunda en bol
bulunan elementtir, bu kısmın kütlesinin neredeyse yarısını oksijen
oluşturur. Serbest oksijen, sudan oksijen elde etmek
için Güneş ışığını kullanan bazı foto sentetik organizmalar
olmadan Dünya üzerinde bulunamayacak derecede fazla reaktiftir. O2 elementi bu
organizmalar evrildiğinde, yaklaşık olarak 2.5 milyar yıl önce,
atmosferde birikmeye başladı. Diatomik oksijen gazı hacimsel
olarak havanın %20.8'ini oluşturur. Suyun kütlesinin %88'i
oksijendir, bu yüzden canlı organizmaların kütlesinin büyük bir kısmını oksijen
oluşturur. Organizmalardaki hem organik
(proteinler, yağlar ve karbonhidratlar) hem de inorganik (dış
iskelet, dişler ve kemikler) neredeyse tüm ana moleküllerin
yapısında oksijen bulunur. Element halindeki
oksijeni; siyanobakteriler, algler, bitkiler üretir ve tüm
kompleks yaşam biçimlerindeki canlılar hücresel solunumda kullanır.
O2 atmosferde birikmeye başlamadan önce, Dünya üzerinde evrimsel
sürecin erken dönemlerinde dominant olan zorunlu anaerob organizmalar için
oksijen toksik etki gösterir. Oksijenin başka bir formu
(allotrop) Ozon (O3), biyosferin morötesi
radyasyondan korunmasına yüksek irtifadaki ozon
tabakası yardımcı olur, ancak yeryüzüne yakın yerlerde hava
kirliliğinin yan ürünü olarak çevreyi kirletici özelliği de bulunmaktadır.
Daha yüksekte alçak Dünya yörüngesi irtifasında kayda değer miktarda
atomik oksijen bulunur ve uzay araçlarında erozyona neden olur.
Oksijen, sıvılaştırılmış
havanın ayrımsal damıtılmasıyla, zeolitlerin basınç salınım adsorpsiyonu ile
kullanılarak oksijenin havadan ayrılarak yoğunlaştırılmasıyla, suyun
elektroliziyle ve diğer yollarla endüstriyel olarak üretilir. Oksijenin
kullanım alanları arasında çelik, plastik ve tekstil üretimi; roket
yakıtı; oksijen terapisi; ve hava taşıtlarında,
denizaltılarda, insanlı uzay uçuş
programlarında ve dalgıçlıkta yaşam destek üniteleridir.
