Madde: Evrende yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şey madde olarak tanımlanır. Daha iyi bir tanım yapılması gerekirse, madde bir algı yada algılar bütünün sonucu olarak beyinde oluşan elektrik sinyallerinin yorumlanmasıdır. Madde doğada gaz, sıvı yada katı halde bulanabilir.

Maddenin Genel Özellikleri:

Maddeden maddeye farklılık göstermeyen sadece madde miktarı ile değişen özelliklere maddenin genel özellikleri denir. 

Kütle: Cismin barındırdığı madde miktarı olarak tanımlanabilir. Eşit kollu terazi ile ölçülür. Bu ölçümde kilogram adı verilen bir birim  referans olarak kullanılır. Ölçmede esas olan karşılaştırma olduğu için herhangi bir cismin kütle değeri evrenin her yerinde sabittir.

1887 yılında referans bir kilogram olarak kabul edilen Platin-İridyum karmışımı silindir. Fransanın Serves Kentinde Uluslararası  Ağırlık ve Ölçümler Bürosunda korunmaktadır. 3,9 cm boyunda ve 3,9 cm çapında ki bu silindirin, platin-iridyum alaşımından yapılmasının nedeni bu alaşımın çok kararlı olmasıdır. Bu kararlılığı sayesinde yıllarca hiçbir kayba uğramadan saklanabilir.

Ağırlık: Cisme uygulanan yerçekimi kuvvetine ağırlık denir, birimi Newton dur. Ağırlık yerçekimine bağlı olduğu için kütle değişmezken  ağırlık ölçüldüğü bölgenin yer çekimi ivmesine bağlı olarak değişir.

Hacim: Cismin evrende kapladığı yere hacim denir. Her hangi bir cisim için hacim ortamın sıcaklığına ve basınca göre değişebilir.

Eylemsizlik: Maddenin durumunu koruma eğilimine eylemsizlik adı verilir. Örneğin duran bir cisim herhangi bir kuvvet etkisinde kalmadığı sürece hareket etmez. Hareket eden bir cisim de herhangi bir kuvvet altında kalmadığı sürece durmaz.

Maddenin Ayırt Adici Özellikleri:

Her madde için sabit bir değeri olan ve maddelerin birbirinden ayırt edilebilmesini sağlayan özelliklere maddenin ayırt edici özellikleri denir.

Radyoaktif denilen bazı cisimlerin kendiliklerinden bir parçalanma sonucu fotoğraf plaklarına etki eden, gazları iyonlaştırıp elektriğe karşı iletken kılan ve daha bazı olaylara sebep olan çeşitli radyasyonlar yayabilme özelliiğidir. Bir radyoaktif çekirdeğin kendiliğinden bir başka çekirdeğe değişmesi olayına dezentegrasyon , yapma olarak bir çekirdekten bir başka çekirdeğin elde edilmesi olayına da transmütasyon denir.

Fizikokimya bilimleri alanında modern keşiflerin en önemlisi radyoaktifliğin keşfi olmuştur. Zira bu keşif; bizzat bu olayın keşfi yanında, kimyasal element hakkındaki düşüncelerimizi de temelinden değiştirmiştir. Öte yandan, atomun yapısı hakkındaki şimdiki teorilerle izotopluk kavramını ve bazı atomların çekirdeklerinin büyük birer enerji kaynağı teşkil ettiklerini ve bunlardan ilk faydalanmayı hep bu keşke borçluyuz.

Radyoaktiflik, henri becquerel tarafından, 24 şubat 1896’da X ışınlarının keşfinden iki ay sonra keşfedilmiştir.

Bir crookes tüpünden husule gelen katod, pozitif ve röntgen ışınlarının özelliklerinden biri de, flüoresan maddelerin flüoresansına sebep olmalarıdır. İşte bu olayın incelenmesidir ki radyoaktifliğin keşfine yol açmıştır. İlk röntgen tüpleri antikatotsuzdu. X ışınlarının kaynağı katod ışınlarının gelip çarpmasıyla flüoresan kılınmış olan tüpün çeperinde bulunuyordu. O halde, Röntgen tüpünün camı gibi flüoresan olan, yani sebebi her ne olursa olsun bir dış etkiyle ışık verebilen başka cisimlerinde röntgen ışınlarını verip vermeyeceği haklı olarak sorulabilirdi. Şöhretli Fransız matematikçisi Henri Poicare, 20 Ocak 1896’da, Fransız Fen akademisine röntgen tarafından elde edilen bir klişe göstermiş ve fluoresan kılınmış bazı cisimlerin X ışınları verip vermediklerinin araştırmasının enteresan olacağı ifade etmiştir. Bunun üzerine bir çok fizikokimyacı durumu incelemeğe başlamıştır. Çinko sülfür, Kalsium sülfür üzerinde yapılan denemeler olumsuz sonuç vermiştir. H. Becquerel benzer denemeleri bazıları fluoresan olan uranyum tuzları üzerine yapmıştır. Siyah kağıda sarılı fotoğraf camının siyahladığını görmüştür. Becquerel, sonraki denemelerinde gözlenen olayın fluoresansa bağlı olmadığını, tuzun önceden aydınlatılmasına lüzum olmadığı gibi, urainumun fluoresan olan ve olmayan bütün tuzlarının aynı şekilde etkide bulunduklarını ve metalik uranyumun en fazla aktif olduğunu bulmuştur. Becquerel, daha sonra, tam karanlıkta bulundurulan Uranyum bileşkelerinin siyah kağıt arasından uzun fotoğraf plaklarına etkide bulunan bazı ışınlar yayınladık süre bulmuştur. Bu ışınlara uranik ışınlar denmiştir.

Bu ışınlar, Rötgen ve lenard ışınları gibi ince metalik levhalardan geçer ve gazları iyonlaştırırlar; olay, uranium dahil olduğu bileşiğe tabi değildir; şiddeti, uraniumun mutlak miktarıyla orantılı olup aydınlatma, ısıtma gibi dış etkilere de tabi değildir. O halde radyoaktiflik maddenin atomik bir özelliğinden ileri gelir. Bequerel’in keşfinden sonra başka cisimlerin de uranium gibi uranik ışınlar yayıp yaymadıkları araştırılmıştır. Fransa’da Pierre ve Marie Sklodowska Curie ve Almanya’da G. Schmidt tarafından aynı zamanda yapılan araştırmalar sayesinde thoruim tuzlarının da, uranium tuzları gibi uranik ışınlar verdiklerini bulmuşlar. Bu ışınlara Becquerel ışınlar da denmiştir. Becquerel yahut uranik ışınlar veren cisimlere radyoaktif cisim; bu ışınlar yardımıyla meydana konulan maddenin bu özelliğine radyoaktiflik denir. Bu özelliğe malik olan elementlere radyo element; radyo element; radyoaktiflik özelliği ile ilgili olaylar, metodlar ve araçları bir arada inceleyen bilim dalına da radyoaktivite adı verilmiştir.

Bu gün kırktan fazla doğal element bilinmektedir. Bunların çoğu periyodik sistemin son periyotlarında yer alan ağır elementlerdir. İleride görüleceği gibi, yapma olarak bir çok radyo element elde edilmiştir.

RADYOAKTİF MADDELERİN ÖZELLİKLERİ

Atom çekirdeklerinin bir dış etki olmaksızın kendiliklerinden ışıma yapmalarına ve bu tür ışıma yapan atomlara da radyoaktif atom adı verilir. Radyoaktif atomların çekirdekleri kararsızdır.

Atom çekirdeklerinin kararlığı nötron ve proton sayısına bağlıdır. He, C, N ve O gibi hafif atom çekirdeklerinde nötron sayısı, proton sayısına eşittir. Nötron sayısının proton sayısına oranı 1’dir. Bu çekirdekler karalıdır. Proton sayısı ₂₀ ⁴⁰ Ca atomundan fazla olan atomlardan; nötron sayısı proton sayısına eşit olan kararlı atom çekirdeği yoktur. Bu atom çekirdeklerinde Coulomb itme kuvvetleri, çekirdeğin kararlılığının azalmasına sebep olur. Ağır elementlere doğu nötron sayısının proton sayısına oranı git gide artar.

Kararlı olan ₈₀ ²⁰⁰ Hg izotop atomunda n/p oranı 1,5’tur. N/p oranı 1,5’tan büyük olan çekirdeklerin kararlılıkları kaybolur, en son kararlı çekirdek ₈₃ ²⁰⁹ Bi’tur. ₈₃ ²⁰⁹ Bi’tan proton sayısı büyük olan atom çekirdekleri kararsızdır. Çekirdekleri kararsız olan atomlar radyoaktiftirler ve radyoaktif bozunmalar ile karalı hale ulaşmak isterler.

Bu bilgiler ışığında bir atom çekirdeğinin radyoaktif özellik göstermesi için uyması gereken şartları şu şekilde sırayalabiliriz:

Çekirdekte bulunan nötron sayısının proton sayısına oranının 1,5’tan büyük olması,

Atom numarasının 83’ten büyük olması.

Bununla birlikte atom numaraları küçük olan bütün izotopların çekirdekleri kararlıdır.

Mesela, 6 proton ve 6 nötrona sahip olan ₆ ¹² C izotopu karalı olmasına karşın 6 proton 8 nötrona sahip olan ₆ ¹⁴ C izotopu kararsız yani radyoaktiftir. Görüldüğü gibi, radyoaktiflik çekirdek yapısı ile yani çekirdekteki proton ve nötron sayıları ile diğer bir deyişle çekirdeğin cinsi ile ilgilidir.

Yapılan deneyler radyoaktif bir elementin bu özelliğini bileşiklerinde de gösterdiği ortaya koymuştur. Bir elementin radyoaktif özelliği o elementin kimyasal durumuna bağlı değildir. Sıcaklık ve basınç gibi dış etkiler de radyoaktif özelliği değiştirmez. Bunlara ek olarak radyoaktif özellik maddenin katı, sıvı veya gaz halinde bulunmasıyla da ilgili değildir.

Kurşundan bir kröze içinde bir miktar radyum koyup bir mağnetik alana tabi tutulursa radyasyonlar üç gruba ayrılır. Bir kısmı hafifçe sola sapar, pozitif yüklüdürler, bunlar iki elementer yüke malik olan helyum çekirdekleridir, bunlara alfa ışınları denir; bir kısmı fazlaca sağa sapar, negatif elektronlar olup bunlara beta ışınları denir; bir kısmı hiç sapmaz, bunlar çok kısa dalga boylu elektromağnetik dalgalar olup bunlara gama ışını denir.

Radyoaktif maddelerden yayılan alfa beta ve gama ışınları çeşitli olaylara sebep olurlar. Mesela; karı, sıvı ve gaz halindeki maddeleri iyonlaştırırlar. Cam, porselen, fayans gibi maddeler radyoaktif ışın temasında renklenirler. Renklenme ışınların yollarına karşılık gelen bölgede olur.

Radyoaktif ışınlar canlı hücrelerine etki ederler. Başta kanser olmak üzere birçok hastalığa sebep olurlar. Nesiller boyu kalıtsal bozukluklar meydana getirebilir. Şimdi bu bozunma türlerini sırasıyla inceleyelim.

Alfa Işınları: Alfa ışınları iki defa pozitif yüklü helium çekirdekleridir. Gerçekten alfa partiküllerinin spetik yükleri bu partikülleri veren radyoaktif cisim ne olursa olsun, daima hidrojeninkinin yarısına eşittir. Bu sonuç, ancak alfa taneciklerinin atom ağırlığının ikiye eşit olduğu yahut, Rutherford’un ilk anda ileriye sürdüğü gibi, bunların kütlesi 4 olan ve herbiri 2 e yüküne malik atomlardan ibaret olduğu şeklinde izah edilebilir. Ramsay 1904’te, Rutherford’un ileri görüşünün tamamiyle yerinde olduğunu genel olarak ispat etmiştir. Gayet ince çeperli fakat gazları geçirmeyen bir cam ampul içerisine radon konmuştur; bu ampul de daha büyük, havası, boşaltılmış ve iki elektrot ihtiva eden bir başka ampul içerisine alınmıştır.

Bir müddet sonra dış ampulde husule getirilen bie deşarjın helium spektrumunu verdiği görülmüştür. Deneme şartlarına göre, bu helium ancak ince kenarlı birinci ampulün çeperinden alfa partiküllerinden ileri gelebilirdi. Radonun bozunması şöyle olmuştur.

₈₆ Rn ²²² è ₈₄ Ra ²¹⁸ + ₂ He ⁴

Böylece şüpheye mahal kalmaksızın alfa partiküllerinin helium çekirdeklerinden ibaret oldukları meydana konulmuştur.

Netice itibariyle beta bozunmasına uğrayan elementin atom numarası 1 artar, kütle numarası ise değişmez.

Gama Işınları: Gama ışınları kısa dalga boylu elektromağnetik radyasyonlardır. Bir çekirdekte alfa yahut beta ışınları meydana geldikten sonra çoğu zaman çekirdek uyartılmış hale geçer. Uyartılmış haldeki çekirdeğin bir enerji aşırısı vardır. Uyartılmış çekirdek normal haline dönüşünde kaybettiği bu enerj, aşırısı çekirdekten bir taneciğin fırlatılması şeklinde olmazsa buna bir izomerik geçiş denir ve bu sırada gama radyasyonu yayınlanır.

Uyartılmışhalde uzun süre kalan çekirdek ile normal haldeki çekirdeğeler denir.Enerjileri yüksek olan gama ışınları birkaç santimetre kurşundan geçer. Öreneğin ThC” nün verdiği gama ışınlarının yarılanma kalınlığı yani radyasyonların şiddetinin yarıya düşmesi için lüzumlu kalınlık 1,5 cm kurşundur

Gama ışınları doğrudan doğruya iyonlaştırıcı değildirler, ama meydana getirdikleri elektronlarla bunu yaparlar. Gama ışınlarının etki gücü çok yüksektir. Beta ışınlarına göre 100 kat daha fazla nüfuz etme özelliğine sahiptirler. Gama ışınları birkaç santimetre kalınlığındaki kurşundan geçebilir.

Gama ışınlarını ancak kalın kurşun levhalar 2-3 metrelik beton bloklar durdurabilir. Gama ışınları yüksüz olduklarından elektrik ve manyetik alanda sapma göstermezler. Gama ışınları iyonlaştırıcı değillerdir.

Gama parçacıklarının kütlesi ve yükü sıfır kabul edilir. Dolayısıyla gama bozunmasına uğrayan bir elementin atom ve kütle numarası değişmez.

Gama ışınları çok yüksek enerjili, elektromanyetik dalgalardır. Genele olarak gama ışınları tek başına meydana gelmez. Bir takım radyoaktif bozunma veya çekirdek tepkimelerinin ardından meydana gelir. Örneğin alfa ve beta parçacıkları oluşturan bazı radyoaktif bozunma tepkimeleri sonucunda çekirdek enerjili halde kalır. Bu yüksek enerjili çekirdek gama ışını yayarak daha düşük enerjili çekirdeğe dönüşür.

Sekonder Beta Işınları: Bazı izomerik geçişlerde bazı uyartılmış çekirdekler gama ışınları vermezler, ama enerji aşırıları atomun çekirdek dışındaki ve çoğunlukla K tabakasından

elektron koparıp fırlatmaya harcanır. Buna iç dönüşüm denir. Çekirdek dışı elektronlar belli enerji seviyeli elektronlar olduğundan, bu sekonder beta ışınlarının enerjileride bellidir. Genellikle, izomerik geçiş enerjisinin ancak bir kısmı iç dönüşüm elektronları verir. Bir iç dönüşüm elektronun fırlatılmasından sonra boşalan yere üst tabakalardan elektron sıçraması sonucu ya enerji elektronun çıktığı ve geldiği seviyedeki enerji farkına eşit enerjili ve elementin karakteristiği olan X ışınları fotonu meydana gelir, ya da bu enerji üst tabakalardaki bir elektronun fırlatılmasına harcanır. Böylece ışımasız bir iç dönüşüm olur. Bu şekilde meydana gelen elektronlara auger elektronları denir. Bunların da enerjileri bellidir.

Yukarıdaki izahlardan anlaşılacağı üzere, beta ışınlarının dağılımı çok karışıktır. Kesiksiz bir enerji dağılımı gösteren primer beta ışınları yanında belli enerjili dönüşüm ve auger elektronları da bulunur.

Pozitron Işıması: Pozitron ışımasında çekirdekteki bir proton bir nötrona dönüşür. Bu esnada özellikleri elektrona benzeyen fakat pozitif yüklü bir tanecik oluşur. Bu taneciğin çekirdekten dışarı fırlatılması pozitron ışımasıdır. Pozitron parçacığı B ⁺ veya ₊₁ e ⁰ şeklinde sembolize edilir. Pozitron ışıması yapan bir çekirdeğin atom numarası 1 azalır, kütle numarası ise değişmez.

RADYASYONUN GENETİK ETKİLERİ

Düşük seviyeli radyasyonun tek belirgin sağlıksal etkisi sonraki kuşaklarda görülen genetik sakatlıklara sebep olmasıdır. Genellikle genetik bozukluklar olarak adlandırılan bu sakatlıklar, renk körlüğünden, mongolizm gibi ciddi hastalıklara kadar çeşitlilik gösterir. Bazı kişiler, radyasyonun iki başlı çocukların doğmasına; insan altı ya da insan üstü canavarların ortaya çımasına neden olacağına inanırlar. Durum kesinlikle bu değildir; çünkü insanlık daima doğal radyasyona maruz kalmış olmasına karşın, hiçbir zaman bu tür vakalar görülmemiştir.

Bazı kişiler de radyasyon kaynaklı genetik etkilerin insan soyunu yok edeceğine inanırlar. Ancak bu da yanlıştır. Yani radyasyonun yol açacağı herhangi bir kötü özellik, sonuçta yok olacaktır. Nükleer endüstrinin genetik etkileri, ancak insanın doğal kaynaklardan aldığı radyasyondan sadece yüzde bir kadar daha fazla radyasyon etkilenimine yol açtığı hatırlandığında en iyi şekilde anlaşılabilir. Doğal radyasyonun da, normal olarak karşılaşılan genetik bozukların sadece %3’ünden sorumlu olduğu düşünülmektedir. Nükleer gücün genetik etkilerini anlamanın muhtemelen daha kolay bir yolu, geç yaşta çocuk sahibi olma durumudur. Geç annelik yaşının Down sendromu, Turner sendromu ve birkaç diğer kromozomal düzensizliğe yakalanma riskini artırdığı bilinirken, geç babalık yaşının da akondroplazia ve binlerce diğer otozomal, baskın hastalık riskini hızla artırdığı bilinmektedir. Sonuçlara, fareler üzerinde yapılan çalışmalar ile varılmış olması ilginçtir, çünkü insanlar üzerinde genetik bozukluğa yol açan, radyasyonla ilgili gerçek bir kanıt yoktur. Böyle bir kanıt bulabilmek için en iyi yol, atom bombasından sonra Japonya’da hayatta kalan insanları gözlemektir, ancak dikkatli olarak yapılan birkaç çalışmada, bu insanların ilk kuşak çocuklarında aşırı miktarda genetik bozukluk görülmemiştir.

Genetik bozukluğa sahip bir çocuğu olması riskini merak edebilir; bu gebelikten önce maruz kalınan her mrem radyasyon için 40 milyonda bir olasılıktır.

Hava kirliliğinin ve birçok kimyasal maddenin de genetik bozukluğa yol açtığını ifade etmek uygun olacaktır. Kükürt dioksit suda çözündüğünde ortaya çıkan bisülfatlar ve nitrojen oksitlerde elde edilen nitrosamin ve nitrus asiti de içeren 3500 kimyasal madde hakkında kesin olamayan bilgi mevcuttur. Kafein ve alkolün genetik bozukluklara yol açtığı bilinir. Bir çalışmaya göre 28.35 gram alkol, genetik etki bakımından 140 mrem’lik radyasyona eşittir. Bir fincan kahve de 2.4 mrem’lik doza eşittir. Genetik bozukluklara yol açan belki de en önemli insan etkinliği, erkeklerin pantolon giyme geleneğidir. Bu, cinsiyet hücrelerinin ısınmasına yol açar ve böylece kendiliğinden ortaya çıkan mutasyonların, yani genetik hastalıkların başlıca kaynağının olasılığını arttırır. Kaba taslak olarak yapılmış mevcut hesaplamalar, bir miliremlik radyasyonun genetik etkilerinin, beş saat pantolon giymekle aynı olduğunu göstermektedir.

Nükleer gücün genetik etkileri ile ilgili can sıkıcı bir nokta da, biz üretilen enerjinin karından yararlanırken, bedelini gelecek kuşakların ödeyeceği şeklindeki zihniyettir. Bununla birlikte, bu kuşağın ve teknolojisinin geleceği olumsuz yönde etkilediği daha başka ve çok daha önemli durumların varlığını da hatırlamalıyız. Nükleer sanayi ve onun sonraki kuşaklara yapacağı genetik etkiler konusunda yapılacak anlamlı bir değerlendirmede, gelecek kuşaklar için, onlarca milyar dolara, onbinlerce yıllık çabaya mal olmuş ucuz ve bol bulunur, sonsuz bir enerji kaynağı karşısında söz konusu olan birkaç genetik bozukluk vakası ile bunlarla mücadele etmek için bizden onlara kalacak ucuz ve etkin araçların karşılaştırılması, dengeyi sağlayacaktır.

CANLILARIN RADYOAKTİVİTEYE KARŞI KORUNMA YÖNTEMLERİ

Henri Becquerel radyoaktiviteyi bulan kişi olarak ünlüdür. Kendisinin ayrı zamanda,radyoaktif maddelerin canlılar için tehlikeli olduğunu da keşfettiğini bilen çok azdır. Becquerel, içinde radyum örneği taşıdığı cebinin altında,dersinin yandığına dikkat etmiş. O zamandan beri, radyumun zararlı ışımalar meydana getirdiğinden haberimiz vardır ve hiç kimse cebinde radyum taşımayı aklına getirmez. Işınımların tehlikesi çok büyüktür,çünkü etkisi,zarar meydana geldikten bir süre(birkaç yıl bile olabilir)sonraya kadar hissedilmez.

Atom ışımaları nedir?Bu terim parçalanan atomlardan fırlatılan hızlı taneciklerden oluşmuş demetler ve enerji dalgaları için kullanılmaktadır. Her atom parçalandığı zaman çekirdeğinin bir kısmını dışarı fırlatmaktadır. Bir atom ortasındaki,çekirdek adı verilen bir göbekten belirli uzaklıkta, bu göbeğin çevresinde dönen ve elektron adı verilen küçük taneciklerden yapılmıştır. Her elektron negatif elektrik yükü taşımaktadır. Çekirdek, proton ve nötron adı verilen iki cins tanecikten yapılmıştır. Protonlar pozitif elektrikle yüklüdür, nötronlar yüksüzdür. Bir radyoaktif atomun çekirdeği hiçbir sebep olmadan parçalanma eğilimi gösterir. Parçalandığı zaman proton ve nötron fırlatacağını söyleyebiliriz. Gerçekten böyle olur, ama çoğunlukla, fırlatılan tanecikler alfa ve beta tanecikleridir. Alfa taneciği iki proton ve iki nötrondan oluşmuş bir gruptur; içinde proton olduğu için pozitif elektrikle yüklüdür. Beta taneciği elektronla aynıdır. Negatif elektrik yükü taşımaktadır. Çekirdeğin çevresinde dönen elektronlardan gelmektedir, ama nötronlardan birinin, bir proton ve elektron haline gelmesini sağlayan bir dönüşüm sonunda çekirdekten fırlatılmaktadır. Taneciklerin hızı bunların enerjisini ve giderek, cisimlere geçme yeteneğini belirtir. Alfa ve beta tanecikleri hemen hemen ışık hızına yakın bir hızla hareket ederler. Enerji dalgalarına gama ışınları denir ve elektrik yükü taşımazlar. Bütün bu ışınlarda ve hareket eden taneciklerde, önemli bir ortak özelik, yolları üzerine rastlayan atomların elektronlarını koparma eğilimidir. Dönmekte olan elektronlarından bazılarını kaybedince, bu atomlar, elektrikle yüklü hale gelirler ve ilk hallerindeki atomlardan çok daha fazla ve değişik şekilde kimyasal reaksiyon meydana getirme özelliği kazanır. Belki atom, ışımalarına gösterilen canlı dokuların harap olması bu yüzdendir. Herhangi bir ışınımın cisimlere ne kadar geçebileceği bunun enerjisine bağlıdır. Çünkü, ışınım her bir atoma çarpışında, bu atomlardan elektron koparmakla enerjisinin bir kısmını kaybeder. Alfa tanecikleri havada birkaç santimetre ilerleyince havadaki gaz atomlarından elektron koparmak yoluyla bütün enerjisini kaybeder. Madenlerde yaklaşık olarak milimetrenin binde birkaçından ve canlı dokulardaysa yaklaşık olarak yüzde birinden fazla bir derinliğe giremez. Bir tek alfa taneciği milyonlarca atomlardan elektron koparabilir. Beta ışınlarının geçme yeteneği alfa ışınlarından daha fazladır, ama canlı dokular içerisinde fazla ileri gidemez. Alfa ve beta ışınları verev cisimler deride ışınım verev cisimler deride ışınım yanıklarına sebep olabilir. Kazara nefes alma yoluyla yada yutularak vücuda girerlerse, özellikle tehlikeli olurlar, çünkü bu ışınımların geçme yeteneği küçük olmakla beraber, uzun bir süre boyunca akciğerlerin ve midenin çeperlerinde meydana getirdiği etki çok önemlidir. Gama ışınları alfa ve beta ışınlarından çok daha öldürücüdür; hızlı nötronlar da öyledir. Bunun sebebi, menzillerinin hemen hemen sınırsız olmasıdır. Bu ışınlar, örneğin , insan vücudunun bir tarafından öte tarafına yada yüksek enerjili gama ışınları halinde yirmi santimetre kalınlığında kurşundan geçebilir. Acaba ışınım, hayvan olsun, bitki olsun, canlılara neden zarar verir? Bütün canlılar , canlı hücrelerden yapılmıştır. Büyüme ve eskiyen hücreleri yenileme her bir hücrenin kendisinin bütünüyle aynı olan iki hücreye bölünme yeteneğiyle mümkün olmaktadır. Bu bölünme , hücrenin çekirdeği ve belki bu çekirdekte meydana gelen bir kimyasal ürünle dezoksiribonükleik asit(DNA)meydana gelmektedir. Hücreye hayat veren şeyin ne olduğunu daha kimse tam olarak bilmemektedir, ama bunun, hücrenin çekirdeğini meydana getiren çok atomlu karmaşık moleküllerdeki atomların, anlaşılması güç bir düzenlenmesiyle ilgili olduğu sanılmaktadır. Bölünmenin meydana gelmesi için hücrede normal miktarda DNA bulunmalıdır ki yeni hücrelerin her birine normal miktarda DNA gidebilsin. Elektrikle yüklü bir tanecik sıradan bir moleküle çarparsa, bunun yapısını altüst eder, çünkü atomların bir araya gelmesi elektrikle yüklü taneciklerin çeşitli atomlarda ortaklaşa bulunması ve atomlar arasında değiş tokuş edilmesiyle mümkün olmaktadır. Işınımın elektrikle yüklü taneciklerinin, canlı hücrenin çekirdeği atomların çok karmaşık ve çok dengeli olan düzenine ve su gibi olan dış kısmına gelişi, nasıl olduğu daha tam olarak bilinmemekle beraber, hücrenin hayatını ve yapısını zedeleyen yeni bir düzenlemeye sebep olur. Işınların etkilediği bir hücre hemen ölür, yada ışınların dozu çok büyük ve etkilediği süre çok uzun değilse, kendini iyi edebilir. Tek bir hücrenin, yeri doldurulur. Ama, bir hayvanın bölünebilen bütün aktif hücrelerinin çekirdeği,bunların bölünmesini engelleyecek kadar zarar görürse, o zaman, yeni hücreler meydana gelemez ve biraz gecikirse de, eninde sonunda hayvanın ölümü gelir. Çok yüksek dereceli ışınım bir canlıyı hemen öldürebilir, çünkü, hücrelerin kimyasal düzenini bozmakla can alıcı organları öylesine kötü bir şekilde zedeler ki, bu organlar görevlerini yapamaz hale gelir bu da ani ölüm demektir. İnsan vücudundaki can alıcı organların korunması derine geçebilen gama ışınlarından ve nötron ışınımlarından bile kurtulma şansı artırabilir, çünkü ana organlar zarar görmezse vücut fonksiyonlarını yapmaya devam edebilir. Alyuvarların üretiminde artmaya sebep olarak vücudun dayanıklılığını arttıran dalak özellikle önemli bir organdır. Biraz tuhaf gelir ama, vücuttaki en büyük kemiklerin korunması da önemlidir, çünkü vücuttaki hasarları onaracak olan yeni kan hücreleri bunların ilik kısmında meydana gelir. Eğer, örneğin sadece bir kalça kemiği korunursa, bu bir tek fabrikanın kan hücreleri üretmeye devam etmesi iyileşme ve yaşama şansını önemli derecede artırır. Hücrelerin ışımaların etkisine uğramasıyla ilgili birçok araştırlamalar yapılabilmektedir; ama hala, birçok şey iyice anlaşılmış değildir. Eğer, hücre olgun bir hücreyse, bunun iyileşme ve bölünerek çoğalabilme şansı çok fazladır. Bölünmenin ilk basamaklarında olan daha genç hücreler ışınlara karşı çok duygundur ve ancak hafif dozlardan zarar görmeden kurtulabilir. Çeşitli ışınların etki olanları hakkında bildiklerimizle, halkı, radyoaktivitenin tehlikelerinden koruyacak güvenlik tedbirlerini bulmak mümkündür. Hiçbir radyoaktif maddenin çıplak elle tutulamayacağı apaçıktır. Cisim, sadece, alfa ve beta ışınları veriyorsa, bunlarla çalışan kimse eldiven giyerek bunları elleyebilir. Ama gene de radyoaktif tozların solunum yoluyla vücuda girmesi tehlikesi vardır. Bunu önlemek için, cisim, üzerinde içini görmek için bir pencere ve kenarlarındaki deliklerde bir çift eldiven bulunan ve eldivenli kutu adı verilen bir kutunun içinde ele alınır. Çalışan kimse, kutunun dışından içeriye erişmek için ellerini eldivenlere sokar. Bu şekilde kutu hava sızdırmaz ve radyoaktif madde çalışan kimsenin hiçbir yerine değmeden kullanılabilir. Gama ışını veren cisimlerin kurşun ve betondan kalın duvarların arkasında saklanması gerekir. Bunlarla ancak uzaktan kumandayla çalışabilir. Radyoaktif cisimlerle çalışanların koruyucu elbise, eldiven ve ayakkabı giymeleri ve bazen maske takmaları, laboratuardan ayrılırken de bunları çıkartmaları şarttır. Koruyucu elbisenin bir şekli, üzerinde toplanması mümkün olan kirleri çıkarmak için fırçalanabilir şişirilmiş, su geçirmez elbisedir. Bu tedbirler kazara çalışan kimsenin üzerine konan radyoaktif tozların laboratuarda yemek içmek, makyaj tazelemek yada sigara içmek, tehlikelidir. İşçiler ve laboratuarlar, ışınım miktarını düzenle kaybeden ölçü aletleriyle kontrol edilir. Bu kontrol düzenlerinin en basiti, madalya gibi cep üzerine asılan madensel bir kılıf içerisindeki bir fotoğraf filmidir. Film her hafta yıkanır ve filmin kararma miktarına bakarak etkisi altında kaldığı ışınım miktarı ölçülür. Eğer maksimum bir doz bulunursa işçi bir süre ışınımlardan uzak durur. Işınımlara karşı korunma, özellikle nükleer reaktörlerin yakınında önemlidir, çünkü buradaki ışınım isteyerek meydana getirilmiştir ve laboratuvarlardakinden çok daha şiddetlidir. Reaktörler kurşunla kaplanmış tek parça bir beton duvarla çevrilmiştir. Bu biyolojik kalkan en hızlı nötronlar ve gama ışınlarını bile durduracak şekilde tasarlanmıştır. Tabii kontrol çubukları ve nükleer yakıt, ancak uzaktan kumandayla yönetilir. Bu biyolojik kalkandan dışarıya biraz ışınım sızarsa, otomatik monitörler hemen alarm işareti verir. Atmosferi kirletebilecek tozlardan temizlenmesi için, nükleer elektrik santrallerini havalandırma gelen hava süzgeçlerden geçirilir. Günümüzde radyoaktif maddelerden ve radyoaktif hale gelen gereçlerden kurtulma, önemli bir problemdir.

Kaynaklar:

Prof.Dr Ali Rıza Berkem, Çekirdek Kimyası İstanbul Üniversitesi Yayınları 1974

Necdet Çelik, Kimya I-Sürat Yayınları 1997

Bernard I. Cohen, Çok Geç Olmadan 1994

Sir Lowrence Bragg-Sir James Dhadwik Norman Fisher-Sir Harry Melville-Prof.J.Z Young, Bilim Dünyası-Arkın Kitapevi

Oksijen ve ozon birbirlerinin allotroplari olup aralarindaki mevcut bir takim farkliliklarin ozon molekülü yapisinin kompleksliliginden kaynaklanmaktadir, trioksijen diatomik molekül, (O2) ve ozon ise triatomik molekül (O3) halinde tabiatta bulunurlar.
Kimyasal benzerliliklerinin sebebi ise hiç kütle degisimine ugramadan birinin digerine dönüstürülebilirlilik gerçegi ile gösterilir, yani;
3O2(g) 2O3(g)
96 gram 96gram

Ozon, açik mavi, -111,3 °C de kaynayan bir gaz olup, bir hayli zehirleyicidir. Ozonun keskin kokusu çalisan elektrikli aletlerin arkalarindan veya önemli elektrik desarj isleminin oldugu yeralti metro istasyonlarinda hissedilir.

Ozon ya moleküler oksijen’in fotokimyasal yöntemlere maruz birakilarak ya da, elektrik desarj metoduyla elde edilir.
1. Fotokimyasal metod : 3O2 + hv (Energy) 2O3(g)
2. Elektriksel desarj yöntemi ile

Bu gün Ozon baslica içme suyu temizleme islemlerinde, havayi ve artik gazlarin pis kokusunu gidermede, kandillerin, yaglarin lekelerini çikarma ve beyazlatmada, tekstil sanayiinde de gene ayni agartma amaçlar için kullanilir.

Ozon, atmosferin yüksek tabakalarinda O2 molekülü tarafindan gerek günesten gelen o yüksek Elektro-magnetik Radyasyon emilmesi ile gerekse yildirim bosalmasi esnasinda açiga çikan büyük enerjinin absorbe edilmesi sonucu olusur. Ozonun atmosferdeki konsantrasyonu, yerden 25 ile 35 km yukaridaki stratosfer tabakasinda, yaklasik 10 ppm e kadar çikar, o yüzden bu kusak ozon tabakasi olarak bilinir. Deniz seviyesine yaklastikça O3 ün konsantrasyonu 0,04 ppm e kadar iner. Stratosferdeki bu ozon tabakasi, uzaydan ve özellikle günesten gelen 240 ile 320 nm dalga boylarina sahip yüksek enerjili radyasyonlar gibi isimalari emerek yeryüzündeki hayatin varligi ve devamliligi adina büyük rol oynar. Bilindigi üzere E.M.R adi verilen ve içerisinde her türlü ultraviole zararli isimalari içeren radyasyonlar, diger biyolojik organizmalarda da oldugu gibi insanliga zarar verir, özellikle deri kanseri ve göz hastaliklarina yol açar.

Ozon molekülü bu zararli ultraviole isinlari absorblar, bu islem sonucunda bir miktar isi açiga çikar. Bu isi O3 ü geriye (O2) ye parçalar ve böylelikle özellikle atmosferdeki isi dengesinin korunmasinda büyük rol oynar.

O3 + hv(Enerji) O2 + O (O3 ün O2 ye ayrismasi )
O3 + O 2O2 + Enerji (atmosfere isi yayilimi ve isi dengesi korunmasi)

Simdi de sizlere ozon tabakasinda bazi kimyasallarin etkisiyle meydana gelen ozon deliklerinden bahsetmek istiyorum. Nasil ki yagmurlu bir havada delik semsiye ile yürüyüse islanmamak için çikamazsiniz ayni sekilde delik olan bir ozon semsiyesi ile de o bölgede hayatinizi sürdüremezsiniz. Ozon bizlere o büyük yaraticinin hediye ettigi, bizleri kozmik isinlardan koruyan ancak lüzumlulari asagi veren harikulade bir hayat semsiyesidir.

Ancak bas döndürücü hizla gelisen günümüz teknolojisinde biz insanlar bazen bilerek ya da bilmeyerek bu büyük hediye ye zarar vermekteyiz. Her ne kadar ozon bazi tabii olaylarla, dogal bir takim oksitlerin özellikle Azot oksitlerinin olusumu veya ultraviole isinlarin emilmesi gibi, olaylarla da tüketilmekte ise de, gene karsiliginda bir takim dogal olaylarla da üretilir ve atmosferdeki ozon dengesi tabii bir regülatörle ayarlamis, sabitlenmis olur. Karsiligi olan ozon tüketimi ise insanlarin tüketmis oldugu ozondur.

Son yillarda antropojenik orijinli (insan aktiviteleri sonucu üretilmis) bazi gazlar özellikle kozmetik sanayii ve CFC gazlari… vb. stratosferdeki ozonla reaksiyona girdigi ve o tabakanin giderek incelmesine ve devaminda ise o bölge de yok olmasina yol açtigi ortaya çikarilmistir. Meselâ asagida da görülecegi gibi, havanin oksijeni ile yakilmasi sonucu olusturulan Azot oksit, ozon tüketiminine sebep olmaktadir;

NO + O3 NO2 + O2

Bu zarar verici ve yok ediciler arasinda en tehlikeli ve kötü olani CFC diye bilinen parfümlerden atmosfere yayilan klorofloro karbon gazidir. Bu gaz molekülleri havada uzun müddet yasayabilirler. Bu sirada havanin atomik oksijeni ile reaksiyona girerek, bir çok reaktif madeler, Cl ve ClO gibi, olusur, bu ürünlerde yeri gelince O3 ile reaksiyona asagidaki gibi girebilirler;

CCl2F2 + hv CClF2 + Cl sonra
Cl + O3 ClO + O2 veya ClO + O Cl + O2

Bu saydigimiz gazlarin etkilerinin yaninda, meteorolojik durumlardan da etkisinden bahsetmeden geçemeyiz. Bu gün özellikle güney kutupta stratosfer bulutlarinda bulunan buz kristalleri normalde gerçeklesmeyecek reaksiyonlara zemin hazirladigina inanilir. Meselâ HCl ile ClONO2 (klorin nitrat) stratosferde var olan ve O3 ile normalde reaksiyon vermeyen gazlardir, ancak bu gazlar buz kristalleri üzerinde asagidaki gibi reaksiyona girerler;

HCl + ClONO2 HNO3 + Cl2,
olusan Cl2 günes isigini absorbe ederek bireysel Cl atomlarina ayrisir, ve daha önce de bahsettigimiz gibi atomik Cl olusumu O3 tüketiminin baslangici demektir. Özellikle ilkbahar ve yaz mevsimlerinde CFC nin ozon tabakasina yaptigi etki Antarktika bölgesinde, ozon deligi halinde çok belirginlesir, o zaman atmosferdeki O3 miktari normalinden %50 nin altina iner, bu inmede en büyük rolü o yöredeki ClO konsantrasyonunun artmasi oynar.

Antarktika bölgesindeki bu O3 tüketimi her yil artmaktadir. Bunun yaninda bazi ölçüm ve arastirmalar göstermistir ki, küçük ama ciddi sayilabilecek O3 tüketimi dünyanin diger bazi bölgelerinde de mevcuttur.

Günümüzde bu kötü gidisi geriye çevirecek herhangi bir adim atilamamis, ancak birazcik olsun yavaslatma ve durdurma adina bir takim gelismis ülkeler arasi CFC kullanimini azaltmaya yönelik anlasmalar imzalanmistir.

Yaşam ortaya çıkmadan önce, karbon dioksit, nitrojen ve diğer ağır gazlar, Dünya’nın manto tabakası ve yer kabuğu tarafından ortama bırakılıyordu. Bu gazlar dünyanın yerçekimi kuvveti sayesinde tutuldu ve zaman içinde bir atmosfer meydana geldi.Yerçekimi, metan (CH4), karbon dioksit (CO2), amonyak (NH3), hidrojen (H2), azot (N2), ve su buharının (H2O) bu şekilde atmosferde birikmesine neden oldu. Zaman içinde Dünya, su buharının yoğunlaşıp sıvı hale gelmesine olanak sağlayacak kadar soğudu. Bu durum beraberinde yağmurları ve kuvvetli kasırgaları getirdi. Sürekli yağan yağmur denizlerin oluşmasını sağladı. Şiddetli kasırgalar sırasında oluşan elektrik dünyanın yüzeyini etkiledi.

Bu sırada atmosferde serbest halde hiç oksijen yoktu çünkü oksijen hidrojenle birleşip suyu, yer kabuğundaki başka elementlerle de birleşip demir oksitleri, silikatları, karbon dioksiti ve karbon monoksiti oluşturuyordu. Yaklaşık 2 milyar yıldan fazla bir süre boyunca oksijenin tamamı başka elementlere bağlanmış halde bulunuyordu.

İlk canlılar, atmosferde serbest oksijen bulunmadığı için anaerobik yani oksijensiz solunum yapan canlılardı. (Canlıların ortaya çıkışlarıyla ilgili daha ayrıntılı bilgi edinmek isterseniz “Dünya üzerinde yaşam nasıl başladı?” sorusunun cevabına göz atabilirsiniz.) Anaerobik solunumda sonra fotosentez evrimi gerçekleşti, yani fotosentez yapabilen canlılar ortaya çıktı. Bu canlılar su ve karbon dioksiti kullanarak glikoz ve oksijen üretmeye başladılar. Serbest oksijen böylece atmosferin stratosfer adı verilen tabakasında birikmeye başladı. Morötesi ışınlar, bu tabakadaki oksijen moleküllerine (O2) çarparak bu moleküllerin iki oksijen atomuna (O + O) bölünmesi sebep oldu. Bu oksijen atomları da oksijen molekülleriyle birleşerek ozonu oluşturdular. (O + O2 › O3). Ozon tabakası bu şekilde oluştu. Ayrıca bu tepkimeler günümüzde de aynı şekilde oluşmakta. Ozon tabakasının üstünde yeterince oksijen bulunmadığı için tabakanın kalınlığı sınırlı. Daha alt tabakalara da morötesi ışınlar ulaşamıyor.