Site icon elektromanyetix

Harold Clayton Urey

yucelll

Harold Clayton Urey

Doğum 29 Nisan 1893 Walkerton, Indiana, ABD
Ölüm 5 Ocak 1981 (87 yaşında) La Jolla, Kaliforniya, ABD
Dalı Fiziksel kimya
Çalıştığı yerler Copenhagen Üniversitesi, Johns Hopkins Üniversitesi,
Columbia Üniversitesi, Nükleer Araştırmalar Enstitüsü,
Chicago Üniversitesi, Kaliforniya Üniversitesi
Öğrenim Montan Üniversitesi, California Üniversitesi
Doktora hocası Gilbert N. Lewis
Doktora öğrencileri Stanley Miller
Önemli başarıları Döteryum elementinin keşfi, Miller-Urey Deneyi
Aldığı ödüller Willard Gibbs Madalyası (1934), Nobel Kimya Ödülü (1934),
Franklin Madalyası (1943)


Harold Clayton Urey (d. 29 Nisan 1893 – ö. 5 Ocak 1981), 1934’te Nobel Kimya Ödülü kazanan ABD’li kimyager. Döteryum elementini keşfetmiştir. Atom bombasının geliştirilmesinde önemli rol oynamıştır. Stanley Lloyd Miller ile birlikte yaptıkları, inorganik öncüllerinin kimyasal tepkimeler yoluyla organik bileşikleri sentezlediği hipotezini sınamak için yaptıkları Miller-Urey Deneyi ile de tanınmaktadır.

 

Döteryum

1931 yılında başladığı izotopların ayrıştırılmasıyla ilgili çalışmaları döteryumu keşfetmesiyle sonuçlandı. Urey, II. Dünya Savaşı sırasında izotopların ayrıştırılmasıyla ilgili bilgi birikimini uranyumun zenginleştirilmesi için kullandı. Bu sayede Columbia Üniversitesi’nde gaz difüzyonunu kullanarak izotopları ayrıştıran ve geliştiren bir gruba başkanlık yaptı. Bu yöntem başarıyla sonuçlandı ve savaştan sonra kullanılan tek yöntem oldu.

Bu süre zarfında Kaliforniya Üniversitesi’nden William Giauque ve Herrick L. Johnston oksijenin kararlı izotoplarını geliştirdi. O zamanla izotop kavramı yeterince anlaşılaıyordu, bu yüzden de James Chadwick 1932 yılına kadar nötronu keşfedememişti.

İzotopların sınıflandırılması için fiziksel ve kimyasal özelliklere dayanan iki yöntem kullanılıyordu. Daha sonra kütle spektrograf yöntemi kullanılmaya başlandı. Oksijenin atom ağırlığının hidrojenin atom ağırlığının neredeyse on altı katı olduğu biliniyordu, bu yüzden Raymond Birge ve Donald Menzel hidrojenin birden fazla izotopunun olduğunu öne sürdü. İkili bu yöntemlerin sonuçları arasındaki farklara dayanarak 4.500’de sadece bir hidrojen atomunun ağır izotopu olduğunu öngördü. Urey, bu izotopu bulmak için 1931 yılında çalışmalara başladı.

George Murphy ile birlikte bu ağır izotopun 1.1 ile 1.8 angstrom arasında kırmızıya kayan çizgilere sahip olması gerektiğini Balmer serilerini kullanarak hesapladı. Urey’in Columbia’da kurulmuş ve Balmer serilerini çözebilen 6.4 metrelik, ağlı bir spektrografa erişim hakkı vardı. Bu alet bir milimetre için 1 angstrom duyarlılığa sahipti, bu yüzden bu makinedeki ölçüm farklılığı 1 milimetre civarındaydı.  Fakat 4.500’de sadece bir ağır atom bulunduğundan spektrograftaki çizgi çok silikti. Bu yüzden Urey, ağır hidrojenin varlığına dair daha kesin kanıtlar bulana kadar çalışmalarının sonuçlarının yayınlanmasını ertelemeye karar verdi.

Daha sonra Urey ve Murphy, Debye modelini kullanarak ağır izotopun kaynama noktasının hafif izotopun kaynama noktasından daha yüksek olması gerektiği fikrini öne sürdü. Sıvı hidrojenin ısıtılmasıyla, 5 litrelik sıvı hidrojen 1 mililitreye kadar damıtılabiliyordu, bu da ağır izotopun 100 ile 200 kat arasında zenginleştirilebilmesine olanak sağlıyordu. Sıvı hidrojenin 5 litresini elde edebilmek için çalışmalarını Washington D.C’deki kriyoenik bir laboratuvara taşıdılar. Urey’in Johns Hopkins’te tanıştığı Ferdinand Brickwedde’nin de yardımıyla bu amaçlarına ulaştılar.

Sıvı hidrojenin ilk numunesi Brickwedde tarafından gönderilen 1 atm basınç altında ve 20 K’de buharlaştırılmış bir numuneydi. Fakat beklenilenin aksine bu numune izotopun zenginleştirilmesi işlemine dair bir kanıt değildi. Bu sebeple Brickwedde 53 mmHg basınç altında ve 14 K’de buharlaştırılmış ikinci bir numune hazırladı. Bu numunede ağır hidrojenin Balmer çizgileri yedi kat daha belirgindi. Böylece 1932 yılında Urey, Murphy ve Brickwedde, günümüzde döteryum olarak bilinen maddenin keşfedildiğine dair bir makale yayımladı.Urey, bütün bu çalışmaları sayesinde ağır hidrojeni keşfetmesi sonucu 1934 yılında Nobel Kimya Ödülü ile ödüllendirildi. Kızı Mary Alice’nin doğumuna yetişebilmek için Stockholm’deki kutlamaya katılamadı.

Urey, Bureau of Standards’tan Edward W. Washburn ile birlikte çalışarak çelişkili numunelerin sebebini buldu. Brickwedde’nin elektroliz ile sudan ayrılan hidrojeni numunenin tükenmesine sebep olmuştu. Ayrıca, Francis William Aston hidrojenin atom ağırlığının yanlış hesaplandığını ve Birge ve Menzel’in mantığının geçersiz olduğunu öne sürdü.  Buna rağmen döteryumun keşfinde hiçbir değişiklik olmadı.

Urey ve Washburn saf ağır suyu elde edebilmek için elektroliz yöntemini kullandı. Yöntemlerinin sağlam olmasına rağmen 1933 yılında Kaliforniya Üniversitesi’nin kaynaklarını elinde bulunduran Gilbert Newton Lewis tarafından bu yöntem çürütüldü.  Daha sonra, Urey ve David Rittenberg Born-Oppenheimer yaklaşımını kullanarak hidrojen ve döteryum içeren gazların özelliklerini saptadı. Bu çalışma karbonun, oksijenin ve azotun bileşiklerinin biyokimyada radyoaktif izleyiciler olarak kullanılabilmesi için zenginleştirilmesine olanak sağlamıştı.

Urey 1932’de Journal of Chemical Physics’i kurdu ve 1940 yılına kadar bu alanda editörlük yapan ilk kişiydi.

Aynı zamanda Urey, 1911 yılında 300 ila 650 voltluk elektrik ve tungsten filamanını kullanarak atomik hidrojen kaynağını keşfeden ve 1932’de yüzey kimyası ile ilgili yaptığı çalışmasıyla Nobel Kimya Ödülü’nü kazanan Irving Langmuir’in  The Scientific Monthly’sinde makaleler yazıyordu.

The Federation for Democracy and Intellectuel Freedom’a başkanlık da yapan Urey, Alman nazizmi karşıtıydı ve bu yüzden aralarında Enrico Fermi’nin de bulunduğu birçok mülteci bilim adamının Amerika’da iş bulmasına ve Amerika’daki yaşama ayak uydurmasına yardımcı oldu.

Devamını okumak için sayfa numaralarından ilerleyin;

Manhattan Projesi

1939’da II. Dünya Savaşı’nın Avrupa’ya yayılmasıyla Urey izotopların ayrıştırılması konusunda dünya çapında bir uzman olarak biliniyordu. O ana kadar ayrıştırma kavramı yalnızca hafif elementler için geçerliydi. 1939 ve 1940 yıllarında daha ağır izotopların santrifüjlü ayrıştırılmasıyla ilgili iki makale yayımladı. Bu düşüncesi Niels Bohr’un uranyum 235’in bölünebilirliği ile ilgili spekülasyonlara rağmen önemliydi çünkü uranyumdan ayrıştırılmış  uranyum 235 olmadan zincirleme reaksiyonların olup olamayacağı ile ilgili güçlü şüpheler vardı. Bunun üzerine Urey uranyumun zenginleştirilmesiyle ilgili çalışmalara başladı.

Santrifüjlü ayrıştırmanın yanı sıra George Kistiakowsky gaz difüzyonunu olası ikinci bir yöntem olarak önerdi. Üçüncü yöntem olarak da termal difüzyon yöntemi düşünülmüştü. Urey nükleer reaktörlerde nötron moderatörü olarak kullanılabilecek ağır suyun üretimi ve izotopların ayrıştırılmasıyla ilgili bütün çalışmaları başarıyla yürüttü.

Urey, 1941 yılında National Defense Research Committee (NDRC)’nin yürüttüğü uranyum projesinde görevlendirildi. Aynı yıl George B. Pegram ile birlikte atom bombasının gelişimi konusunda işbirliği yapmak üzere İngiltere ile diplomatik bir ilişki kuruldu. Bu ilişki İngilizlerin gaz difüzyonu konusuna olumlu yaklaşmasıyla sonuçlandıysa da hem gaz difüzyonu hem de santrifüj yöntemlerinde teknik engeller söz konusuydu.

1943 yılında Manhattan Projesi hız kazandı ve Urey, Ernest Lawrence’nin elektromanyetik sürecinin dışında  ağır suyun ve bütün izotopların zenginleştirilmesi süreçlerinden sorumlu olan Columbia’daki Substitute Alloy Material Laboratories (SAM Laboratories)’in başkanı seçildi.

Santrifüj yöntemi hakkındaki ilk raporlar bu yöntemin öngörülen kadar verimli bir yöntem olmadığını gösteriyordu. Bunun üzerine Urey, sürekli akış sisteminin yerine daha verili fakat teknik olarak daha karışık bir karşıakım sisteminin kullanılmasını önerdi. Kasım 1941’e kadar teknik engeller sürecin terk edilmesi için bir problem olarak görülüyordu. Savaştan sonra karşıakımlı santrifüjler geliştirildi ve bu yöntem günümüzde de birçok ülkede sık kullanılan bir yöntem haline geldi.

1943 yılının sonlarında Urey’in gaz difüzyonu yöntemi ile ilgili 700’den fazla çalışanı vardı. Bu süreç gaz duvarları aracılığıyla yayılan aşındırıcı (korrosif) uranyum hekzaflorürden ve her aşamada daha da zenginleşen yüzlerce basamaktan oluşuyordu. Bu yöntemle ilgili temel problem pompalar için uygun mühürler bulmaktı fakat en büyük problem uygun difüzyon bariyerlerinin inşaatıydı. 1944 yılında uygun bariyer miktarına ulaşana kadar büyük K-25 gazlı difüzyon tesisinin inşaatı sorunsuz bir şekilde yürütülüyordu. Urey aynı zamanda termal difüzyon yönteminin de destekçisiydi.

1945 yılında Urey projeyi bırakarak görev ve sorumluluklarını R.H. Crist’e devretti. Aynı yıl K-25 tesisi faaliyete geçti ve sorunlar çözüldükçe tesis olağanüstü verimlilikle çalışmasını sürdürdü. Uranyum bir süreliğine S50 sıvı termal difüzyon tesisine, daha sonra K-25 gazlı difüzyon tesisine, son olarak da Y-12 elektromanyetik ayırma tesisine beslendi fakat savaştan sonra elektromanyetik ve termal ayırma tesisleri kapatıldı ve ayırma işlemi yalnızca K-25 ile yapıldı. 1946 yılında inşa edilen K-27 ayırma tesisi savaş sonrasında izotop ayırma tesislerinin başında yer aldı.

Urey, Manhattan Projesi’ne katkılarından dolayı proje müdürü Leslie Groves tarafından  Medal of Merit ödülüne layık görüldü.

Savaş Sonrası

Urey, savaştan sonra kimya bölümü profesörü olarak Institute for Nuclear Studies’e atandı. Kariyerine daha sonra Chicago Üniversitesi Kimya Bölümü’nde Ryerson profesörü olarak  devam etti. İzotoplarla ilgili savaş öncesi araştırmalarına devam etmedi fakat hidrojen ile ilgili bilinenleri oksijene uygulayarak oksijen-18 ve oksijen-16 için karbonat ve su arasındaki ayrımsal damıtmanın 0-25 °C arasında 1.04 oranında azalacağını fark etti. Ölçüm aletinin yeterince hassas olduğu varsayılarak izotop oranı ortalama sıcaklığı belirlemede kullanılabilecekti. Yaklaşık yüz milyon yıllık belemnitin incelenmesi dört yıllık süredeki yaz ve kış sıcaklıklarını gösterdi. Bu paleoiklimsel çalışması sayesinde Urey, Geological Society of America tarafından Arthur L. Day madalyası ve Geochemical Society tarafından da Goldschmidt madalyası ile ödüllendirildi.

Kozmokimya ve Miller-Urey Deneyi

Urey, hayatının geri kalanında kozmokimyanın gelişimi için çalıştı. Oksijen-18’le yaptığı çalışmaları dünyadaki kimyasal elementlerin varlığı  ve yıldızlardaki evrimi ile ilgili teorilerin gelişimine katkı sağladı. Çalışmalarını The Planets: Their Origin and Development isimli kitapta topladı. Urey aynı zamanda karasal atmosferin metan, hidrojen ve amonyaktan oluştuğunu düşünüyordu. Urey’in Chicago Üniversitesi’ndeki yüksek lisans öğrencilerinden biri olan Stanley L., Miller-Urey deneyinde suya ve elektrik kıvılcımlarına maruz kalan bir karışımın yaşamın yapıtaşı olduğu düşünülen aminoasitlerin üretimi için reaksiyon verebileceğini gösterdi.

1956 ve 1957 yıllarında Oxford Üniversitesi’nde misafir profesör olarak görev aldı. 1958 yılında Chicago Üniversitesi’nden emekli oldu ve San Diego Üniversitesi’nde yeniden profesör olarak işe başladı. Burada on bir yıl boyunca fahri profesörlük yaptı ve fen fakültesinin kurulmasında yardımcı oldu.  Aynı zamanda Urey, Stanley Miller, Hans Suessve Jim Arnold ile birlikte UCSD’nin kimya okulunun kurucu üyelerinden biriydi.

1950’li yılların sonu ve 1960’lı yılların başında Sputnik 1’in uzaya fırlatılmasıyla uzay bilimi güncel bir araştırma alanı haline geldi. NASA’yı insansız sondaları kullanmaları konusunda destekledi. Apollo 11 Ay’dan döndüğünde oradan gelen kaya örneklerini Lunar Receiving Laboratory’de inceledi. İncelediği bu örnekler Urey’in Ay’ın ve Dünya’nın aynı kökeni paylaşma fikrini destekledi. Urey UCSD’deyken 47 tanesi Ay ile ilgili olan 105 bilimsel makale yayımladı.

Ödüller ve Onurlar

Urey aynı zamanda Montana, Princeton, Newark, Columbia, Oxford, Washington ve Lee, McMaster, Yale, Indiana, Birmingham, Atina, Durham ve Saskatchewan, Wayne ve Kaliforniya Üniversitelerinin fahri doktora dereceleriyle ödüllendirildi.

Dünyanın önde gelen bilim topluluklarından Chemical Society (London), Indian National Science Academy ve Weizmann Institute of Science (Israel)’nin fahri üyesidir.

Uzay ile ilgili yaptığı çalışmaların sonucunda bir asteroid 4716 Urey olarak adlandırıldı ve adı Hindistan’daki bir okula Harold C. Urey Middle School olarak verildi. UCSD’de bulunan  Revelle College’deki bir kimya binası Urey Hall  olarak adlandırıldı.

Kaynak: Harold Urey, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Harold_Urey&oldid=836848624 (last visited Apr. 20, 2018).

Exit mobile version