Harold Clayton Urey

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;