Çevremize baktığımızda metallerin hayatımızda ne kadar çok yer tuttuğunu görürüz. Arabalar, uçaklar, gemiler, inşaat malzemeleri, elektrikli aletler, mutfak eşyaları gibi. Saymakla bitiremeyiz metallerin kullanım alanlarını. Tabiî ki metallerin kullanım sahaları farklıdır, her metali her yerde kullanamayız. Periyodik tabloda farklı özelliklere sahip çeşitli metaller vardır.
Periyodik tablo; 92’si tabiatta doğal olarak bulunan 118 elementten yani atomdan meydana gelmektedir. Tabloda benzer hususiyetlerine göre gruplanan elementlerin büyük çoğunluğu metal sınıfına girer. Demir, bakır, altın, gümüş ve alüminyum gibi birkaç tanesi bilinse de kimyevi özelliklerine göre elementlerin 91 tanesi metaldir.
Bazı metallerin kullanım alanlarına örnekler:
Lityum kalp pilinde, sodyum hava yastıklarında, potasyum gübrelerde, sezyum foto elektrikli sensörlerde, tantal lenslerde, cıva sokak lambalarında, kurşun akülerde, polonyum nükleer pillerde, rutenyum bujilerde, itriyum televizyon ekranlarında, berilyum saat yaylarında, titanyum protezlerde, kadmiyum pillerde, alüminyum uçaklarda, uranyum nükleer reaktörlerde, bizmut elektrik sigortalarında, germanyum güneş pillerinde vs. kullanılmaktadır.
Tabi ki elementlerin çoğunun katı ve metalik özellikte oluşunun sebebi vardır. Kâinattaki her şey gibi elementler de rastgele değil, hikmetle yaratılmıştır. Zaten canlı-cansız bütün varlık âlemi 92 tabii elementten meydana gelmektedir. Diğer elementler gibi metallerin de fizikî ve kimyevi özellikleri farklıdır. Mesela her birinin yoğunluğu, erime ve kaynama noktaları, sertliği, iletkenliği ayrıdır. Bu kendine özgü hususiyetler metali meydana getiren atomların farklı özelliklere sahip olmalarından kaynaklanmaktadır. Her metalin atomlarının proton sayısı, elektron sayısı, atom çapı, yoğunluğu, reaksiyona girme eğilimi farklıdır. Yani her atom ayrı, karakteristik özellikte yaratılmıştır.
Farklı özellikleriyle dikkat çeken bazı metaller:
Galyum(31Ga) metalinin erime noktası elimizde eriyebilecek kadar düşükken (29,7 0C) ampullerde tel şeklinde kullanılan tungsteninki (74W) 3410 0C’dir. Sodyum (11Na) metali bıçakla kesilebilecek kadar yumuşakken krom (24Cr) ancak elmasla kesilebilecek kadar serttir. Potasyum (19K) metali suyla anında çok şiddetli reaksiyon verirken gümüş (47Ag) hiç tepkime vermez. Lityum (3Li) metalinin yoğunluğu 0,53 g/cm3 iken osmiyumunki 22,6 g/cm3 tür.
Metallerin farklı özelliklerde var edilmiş olması, yani özgün karakteri kullanım alanlarının farklı olmasında büyük avantaj sağlar. Metallerin işlenebilmesi, eğrilip-bükülebilmesi, eritilebilmesi ve şekil verilebilmesi gibi işlemler atomik özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Yani bütün elementler gibi metallerin özellikleri de atomlarının hususiyetinden kaynaklanmaktadır. Proton sayısındaki bir eksiklik ya da fazlalık, çekirdek etrafında dönen elektronların hızındaki bir değişiklik veya çekirdekle elektronlar arasındaki uzaklıktaki bir farklılaşma atomun yani metalin özelliklerini tamamen değiştirecektir. Canlı-cansız her şeyin ancak çok özel elektro mikroskopla algılanabilecek kadar küçük olan atomlardan meydana geldiğini düşündüğümüzde bu ince hesapların ne kadar önemli olduğu daha iyi anlaşılacaktır. Her şey gibi metaller de insanoğlunun kullanabileceği şekilde yaratılmıştır. Etrafımıza baktığımız zaman gördüğümüz metal eşyalar onlara verilen özellikler kullanılarak yapılmıştır. Yoksa onları kesemez, bükemez, çekemez, uzatamaz veya eritemezdik.
Bir metalin plastik deformasyonu yani kırılmadan şekil değiştirebilmesi metal atomlarının birbirleri üzerine kayabilme özelliğinin neticesidir. Bu sayede inşaat çeliği kıvrılabilir, kılıç çeliği dövülerek elde edilebilir. Metal atomlarına bu şekilde hareket edebilme hususiyeti verilmeseydi; metaller, esneme kabiliyeti olmayan çok kırılgan maddeler olacaktı. Tel ya da levha haline getirilemeyen, dövülemeyen, şekil verilemeyen yani dayanıksız, faydasız ve kullanışsız bir malzeme olacaktı. Yani metal atomları arasındaki bağ, boşluk ve bağlanma şekilleri rastgele değil hikmetle var edilmiştir.
Metallere verilen başka bir özellik ise farklı elementlerle birleşerek ‘alaşım’ adı verilen yeni özellikte maddeler meydana getirebilmesidir. Metallerin kristal aralıkları nedeniyle, saf iken dirençleri düşüktür. Alaşım halinde ise bu aralıklar diğer metal atomlarıyla doldurulduğundan daha mukavemetli olur. Bu yeni maddeler karışıma giren metallerin özelliklerinden farklı hususiyet gösterir. En çok bilinen alaşımlara; tunç (bakır-kalay), pirinç (bakır-çinko), lehim (kalay-kurşun) ve cıva alaşımları olan amalgamlar örnek verilebilir. Alaşımlar, uygulamaların gerektirdiği fiziksel özelliklere sahip malzemeler üretilmesinde yaygın olarak kullanılır.
Mesela çelik bir demir alaşımıdır ve içerdiği diğer elementlerin çeşidine ve miktarına göre onlarca farklı çelik vardır. Demir elementini alaşımlamada genel olarak karbon kullanılsa da magnezyum,krom,vanadyum ve volfram gibi metaller de kullanılabilir. Sertlik, paslanmazlık ve gerilme noktası gibi birçok özelliklerine göre çelik demirden daha kullanışlıdır.
Alaşımların özel bir kullanım alanı; Şekil Hafızalı Alaşımlar
Bu alaşımlar basınç ya da sıcaklık gibi etkenlerle şekil deformasyonuna uğradıktan sonra (martenzite hali) yine sıcaklık faktörüyle orijinal yani ilk hallerine (östenit hali) dönebilen metallerdir. En çok kullanılan şekil hafızalı alaşım yarı yarıya oranda nikel ve titanyum karışımı olan ‘nitinol’ adı verilen alaşımdır. Şekil hafızalı olma özelliği gösteren malzemeden yapılmış bir metale çekme, basma veya burma şeklinde bir şekil değişimi verildikten sonra kritik bir sıcaklığın üzerinde ısıtılırsa, bu madde başlangıçtaki şekline geri döner.
Şekil hafızalı alaşımların kullanım alanlarından biri de kan damarlarıdır. Kan damarlarına yerleştirilen bu alaşımlardan yapılan filtreler, pıhtıların yakalanmasını sağlayarak kişiyi hayati tehlikelerden korur. Bu işlem için nikel-titanyum alaşımlı telden imal edilmiş olan çapa biçimindeki filtre, damar içine sokulmadan evvel düz bir tel haline getirilir. Damar içine yerleştirildikten sonra tel, vücut ısısı ile harekete geçerek filtre fonksiyonu sağlayacak orijinal şekline döner ve toplardamarın içinden geçmekte olan pıhtıları tutar.
Hayatımızdaki yeri her geçen gün artan şekil hafızasına sahip metaller; makine, elektronik, kimya gibi endüstri dallarında bağlantı elemanı, sızdırmazlık elemanı, kıskaç, elektrik anahtarı gibi çeşitli şekillerde kullanılmaya başlanmışlardır. Bu metaller aynı zamanda bina ve köprülerde mil yatakları, kolonlar ve kirişlerde kullanılmaktadır.
Sureye ismini veren metal; demir:
Geçmişte olduğu gibi günümüzde de, metaller içinde en çok kullanılan demir metali olmuştur; dünyada üretilen bütün metallerin ağırlıkça %95’ini oluşturmaktadır. Birçok açıdan kullanışlılığı, tabiatta bol miktarda bulunması, ucuz olması ve birçok farklı alaşım yapabilmesi bunda etkili olmuştur. Kur’an’da da bu metale dikkat çekilmektedir.
Atom numarası yani proton sayısı 26 olan demir (26Fe) elementi alüminyumdan sonra yerkürede en çok bulunan metaldir. Sanayi ve teknolojide en yaygın olarak kullanılan bu metalin vücudumuz için de hayatî önemi vardır. Bir insan vücudunda –ortalama olarak- küçük bir çivi oluşturacak kadar demir mevcuttur. Hemoglobinin yapısında bulunan bu element, oksijenin vücut içinde dolaşımı için vazgeçilmez bir mineraldir.
Hadid yani demir adı verilen surenin 25. ayetinde demir elementinden bahsedilmektedir: “… Mahiyetinde büyük bir kuvvet ve insanlara birçok fayda bulunan demiri de kullanmaları ve Allah’ı görmedikleri halde O’nun dinini ve peygamberlerini, kimlerin bu kuvvet ile destekleyeceğini bilip ortaya çıkarmak için, büyük bir nimet olarak indirdik. Unutmayın ki Allah çok kuvvetlidir, mutlak galiptir.”
Bazı tefsircilere göre; ayeti kerimede geçen ‘demirin mahiyetindeki büyük kuvvet’ demirin radyoaktif olarak en kararlı yapıya sahip olmasıdır. Parçalanma (fisyon) ve kaynaşma (füzyon) reaksiyonlarıyla bütün atomlar, demir atomu kararlılığına ulaşmaya çalışır.
Yine ayette geçen ‘indirdik’ kelimesi için ise genel görüş şöyledir:
Dünyamızdaki demir maddesinin uzaydaki dev yıldızlardan gelmiş olması. Uzayda demir gibi ağır metaller, büyük yıldızların çekirdeklerinde üretilir. Demir, ancak Güneş’ten çok daha büyük yıldızlarda birkaç yüz milyon dereceye varan sıcaklıklarda oluşabilmektedir. Güneşteki yaklaşık 15 milyon 0C’lik sıcaklık demir atomunu oluşturmaya yetmemektedir. Süpernova olarak adlandırılan bu yıldızlardaki demir miktarı belli bir oranı geçince, artık yıldız bunu taşıyamaz ve patlar. Bu patlama sonucu içinde demir bulunan gök taşları uzaya dağılır ve bir gök cisminin çekimine yakalanıp birleşene kadar boşlukta dolaşır. Tabi ki sadece demir değil nikel (59Ni) gibi başka elementlerde Güneş Sistemi dışından Dünyamıza gelmiştir fakat nükleer bağ enerjisi en fazla olan demirdir (56Fe atomunun bağlanma enerjisi: 492.275 MeV).
Bu meseleyle ilgili başka bir görüş ise şu şekildedir: Her gün atmosferimize çarparak dağılan binlerce küçüklü büyüklü göktaşı toz halinde yeryüzüne inmektedir. Bu tozlarda bulunan bol miktardaki demir atomları; dünyadaki hayat zincirinde çok büyük rolü olan okyanuslardaki bitkisel planktonların (su altı hayvanlarının gıdası olan mikroskobik canlılar) gıdasıdır. Bu tozlar planktonların fotosentez yapmak için gereksinim duyduğu demiri sağlayan önemli bir kaynaktır. [Doğrusunu ancak Allah (celle celâluhu) bilir.]
Canlı-cansız varlık âlemindeki sayılamayacak kadar çok olan çeşitliliğin temeli; atomların farklı özelliklerde yaratılmış olmasıdır. Günümüzde metaller; fizikî ve kimyevi hususiyetleriyle üzerinde en çok akademik çalışma yapılan malzemelerdendir. Metaller gelecekte de tıp, uzay ve elektronik gibi önemli sahalardaki yeni kullanım alanlarıyla hayatımızdaki yerini artırarak sürdürecektir.
Kaynaklar
- Suat Yıldırım, Kur’an-ı Kerim Meali.
- Mahmut Çetin, Metal Kusurları, Sızıntı, Kasım, 1992.
- Orhan Apillioğlu, Kimya O’nu Anlatıyor, Muştu Yayınları, 2013.
- http://www.ajnr.org/content/28/5/872.full
- https://en.wikipedia.org/wiki/Alloy
- https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_binding_energy
