Bugün öğrendim ki: İngiliz kimyager William Prout, her kimyasal elementin atom kütlesini belirlerken, atomun yapı taşının öncelikle Hidrojen atomu olduğu sonucuna vardı. Prout'un hipotezi tamamen doğru olmasa da, atomun yapı taşı protondur.
İngiliz hekim ve kimyacı William Prout, 15 Ocak 1785'te doğdu. Prout, 1815-16'da ortaya attığı, daha ağır elementlerin atomlarının basitçe hidrojen atomlarının bir araya gelmesinden oluştuğu, örneğin bir karbon atomunun 12 hidrojen atomunun sıkıştırılmış halinden ibaret olduğu fikriyle en çok hatırlanır. Bu fikir "Prout hipotezi" olarak anılmaya başlandı ve oldukça makul görünüyordu, çünkü karbon gibi birçok elementin ağırlıkları, bir hidrojen atomunun ağırlığının neredeyse tam katlarıydı. Bununla birlikte, klor gibi atom ağırlıkları hidrojenin tam katlarına yakın olmayan başka elementler de vardı. Klorun atom ağırlığı 35,45'tir, peki nasıl yarım hidrojen atomu kesilmeden hidrojen atomlarından oluşabilirdi? Bu gibi sorunlar nedeniyle Prout hipotezi neredeyse bir yüzyıl boyunca şüpheyle karşılandı. Örneğin, 1862'de basılan ve bu duyurularda birkaç kez bahsettiğimiz "1807/08'de Ünlü Bilim Adamları" adlı gravürde Humphry Davy, John Dalton, Kont Rumford ve Daniel Rutherford yer alırken William Prout yer almaması bilgilendirici.
Sonra, 20. yüzyılın başlarında, Prout hipotezindeki birçok zorluğu çözen izotoplar keşfedildi. Klorun farklı ağırlıklarda birkaç farklı çeşidi veya izotopu olduğu ortaya çıktı; klorun daha yaygın izotopunun atom ağırlığı 35 iken, daha az bulunan izotopun atom ağırlığı 37'dir. Bu nedenle, bunların ortalamasını aldığınızda 35,45 elde edersiniz. Ancak her bir atom 35 veya 37 ağırlığındadır; 35,45 ağırlığında bir atom yoktur. Diğer tutarsızlıklar nötronun keşfiyle çözülecektir. Nötron bir protondan biraz daha ağırdır, bu nedenle 8 proton ve 8 nötronlu oksijen gibi bir atomun, esasen 16 protondan oluşan 16 hidrojen atomundan daha ağır olacağı düşünülebilir.
Son olarak, nükleer bağlanma enerjisi hakkında bilgi edindik. Birkaç proton ve nötronu bir çekirdekte birleştirip bağladığınızda, parçacıkları bir arada tutmak için önemli miktarda enerji gerektiği ve bu enerjinin kütle pahasına geldiği ortaya çıktı. Einstein 1905'te kütle-enerji eşdeğerliğini keşfedene kadar kimse bundan şüphelenmiyordu. Bağlanma enerjisi bilgisi, kalan tutarsızlıkların çoğunu çözerek, örneğin neden 8 nötronun daha ağır yapması gerekirken bir oksijen atomunun aslında 16 hidrojen atomundan daha hafif olduğunu açıkladı.
Peki Prout hipotezi doğru muydu? Bu zor bir soru ve doğru bir şekilde cevaplamak için bir bilim felsefecisine ihtiyaç vardır, ki biz değiliz. Prout, izotoplar veya nükleer bağlanma enerjisi hakkında hiçbir şey bilmiyordu ve protonlar ve nötronlar hakkında da bilmiyordu – tüm bu anlayış tam bir yüzyıl sonrasına aitti. Ancak Prout hipotezinin özü, atomların daha küçük temel birimlerden oluştuğu ve bu birimlerin tüm atomlarda aynı olduğu, yalnızca sayı olarak farklılık gösterdiği ise, Prout gerçekten hedefe oldukça yakındı.
Prout hipotezini, 1815-16'da Felsefe Yıllıkları'nda anonim olarak yayınlanan iki makalede açıkladı. Felsefe Yıllıkları, kimyacı Thomas Thomson tarafından 1813'te bir ihtiyacı karşılamak için başlatılmış bir dergiydi; 13 yıl boyunca ayda bir düzenli olarak yayınlandı ve ardından 1827'de başka bir dergi lehine satın alınıp kapatıldı. Kısa süreli ve küçük tirajlı, ancak genellikle önemli ve bazen de çığır açan makaleler içeren binlerce bilimsel dergi vardır ve Linda Hall Kütüphanesi'nin güçlü yanlarından biri, bu küçük dergilerin çoğuna geniş seri yığınlarımızda kağıt halinde sahip olmamızdır. Bu nedenle uzun bir koridordan aşağı yürüyüp, Prout makalelerinin bulunduğu iki cildi alıp bu yazı için taratabildim. İlk makalenin ilk sayfasını (ikinci resim), ilk makaleden bir tabloyu (üçüncü resim) ve Prout hipotezini ilk kez şu sözlerle dile getirdiği ikinci makalenin son sayfasını (dördüncü resim) gösteriyoruz: “İleri sürdüğümüz görüşler doğruysa, eski zamanların ilkel maddesinin hidrojende gerçekleştiğini neredeyse düşünebiliriz; bu arada hiç de yeni olmayan bir görüş.”
Prout'un iki çağdaş portresi olduğu görülmektedir; şu anda Edinburgh Üniversitesi Güzel Sanatlar Koleksiyonunda bulunan Henry Marriott Paget tarafından yapılan resmi gösteriyoruz (ilk resim).