المندليفيوم

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

المندليفيوم عنصر كيميائي اصطناعي ، رمزه Md ( كان يُرمز له سابقًا Mv ) وعدده الذري 101. وهو عنصر فلزي مشعّ من عناصر ما بعد اليورانيوم في سلسلة الأكتينيدات ، وهو أول عنصر من حيث العدد الذري لا يمكن إنتاجه حاليًا بكميات كبيرة عن طريق قصف العناصر الأخف منه بالنيوترونات . وهو الأكتينيد الثالث عشر، والتاسع من عناصر ما بعد اليورانيوم ، وأول عنصر من عناصر ما بعد اليورانيوم ؛ وقد سُمّي تيمنًا بديمتري مندليف ، أبو الجدول الدوري .

كغيره من العناصر الانتقالية، لا يُمكن إنتاج المندليفيوم إلا في مُسرّعات الجسيمات عن طريق قذف العناصر الأخف بجسيمات مشحونة. وقد أُنتج هذا العنصر لأول مرة عام ١٩٥٥ بقذف الإينشتاينيوم بجسيمات ألفا ، وهي الطريقة المُستخدمة حتى اليوم. وباستخدام كميات ضئيلة (ميكروغرام) من الإينشتاينيوم-٢٥٣، يُمكن إنتاج أكثر من مليون ذرة من المندليفيوم في الساعة. يتميز المندليفيوم بخصائص كيميائية نموذجية للأكتينيدات المتأخرة، حيث يسود حالة الأكسدة +٣، ولكنه يمتلك أيضًا حالة أكسدة +٢ يُمكن الوصول إليها في المحلول. جميع نظائر المندليفيوم المعروفة لها أعمار نصفية قصيرة؛ ولا توجد له حاليًا أي استخدامات خارج نطاق البحث العلمي الأساسي ، كما أن كمياته المُنتجة ضئيلة.

اكتشاف

صورة بالأبيض والأسود لآلات ثقيلة يجلس بجانبها عاملان
السيكلوترون ذو الـ 60 بوصة في مختبر لورانس للإشعاع، جامعة كاليفورنيا، بيركلي ، في أغسطس 1939

كان المندليفيوم تاسع عنصر من العناصر ما وراء اليورانيوم يتم تصنيعه. وقد تم تصنيعه لأول مرة على يد ألبرت غيورسو ، وجلين تي. سيبورغ ، وغريغوري روبرت شوبان ، وبرنارد جي. هارفي، وقائد الفريق ستانلي جي. طومسون في أوائل عام 1955 في جامعة كاليفورنيا، بيركلي. أنتج الفريق نظير المندليفيوم -256 ( نصف عمره 77.7 دقيقة [ 4 ] ) عندما قصفوا هدفًا من الإنشتاينيوم -253 ، يتكون من مليار ذرة (10⁹ ) فقط، بجسيمات ألفا ( نوى الهيليوم) في سيكلوترون بيركلي للإشعاع ذي الـ 60 بوصة ، مما زاد العدد الذري للهدف بمقدار اثنين. وبذلك أصبح المندليفيوم -256 أول نظير لأي عنصر يتم تصنيعه ذرةً ذرة. في المجمل، تم رصد سبع عشرة ذرة من المندليفيوم. [ 5 ] كان هذا الاكتشاف جزءًا من برنامج بدأ عام 1952، حيث تم تشعيع البلوتونيوم بالنيوترونات لتحويله إلى أكتينيدات أثقل. [ 6 ] كانت هذه الطريقة ضرورية بسبب نقص نظائر الفيرميوم المعروفة التي تتحلل بيتا والتي قد تسمح بإنتاجه عن طريق التقاط النيوترونات؛ ومن المعروف الآن أن هذا الإنتاج مستحيل عند أي تدفق ممكن للمفاعل بسبب قصر عمر النصف للانشطار التلقائي لنظير 258Fm [ 4 ] والنظائر اللاحقة ، التي لا تزال لا تتحلل بيتا - فجوة الفيرميوم التي، على حد علمنا، تضع حدًا صارمًا لنجاح عمليات التقاط النيوترونات.

للتنبؤ بإمكانية إنتاج المندليفيوم، استخدم الفريق حسابًا تقريبيًا. يُقدّر عدد الذرات المُنتجة تقريبًا بضرب عدد ذرات المادة المستهدفة، ومقطعها العرضي، وشدة حزمة الأيونات، ومدة القصف؛ ويرتبط هذا العامل الأخير بنصف عمر الناتج عند قصفه لمدة تُقارب نصف عمره. وهذا يُعطي ذرة واحدة لكل تجربة. وبالتالي، في ظل الظروف المثلى، يُمكن توقع تحضير ذرة واحدة فقط من العنصر 101 لكل تجربة. أثبت هذا الحساب جدوى إجراء التجربة. [ 5 ] يمكن إنتاج المادة المستهدفة، 253Es ، بسهولة من تشعيع البلوتونيوم : إذ يُنتج عام واحد من التشعيع مليار ذرة، وعمر النصف الذي يبلغ ثلاثة أسابيع يعني إمكانية إجراء تجارب العنصر 101 في غضون أسبوع واحد بعد فصل الأينشتاينيوم المُنتج وتنقيته لصنع المادة المستهدفة. ومع ذلك، كان من الضروري ترقية السيكلوترون للحصول على الكثافة المطلوبة البالغة 10 ^14 جسيم ألفا في الثانية؛ وقد تقدم سيبورغ بطلب للحصول على التمويل اللازم. [ 6 ]

ورقة البيانات، التي تُظهر تتبع القلم والملاحظات، والتي أثبتت اكتشاف نبات المندليفيوم.

بينما كان سيبورغ يتقدم بطلب التمويل، عمل هارفي على هدف الإينشتاينيوم، في حين ركز كل من طومسون وشوبان على طرق العزل الكيميائي. اقترح شوبان استخدام حمض ألفا هيدروكسي إيزوبيوتيريك لفصل ذرات المندليفيوم عن ذرات الأكتينيدات الأخف. [ 6 ] تم الفصل الأولي بتقنية الارتداد التي اقترحها ألبرت غيورسو: وُضع الإينشتاينيوم على الجانب المقابل للشعاع من الهدف، بحيث يسمح زخم ذرات المندليفيوم المرتدة لها بمغادرة الهدف والتقاطها على رقاقة ذهبية خلفه. صُنع هدف الارتداد هذا بتقنية الطلاء الكهربائي التي طورها ألفريد تشيثام-سترود. أعطت هذه التقنية إنتاجية عالية جدًا، وهو أمر ضروري للغاية عند العمل مع منتج نادر وثمين مثل مادة هدف الإينشتاينيوم. [ 5 ] يتكون هدف الارتداد من 10⁹ ذرة من الإينشتاينيوم-253 ، والتي رُسبت كهربائيًا على رقاقة ذهبية رقيقة. تم قصفها بجسيمات ألفا طاقة 41 ميغا إلكترون فولت في سيكلوترون بيركلي بكثافة شعاع عالية جدًا تبلغ 6×10¹³ جسيمًا في الثانية على مساحة 0.05 سم² . تم تبريد الهدف بالماء أو الهيليوم السائل ، وكان من الممكن استبدال الرقاقة. [ 5 ] [ 7 ]  

أُجريت التجارب الأولية في سبتمبر 1954. لم يُرصد أي تحلل ألفا من ذرات المندليفيوم؛ لذا، اقترح غيورسو أن المندليفيوم قد تحلل بالكامل عن طريق أسر الإلكترون إلى الفيرميوم-256 ، الذي يُعتقد بشكل صحيح أنه يتحلل أساسًا عن طريق الانشطار، وأنه ينبغي تكرار التجربة، هذه المرة للبحث عن أحداث الانشطار التلقائي تلك . أُجريت هذه النسخة من التجربة في فبراير 1955. [ 6 ]

تم تسمية العنصر على اسم ديمتري مندليف .

في يوم الاكتشاف، 19 فبراير، تم تشعيع هدف الأينشتاينيوم بأشعة ألفا على ثلاث جلسات، مدة كل منها ثلاث ساعات. كان السيكلوترون موجودًا في حرم جامعة كاليفورنيا ، بينما كان مختبر الإشعاع على التلة المجاورة. وللتعامل مع هذا الوضع، تم اتباع إجراء معقد: أخذ غيورسو رقائق الامتصاص (كانت هناك ثلاثة أهداف وثلاث رقائق) من السيكلوترون إلى هارفي، الذي استخدم الماء الملكي لإذابتها وتمريرها عبر عمود راتنج التبادل الأيوني السالب لفصل عناصر ما بعد اليورانيوم عن الذهب والمنتجات الأخرى. [ 6 ] [ 8 ] دخلت القطرات الناتجة أنبوب اختبار ، حمله تشوبان وغيورسو في سيارة للوصول إلى مختبر الإشعاع في أسرع وقت ممكن. استخدم تومسون وتشوبان عمود راتنج التبادل الأيوني الموجب وحمض ألفا هيدروكسي أيزوبيوتيريك. جُمعت قطرات المحلول على أقراص بلاتينية وجُففت تحت مصابيح حرارية. كان من المتوقع أن تحتوي الأقراص الثلاثة على الفيرميوم، وعدم وجود عناصر جديدة، والمندليفيوم على التوالي. وُضعت الأقراص في عداداتها الخاصة، الموصولة بأجهزة تسجيل لتسجيل أحداث الانشطار التلقائي على شكل انحرافات كبيرة في رسم بياني يُظهر عدد مرات الاضمحلال وتوقيتها. لم يكن هناك كشف مباشر، بل من خلال رصد أحداث الانشطار التلقائي الناتجة عن نظير الفيرميوم -256 الناتج عن التقاط الإلكترون . تم التعرف على الانشطار الأول بصيحة "هورا"، تلتها صيحتان "هورا" و"هورا" ثلاث. أما الانشطار الرابع، فقد أثبت رسميًا الهوية الكيميائية للعنصر رقم 101، وهو المندليفيوم. في المجمل، تم الإبلاغ عن خمسة اضمحلالات حتى الساعة الرابعة صباحًا. تم إبلاغ سيبورغ، وغادر الفريق للنوم. [ 6 ] أظهرت تحليلات إضافية وتجارب أخرى أن نظير المندليفيوم الناتج له الكتلة المتوقعة وهي 256 ويتحلل عن طريق التقاط الإلكترون إلى فيرميوم-256 (نصف العمر 157.6 دقيقة)، وهو مصدر الانشطار المرصود. [ 4 ]  

رأينا أنه من المناسب تسمية عنصر باسم الكيميائي الروسي ديمتري مندليف، الذي وضع الجدول الدوري. في جميع تجاربنا تقريبًا لاكتشاف العناصر ما بعد اليورانيوم، اعتمدنا على طريقته في التنبؤ بالخواص الكيميائية بناءً على موقع العنصر في الجدول. ولكن في خضم الحرب الباردة، كانت تسمية عنصر باسم روسي لفتة جريئة إلى حد ما لم تلقَ استحسان بعض النقاد الأمريكيين. [ 9 ]

— جلين تي. سيبورغ

باعتباره أول عنصر من بين مئة عنصر كيميائي، تقرر تسمية هذا العنصر "مندليفيوم" نسبةً إلى الكيميائي الروسي ديمتري مندليف ، أبو الجدول الدوري . ولأن هذا الاكتشاف جاء خلال الحرب الباردة ، اضطر سيبورغ إلى طلب الإذن من حكومة الولايات المتحدة لاقتراح تسمية العنصر باسم روسي، وقد مُنح له ذلك. [ 6 ]اعتمد الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) اسم "مندليفيوم" في عام 1955 بالرمز "Mv"، [ 10 ] والذي تم تغييره إلى "Md" في الجمعية العامة التالية للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (باريس، 1957). [ 11 ]

صفات

بدني

الطاقة اللازمة لرفع إلكترون f إلى الغلاف الفرعي d لعناصر اللانثانيدات والأكتينيدات من الفئة f . أعلى من 210  كيلوجول/مول تقريبًا، تكون هذه الطاقة مرتفعة جدًا بحيث لا يمكن توفيرها بواسطة طاقة البلورة العالية للحالة ثلاثية التكافؤ، وبالتالي يشكل كل من الإينشتاينيوم والفيرميوم والمندليفيوم فلزات ثنائية التكافؤ مثل اللانثانيدات اليوروبيوم والإيتربيوم . ( من المتوقع أيضًا أن يشكل النوبليوم فلزًا ثنائي التكافؤ، ولكن لم يتم تأكيد ذلك بعد). [ 12 ]

يقع عنصر المندليفيوم في الجدول الدوري على يمين عنصر الفيرميوم (من الأكتينيدات) ، وعلى يسار عنصر النوبليوم (من الأكتينيدات) ، وأسفل عنصر الثوليوم ( من اللانثانيدات ). لم يُحضّر معدن المندليفيوم بكميات كبيرة حتى الآن، ويُعدّ تحضيره بكميات كبيرة غير ممكن حاليًا. [ 13 ] ومع ذلك، فقد أُجري عدد من التنبؤات وبعض النتائج التجريبية الأولية فيما يتعلق بخصائصه. [ 13 ]

توجد اللانثانيدات والأكتينيدات، في حالتها المعدنية، إما كفلزات ثنائية التكافؤ (مثل اليوروبيوم والإيتربيوم ) أو ثلاثية التكافؤ (معظم اللانثانيدات الأخرى). تمتلك الأولى توزيعًا إلكترونيًا f<sub> n </sub>s<sup> 2 </sup> ، بينما تمتلك الثانية توزيعًا إلكترونيًا f <sub>n -1</sub> d<sup> 1 </sup>s<sup> 2 </sup> . في عام 1975، درس يوهانسون وروزنغرين القيم المقاسة والمتوقعة لطاقات التماسك ( إنثالبيات التبلور) لللانثانيدات والأكتينيدات المعدنية ، سواءً في حالتها ثنائية التكافؤ أو ثلاثية التكافؤ. [ 14 ] [ 15 ] خلصت الدراسة إلى أن زيادة طاقة الربط لتكوين [Rn]5f 12 6d 1 7s 2 مقارنةً بتكوين [Rn]5f 13 7s 2 للمندليفيوم لم تكن كافية لتعويض الطاقة اللازمة لترقية إلكترون واحد من المدار 5f إلى المدار 6d، كما هو الحال أيضًا بالنسبة للأكتينيدات المتأخرة جدًا: ولذلك، كان من المتوقع أن يكون كل من الأينشتاينيوم والفيرميوم والمندليفيوم والنوبليوم معادن ثنائية التكافؤ. [ 14 ] يُعزى ازدياد غلبة الحالة ثنائية التكافؤ قبل نهاية سلسلة الأكتينيدات إلى الاستقرار النسبي لإلكترونات 5f، والذي يزداد مع ازدياد العدد الذري. [ 16 ] أكدت الدراسات الحرارية اللونية التي أجراها زفارا وهوبينر على كميات ضئيلة من المندليفيوم في الفترة من 1976 إلى 1982 هذا التوقع. [ 13 ] في عام 1990، قدّر هير وجيبسون أن حرارة التسامي لفلز المندليفيوم تتراوح بين 134 و142 كيلوجول/مول. [ 13 ] من المفترض أن يكون لفلز المندليفيوم ثنائي التكافؤ نصف قطر فلزي يبلغ حوالي 194 ± 10 بيكومتر  . [ 13 ] ومثل باقي الأكتينيدات المتأخرة ثنائية التكافؤ (باستثناء اللورنسيوم ثلاثي التكافؤ )، من المتوقع أن يتخذ المندليفيوم المعدني بنية بلورية مكعبة مركزية الوجوه . [ 1 ] وقد قُدِّرت درجة انصهار المندليفيوم بـ 800  درجة مئوية، وهي نفس القيمة المتوقعة لعنصر النوبليوم المجاور. [ 17 ] ومن المتوقع أن تكون كثافته حوالي10.3 ± 0.7  جم/ سم 3. [ 1 ]

المواد الكيميائية

تُعرف كيمياء المندليفيوم بشكل أساسي في المحلول (لأن الكميات المتوفرة لا تسمح بتكوين مركبات نقية)، حيث يمكن أن يتخذ حالتي الأكسدة +3 أو +2 . كما تم الإبلاغ عن حالة الأكسدة +1، ولكن لم يتم تأكيدها بعد. [ 18 ]

قبل اكتشاف المندليفيوم، توقع سيبورغ وكاتز أنه سيكون ثلاثي التكافؤ في الغالب في المحلول المائي، وبالتالي سيتصرف بشكل مشابه لللانثانيدات والأكتينيدات ثلاثية التكافؤ الأخرى. بعد تخليق المندليفيوم عام 1955، تأكدت هذه التوقعات، أولًا بملاحظة أنه عند اكتشافه، تم فصله مباشرة بعد الفيرميوم في تسلسل فصل الأكتينيدات ثلاثية التكافؤ من عمود التبادل الكاتيوني للراتنج، ولاحقًا بملاحظة عام 1967 أن المندليفيوم يمكن أن يشكل هيدروكسيدات وفلوريدات غير قابلة للذوبان تترسب مع أملاح اللانثانيدات ثلاثية التكافؤ. [ 18 ] أدت دراسات التبادل الكاتيوني واستخلاص المذيبات إلى استنتاج أن المندليفيوم هو أكتينيد ثلاثي التكافؤ بنصف قطر أيوني أصغر قليلًا من نصف قطر الأكتينيد السابق، الفيرميوم. [ 18 ] يمكن للمندليفيوم أن يشكل معقدات تنسيقية مع حمض 1،2-سيكلوهكسانيدينتريلوتيتراأسيتيك (DCTA). [ 18 ]

في ظروف الاختزال ، يمكن اختزال المندليفيوم (III) بسهولة إلى المندليفيوم (II)، وهو مستقر في المحلول المائي. [ 18 ] قُدِّر جهد الاختزال القياسي لزوج E°(Md³⁺ → Md²⁺) بشكل مختلف في عام 1967، إما بـ -0.10 فولت أو -0.20 فولت : [ 18 ]  ثم  أثبتت تجارب لاحقة في عام 2013 القيمة 0.10 فولت.−0.16 ± 0.05  فولت . [ 19 ] بالمقارنة، يجب أن تكون قيمة E °(Md³⁺ → Md⁰ ) حوالي −1.74  فولت، وقيمة E °(Md²⁺ → Md⁰ ) حوالي −2.5  فولت. [ 18 ] تمت مقارنة سلوك فصل المندليفيوم (II) مع سلوك السترونتيوم (II) واليوروبيوم (II). [ 18 ]

في عام 1973، أُفيد بأن علماء روسًا قد أنتجوا المندليفيوم (I) عن طريق اختزال حالات الأكسدة الأعلى للمندليفيوم باستخدام الساماريوم (II). وُجد أنه مستقر في محلول الماء والإيثانول المتعادل ، وأنه متجانس مع السيزيوم (I). مع ذلك، لم تُظهر تجارب لاحقة أي دليل على وجود المندليفيوم (I)، ووجدت أن المندليفيوم يتصرف كعناصر ثنائية التكافؤ عند اختزاله، وليس كفلزات قلوية أحادية التكافؤ . [ 18 ] ومع ذلك، أجرى الفريق الروسي دراسات إضافية حول الديناميكا الحرارية للتبلور المشترك للمندليفيوم مع كلوريدات الفلزات القلوية ، وخلص إلى أن المندليفيوم (I) قد تشكل، ويمكنه تكوين بلورات مختلطة مع العناصر ثنائية التكافؤ، وبالتالي التبلور المشترك معها. ولا يزال وضع حالة الأكسدة +1 غير مؤكد. [ 18 ]

تم التنبؤ في عام 1975 بأن جهد القطب E °(Md 4+ →Md 3+ ) هو +5.4 فولت؛ ولم تتمكن  تجارب عام 1967 التي أجريت باستخدام عامل الأكسدة القوي بزموتات الصوديوم من أكسدة المندليفيوم (III) إلى المندليفيوم (IV). [ 18 ]

الذري

تحتوي ذرة المندليفيوم على 101 إلكترون. من المتوقع أن تكون مرتبة في التوزيع الإلكتروني [Rn]5f¹³ 7s² ( رمز الحالة الأرضية 2F⁷ / ² ) ، على الرغم من أن التحقق التجريبي من هذا التوزيع الإلكتروني لم يكن قد تم حتى عام 2006. الإلكترونات الخمسة عشر الموجودة في المدارين الفرعيين 5f و7s هي إلكترونات التكافؤ . [ 20 ] عند تكوين المركبات، قد تفقد الذرة ثلاثة إلكترونات تكافؤ، تاركةً وراءها نواة [Rn]5f¹² : وهذا يتوافق مع النمط الذي تتبعه الأكتينيدات الأخرى بتوزيعها الإلكتروني [Rn] 5fⁿ في الحالة ثلاثية الشحنة الموجبة. تم قياس جهد التأين الأول للمندليفيوم عند (6.58 ± 0.07) إلكترون فولت كحد أقصى في عام 1974، بناءً على افتراض أن إلكترونات 7s ستتأين قبل إلكترونات 5f. [ 21 ] لم تُحسَّن هذه القيمة بعدُ بسبب نقص عينات أكبر من المندليفيوم. [ 22 ] قُدِّر نصف القطر الأيوني لـ Md³⁺ سداسي التناسق مبدئيًا في عام 1978 بحوالي 91.2 بيكومتر؛ [ 18 ] أنتجت حسابات عام 1988، استنادًا إلى الاتجاه اللوغاريتمي بين معاملات التوزيع ونصف القطر الأيوني، قيمة 89.6 بيكومتر، بالإضافة إلى إنثالبي التميؤ .      −3654 ± 12  كيلوجول/مول . [ 18 ] يجب أن يكون نصف قطر أيون Md²⁺ هو 115 بيكومتر، ومحتوى حرارة التميؤ هو −1413 كيلوجول/مول؛ ويجب أن يكون نصف قطر أيون Md⁺ هو 117 بيكومتر. [ 18 ]   

النظائر

يُعرف سبعة عشر نظيراً من المندليفيوم، بأعداد كتلية تتراوح بين 244 و260؛ وجميعها مشعة. [ 23 ] أطول النظائر عمراً هو 258Md بنصف عمر يبلغ 51.6  يوماً. [ 4 ] مع ذلك، يُستخدم 256Md الأقصر عمراً (نصف عمر 77.7  دقيقة) بشكل أكثر شيوعاً في التجارب الكيميائية لأنه يُمكن إنتاجه بكميات أكبر من الأينشتاينيوم، [ 23 ] إذ يتطلب 258Md وجود 255Es ، الذي لا تتوفر منه كميات كبيرة إلا كمكون ثانوي في خليط نظائري.

تزداد أعمار النصف لنظائر المندليفيوم بشكل تدريجي (باستثناء تأثيرات الزوجية والفردية) مع ازدياد الكتلة، حتى 258 Md، ثم تنخفض (كما تشير البيانات التجريبية المتاحة) عندما يصبح الانشطار التلقائي هو نمط الاضمحلال السائد؛ [ 23 ] ثاني أطول نظير عمرًا هو 260 Md، وهو الأثقل المعروف، بعمر نصف يبلغ 27.8  يومًا. [ 4 ] يُعد المندليفيوم آخر عنصر معروف له نظير بعمر نصف أطول من يوم واحد. [ 4 ]

يتحلل المندليفيوم-256، وهو النظير الأكثر أهمية للمندليفيوم حاليًا، بنسبة 90% تقريبًا عن طريق التقاط الإلكترون و10% عن طريق تحلل ألفا . [ 23 ] ويُمكن رصده بسهولة من خلال الانشطار التلقائي لنظيره الناتج عن التقاط الإلكترون، الفيرميوم-256 ، ولكن في وجود نويدات أخرى تخضع للانشطار التلقائي، يُمكن أن تُوفر تحللات ألفا عند الطاقات المميزة للمندليفيوم-256 (7.205 و7.139 ميغا إلكترون فولت) معلومات أكثر فائدة لتحديد هويته. [ 24 ] 

الإنتاج والعزل

تُنتَج النظائر الأخف وزنًا ( من 244Md إلى 247Md) في الغالب عن طريق قذف أهداف البزموت بأيونات الأرجون، بينما تُنتَج النظائر الأثقل قليلًا (من 248Md إلى 253Md) عن طريق قذف أهداف البلوتونيوم والأمريكيوم بأيونات الكربون والنيتروجين . أما النظائر الأكثر أهمية واستقرارًا فتقع في نطاق 254Md إلى 258Md ، وتُنتَج عن طريق قذف الأينشتاينيوم بجسيمات ألفا : يمكن استخدام الأينشتاينيوم-253، و-254، و-255. يُنتَج 259Md كناتج ثانوي من 259No ، ويمكن إنتاج 260Md في تفاعل نقل بين الأينشتاينيوم-254 والأكسجين-18 . [ 23 ] عادةً، يُنتَج النظير الأكثر استخدامًا، وهو المندليفيوم -256 ، عن طريق قذف الإينستينيوم-253 أو-254 بجسيمات ألفا: يُفضَّل استخدام الإينستينيوم-254 عند توافره نظرًا لطول عمر النصف له، وبالتالي يمكن استخدامه كهدف لفترة أطول. [ 23 ] باستخدام كميات ميكروغرامية متوفرة من الإينستينيوم، يمكن إنتاج كميات فيمتوغرامية من المندليفيوم-256. [ 23 ]

تُستخدم قوة ارتداد ذرات المندليفيوم-256 المُنتَجة لنقلها بعيدًا عن هدف الإينشتاينيوم الذي أُنتِجت منه، لتستقر على صفيحة معدنية رقيقة (عادةً من البريليوم أو الألومنيوم أو البلاتين أو الذهب ) خلف الهدف مباشرةً في فراغ. [ 24 ] يُغني هذا عن الحاجة إلى الفصل الكيميائي الفوري، وهو إجراء مُكلف ويمنع إعادة استخدام هدف الإينشتاينيوم باهظ الثمن. [ 24 ] تُحصر ذرات المندليفيوم بعد ذلك في جو غازي (غالبًا الهيليوم )، ويحملها تيار غازي من فتحة صغيرة في حجرة التفاعل. [ 24 ] باستخدام أنبوب شعري طويل ، وإضافة رذاذ كلوريد البوتاسيوم إلى غاز الهيليوم، يُمكن نقل ذرات المندليفيوم لمسافة عشرات الأمتار لتحليلها كيميائيًا وتحديد كميتها. [ 8 ] [ 24 ] يمكن فصل المندليفيوم عن مادة الرقاقة ونواتج الانشطار الأخرى بتطبيق حمض على الرقاقة ثم ترسيب المندليفيوم مع فلوريد اللانثانوم ، ثم استخدام عمود راتنج التبادل الكاتيوني مع محلول إيثانول بنسبة 10% مشبع بحمض الهيدروكلوريك كمذيب . مع ذلك، إذا كانت الرقاقة مصنوعة من الذهب ورقيقة بما يكفي، يكفي إذابة الذهب في الماء الملكي قبل فصل الأكتينيدات ثلاثية التكافؤ عن الذهب باستخدام كروماتوغرافيا التبادل الأنيوني ، حيث يكون المذيب حمض الهيدروكلوريك بتركيز 6 مولار . [ 24 ]  

يمكن فصل عنصر المندليفيوم أخيرًا عن الأكتينيدات ثلاثية التكافؤ الأخرى باستخدام الاستخلاص الانتقائي من عمود راتنج التبادل الكاتيوني، حيث يكون المذيب هو الأمونيا α-HIB. غالبًا ما تجعل طريقة النفث الغازي الخطوتين الأوليين غير ضروريتين. [ 24 ]

ثمة طريقة أخرى ممكنة لفصل الأكتينيدات ثلاثية التكافؤ، وهي كروماتوغرافيا الاستخلاص بالمذيبات باستخدام حمض ثنائي (2-إيثيل هكسيل) الفوسفوريك (HDEHP) كطور عضوي ثابت، وحمض النيتريك كطور مائي متحرك. يُعكس ترتيب خروج الأكتينيدات مقارنةً بعمود راتنج التبادل الكاتيوني، بحيث تخرج الأكتينيدات الأثقل لاحقًا. يتميز المندليفيوم المفصول بهذه الطريقة بخلوّه من عامل التكوين العضوي المعقد مقارنةً بعمود الراتنج؛ إلا أن عيبه يكمن في خروجه متأخرًا جدًا في ترتيب الخروج، بعد الفيرميوم. [ 8 ] [ 24 ]

تعتمد طريقة أخرى لعزل المندليفيوم على استغلال خصائص الإذابة المميزة لأيون المندليفيوم (Md²⁺) مقارنةً بأيوني الإسبرزوسيت (Es³⁺ ) والفيرميوم (Fm³⁺ ) . تتشابه الخطوات الأولية مع الخطوات المذكورة سابقًا، وتستخدم مادة HDEHP في كروماتوغرافيا الاستخلاص، ولكن يتم ترسيب المندليفيوم مع فلوريد التيربيوم بدلًا من فلوريد اللانثانوم. بعد ذلك، يُضاف 50  ملغ من الكروم إلى المندليفيوم لاختزاله إلى الحالة +2 في حمض الهيدروكلوريك بتركيز 0.1  مولار  مع الزنك أو الزئبق . [ 24 ] ثم تستمر عملية الاستخلاص بالمذيب، وبينما تبقى اللانثانيدات والأكتينيدات ثلاثية ورباعية التكافؤ على العمود، لا يبقى المندليفيوم (II) في حمض الهيدروكلوريك. ثم يُعاد أكسدته إلى الحالة +3 باستخدام بيروكسيد الهيدروجين ، ثم يُعزل بالغسل الانتقائي باستخدام حمض الهيدروكلوريك بتركيز 2  مولار  (لإزالة الشوائب، بما في ذلك الكروم)، وأخيرًا باستخدام حمض الهيدروكلوريك بتركيز 6  مولار  (لإزالة المندليفيوم). [ 24 ] من الممكن أيضًا استخدام عمود من الكاتيونيت وملغم الزنك، باستخدام حمض الهيدروكلوريك بتركيز 1  مولار  كمذيب، لإجراء عملية الاختزال. [ 24 ] يمكن تحقيق العزل الكيميائي الحراري اللوني باستخدام سداسي فلورو أسيتيل أسيتونات المندليفيوم المتطاير : المركب الفيرميومي المماثل معروف ومتشابه. [ 24 ]

سمية

على الرغم من قلة تعرض الناس للمندليفيوم، فقد حددت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع حدودًا سنوية للتعرض لهذا النظير الأكثر استقرارًا. بالنسبة للمندليفيوم-258، حُدد حد الابتلاع عند 9 × 10⁵ بيكريل (1 بيكريل = تحلل واحد في الثانية). ونظرًا لنصف عمر هذا النظير، فإن هذا الحد يعادل 2.48  نانوغرام فقط. أما حد الاستنشاق فهو 6000 بيكريل أو 16.5 بيكوغرام. [ 25 ]

ملحوظات

  1. ↑ يتم حساب الكثافة من نصف القطر المعدني المتوقع (سيلفا 2006، ص 1635) والبنية البلورية المكتظة المتوقعة (فورنييه 1976).

مراجع

  1. 1 2 3 4 فورنييه، جان مارك (1976). "الترابط والبنية الإلكترونية لفلزات الأكتينيدات". مجلة فيزياء وكيمياء المواد الصلبة . 37 (2): 235-244 . Bibcode : 1976JPCS...37..235F . doi : 10.1016/0022-3697(76)90167-0 .
  2. ↑ غرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. ص 28. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN   978-0-08-037941-8.
  3. ^ ساتو، تيتسويا ك.؛ أساي، ماساتو؛ بورشيفسكي، اناستازيا؛ بيرويرث، راندولف. كانيا، يوسوكي؛ ماكي، هيرويوكي؛ ميتسوكاي، أكينا؛ ناجامي، يويشيرو؛ أوسا، أكيهيكو؛ تويوشيما، أتسوشي؛ تسوكادا، كازوكي؛ ساكاما، مينورو؛ تاكيدا، شينساكو؛ أوه، كازوهيرو؛ ساتو، دايسوكي؛ شيجيكاوا، يوداي؛ إيتشيكاوا، شين إيتشي؛ دولمان، كريستوف إي؛ جراند، جيسيكا؛ رينش، دينيس. كراتز، ينس V.؛ شادل، ماتياس. إلياف، أفرايم؛ كالدور، عوزي. فريتش، ستيفان؛ ستورا ، تييري (25 أكتوبر 2018). "جهود التأين الأولى للحديد، والماديسيوم، والنور، واللورونيوم: التحقق من امتلاء إلكترونات 5f وتأكيد سلسلة الأكتينيدات". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 140 (44): 14609-14613 . doi : 10.1021/jacs.8b09068 .
  4. 1 2 3 4 5 6 7 كونديڤ، إف جي؛ وانغ، إم؛ هوانغ، دبليو جي؛ نعيمي، إس؛ أودي، جي. (2021). "تقييم NUBASE2020 للخواص النووية" (ملف PDF) . الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  5. 1 2 3 4 غيورسو، أ.؛ هارفي، ب.؛ تشوبان، ج.؛ طومسون، س.؛ سيبورغ، غلين ت. (1955). عنصر جديد: المندليفيوم، العدد الذري 101. المجلد 98. الصفحات 1518-1519 . رمز Bibcode : 1955PhRv...98.1518G . doi : 10.1103/PhysRev.98.1518 . ISBN   9789810214401.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة ) ؛ تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  6. 1 2 3 4 5 6 7 تشوبين، غريغوري ر. (2003). "مندليفيوم" . أخبار الهندسة الكيميائية . 81 (36).
  7. ↑ هوفمان، سيغورد (2002). ما وراء اليورانيوم: رحلة إلى نهاية الجدول الدوري . مطبعة سي آر سي. الصفحات 40-42 . ISBN  978-0-415-28496-7.
  8. 1 2 3 هول، نينا (2000). الكيمياء الجديدة . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 9-11 . ISBN  978-0-521-45224-3.
  9. ^ 101. مندليفيوم – علم العناصر والعناصر المتعددة . بيتر فان دير كروجت.
  10. ^ الكيمياء، الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (1955). Comptes rendus de la confèrence IUPAC .
  11. ^ الكيمياء، الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (1957). Comptes rendus de la confèrence IUPAC .
  12. ↑ هير، ريتشارد ج. (2006). "أينشتاينيوم". في: مورس، ليستر ر.؛ إيدلشتاين، نورمان م.؛ فوجر، جان (محررون). كيمياء عناصر الأكتينيدات وما وراء الأكتينيدات (ملف PDF) . المجلد 3 ( الطبعة الثالثة). دوردريخت، هولندا: سبرينغر. الصفحات 1577-1620 . doi : 10.1007/1-4020-3598-5_12 . ISBN    978-1-4020-3555-5أُرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 17 يوليو 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أغسطس 2014 .
  13. 1 2 3 4 5 سيلفا، الصفحات 1634-1635
  14. 1 2 سيلفا، ص 1626-1628
  15. ↑ يوهانسون، بوريه؛ روزنغرين، أندرس (1975). "مخطط الطور المعمم لعناصر الأرض النادرة: حسابات وعلاقات الخصائص الكلية". مجلة Physical Review B. 11 ( 8): 2836–2857 . Bibcode : 1975PhRvB..11.2836J . doi : 10.1103/PhysRevB.11.2836 .
  16. ↑ هوليت، إي كيه (1980). "الفصل 12. كيمياء أثقل الأكتينيدات: الفيرميوم، والمندليفيوم، والنوبليوم، واللورنسيوم" . في إيدلشتاين، نورمان إم (محرر). كيمياء وقياس طيف اللانثانيدات والأكتينيدات . سلسلة ندوات الجمعية الكيميائية الأمريكية. المجلد 131. الصفحات 239-263 . doi : 10.1021/bk-1980-0131.ch012 . ISBN   9780841205680.
  17. ↑ هاينز، ويليام م.، محرر. (2011). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء (الطبعة 92 ). مطبعة سي آر سي. الصفحات 4.121 – 4.123 . رقم ISBN   978-1439855119.
  18. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 سيلفا، الصفحات من 1635 إلى 6
  19. ^ تويوشيما، أتسوشي؛ لي زيجي. أساي، ماساتو؛ ساتو، نوزومي؛ ساتو، تيتسويا ك.؛ كيكوتشي، تاكاهيرو؛ كانيا، يوسوكي؛ كيتاتسوجي، يوشيهيرو؛ تسوكادا، كازواكي؛ ناجامي، يويشيرو؛ شادل، ماتياس. أوه، كازوهيرو؛ كاساماتسو، يوشيتاكا؛ شينوهارا، أتسوشي؛ هابا، هيروميتسو؛ حتى جوليا (11 أكتوبر 2013). “قياس احتمالية التخفيض Md 3+ /Md 2+ المدروسة باستخدام كروماتوجرافيا التحليل الكهربائي للتدفق”. الكيمياء غير العضوية . 52 (21): 12311– 3. دوى : 10.1021/ic401571h . بميد 24116851 . 
  20. ↑ سيلفا، الصفحات 1633-1634
  21. ↑ مارتن، دبليو سي؛ هاجان، لوسي؛ ريدر، جوزيف؛ سوجان، جاك (1974). "المستويات الأرضية وجهود التأين لذرات وأيونات اللانثانيدات والأكتينيدات" (ملف PDF) . مجلة البيانات المرجعية للكيمياء الفيزيائية. 3 ( 3): 771-779 . رمز Bibcode : 1974JPCRD...3..771M . doi : 10.1063/1.3253147 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 11 فبراير 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أكتوبر 2013 .
  22. ↑ ديفيد ر. ليد (محرر)، دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء، الطبعة الرابعة والثمانون . مطبعة سي آر سي. بوكا راتون، فلوريدا، 2003؛ القسم 10، الفيزياء الذرية والجزيئية والبصرية؛ جهود تأين الذرات والأيونات الذرية
  23. 1 2 3 4 5 6 7 سيلفا، ص 1630–1
  24. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 سيلفا، الصفحات من 1631 إلى 3
  25. ↑ كوخ، لوثار (2000). "العناصر ما بعد اليورانيوم". العناصر ما بعد اليورانيوم، في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . وايلي. doi : 10.1002/14356007.a27_167 . ISBN 978-3527306732.

فهرس

  • سيلفا، روبرت ج. (2006). "الفيرميوم، والمندليفيوم، والنوبليوم، واللورنسيوم" (ملف PDF) . في: مورس، ليستر ر.؛ إيدلشتاين، نورمان م.؛ فوجر، جان (محررون). كيمياء عناصر الأكتينيدات وما وراء الأكتينيدات . المجلد  3 (  الطبعة الثالثة). دوردريخت: سبرينغر. الصفحات 1621-1651 . doi : 10.1007/1-4020-3598-5_13 . ISBN  978-1-4020-3555-5تمت أرشفة النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 2010-07-17.

للمزيد من القراءة

  • هوفمان، دي سي، غيورسو، أ.، سيبورغ، جي تي. تجار المعادن العابرة لليورانيوم: القصة من الداخل، (2000)، 201-229
  • مورس، إل آر، إيدلشتاين، إن إم، فوجر، جيه، كيمياء عنصر الأكتينيد وعنصر ما وراء الأكتينيد، 3، (2006)، 1630-1636
  • دليل العناصر - طبعة منقحة ، ألبرت ستويرتكا، (مطبعة جامعة أكسفورد؛ 1998) ISBN 0-19-508083-1