عنصر ما بعد اليورانيوم

العناصر فوق اليورانيوم (المعروفة أيضًا باسم العناصر فوق اليورانيوم ) هي العناصر الكيميائية التي لها أعداد ذرية أكبر من 92، وهو العدد الذري لليورانيوم . جميعها غير مستقرة إشعاعيًا وتتحلل إلى عناصر أخرى. باستثناء النبتونيوم والبلوتونيوم اللذان تم العثور عليهما بكميات ضئيلة في الطبيعة، لا يوجد أي منها بشكل طبيعي على الأرض وهي اصطناعية .

ملخص

من بين العناصر ذات الأعداد الذرية من 1 إلى 92، يمكن العثور على معظمها في الطبيعة، ولها نظائر مستقرة (مثل الأكسجين ) أو نظائر مشعة طويلة العمر جدًا (مثل اليورانيوم )، أو موجودة كمنتجات اضمحلال شائعة لتحلل اليورانيوم والثوريوم ( مثل الرادون ). الاستثناءات هي عناصر التكنيشيوم والبروميثيوم والأستاتين والفرانسيوم ؛ توجد جميع العناصر الأربعة في الطبيعة، ولكن فقط في فروع صغيرة جدًا من سلاسل اضمحلال اليورانيوم والثوريوم، وبالتالي تم اكتشاف جميع العناصر باستثناء الفرانسيوم لأول مرة عن طريق التخليق في المختبر وليس في الطبيعة.

تم اكتشاف جميع العناصر ذات الأعداد الذرية الأعلى أولاً في المختبر، مع اكتشاف النبتونيوم والبلوتونيوم لاحقًا في الطبيعة. وهي كلها مشعة ، بنصف عمر أقصر بكثير من عمر الأرض ، لذا فإن أي ذرات بدائية لهذه العناصر، إذا كانت موجودة في أي وقت عند تكوين الأرض، قد تحللت منذ فترة طويلة. تتشكل كميات ضئيلة من النبتونيوم والبلوتونيوم في بعض الصخور الغنية باليورانيوم، ويتم إنتاج كميات صغيرة أثناء الاختبارات الجوية للأسلحة النووية . يتم توليد هذين العنصرين من التقاط النيوترونات في خام اليورانيوم مع تحلل بيتا اللاحق (على سبيل المثال ²³⁸ U + n → ²³⁹ U → ²³⁹ Np → ²³⁹ Pu ).

جميع العناصر الأثقل من البلوتونيوم هي عناصر صناعية بالكامل ؛ حيث يتم إنشاؤها في المفاعلات النووية أو مسرعات الجسيمات . تظهر أنصاف أعمار هذه العناصر اتجاهًا عامًا نحو الانخفاض مع زيادة الأعداد الذرية. ومع ذلك، هناك استثناءات، بما في ذلك العديد من نظائر الكوريوم والدوبنيوم . يُعتقد أن بعض العناصر الأثقل في هذه السلسلة، والتي تتراوح أعدادها الذرية بين 110 و 114 ، تكسر هذا الاتجاه وتُظهر استقرارًا نوويًا متزايدًا، وتشكل جزيرة الاستقرار النظرية . ^[1]

إن العناصر الثقيلة فوق اليورانيوم صعبة ومكلفة في الإنتاج، وتزداد أسعارها بسرعة مع زيادة العدد الذري. اعتبارًا من عام 2008، كانت تكلفة البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة حوالي 4000 دولار/جرام، ^[2] وتجاوز الكاليفورنيوم 60 مليون دولار/جرام. ^[3] الأينشتاينيوم هو أثقل عنصر تم إنتاجه بكميات كبيرة. ^[4]

تستخدم العناصر التي تنتمي إلى ما بعد اليورانيوم والتي لم يتم اكتشافها، أو التي تم اكتشافها ولكن لم يتم تسميتها رسميًا بعد، أسماء العناصر المنهجية للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية. قد تكون تسمية العناصر التي تنتمي إلى ما بعد اليورانيوم مصدرًا للجدل .

الاكتشافات

حتى الآن، تم اكتشاف جميع عناصر ما بعد اليورانيوم تقريبًا في أربعة مختبرات: مختبر لورانس بيركلي الوطني (LBNL) في الولايات المتحدة (العناصر 93-101، 106، والائتمان المشترك لـ 103-105)، والمعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) في روسيا (العناصر 102 و114-118، والائتمان المشترك لـ 103-105)، ومركز GSI Helmholtz لأبحاث الأيونات الثقيلة في ألمانيا (العناصر 107-112)، و RIKEN في اليابان (العنصر 113).

مختبر الإشعاع (الآن LBNL) في جامعة كاليفورنيا، بيركلي ، بقيادة إدوين ماكميلان ، وجلين سيبورج ، وألبرت جيورسو ، خلال الفترة من 1945 إلى 1974:
- 93. النبتونيوم ، Np، سمي على اسم كوكب نبتون ، لأنه يأتي بعد اليورانيوم ويتبع نبتون أورانوس في التسلسل الكوكبي (1940).
- 94. البلوتونيوم ، Pu، سمي على اسم بلوتو ، ^[أ] باتباع نفس قاعدة التسمية حيث يتبع النبتونيوم ويتبع بلوتو نبتون في النظام الشمسي (1940).
- 95. الأمريسيوم ، Am، سمي بهذا الاسم لأنه مماثل لليوروبيوم ، ولذلك سمي على اسم القارة التي تم إنتاجه فيها لأول مرة (1944).
- 96. الكوريوم ، Cm، سمي على اسم العالمين بيير وماري كوري ، اللذين قاما بفصل العناصر المشعة لأول مرة (1944)، كما سمي نظيره الأخف وهو الغادولينيوم على اسم يوهان جادولين .
- 97. البركيليوم ، Bk، سمي على اسم بيركلي ، حيث تقع جامعة كاليفورنيا، بيركلي (1949).
- 98. كاليفورنيوم ، Cf، سُمي بهذا الاسم نسبة إلى ولاية كاليفورنيا ، حيث تقع الجامعة (1950).
- 99. أينشتاينيوم ، Es، سُمي على اسم الفيزيائي النظري ألبرت أينشتاين (1952).
- 100. الفرميوم ، Fm، سمي على اسم إنريكو فيرمي ، الفيزيائي الذي أنتج أول تفاعل متسلسل متحكم به (1952).
- 101. مندليفيوم ، Md، سمي على اسم الكيميائي الروسي دميتري مندليف ، الذي يُنسب إليه الفضل في كونه المنشئ الرئيسي للجدول الدوري للعناصر الكيميائية (1955).
- 102. نوبليوم ، لا، سُمي على اسم ألفريد نوبل (1958). وقد ادعى هذا العنصر في الأصل فريق في معهد نوبل في السويد (1957) - على الرغم من أنه أصبح من الواضح لاحقًا أن الفريق السويدي لم يكتشف العنصر، قرر فريق مختبر لورانس الوطني اعتماد اسم نوبليوم . كما ادعى هذا الاكتشاف أيضًا معهد جينر، الذي شكك في ادعاء مختبر لورانس الوطني، وأطلق على العنصر جوليوتيوم (Jl) اسم فريدريك جوليو كوري (1965). وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية إلى أن معهد جينر كان أول من قام بتركيب العنصر بشكل مقنع (1965)، لكنه احتفظ باسم نوبليوم باعتباره راسخًا بعمق في الأدبيات.
- 103. لورنسيوم ، Lr، سُمي على اسم إرنست أو. لورنس ، وهو عالم فيزياء اشتهر بتطوير السيكلوترون ، والشخص الذي سُميت باسمه مختبر لورانس ليفرمور الوطني ومختبر لورانس ليفرمور الوطني (الذي استضاف إنشاء عناصر ما بعد اليورانيوم هذه) (1961). كما ادعى JINR هذا الاكتشاف أيضًا (1965)، الذي شكك في ادعاء مختبر لورانس ليفرمور الوطني واقترح اسم رذرفورديوم (Rf) على اسم إرنست رذرفورد . وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية إلى أنه يجب تقاسم الفضل، مع الاحتفاظ باسم لورنسيوم كما هو راسخ في الأدبيات.
- 104. رذرفورديوم ، Rf، سُمي على اسم إرنست رذرفورد ، الذي كان مسؤولاً عن مفهوم النواة الذرية (1969). كما ادعى هذا الاكتشاف أيضًا JINR، بقيادة جورجي فليوروف بشكل أساسي : لقد أطلقوا على عنصر الكورشاتوفيوم (Ku)، اسم إيغور كورشاتوف . وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية إلى أنه يجب تقاسم الفضل، واعتمد اسم LBNL رذرفورديوم .
- 105. الدبنيوم ، Db، عنصر سمي على اسم دوبنا ، حيث يقع JINR. أطلق عليه في الأصل اسم هانيوم (Ha) تكريمًا لأوتو هان من قبل مجموعة بيركلي (1970). كما ادعى JINR هذا الاكتشاف أيضًا، حيث أطلق عليه اسم نيلزبوريوم (Ns) على اسم نيلز بور . وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية إلى أنه يجب تقاسم الفضل، وأعاد تسمية العنصر باسم دوبنيوم تكريمًا لفريق JINR.
- 106. سيابورجيوم ، Sg، سُمي على اسم جلين تي سيابورج . تسبب هذا الاسم في جدل لأن سيابورج كان لا يزال على قيد الحياة، لكنه أصبح مقبولاً في النهاية من قبل الكيميائيين الدوليين (1974). كما ادعى JINR هذا الاكتشاف أيضًا. وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية إلى أن فريق بيركلي كان أول من قام بتركيب العنصر بشكل مقنع.
Gesellschaft für Schwerionenforschung (جمعية أبحاث الأيونات الثقيلة) في دارمشتات ، هيسن، ألمانيا، بقيادة غوتفريد مونزنبرج ، وبيتر أرمبروستر ، وسيجورد هوفمان ، خلال الفترة 1980-2000:
- 107. البوريوم ، Bh، سمي على اسم الفيزيائي الدنماركي نيلز بور ، وهو عنصر مهم في توضيح بنية الذرة ( 1981). كما ادعى JINR هذا الاكتشاف أيضًا. وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية إلى أن GSI كان أول من قام بتركيب العنصر بشكل مقنع. اقترح فريق GSI في الأصل نيلز بوريوم (Ns) لحل نزاع التسمية على العنصر 105، لكن الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية غير هذا الاقتراح لأنه لم تكن هناك سابقة لاستخدام الاسم الأول لعالم في اسم عنصر.
- 108. هاسيوم ، Hs، سُمي بهذا الاسم نسبة إلى الشكل اللاتيني لاسم هيسن ، الولاية الألمانية التي أُجري فيها هذا العمل (1984). كما ادعى JINR هذا الاكتشاف أيضًا. وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية إلى أن GSI كان أول من قام بتركيب العنصر بشكل مقنع، مع الاعتراف بالعمل الرائد في JINR.
- 109. مايتنريوم ، Mt، سمي على اسم ليز مايتنر ، الفيزيائية النمساوية التي كانت من أوائل العلماء الذين درسوا الانشطار النووي (1982).
- 110. دارمشتاتيوم ، Ds، سمي على اسم مدينة دارمشتات ، ألمانيا، المدينة التي تم فيها هذا العمل (1994). كما ادعى هذا الاكتشاف أيضًا JINR، الذي اقترح اسم بيكريليوم على اسم هنري بيكريل ، ومختبر لورانس بيركلي الوطني، الذي اقترح اسم هانيوم لحل النزاع على العنصر 105 (على الرغم من احتجاجه على إعادة استخدام أسماء ثابتة لعناصر مختلفة). وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية إلى أن GSI كان أول من قام بتركيب العنصر بشكل مقنع.
- 111. الرونتجينيوم ، Rg، سمي على اسم فيلهلم كونراد رونتجن ، مكتشف الأشعة السينية (1994).
- 112. كوبرنيسيوم ، Cn، سمي على اسم عالم الفلك نيكولاس كوبرنيكوس (1996).
معهد ريكين في واكو، سايتاما ، اليابان، بقيادة كوسوكي موريتا بشكل رئيسي :
- 113. النيهونيوم ، Nh، سُمي بهذا الاسم نسبة إلى اليابان ( نيهون باليابانية ) حيث اكتُشف العنصر (2004). كما ادعى المعهد الياباني للبحوث النووية هذا الاكتشاف. وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية إلى أن معهد ريكين كان أول من نجح في تصنيع العنصر بشكل مقنع.
معهد الأبحاث الجينية في دوبنا، روسيا، بقيادة يوري أوجانيسيان بشكل أساسي ، بالتعاون مع العديد من المختبرات الأخرى بما في ذلك مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL)، منذ عام 2000:
- 114. فليروفيوم ، Fl، سمي على اسم الفيزيائي السوفييتي جورجي فليوروف ، مؤسس JINR (1999).
- 115. موسكوفيوم ، Mc، سمي بهذا الاسم نسبة إلى منطقة موسكو ، حيث تم اكتشاف العنصر (2004).
- 116. ليفرموريوم ، Lv، سمي على اسم مختبر لورانس ليفرمور الوطني، وهو أحد المتعاونين مع JINR في الاكتشاف (2000).
- 117. التينيسين ، Ts، سمي بهذا الاسم نسبة إلى ولاية تينيسي ، حيث تم تصنيع هدف البركيليوم اللازم لتركيب العنصر (2010).
- 118. أوجانيسون ، أوج، سُمي على اسم يوري أوجانيسيان ، الذي قاد فريق JINR في اكتشافه للعناصر من 114 إلى 118 (2002).

العناصر الثقيلة للغاية

العناصر الثقيلة جدًا (المعروفة أيضًا باسم الذرات الثقيلة جدًا ، والمختصرة عادةً SHE ) تشير عادةً إلى العناصر الترانسيكتينيدية التي تبدأ بالرذرفورديوم (العدد الذري 104). (اللورنيوم، أول عنصر 6d، يُدرج أحيانًا ولكن ليس دائمًا أيضًا). لقد تم تصنيعها بشكل مصطنع فقط ولا تخدم حاليًا أي غرض عملي لأن عمر النصف القصير الخاص بها يتسبب في تحللها بعد وقت قصير جدًا، يتراوح من بضع ساعات إلى بضعة مللي ثانية فقط، مما يجعل دراستها صعبة للغاية أيضًا. ^[5]^[6]

تم إنشاء الذرات الفائقة الثقل منذ النصف الأخير من القرن العشرين، ولا تزال تُنشأ باستمرار خلال القرن الحادي والعشرين مع تقدم التكنولوجيا. يتم إنشاؤها من خلال قصف العناصر في مسرع الجسيمات، بكميات على المستوى الذري، ولم يتم العثور على طريقة لإنشاء الكتلة. ^[5]

التطبيقات

يمكن استخدام عناصر ما بعد اليورانيوم في تصنيع عناصر أخرى فائقة الثقل. ^[7] تتمتع عناصر جزيرة الاستقرار بتطبيقات عسكرية مهمة محتملة، بما في ذلك تطوير الأسلحة النووية المدمجة. ^[8] التطبيقات اليومية المحتملة واسعة النطاق؛ يستخدم عنصر الأمريسيوم في أجهزة مثل أجهزة الكشف عن الدخان وأجهزة قياس الطيف . ^[9]^[10]

انظر أيضا

تكاثف بوز-أينشتاين (المعروف أيضًا باسم الذرة الفائقة )
الأكتينيدات الثانوية
مستودع جيولوجي عميق ، مكان لإيداع النفايات ما بعد اليورانيوم

مراجع

^ كان بلوتو كوكبًا في وقت التسمية، ولكن تم تصنيفه منذ ذلك الحين على أنه كوكب قزم .

^ كونسيدين، جلين، محرر (2002). موسوعة فان نوستراند العلمية (الطبعة التاسعة). نيويورك: وايلي إنترساينس. ص 738. رقم ISBN 978-0-471-33230-5.
^ Morel, Andrew (2008). Elert, Glenn (ed.). "Price of Plutonium". The Physics Factbook. مؤرشف من الأصل في 20 أكتوبر 2018.
^ مارتن، روجر سي؛ كوس، ستيف إي. (2001). تطبيقات وتوافر مصادر نيوترون الكاليفورنيوم-252 لتوصيف النفايات (تقرير). CiteSeerX 10.1.1.499.1273 .
^ Silva, Robert J. (2006). "Fermium, Mendelevium, Nobelium and Lawrencium". في Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (الطبعة الثالثة). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media . ISBN 978-1-4020-3555-5.
^ ab Heenen, Paul-Henri; Nazarewicz, Witold (2002). "Quest for superheavy nuclei" (PDF) . Europhysics News . 33 (1): 5–9. Bibcode :2002ENews..33....5H. doi : 10.1051/epn:2002102 . مؤرشف من الأصل (PDF) في 20 يوليو 2018.
^ جرينوود، نورمان ن. (1997). "التطورات الأخيرة المتعلقة باكتشاف العناصر 100-111" (PDF) . الكيمياء البحتة والتطبيقية . 69 (1): 179-184. doi :10.1351/pac199769010179. S2CID 98322292. مؤرشف من الأصل (PDF) في 21 يوليو 2018.
^ Lougheed, RW; et al. (1985). "البحث عن العناصر الثقيلة جدًا باستخدام تفاعل ⁴⁸ Ca + ²⁵⁴ Es ^{g ".}Physical Review C. 32 ( 5): 1760–1763. Bibcode :1985PhRvC..32.1760L. doi :10.1103/PhysRevC.32.1760. PMID 9953034.
^ Gsponer, André; Hurni, Jean-Pierre (1997). The Physical Principles of Thermonuclear Explosives, Intertial Confinement Fusion, and the Quest for Fourth Generation Nuclear Weapons (PDF) . الشبكة الدولية للمهندسين والعلماء ضد الانتشار. ص 110-115. ISBN 978-3-933071-02-6. مؤرشف من الأصل (PDF) في 6 يونيو 2018.
^ "كاشفات الدخان والأمريسيوم"، ورقة إحاطة حول القضايا النووية ، المجلد 35، مايو 2002، محفوظ من الأصل في 11 سبتمبر 2002 ، تم استرجاعه في 2015-08-26
^ عارض البيانات النووية 2.4، NNDC

قراءة إضافية

إريك سكيري، مقدمة قصيرة جدًا للجدول الدوري، مطبعة جامعة أكسفورد، أكسفورد، 2011.
العناصر الثقيلة للغاية
قائمة مرجعية توضيحية للعناصر ما بعد اليورانيوم من مكتبة ألسوس الرقمية للقضايا النووية.
عناصر ما بعد اليورانيوم
الموقع الرسمي لشبكة العناصر الثقيلة الفائقة (شبكة مبادرة البنية التحتية المتكاملة الأوروبية EURONS)
دارمشتاديوم وما بعدها
كريستيان شنير، يواكيم فيوربورن، بونج جون لي: آثار عناصر ما بعد اليورانيوم في المعادن الأرضية؟ (عبر الإنترنت، PDF-Datei، 493 كيلو بايت)
كريستيان شنيير، جواكيم فيوربورن، بونج جون لي: البحث عن العناصر الثقيلة للغاية (SHE) في المعادن الأرضية باستخدام الأشعة السينية مع إشعاع السنكروترون عالي الطاقة. (متاح على الإنترنت، PDF-Datei، 446 كيلو بايت)