عنصر ما بعد اليورانيوم

الموسوعة الحرة

العناصر العابرة لليورانيوم ( أو العناصر العابرة لليورانيوم ) هي العناصر الكيميائية التي يزيد عددها الذري عن 92، وهو العدد الذري لليورانيوم . جميعها غير مستقرة إشعاعيًا وتتحلل إلى عناصر أخرى. وهي عناصر اصطناعية ، ولا يوجد أي منها طبيعيًا على الأرض، باستثناء النبتونيوم والبلوتونيوم اللذين وُجدا بكميات ضئيلة في خام اليورانيوم الطبيعي .

ملخص

جدول دوري للعناصر ملونة وفقًا لنصف عمر نظيراتها الأكثر استقرارًا.

من بين العناصر ذات الأعداد الذرية من 1 إلى 92، يوجد معظمها في الطبيعة، إما بنظائر مستقرة (مثل الرصاص ) أو بنظائر مشعة طويلة العمر (مثل اليورانيوم )، أو كمنتجات تحلل شائعة لتحلل اليورانيوم والثوريوم ( مثل الراديوم ). أما الاستثناءات فهي التكنيتيوم والبروميثيوم والأستاتين والفرانسيوم ؛ إذ توجد جميعها في الطبيعة، ولكن فقط في فروع ثانوية جدًا من سلاسل تحلل اليورانيوم والثوريوم، وبالتالي فقد اكتُشفت جميعها ، باستثناء الفرانسيوم ، لأول مرة عن طريق التخليق في المختبر وليس في الطبيعة.

تم اكتشاف جميع العناصر ذات الأعداد الذرية الأعلى في المختبرات، بينما اكتُشف النبتونيوم والبلوتونيوم (أول عنصرين منها) لاحقًا في الطبيعة. جميعها عناصر مشعة ، بنصف عمر أقصر بكثير من عمر الأرض ، لذا فإن أي ذرات بدائية (أي موجودة عند تكوين الأرض) من هذه العناصر قد تحللت منذ زمن بعيد. تتشكل كميات ضئيلة من النبتونيوم والبلوتونيوم في بعض الصخور الغنية باليورانيوم، وتُنتج كميات صغيرة أثناء التجارب النووية في الغلاف الجوي . يتولد هذان العنصران عن طريق التقاط النيوترونات في خام اليورانيوم مع ما يتبعه من تحلل بيتا (مثل : 238U + n → 239U → 239Np → 239Pu ) .

جميع العناصر التي تتجاوز البلوتونيوم هي عناصر اصطناعية بالكامل ، على الأقل على الأرض؛ [ 1 ] [ 2 ] حيث تُصنع في المفاعلات النووية أو مسرعات الجسيمات . وتُظهر فترات نصف العمر لهذه العناصر اتجاهًا عامًا نحو التناقص مع ازدياد العدد الذري. ومع ذلك، توجد استثناءات، بما في ذلك العديد من نظائر الكوريوم والدوبنيوم . ويُعتقد أن بعض العناصر الأثقل في هذه السلسلة، والتي تتراوح أعدادها الذرية بين 110 و 114، تكسر هذا الاتجاه وتُظهر استقرارًا نوويًا متزايدًا، مُشكلةً ما يُعرف بجزيرة الاستقرار النظرية . [ 3 ]

تُعدّ العناصر ما بعد اليورانيوم صعبة الإنتاج ومكلفة، وترتفع أسعارها بسرعة مع ازدياد العدد الذري. ففي عام 2008، بلغ سعر البلوتونيوم المستخدم في الأسلحة حوالي 4000 دولار أمريكي للغرام الواحد، [ 4 ] بينما تجاوز سعر الكاليفورنيوم 60 مليون دولار أمريكي للغرام الواحد. [ 5 ] أما الإينشتاينيوم فهو أثقل عنصر تم إنتاجه بكميات كبيرة. [ 6 ]

تستخدم العناصر ما بعد اليورانيوم التي لم تُكتشف بعد، أو التي اكتُشفت ولكن لم تُسمَّ رسميًا، أسماء العناصر النظامية المعتمدة من قِبل الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) . وقد يكون تسمية هذه العناصر مصدرًا للجدل .

الاكتشافات

حتى الآن، تم اكتشاف جميع العناصر العابرة لليورانيوم تقريبًا في أربعة مختبرات: مختبر لورانس بيركلي الوطني (LBNL) في الولايات المتحدة (العناصر 93-101، 106، والفضل المشترك للعناصر 103-105)، ومركز GSI هيلمهولتز لأبحاث الأيونات الثقيلة في ألمانيا (العناصر 107-112)، ومعهد ريكين في اليابان (العنصر 113)، والمعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) في روسيا (العناصر 102 و114-118، والفضل المشترك للعناصر 103-105).

  • مختبر الإشعاع (الذي يُعرف الآن باسم LBNL) في جامعة كاليفورنيا، بيركلي ، بقيادة إدوين ماكميلان ، وجلين سيبورغ ، وألبرت غيورسو بشكل رئيسي ، خلال الفترة 1945-1974:
    • 93. النبتونيوم ، Np، سمي على اسم كوكب نبتون ، لأنه يأتي بعد اليورانيوم ويأتي نبتون بعد أورانوس في التسلسل الكوكبي (1940).
    • 94. البلوتونيوم ، Pu، سمي على اسم بلوتو ، [ a ] باتباع نفس قاعدة التسمية كما هو الحال بعد النبتونيوم وبلوتو بعد نبتون في النظام الشمسي (1940).
    • 95. الأمريسيوم ، Am، سميت بهذا الاسم لأنها نظيرة لليوروبيوم ، ولذلك سميت على اسم القارة التي تم إنتاجها فيها لأول مرة (1944).
    • 96. الكوريوم ، Cm، سمي على اسم بيير وماري كوري ، وهما عالمان فصلا أول العناصر المشعة (1944)، حيث سمي نظيره الأخف غادولينيوم على اسم يوهان غادولين .
    • 97. البركليوم ، Bk، سمي على اسم مختبر لورانس بيركلي الوطني ، حيث تم تصنيعه لأول مرة (1949).
    • 98. californium ، Cf، سميت على اسم كاليفورنيا ، حيث يقع مختبر لورانس بيركلي الوطني (1950).
    • 99. أينشتاينيوم ، Es، سمي على اسم ألبرت أينشتاين (1952).
    • 100. الفيرميوم ، Fm، سميت على اسم إنريكو فيرمي ، الفيزيائي الذي أنتج أول تفاعل متسلسل متحكم فيه (1952).
    • 101. مندليفيوم ، Md، سميت على اسم الكيميائي الروسي ديمتري مندليف ، الذي يُنسب إليه الفضل في كونه المبتكر الرئيسي للجدول الدوري للعناصر الكيميائية (1955).
    • ١٠٢. نوبيليوم ، لا، سُمّي تيمّنًا بألفريد نوبل (١٩٥٨). ادّعى فريقٌ من معهد نوبل في السويد (١٩٥٧) اكتشاف هذا العنصر في البداية، ولكن تبيّن لاحقًا أن الفريق السويدي لم يكتشفه، فقرّر فريق مختبر لورانس بيركلي الوطني (LBNL) اعتماد اسم نوبيليوم . كما ادّعى المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) هذا الاكتشاف، والذي شكّك في ادّعاء مختبر لورانس بيركلي الوطني، وأطلق على العنصر اسم جوليوتيوم (Jl) نسبةً إلى فريدريك جوليوت-كوري (١٩٦٥). خلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) إلى أن المعهد المشترك للأبحاث النووية كان أول من نجح في تركيب العنصر بشكلٍ مُقنع (١٩٦٥)، ولكنه أبقى على اسم نوبيليوم نظرًا لرسوخه في المراجع العلمية.
    • 103. اللورنسيوم (Lr)، سُمّي نسبةً إلى إرنست لورانس ، الفيزيائي المعروف بتطويره السيكلوترون ، والذي سُمّي مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LBNL) ومختبر لورانس بيركلي الوطني (LBNL) (اللذان شهدا اكتشاف هذه العناصر ما وراء اليورانيوم) باسمه (1961). ادّعى المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) هذا الاكتشاف أيضًا (1965)، والذي شكّك في ادعاء مختبر لورانس بيركلي الوطني واقترح اسم رذرفورديوم (Rf) نسبةً إلى إرنست رذرفورد . خلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) إلى ضرورة تقاسم الفضل، مُبقيًا على اسم اللورنسيوم كما هو مُثبت في المراجع العلمية.
    • 104. عنصر رذرفورديوم (Rf)، سُمّي نسبةً إلى إرنست رذرفورد ، صاحب فكرة نواة الذرة (1969). وقد ادّعى المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR)، بقيادة جورجي فليوروف ، هذا الاكتشاف أيضًا، حيث أطلقوا على العنصر اسم كورتشاتوفيوم (Ku)، نسبةً إلى إيغور كورتشاتوف . وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) إلى ضرورة تقاسم الفضل، فاعتمد اسم رذرفورديوم الذي أطلقه مختبر لورانس بيركلي الوطني (LBNL ).
    • ١٠٥. الدوبنيوم (Db)، عنصر سُمّي نسبةً إلى دوبنا ، حيث يقع المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR). سُمّي في الأصل هانيوم (Ha) تكريمًا لأوتو هان من قِبل فريق بيركلي (١٩٧٠). ادّعى المعهد المشترك للأبحاث النووية أيضًا اكتشافه، وأطلق عليه اسم نيلزبوريوم (Ns) نسبةً إلى نيلز بور . خلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) إلى ضرورة تقاسم الفضل، وأعاد تسمية العنصر إلى دوبنيوم تكريمًا لفريق المعهد المشترك للأبحاث النووية.
    • 106. سيبورغيوم ، Sg، سُمّي نسبةً إلى غلين تي. سيبورغ . أثار هذا الاسم جدلاً لأن سيبورغ كان لا يزال على قيد الحياة، لكنه حظي في النهاية بقبول الكيميائيين الدوليين (1974). كما ادّعى المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) هذا الاكتشاف. وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) إلى أن فريق بيركلي كان أول من نجح في تخليق هذا العنصر بشكل قاطع.
  • Gesellschaft für Schwerionenforschung (جمعية أبحاث الأيونات الثقيلة) في دارمشتات ، هيسن، ألمانيا، بقيادة غوتفريد مونزنبرج ، وبيتر أرمبروستر ، وسيجورد هوفمان ، خلال الفترة 1980-2000:
    • 107. البوهريوم (Bh)، سُمّي تيمّنًا بالفيزيائي الدنماركي نيلز بور ، الذي كان له دورٌ هام في توضيح بنية الذرة ( 1981). وقد ادّعى المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) هذا الاكتشاف أيضًا. وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) إلى أن معهد أبحاث الأيونات الثقيلة (GSI) كان أول من نجح في تخليق هذا العنصر بشكلٍ مُقنع. وكان فريق معهد أبحاث الأيونات الثقيلة قد اقترح في البداية تسمية العنصر 105 باسم نيلزبوريوم (Ns)، ولكن الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية غيّر هذا الاقتراح لعدم وجود سابقة لاستخدام اسم عالم في اسم عنصر.
    • 108. عنصر الهاسيوم (Hs)، المسمى نسبةً إلى الاسم اللاتيني لولاية هيسن الألمانية ( البوندسلاند) حيث أُجري هذا العمل (1984). وقد ادعى المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) هذا الاكتشاف أيضًا. وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) إلى أن معهد أبحاث الأيونات الجيولوجية (GSI) كان أول من نجح في تركيب العنصر بشكل مقنع، مع الإقرار بالعمل الرائد الذي قام به المعهد المشترك للأبحاث النووية.
    • 109. meitnerium ، Mt، سميت على اسم ليز مايتنر ، وهي فيزيائية نمساوية كانت من أوائل العلماء الذين درسوا الانشطار النووي (1982).
    • 110. دارمشتاتيوم ، Ds، سُمّي نسبةً إلى مدينة دارمشتات الألمانية، حيث أُجري هذا العمل (1994). ادّعى المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) هذا الاكتشاف أيضًا، مقترحًا اسم بيكريليوم نسبةً إلى هنري بيكريل ، ومختبر لورانس بيركلي الوطني (LBNL) مقترحًا اسم هانيوم لحلّ الخلاف حول العنصر 105 (على الرغم من اعتراضه على إعادة استخدام أسماء مُعتمدة لعناصر مختلفة). خلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) إلى أن معهد أبحاث الأيونات الثقيلة (GSI) كان أول من نجح في تركيب هذا العنصر بشكلٍ مُقنع.
    • 111. رونتجينيوم ، Rg، سمي على اسم فيلهلم رونتجن ، مكتشف الأشعة السينية (1994).
    • 112. الكوبرنيسيوم ، Cn، سمي على اسم عالم الفلك نيكولاس كوبرنيكوس (1996).
  • معهد ريكين في واكو، سايتاما ، اليابان، بقيادة كوسوكي موريتا بشكل أساسي :
    • 113. النيهونيوم ، Nh، سُمّي نسبةً إلى اليابان ( نيهون باليابانية ) حيث اكتُشف العنصر (2004). وقد ادّعى المعهد الياباني للأبحاث النووية (JINR) هذا الاكتشاف أيضًا. وخلص الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) إلى أن معهد ريكين (RIKEN) كان أول من نجح في تخليق العنصر بشكلٍ مُقنع.
  • المعهد المشترك للأبحاث النووية في دوبنا، روسيا، بقيادة يوري أوغانيسيان بشكل رئيسي ، بالتعاون مع العديد من المختبرات الأخرى بما في ذلك مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL)، منذ عام 2000:

العناصر فائقة الثقل

تشير العناصر فائقة الثقل (المعروفة أيضًا باسم الذرات فائقة الثقل ، ويُشار إليها اختصارًا بـ SHE ) عادةً إلى عناصر ما بعد الأكتينيدات التي تبدأ بالروثرفورديوم (العدد الذري 104). (يُضاف إليها أحيانًا، ولكن ليس دائمًا، عنصر اللورنسيوم، وهو أول عنصر من عناصر السلسلة الانتقالية 6d). وقد تم تصنيعها صناعيًا فقط، ولا تُستخدم حاليًا لأي غرض عملي نظرًا لقصر عمر النصف لها، مما يؤدي إلى تحللها بعد فترة وجيزة جدًا، تتراوح من بضع ساعات إلى أجزاء من الثانية، الأمر الذي يجعل دراستها بالغة الصعوبة. [ 7 ] [ 8 ]

تم ابتكار جميع الجسيمات فائقة الثقل منذ النصف الثاني من القرن العشرين، ويستمر ابتكارها خلال القرن الحادي والعشرين مع تقدم التكنولوجيا. يتم إنتاجها من خلال قذف العناصر في مسرع جسيمات، بكميات على المستوى الذري، ولم يتم التوصل إلى طريقة لإنتاجها بكميات كبيرة. [ 7 ]

التطبيقات

يمكن استخدام العناصر العابرة لليورانيوم لتصنيع العناصر فائقة الثقل. [ 9 ] تتمتع عناصر جزيرة الاستقرار بتطبيقات عسكرية هامة محتملة، بما في ذلك تطوير أسلحة نووية صغيرة الحجم. [ 10 ] أما التطبيقات اليومية المحتملة فهي واسعة النطاق؛ إذ يُستخدم الأمريسيوم في أجهزة مثل كاشفات الدخان وأجهزة قياس الطيف . [ 11 ] [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ كان بلوتو كوكبًا وقت تسميته، ولكن أعيد تصنيفه منذ ذلك الحين ككوكب قزم .
  1. ↑ كوان، جون جيه؛ وآخرون  (يناير 2021). "أصل أثقل العناصر: عملية التقاط النيوترونات السريعة". مراجعات الفيزياء الحديثة . 93 (1) 015002. arXiv : 1901.01410 . Bibcode : 2021RvMP...93a5002C . doi : 10.1103/RevModPhys.93.015002 .
  2. ↑ غوبكا، فيرا ف.؛ وآخرون (ديسمبر 2004). زفيركو، ج.؛ وآخرون (محررون). حول الأغلفة المشعة في نجوم التسلسل الرئيسي الشاذة: ظاهرة نجم برزيبيلسكي . لغز النجم أ، الذي عُقد في بوبراد، سلوفاكيا، 8-13 يوليو 2004. ندوة الاتحاد الفلكي الدولي، رقم 224. كامبريدج، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 734-742 . Bibcode : 2004IAUS..224..734G . doi : 10.1017/S174392130500966X .   
  3. ↑ كونسيدين، جلين، محرر. (2002). موسوعة فان نوستراند العلمية ( الطبعة التاسعة). نيويورك: وايلي إنترساينس. ص 738. ISBN   978-0-471-33230-5.
  4. ↑ موريل، أندرو (2008). إيليرت، جلين (محرر). "سعر البلوتونيوم" . كتاب حقائق الفيزياء. مؤرشف من الأصل في 20 أكتوبر 2018.
  5. ↑ مارتن، رودجر سي؛ كوس، ستيف إي (2001). تطبيقات وتوافر مصادر النيوترونات من الكاليفورنيوم-252 لتوصيف النفايات (تقرير). CiteSeerX 10.1.1.499.1273 . 
  6. ↑ سيلفا، روبرت ج. (2006). "الفيرميوم، والمندليفيوم، والنوبليوم، واللورنسيوم". في: مورس، ليستر ر.؛ إيدلشتاين، نورمان م.؛ فوجر، جان (محررون). كيمياء عناصر الأكتينيدات وما وراء الأكتينيدات ( الطبعة الثالثة). دوردريخت، هولندا: سبرينغر ساينس + بيزنس ميديا . ISBN  978-1-4020-3555-5.
  7. 1 2 هينين، بول هنري؛ نازاريفيتش، ويتولد (2002). "البحث عن النوى فائقة الثقل" (ملف PDF) . أخبار الفيزياء الأوروبية . 33 (1): 5-9 . رمز Bibcode : 2002ENews..33....5H . doi : 10.1051/epn:2002102 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 20 يوليو 2018.
  8. ↑ غرينوود، نورمان ن. (1997). "التطورات الحديثة المتعلقة باكتشاف العناصر 100-111" ( ملف PDF) . الكيمياء البحتة والتطبيقية . 69 (1): 179-184 . doi : 10.1351/pac199769010179 . S2CID 98322292. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 21 يوليو 2018. 
  9. ↑ لوغيد، ر. و . وآخرون (1985). "البحث عن العناصر فائقة الثقل باستخدام تفاعل 48Ca + 254Es g ". مجلة Physical Review C. 32 ( 5): 1760–1763 . Bibcode : 1985PhRvC..32.1760L . doi : 10.1103/PhysRevC.32.1760 . PMID 9953034 .  
  10. ↑ غسبونر، أندريه؛ هورني، جان بيير (1997). المبادئ الفيزيائية للمتفجرات النووية الحرارية، والاندماج بالقصور الذاتي، والسعي نحو أسلحة نووية من الجيل الرابع (ملف PDF) . الشبكة الدولية للمهندسين والعلماء المناهضين للانتشار النووي. الصفحات 110-115 . ISBN  978-3-933071-02-6تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية في 6 يونيو 2018.
  11. ↑ "أجهزة كشف الدخان والأمريكيوم" ، ورقة إحاطة حول القضايا النووية ، المجلد 35، مايو 2002، مؤرشفة من الأصل في 11 سبتمبر 2002 ، تم استرجاعها في 26 أغسطس 2015 
  12. ↑ عارض البيانات النووية 2.4 ، المركز الوطني لبيانات الطاقة النووية

للمزيد من القراءة

  • إريك سكيري، مقدمة قصيرة جداً للجدول الدوري، مطبعة جامعة أكسفورد، أكسفورد، 2011.
  • العناصر فائقة الثقل
  • قائمة مراجع مشروحة للعناصر العابرة لليورانيوم من مكتبة Alsos الرقمية للقضايا النووية.
  • عناصر ما بعد اليورانيوم
  • الموقع الرسمي لشبكة العناصر الثقيلة للغاية (شبكة مبادرة البنية التحتية المتكاملة الأوروبية EURONS)
  • دارمشتاتيوم وما وراءها
  • كريستيان شنير، يواكيم فويربورن، بونغ جون لي: آثار العناصر العابرة لليورانيوم في المعادن الأرضية؟ ( متوفر عبر الإنترنت ، ملف PDF، 493  كيلوبايت)
  • كريستيان شنير، يواكيم فويربورن، بونغ جون لي: البحث عن العناصر فائقة الثقل في المعادن الأرضية باستخدام تقنية التألق بالأشعة السينية مع إشعاع السنكروترون عالي الطاقة. ( متاح عبر الإنترنت ، ملف PDF، 446  كيلوبايت)