المشعة (العناصر المصطنعة-)

مشعه (عناصر مصطنعه)

Artificial radioactive elements - Eléments artificiels radioactifs

المشعة (العناصر المصطنعة ـ)

العناصر المـشعة[ر] radioactive elements هي العناصر التي نـواهـا غير مسـتقرة وهي تعود إلى حالة الاسـتقرار بإصدار أشـعة ألـفا α وهي نوى الهلـيوم   ، وأشعة بيتا -β و +β.

-β هي إلكترونات، وβ⁺  جسيم كتلته تساوي كتلة الإلكترون وشحنته تساوي شحنة الإلكترون وتعاكسه بالإشارة يُطلق عليه اسم بوزترون، وأشعة غاما γ[ر. الجسيمات الأولية (خصائص وتصنيف -)]. وفي حالات نادرة قد تأسر النواة إلكتروناً من الطبقة K المحيطة بها فيتحول بروتون إلى نترون، وتسمى هذه العملية أسر الإلكترون K.

التفاعلات النووية

تتحدد هوية النواة الناتجة من نواة غير مستقرة حسب القانونين الآتيتين:

1- عندما تصدر النواة ، حيث Z هو العدد الذري أي عدد البروتونات في النواة وA العدد الكتلي وهو مجموع عدد البروتونات والنترونات، جسيم ألفا تتحول إلى نواة العنصرM'  الذي يسبق العنصر M في الجدول الدوري بحجيرتين والذي عدده الكتلي ينقص عن A بأربع وحدات. يُعبَّر عن هذا التحول بالتفاعل النووي:

فنواة ذرة اليورانيوم 238 (Z  = 92)، على سبيل المثال، تصبح، بعد تفككها بإصدار جسيم ألفا، نواة ذرة الثوريوم 234:

2- عندما تصدر النواة أشعة بيتا تتحول إلى نواة العنصر M' الذي يلي العنصر M مباشرة في الجدول الدوري دون تغير عدده الكتلي. ويعبر عن هذا التحول بالتفاعل النووي:

أما إصدار أشعة β⁺ فيعطي النواة .

ويؤدي تفكك الثوريوم 234 بإصدار إلكترون (β^-) إلى تشكل نواة البروتكتينيوم 234:

ويمكن التعبير عن التفاعلين السابقين المتتابعين بالسلسلة:

لا يُغيِّر إصدار أشعة غاما هوية النواة الكيمياوية، وينتج منه ما يُسمى الإيزوميرات (المتماكبات) النووية nuclear isomers. فالإيزوميرية النووية هي نوى العنصر الواحد التي توجد في حالات طاقية مختلفة وتعود إلى الاستقرار بإصدار أشعة غاما.

العناصر المشعة المصطنعة

تصطنع جميع العناصر التي تلي اليورانيوم في الجدول الدوري[ر: ما بعد اليورانيوم] اصطناعاً، وهي غير موجودة في الطبيعة. كما أن العناصر الأخيرة في الجدول الدوري[ر: العنصر الكيمياوي] بدءاً من البزموت (Z > ت82) ذات نشاط إشعاعي (ضعيف في حالة البزموت) لعدم استقرار نواها. وهذه العناصر هي البزموت والبولونيوم والأستاتين والرادون والفرنسيوم والراديوم والأكتينيوم والثوريوم والبروتكتينيوم.

يُضاف إلى هذه العناصر عناصر أخرى تقع في وسط الجدول الدوري تقريباً لا تُعرف لها نظائر مستقرة مثل التكنيسيوم والبروميثيوم. وبعض هذه العناصر المشعة توجد في الطبيعة لطول عمر نصفها، أو لكونها ناتجة من تفكك عناصر مشعة ذات عمر نصف half-life طويل مثل اليورانيوم 238 واليورانيوم 235 والثوريوم 232 التي قيم عمر نصفها من مرتبة عمر الأرض، أي مرتبة 5 × ⁹10 سنة. فيكون كل من هذه العناصر الثلاثة على رأس سلسلة أسرة من العناصر المشعة تُنتِج بتفككها المتوالي عناصر مشعة حتى تنتهي بعنصر الرصاص المستقر[ر. النظائر المشعة].

يؤدي اكتساب بعض النوى جسيمات مثل النترونات أو البروتونات أو نوى عناصر أخرى إلى تشكل نوى غير مستقرة بصورة عامة ينتج من تفككها الإشعاعي نظائر عناصر أخرى. وتتم هذه العملية بقذف النواة بنترونات أو بروتونات أو نوى عناصر خفيفة كالديترونات وجسيمات ألفا ونوى البور أو الكربون أو الآزوت (النتروجين) أو الأكسجين أو النيون. ويجرى ذلك في المفاعلات النووية، وُيحصل عندئذ على مختلف نظائر العناصر، الموجودة منها في الطبيعة أو غير الموجودة. مثال ذلك الأستاتين والأكتينيوم والبروتكتينيوم والبروميثيوم والبولونيوم والتكنيسيوم.

الأستاتين: عنصر رمزه الكيمياوي At، عدده الذري 85، مكانه في الجدول الدوري في الفصيلة VII A (أو 17) أي فصيلة الهالوجينات [ر. الهالوجين] التي تشمل، إضافة إلى الأستاتين، عناصر الفلور، والكلور والبروم واليود. وهو موجود في القشرة الأرضية بكميات صغيرة جداً، إذ ينتج من تفكك البولونيوم 215، والبولونيوم 216، والبولونيوم 218 بانطلاق أشعة β^-. وقد استحصل الأستاتين بكمية تكفي لدراسة خواصه بقذف البزموت 209 بأشعة ألفا:

وقد أتى اسمه من اليونانية بمعنى «غير مستقر» وأثبت نظائره ^O210At و^O211At إذ يبلغ عمر نصف الأول (8.3) ساعة وعمر نصف الثاني (7.5) ساعة.

الأكتينيوم: رمزه الكيمياوي Ac يوجد في الطبيعة في فلزات minerals اليورانيوم والثوريوم أحد نواتج التفكك الإشعاعي لهذين العنصرين، ولا تزيد نسبة الأكتينيوم في القشرة الأرضية على 6 ×10^-10 وزناً. ويحصل على كميات وزنية منه بقذف الراديوم 226 بالنترونات وفق التفاعل النووي:

كتلته الحجمية 10.07 غ/سم³، درجة انصهاره 1050 ْس، له درجة أكسدة واحدة وهي (+3)، يشبه اللانتانيوم [ر] كيمياوياً. وعمر نصف الأكتينيوم 227 يساوي 21.6 سنة.

البروتكتينيوم: يوجد في فلزات اليورانيوم [ر]، والثوريوم نتيجة التفاعلات والتحولات النووية لنظائر هذين العنصرين. فمع غرام واحد من اليورانيوم الطبيعي يوجد 3.5 × 10^-7 غرام من البروتكتينيوم 231 وهذه كمية صغيرة جداً. لذا يحصل عليه اصطناعياً في المفاعلات النووية وعمر نصف البروتكتينيوم 231 يساوي 3.23 × ⁴10 سنة.

البروميثيوم: رمزه الكيمياوي Pm، عدده الذري 61، بنيته الإلكترونية [Xe]4f⁴5d^o6S²، حيث [Xe] تدل على البنية الإلكترونية للغاز الخامل زينون، مكانه في الجدول الدوري في زمرة اللنتانيدات. لم يُعثر عليه في الطبيعة إلا بكميات صغيرة جداً في خامات اليورانيوم (4×10^-15غرام في الكيلوغرام). يستحصل عليه نتيجة التفاعلات النووية الحادثة في المفاعلات النووية عند قذف العناصر المجاورة له بجسيمات مناسبة، أو نتيجة انشطار اليورانيوم. فبقذف نظير السماريوم 144 بالنترونات يتكوّن السماريوم 145 الذي يتحوَّل بدوره بأسره إلكتروناً من الطبقة الإلكترونية القريبة منه (الطبقة K) إلى بروميثيوم 145:

البولونيوم: رمزه الكيمياوي Po، عدده الذري 84، مكانه في الفصيلة VI A في الجدول الدوري، وهي التي تشمل، إضافة إلى البولونيوم، الأكسجين والكبريت والسلينيوم والتلور. وهو عنصر مشع ذو خواص معدنية واضحة. عُرف بكميات صغيرة منذ عام 1898 في فلزات الثوريوم واليورانيوم ويصطنع البولونيوم 210 بكميات من مرتبة الغرام بقذف البزموت 209 بالنترونات:

والبولونيوم 210 مشع يصدر أشعة α، ويبلغ عمر نصفه 138.4 يوم. دراسة خواصه الكيمياوية صعبة نظراً لإشعاع α الشديد الصادر عنه، إذ يخرِّب هذا الإشعاع المحاليل والأجسام الصلبة وينشر كمية كبيرة من الحرارة. ويجب على الكيميائي الذي يرغب في دراسته الاحتراس الشديد من إشعاعه.

بنيته الإلكترونية [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6S² 6P⁴. درجة انصهاره 254 س، ودرجة غليانه 962 ْس، وكهرسلبيته 1.76.

التكنيسيوم: معدن رمزه الكيمياوي Tc، عدده الذري 43، مكانه في الجدول الدوري في الفصيلة VII B (أو 7). نظائره جميعها مشعة. ويتشكل النظير 99 نتيجة الانشطار النووي لليورانيوم في المفاعلات النووية. ويحدث هذا الانشطار في الطبيعة لذا يُصادف في فلزات اليورانيوم بكميات صغيرة.

يصطنع التكنيسيوم 99 بقذف المولبدن [ر] ذي العدد الكتلي 98 وهو مستقر فيتحول هذا إلى النظير المشع  ^O99Mo الذي يتفكك بإصدار أشعة β^- متحولاً إلى التكنيسيوم 99 :

وعمر نصف ^O99Tc يساوي 2.12 × ⁵10 سنة؛ أي 10000 مرة أصغر من عمر الأرض، لذا لم تبق منه في القشرة الأرضية إلا آثار ضئيلة. وزنه الذري 98.91، وكتلته الحجمية 11.5 غ/سم³، نصف قطر ذرته 1.359 أنغستروم. بنيته الإلكترونية: [Kr] 4d⁵ 5s² حيث تدل [Kr] على البنية الإلكترونية للغاز الخامل كريبتون. أما خواصه الكيمياوية فتشبه تلك للرينيوم الذي يقع تحته في الفصيلة نفسها.

هيام بيرقدار

الجسيمات الأولية ـ العناصر المشعة ـ النظائر.

ـ هيام بيرقدار وعبد المجيد البلخي، كيمياء المعادن الانتقالية (منشورات جامعة دمشق 1983-1984).

- G.CHOPPIN & J.RYDBERG & J.O.LILJENZIN ,Radiochemistry and Nuclear Chemistry (Clays Ltd, St Ives Plc-Great Britain 1995).

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلد الثامن عشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 686

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية