الفرانسيوم: حقائق عن العنصر المشع بعيد المنال
|
| الفرانسيوم هو العنصر 87 في الجدول الدوري |
هل للفرانسيوم أي استخدامات عملية؟
الفرانسيوم - العنصر 87 في الجدول الدوري - هو عنصر مشع يحدث بشكل طبيعي ، ولكنه نادر للغاية. يتشكل ويتحلل بسرعة كبيرة ، لذلك ليس له استخدامات عملية ، ويستخدم في الغالب في البحث العلمي.
ومع ذلك ، فإن للعنصر بعض الخصائص المثيرة للاهتمام: فهو أحد العناصر الوحيدة التي ليس لها شكل ثابت معروف ، وله أكبر نصف قطر ذري.
بعض العناصر الموجودة في الجدول الدوري وفيرة نسبيًا على الأرض - الهيدروجين والهيليوم والأكسجين والكربون ، على سبيل المثال - بينما البعض الآخر بعيد المنال - البروميثيوم والثوليوم هما الأكثر شيوعًا. الفرانسيوم يجلس كثيرا في نهاية بعيدة المنال من الطيف.
يتشكل الفرانسيوم -223 بشكل طبيعي أثناء التحلل الإشعاعي للعناصر الأخرى ، ولكن يُقدر أن هناك حوالي 30 جرامًا فقط [1 أونصة] من الفرانسيوم في قشرة الأرض بأكملها في وقت واحد ، كريستوفر بارنيت ، كيمياء ما بعد الدكتوراه قال باحث في جامعة سيدني ، أستراليا .
تم العثور على العنصر لأول مرة في عام 1939 من قبل الفيزيائية الفرنسية مارغريت بيري ، معجزة ماري كوري ، التي سميت الاكتشاف الجديد باسم موطن بيري. يعتبر هذا العنصر النادر أحد العناصر الأخيرة التي تحدث بشكل طبيعي اكتشف على الأرض.
حقائق سريعة عن الفرانسيوم
- العدد الذري (عدد البروتونات في النواة): 87
- الرمز الذري (في الجدول الدوري للعناصر): الاب
- الوزن الذري (متوسط كتلة الذرة): 223
- الكثافة: غير معروف
- الحالة في درجة حرارة الغرفة: صلبة
- نقطة الانصهار: 80.6 درجة فهرنهايت (27 درجة مئوية)
- نقطة الغليان: 1250 فهرنهايت (677 درجة مئوية)
الاستخدامات ونصف العمر
نظرًا لندرة الفرانسيوم ، يتعين على العلماء الذين يرغبون في دراسته أولاً أن يصنعوه في التفاعلات النووية - إما عن طريق قصف الراديوم بالنيوترونات ، أو الثوريوم بالبروتونات ، كما قال بارنيت.
الراديوم - العدد الذري 88 - عنصر كيميائي فلزي مشع ، بينما الثوريوم - العدد الذري 90 - هو معدن مشع طبيعي.
إذن ، هل الفرانسيوم مفيد؟ هل وجد العلماء أي تطبيقات عملية لذلك؟ الجواب البسيط هو لا.
أكثر أشكال الفرانسيوم استقرارًا ، وفقًا لبارنيت ، هو الفرانسيوم -223 ، لكن مع ذلك نصف العمر قصير جدًا بحيث لا توجد عمليات بيولوجية معروفة تستخدمه ، كما قال بارنيت.
نصف العمر هو مقياس للوقت الذي يستغرقه نصف عينة من المادة المشعة لتتحلل. قال بارنيت: قد يتوقع المرء تحلل [أي عنصر] بشكل خطي وبمعدل ثابت. ومع ذلك ، وجدنا أن معدل الاضمحلال يتغير مع كمية المادة المتبقية ، بحيث تنخفض كمية المادة إلى النصف في فترة زمنية ثابتة.
يبلغ عمر النصف للفرنسية 22 دقيقة. لذلك ، إذا لاحظت عينة من الفرانسيوم ، فسيتبقى نصف الكمية الأصلية بعد 22 دقيقة. بعد 22 دقيقة أخرى ، سيكون هناك ربع المبلغ الأولي. يتحلل إلى الراديوم 223 من خلال اضمحلال بيتا ، عندما ينبعث إلكترون ، أو أستاتين -219 من خلال تحلل ألفا ، عندما تفرز نواة الذرة بروتونين ونيوترونين في حزمة يسميها العلماء جسيم ألفا ، وفقًا لـ JLab.
نصف عمر الفرانسيوم قصير للغاية بالنسبة للعنصر المشع. للمقارنة ، يبلغ نصف عمر التكنيشيوم -99 (المستخدم في التصوير الطبي) ست ساعات. أما اليورانيوم -235 (النوع المستخدم في المفاعلات النووية) فهو نصفه قال بارنيت: حياة 703800000 سنة.
|
| التركيب الذري لفرانسيوم. |
في حين أن نصف عمر الفرانسيوم قصير بشكل لا يصدق وعلى الرغم من أنه شديد السمية بسبب نشاطه الإشعاعي ، إلا أن خصائصه تجعله موضوعًا مقنعًا للدراسة.
الفرانسيوم له بعض الخصائص المثيرة للاهتمام. فهو يستخدم لتطوير واختبار النماذج النظرية ، ويمكنني أن أرى أن هذه النماذج مفيدة جدًا لاختبار نماذج الفيزياء والكيمياء القائمة على التعلم الآلي .
وأشار بارنيت أيضًا إلى أن الفرانسيوم لم يُلاحظ أبدًا بالعين المجردة لأنه لم يكن هناك ما يكفي من [فرانسيوم] معزول لمعرفة شكله. يتوقع بارنيت أنه من المحتمل أن يكون معدنًا فضيًا رماديًا ، مشابهًا للمعادن القلوية الأخرى ، لكنه يعترف أننا لا نعرف على وجه اليقين.
هل الفرانسيوم خطير؟
بالنظر إلى أنه لا يمكن العثور على الفرانسيوم إلا بكميات ضئيلة ، فإنه لا يشكل خطرًا كبيرًا على البشر ، ولكن ماذا لو ، من الناحية النظرية ، كان شخصًا ما قادرًا على الحصول على كمية كبيرة منه؟ هل يعتبر الفرانسيوم خطرا؟
وقال بارنيت هناك نوعان من المخاطر الرئيسية مع الفرانسيوم. الأول هو النشاط الإشعاعي. عندما يتحلل ، فإنه يطلق جزيئات عالية الطاقة يمكن أن تؤين الأنسجة المحيطة (تسبب الحروق) ، أو تكسر خيوط الحمض النووي (مما يؤدي إلى السرطان).
ومع ذلك ، نظرًا لصعوبة صنع الفرانسيوم ، فمن غير المرجح الحصول على ما يكفي لإحداث مشكلة خطيرة. أكثر ما تم عزله على الإطلاق كان أقل من 0.000000001٪ من ذلك الموجود في كاشف دخان جديد تمامًا. نظرًا لعمرها النصفي الأقصر بكثير ، فإن معظم هذا الإشعاع سينبعث في غضون ساعات قليلة ، مقارنة بسنوات لكاشف الدخان.
الخطر الآخر هو أنه معدن قلوي. إنه - أو بالأحرى سيكون ، إذا تمكنا من الحصول على ما يكفي منه معًا - شديد التفاعل ، ومن المرجح أن تشتعل فيه النيران بشكل مذهل.
تعليقات
إرسال تعليق