كيف وأين تم اكتشافهأينشتينيوم؟
آينشتاينيوم (253Es) هو عنصر مشع في الجدول الدوري
تم اكتشاف أينشتينيوم في وقت واحد تقريبًا مع الفيرميومهي نتيجة بحث في نواتج انفجار جهاز نووي حراري صنعه الأمريكيون في المحيط الهادئ في نوفمبر 1952 (اختبار "مايك").
إيفي (آيفي) مايك اختبار آيفي مايك"مايك"، اختبار "M") هو أول اختبار في العالم لجهاز متفجر نووي حراري. تم إنتاجه من قبل الولايات المتحدة الأمريكية في 1 نوفمبر 1952 على إحدى جزر إنيويتاك أتول. نظرًا لوزنه وحجمه واستخدامه للديوتيريوم السائل كوقود اندماجي، لم يكن للجهاز أي قيمة عملية كسلاح وكان المقصود منه فقط الاختبار التجريبي للتصميم "المرحلتين" الذي اقترحه أولام وتيلر. وكانت التجربة ناجحة؛ وكانت القوة المقدرة للانفجار 10-12 ميغا طن من مكافئ مادة تي إن تي.
إيفي مايك (بقوة 10.4 مليون طن) - التجارب النووية في الغلاف الجوي التي أجرتها الولايات المتحدة في إنيويتاك أتول في 1 نوفمبر 1952. هذا أول اختبار ناجح لقنبلة هيدروجينية.
وقد وجد أنه في منتجات الانفجاريحتوي على نوى اليورانيوم والبلوتونيوم الثقيلة بشكل خاص، بما في ذلك 224Pu و246Pu. لا يمكن أن يكون تكوين مثل هذه النوى إلا نتيجة الالتقاط الفوري للعديد من النيوترونات (من 6 إلى 17!) بواسطة نوى 238U. أعطى هذا سببًا لافتراض أنه في وقت واحد مع النظائر الثقيلة لليورانيوم والبلوتونيوم، يمكن تشكيل نوى العناصر ذات العدد الذري أكبر من 98.
في الواقع، عند فصل منتجات الانفجارتم اكتشاف وجود عنصر ثقيل جديد، وبعد معالجة كمية كبيرة من الرواسب المرجانية والطين التي تم جلبها من موقع الانفجار، أمكن عزل نظيرين (253 و255) للعنصر الجديد. وقد أطلق عليه اسم "أينشتاينيوم" تكريما لأعظم عالم رياضيات وفيزياء في القرن العشرين. البرت اينشتاين. وفي وقت لاحق، تم إنتاج العنصر 99 صناعيًا بطرق أخرى، وذلك بشكل أساسي عن طريق تشعيع البلوتونيوم لفترة طويلة بالنيوترونات عالية الطاقة. باستخدام هذه الطريقة، يمكنك الحصول على عدة جرامات من الأينشتاينيوم خلال 2-3 سنوات؛ أثناء التفاعل النووي الحراري، يتم تشكيله في بضعة أجزاء من الألف من الثانية. أما النظائر الأكثر استقرارًا، أينشتاينيوم 254، فله عمر نصف يبلغ حوالي 270 يومًا.
لماذا هو غير مفهوم بشكل جيد وكيف يتم استخدامه؟
آينشتاينيوم هو معدن مشع وينتمي إلى عائلة الأكتينيدات. في المركبات يظهر حالات الأكسدة +2 و +3. ومن الأمثلة على ذلك يوديد له الصيغة الكيميائية EsI3. في المحلول المائي العادي، يوجد آينشتاينيوم في صورته الأكثر استقرارًا كأيونات.
ويتميز هذا المعدن أيضًا بشكله المكعبشبكة مركزية الوجه، مع معامل شعرية يبلغ حوالي 0.575 نانومتر، نقطة انصهار - 860 درجة مئوية. ويتميز بالتطاير العالي نسبيا وقد تم تصنيع ودراسة العديد من مركبات الأينشتاينيوم الصلبة، مثل Es₂O₃، EsCl₃، EsOCl، EsBr₂، EsBr₃، EsI₂ و EsI₃.
من المعروف أن إجمالي 19 نظيرًا و 3 أيزومرات بأعداد جماعية من 243 إلى 256. أطول عمر للنظائر هو 252Es ، ويبلغ نصف عمر 471.7 يومًا.
يتم استخدامه للحصول على مندليفيوم عن طريق قصف السيكلوترون بنواة الهيليوم.
قارورة كوارتز (قطرها 9 مم) تحتوي على 300 ميكروغرام من 253Es صلبة. الإضاءة الناتجة هي نتيجة للإشعاع المكثف لـ 253Es. الائتمان: Haire ، RG ، وزارة الطاقة الأمريكية.
ومع ذلك، لم يقم العلماء إلا بالقليل من الأبحاث على الأينشتاينيوم النقي.تجارب. الأمر هو أنه من الصعب جدًا إعادة إنشائه، وقد تغلب فريق من الكيميائيين في مختبر بيركلي على هذه العقبات لتقديم الدراسة الأولى التي تميز بعض خصائصه، مما فتح الباب لفهم أفضل لعناصر ما بعد اليورانيوم المتبقية في سلسلة الأكتينيدات.
كيف يتم دراسة العنصر حاليا؟
دراسة "الهيكلية والطيفيةخصائص مركب آينشتينيوم "، الذي نُشر في مجلة نيتشر ، تم تنفيذه بالاشتراك مع عالمة من مختبر بيركلي ، تدعى ريبيكا أبيرجيل ، وعالمة من مختبر لوس ألاموس الوطني ستوش كوزيمور. كما شارك في العمل علماء من مختبرين - جامعة كاليفورنيا في بيركلي وجامعة جورج تاون. إجمالاً ، كان لدى العلماء حوالي 250 نانوجرام من العنصر تحت تصرفهم ، وكانت هذه الكمية من المادة كافية لقياس طول الرابطة الكيميائية لهذا العنصر لأول مرة - الخاصية الرئيسية التي تحدد تفاعله مع الذرات والجزيئات الأخرى .
اليوم معروف عن أينشتينيومقليل. بعد اكتشاف سلوكها الكيميائي ، يمكن للعلماء تطبيق هذه المعرفة لتطوير مواد جديدة أو تقنيات جديدة. وليس فقط مع آينشتينيوم ، ولكن أيضًا مع بقية الأكتينيدات. يشير العلماء إلى أن دراسة شاملة للوهن سيساعد في المستقبل على اكتشاف كيمياء جديدة - على الأقل عنصر جديد.
كيف تمكن العلماء من إعادة إنشائه للدراسة؟
استخدمت أبيرجيل وفريقهالم تكن المرافق التجريبية متاحة منذ عقود مضت عندما تم اكتشاف الأينشتاينيوم لأول مرة - المسبك الجزيئي في مختبر بيركلي ومصدر ضوء إشعاع السنكروترون في ستانفورد (SSRL) في مختبر المسرع الوطني SLAC، وكلاهما منشأتان تابعتان لمكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية - لإجراء التجارب. التحليل الطيفي للتلألؤ وتجارب التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية.
لاحظ العلماء أن الحصول على عينة في شكل قابل للاستخدام كان ما يقرب من نصف النجاح.
يتم تصنيع المادة في مفاعل نظيري عالي الطاقةتيار في مختبر أوك ريدج الوطني. هذا هو أحد الأماكن القليلة في العالم حيث يكون إنشاء أينشتينيوم ممكنًا من حيث المبدأ. استخدم المفاعل القصف النيوتروني لأهداف الكوريوم لإطلاق سلسلة طويلة من التفاعلات النووية. كانت المشكلة الأولى التي واجهوها هي أن العينة كانت ملوثة بكميات كبيرة من الكاليفورنيوم ، حيث أنه من الصعب للغاية الحصول على أينشتينيوم نقي بكمية قابلة للاستخدام.
علماء بيركلي جينيفر واكر(من اليسار إلى اليمين) ، ليتيسيا أرنيدو سانشيز ، كوري كارتر ، كاثرين شيلد يعملون في مختبر الكيمياء ريبيكا أبيرجيل. الائتمان: مارلين سارجنت / مختبر بيركلي
لذلك كان عليهم التخلي عنالخطة الأصلية لاستخدام علم البلورات بالأشعة السينية ، والذي يعتبر المعيار الذهبي للحصول على معلومات هيكلية حول الجزيئات عالية النشاط الإشعاعي ، ولكنه يتطلب عينة معدنية نقية ، وبدلاً من ذلك توصل إلى طريقة جديدة لصنع العينات واستخدام طرق البحث الأولية. قدم الباحثون في لوس ألاموس مساعدة حاسمة خلال هذه المرحلة من خلال تطوير حامل عينة مناسب بشكل فريد لمعالجة المشاكل المتأصلة في أينشتينيوم.
ثم كانت هناك مشكلة أخرى كانت محاربةالاضمحلال الإشعاعي. أجرى فريق مختبر بيركلي تجاربهم على أينشتينيوم -254 ، وهو أحد أكثر النظائر استقرارًا لهذا العنصر. يبلغ عمر النصف 276 يومًا ، وهو وقت تحلل نصف المادة. على الرغم من أن الفريق كان قادرًا على إجراء العديد من التجارب قبل جائحة الفيروس التاجي ، إلا أن لديهم خططًا لتجارب المتابعة التي توقفت بسبب الانقطاعات المرتبطة بالوباء. بحلول الوقت الذي تمكنوا فيه من العودة إلى مختبرهم الصيف الماضي ، كانت معظم العينة قد اختفت بالفعل.
ماذا اكتشف العلماء؟
ومع ذلك ، كان الباحثون قادرين على القياسمسافة الرابطة مع أينشتينيوم ، ووجدوا أيضًا بعض السلوكيات الفيزيائية والكيميائية التي تختلف عما هو متوقع من عدد من الأكتينيدات. هذه هي العناصر الموجودة في المحصلة النهائية للجدول الدوري.
بعد أن تلقيت صورة لترتيب الذرات في الجزيء ،بما في ذلك أينشتينيوم ، قام العلماء بقياس طول الرابطة الكيميائية واكتشفوا بعض الخصائص الكيميائية المثيرة للاهتمام. كانت ميزات اقتران اللمعان والمدار الدوراني لأينشتينيوم مختلفة عما يتوقعه المرء من عنصر من سلسلة الأكتينيد - الخلاصة النهائية للجدول الدوري.
هذه السلسلة تحتوي على عناصر أو نظائرمفيدة لإنتاج الطاقة النووية أو الأدوية المشعة. مع البيانات الجديدة ، سوف نفهم بشكل أفضل كيف تتصرف المجموعة الكاملة من الأكتينيدات.
ريبيكا أبيرجيل من مختبر بيركلي
ومن المثير للدهشة أن هذا البحث يوفر أيضًا فرصة لاستكشاف ما هو أبعد من الجدول الدوري وربما اكتشاف عنصر جديد.
قراءة المزيد
انظر إلى صورة 8 تريليون بكسل للمريخ
طور العلماء بديلًا لنظرية النسبية. ما هو جوهر "نظرية كل شيء"؟
وجد العلماء أدلة على تزاوج البشر الحديثين مع إنسان نياندرتال
الكوريوم ، أو بالأحرى بعض نظائر الكوريومأنتجت في المفاعلات النووية. يحدث تراكم ذرات الكوريوم من خلال الالتقاط المتتالي للنيوترونات بواسطة نوى العناصر المستهدفة. علاوة على ذلك ، عندما يتراكم الكوريوم بكميات كافية ، يتم عزله بواسطة طرق المعالجة الكيميائية ، ويتم إنتاج أكسيد الكوريوم المركز وبشكل أساسي. يعد معدن الكوريوم باهظ الثمن ولا يزال يستخدم في أهم مجالات التكنولوجيا النووية ، ومع ذلك ، هناك ما يسمى ببرامج الكوريوم في الولايات المتحدة وروسيا.
سميت على اسم بيير وماري كوري.
موتو هي جزر صغيرة تحيط بالجزيرة المركزية للجزيرة المرجانية، تشكلت نتيجة لارتفاع الشعاب المرجانية. تم العثور على Motu فقط في المياه الاستوائية.