عنصر اصطناعي

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
  العناصر الاصطناعية
  عناصر طبيعية مشعة نادرة؛ غالباً ما يتم إنتاجها صناعياً
  العناصر الطبيعية المشعة الشائعة

العنصر الاصطناعي هو عنصر كيميائي معروف لا يوجد بشكل طبيعي على الأرض ، بل يتم إنتاجه عن طريق التلاعب البشري بالجسيمات الأساسية في مفاعل نووي أو مسرع جسيمات أو انفجار قنبلة ذرية . ولذلك، يُطلق عليه اسم "اصطناعي" أو "مصنّع". العناصر الاصطناعية هي تلك التي تتراوح أعدادها الذرية بين 95 و118، كما هو موضح باللون الأرجواني في الجدول الدوري المرفق . [ 1 ] وقد تم إنتاج هذه العناصر الـ 24 لأول مرة بين عامي 1944 و2010. وتتمثل آلية إنتاج العنصر الاصطناعي في إدخال بروتونات إضافية إلى نواة عنصر ذي عدد ذري ​​أقل من 95. جميع العناصر الاصطناعية المعروفة (انظر: جزيرة الاستقرار ) غير مستقرة، لكنها تتحلل بمعدلات متفاوتة على نطاق واسع؛ إذ تتراوح أعمار النصف لنظائرها الأطول عمراً من أجزاء من الثانية إلى ملايين السنين.

ستة عناصر أخرى، تم تصنيعها صناعيًا في البداية، لا تُعتبر اصطناعية بالمعنى الدقيق للكلمة ، لأنها وُجدت لاحقًا في الطبيعة بكميات ضئيلة: التكنيتيوم ( 43Tc )، والبروميثيوم ( 61Pm )، والأستاتين ( 85At )، والنبتونيوم ( 93Np )، والبلوتونيوم ( 94Pu )، والكوريوم ( 96Cm )؛ على الرغم من أنها تُصنف أحيانًا ضمن العناصر الاصطناعية إلى جانب العناصر الاصطناعية حصرًا. [ 2 ] تم تصنيع أول عنصر، وهو التكنيتيوم، عام 1937. [ 3 ] البلوتونيوم، الذي تم تصنيعه لأول مرة عام 1940، هو عنصر آخر من هذا النوع. وهو العنصر الذي يحتوي على أكبر عدد من البروتونات (العدد الذري) في الطبيعة، ولكنه موجود بكميات ضئيلة جدًا تجعل تصنيعه أكثر جدوى. يُعرف البلوتونيوم بشكل أساسي لاستخدامه في القنابل الذرية والمفاعلات النووية. [ 4 ]

لا توجد عناصر ذات أعداد ذرية أكبر من 99 لها أي استخدامات خارج نطاق البحث العلمي، لأنها تتمتع بفترات نصف عمر قصيرة للغاية، وبالتالي لم يتم إنتاجها بكميات كبيرة.

ملكيات

تتحلل جميع العناصر ذات العدد الذري الأكبر من 94 بسرعة كافية إلى عناصر أخف، بحيث أن أي ذرات منها ربما كانت موجودة عند تشكل الأرض (  منذ حوالي 4.6 مليار سنة) قد تحللت منذ زمن بعيد. [ 5 ] [ 6 ] أما العناصر الاصطناعية الموجودة حاليًا على الأرض فهي نتاج قنابل ذرية أو تجارب تتضمن مفاعلات نووية أو مسرعات جسيمات ، عبر الاندماج النووي أو امتصاص النيوترونات . [ 7 ]

تُحسب الكتلة الذرية للعناصر الطبيعية بناءً على متوسط ​​وفرة النظائر الطبيعية في قشرة الأرض وغلافها الجوي . أما بالنسبة للعناصر المصنعة، فلا يوجد ما يُسمى "وفرة النظائر الطبيعية". لذا، بالنسبة للعناصر المصنعة، يُدرج العدد الإجمالي للنوى ( البروتونات والنيوترونات ) للنظير الأكثر استقرارًا ، أي النظير ذو أطول عمر نصف، بين قوسين ككتلة ذرية.

نصف العمر

تُظهر القائمة أدناه نصف العمر في أغلب الأحيان لبعض النظائر الأكثر استقرارًا للعناصر:

تاريخ

التكنيتيوم

كان التكنيتيوم أول عنصر يُصنّع كيميائيًا، بدلًا من اكتشافه في الطبيعة، وذلك في عام 1937. [ 16 ] وقد سدّ هذا الاكتشاف ثغرة في الجدول الدوري ، وحقيقة أن التكنيتيوم لا يمتلك نظائر مستقرة تفسر غيابه الطبيعي على الأرض (وتفسّر هذه الثغرة). [ 17 ] وبما أن أطول نظائر التكنيتيوم عمرًا، وهو 97Tc ، يبلغ عمر النصف له 4.21 مليون سنة ، [ 18 ] فلا يوجد أي أثر للتكنيتيوم من تكوين الأرض. [ 19 ] [ 20 ] توجد آثار ضئيلة فقط من التكنيتيوم بشكل طبيعي في قشرة الأرض - كناتج للانشطار التلقائي لليورانيوم -238 ، أو من التقاط النيوترونات في الموليبدينوم - لكن التكنيتيوم موجود بشكل طبيعي في النجوم العملاقة الحمراء . [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]

الكوريوم

كان الكوريوم أول عنصر اصطناعي بالكامل يتم تصنيعه ، وقد تم تركيبه عام 1944 على يد غلين تي. سيبورغ ، ورالف أ. جيمس ، وألبرت غيورسو عن طريق قذف البلوتونيوم بجسيمات ألفا . [ 25 ] [ 26 ] . وبينما تتميز جميع نظائر الكوريوم بعمر جيولوجي قصير، فقد رسبت مواقع فيزيائية فلكية قريبة لعملية التخليق النووي السريع (r-process) الكوريوم على الأرض؛ وقد تم رصده لأول مرة عام 2026. [ 27 ]

ثمانية آخرون

تلا ذلك سريعًا تخليق الأمريسيوم والبركليوم والكاليفورنيوم . اكتُشف الإينشتاينيوم والفيرميوم على يد فريق من العلماء بقيادة ألبرت غيورسو عام 1952 أثناء دراستهم لتكوين الحطام المشع الناتج عن تفجير أول قنبلة هيدروجينية . [ 28 ] كان النظيران المُصنّعان هما الإينشتاينيوم-253 ، بنصف عمر يبلغ 20.5 يومًا، والفيرميوم -255 ، بنصف عمر يبلغ حوالي 20 ساعة. ثم تلا ذلك تخليق المندليفيوم والنوبليوم واللورنسيوم .

روثرفورديوم ودبنيوم

خلال ذروة الحرب الباردة ، قام فريقان من الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة بشكل مستقل بتصنيع عنصري الروثرفورديوم والدوبنيوم . وظلّت مسألة تسمية هذين العنصرين ونسبتهما إلى الآخرين محل خلاف لسنوات عديدة ، إلى أن اعترف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) والاتحاد الدولي للفيزياء البحتة والتطبيقية (IUPAP) في عام 1992 بالفضل المشترك في تصنيعهما . وفي عام 1997، قرر الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية إطلاق الاسم الحالي على الدوبنيوم، تكريمًا لمدينة دوبنا حيث عمل الفريق الروسي، نظرًا لأن الأسماء التي اختارها الفريق الأمريكي كانت مستخدمة بالفعل للعديد من العناصر المصنعة، بينما تم اعتماد اسم الروثرفورديوم (الذي اختاره الفريق الأمريكي) للعنصر 104.

الثلاثة عشر الأخيرة

في غضون ذلك، تمكن الفريق الأمريكي من ابتكار عنصر السيبورغيوم ، بينما ابتكر فريق ألماني العناصر الستة التالية: البوهريوم ، والهاسيوم ، والمايتنيريوم ، والدارمشتاتيوم ، والرونتجينيوم ، والكوبرنيسيوم . أما العنصر 113، النيهونيوم ، فقد ابتكره فريق ياباني؛ بينما تم ابتكار العناصر الخمسة الأخيرة المعروفة، الفليروفيوم ، والموسكوفيوم ، والليفرموريوم ، والتينيسين ، والأوغانيسون ، من خلال تعاون روسي أمريكي، وهي تُكمل الصف السابع من الجدول الدوري.

قائمة العناصر الاصطناعية

العناصر التالية لا توجد بشكل طبيعي على الأرض. جميعها عناصر ما بعد اليورانيوم ولها أعداد ذرية 95 فأكثر.

اسم العنصرالرموز الكيميائيةالعدد الذريأول عملية تركيب محددة
الأمريسيومأكون951944
الكوريومسم961944
البركليومكتاب971949
الكاليفورنيومانظر981950
أينشتاينيومإس991952
الفيرميومإف إم1001952
المندليفيومماريلاند1011955
نوبيلوملا1021965
لورنسيوماليسار1031961
روثرفورديومالترددات الراديوية1041969 (الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة) *
دبنيومقاعدة البيانات1051970 (الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة) *
سيبورغيومسنغافورة1061974
بوهريومبه1071981
هاسيومHs1081984
ميتنريومجبل1091982
دارمشتاتيومدي إس1101994
رونتجينيومRg1111994
الكوبرنيسيومسن1121996
النيهونيومنيو هامبشاير1132003-2004
فليروفيومفلوريدا1141999
موسكوفيوممك1152003
الكبدالمستوى1162000
تينيسيتس1172009
أوغانيسونأوغ1182002
* يُنسب الفضل في الاكتشاف إلى فاعلين.

العناصر الأخرى التي يتم إنتاجها عادة من خلال التخليق

جميع العناصر ذات الأرقام الذرية من 1 إلى 94 توجد بشكل طبيعي بكميات ضئيلة على الأقل، ولكن العناصر التالية غالباً ما يتم إنتاجها من خلال التخليق.

اسم العنصرالرمز الكيميائيالعدد الذريأول اكتشاف مؤكدالاكتشاف في الطبيعة
التكنيتيوم ‡Tc4319371962
بروميثيوم ‡مساءً6119451965 [ 29 ]
البولونيومبو841898
أستاتين ‡في8519401943
الفرانسيومالأب871939
الراديومرع881898
الأكتينيومأ891902
بروتاكتينيومبا911913
النبتونيوم ‡Np9319401952
البلوتونيوم ‡بو9419401941-42 [ 30 ]

‡ تم اكتشاف هذه العناصر الخمسة من خلال التركيب قبل العثور عليها في الطبيعة.

مراجع

  1. ↑ كولكارني، مايوري (15 يونيو 2009). "قائمة كاملة بالعناصر الاصطناعية المصنعة" . ساينس ستوك . تم الاطلاع عليه في 15 مايو 2019 .
  2. ↑ انظر الجدول الدوري هنا على سبيل المثال.
  3. ↑ "الجدول الدوري لعناصر الويب » التكنيتيوم » معلومات تاريخية" . www.webelements.com . Webelements . تاريخ الاسترجاع: 7 نوفمبر 2019 .  
  4. ↑ برادفورد، ألينا (8 ديسمبر 2016). "حقائق عن البلوتونيوم" . لايف ساينس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 مايو 2019 .
  5. ↑ ريد، نولا (نوفمبر 2016). "كيف تشكلت الأرض؟" . Space.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 مايو 2019 .
  6. ↑ "العناصر الاصطناعية" . إنفو بليز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 مايو 2019 .
  7. ↑ كولكارني، مايوري (15 يونيو 2009). "قائمة كاملة بالعناصر الاصطناعية المصنعة" . ساينس ستوك . تم الاطلاع عليه في 16 مايو 2019 .
  8. ↑ جون داينتيث (محرر). "الكوريوم" . قاموس الكيمياء ( الطبعة السادسة). مطبعة جامعة أكسفورد . doi : 10.1093/acref/9780199204632.001.0001 . 
  9. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 جيورا شافيف (2012). "الفصل 13: عملية تبحث عن بيئة: عملية r " . تخليق العناصر: البحث الفيزيائي الفلكي عن التخليق النووي وما يمكن أن يخبرنا به عن الكون . معهد التخنيون - معهد إسرائيل للتكنولوجيا : سبرينغر-فيرلاغ . ص 549. doi : 10.1007/978-3-642-28385-7 . ISBN  9783642283857. القيم مأخوذة من إهمان، WDJChem. إد. 38 ، 53 (1961)
  10. ↑ جون إمسلي (1 سبتمبر 2008). "التعليم في الكيمياء الأمريسيوم" . جامعة كامبريدج : الجمعية الملكية للكيمياء .
  11. ↑ "بيركيليوم" . قاموس الفيزياء ( الطبعة السادسة). مطبعة جامعة أكسفورد . 2009. doi : 10.1093/acref/9780199233991.001.0001 . 
  12. ↑ بول ألكسندر (2020). "الملحق أ" . النظائر والبيئة الطبيعية . جامعة براندون ، كندا: سبرينغر نيتشر سويسرا إيه جي . ص 89. doi : 10.1007/978-3-030-33652-3 . ISBN  9783030336523.
  13. 1 2 جون إمسلي (2003). "عناصر ما بعد المانح" . لبنات بناء الطبيعة: دليل شامل للعناصر . جامعة كامبريدج : مطبعة جامعة أكسفورد . ص 458. ISBN  9780198503408.
  14. ↑ "الجدول الدوري لنبات سيبورجيوم" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
  15. ↑ كاميل ل. فرانيسيفيتش. "نظائر البوهريوم" . ISOFLEX، سان فرانسيسكو، كاليفورنيا.
  16. ↑ هيلمنستين، آن ماري. "حقائق عن التكنيتيوم أو الماسوريوم" . موقع ThoughtCo . تم ​​الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2019 .
  17. ↑ "تحلل التكنيتيوم وتطبيقاته القلبية" . أكاديمية خان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2019 .
  18. ↑ كونديڤ، إف جي؛ وانغ، إم؛ هوانغ، دبليو جي؛ نعيمي، إس؛ أودي، جي. (2021). "تقييم NUBASE2020 للخواص النووية" (ملف PDF) . الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  19. ↑ ستيوارت، دوغ. "حقائق عن عنصر التكنيتيوم" . كيميكول . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2019 .
  20. ↑ بينتور، ينون. "الجدول الدوري: التكنيتيوم" . العناصر الكيميائية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2019 .
  21. ↑ هاموند، سي آر (2004). "العناصر". دليل الكيمياء والفيزياء ( الطبعة 81). مطبعة سي آر سي. رقم ISBN  978-0-8493-0485-9.
  22. ↑ مور، سي إي (1951). "التكنيتيوم في الشمس". مجلة ساينس . 114 (2951): 59-61 . Bibcode : 1951Sci...114...59M . doi : 10.1126/science.114.2951.59 . PMID 17782983 . 
  23. ↑ ديكسون، ب.؛ كورتيس، ديفيد ب.؛ موسغريف، جون؛ رونش، فريد؛ روتش، جيف؛ روكوب، دون (1997). "تحليل التكنيتيوم والبلوتونيوم المنتجين طبيعيًا في المواد الجيولوجية". الكيمياء التحليلية . 69 (9): 1692-1699 . doi : 10.1021/ac961159q . PMID 21639292 . 
  24. ^ كيرتس، د.؛ فابريكا مارتن، يونيو؛ ديكسون، بول؛ كريمر، جان (1999). "عناصر الطبيعة غير المألوفة: البلوتونيوم والتكنيتيوم" . Geochimica et Cosmochimica Acta . 63 (2): 275. بيب كود : 1999GeCoA..63..275C . دوى : 10.1016/S0016-7037(98)00282-8 .
  25. ↑ كريبس، روبرت إي. تاريخ واستخدام العناصر الكيميائية لأرضنا: دليل مرجعي ، مجموعة غرينوود للنشر، 2006، رقم ISBN 0-313-33438-2ص 322
  26. ↑ هول، نينا (2000). الكيمياء الجديدة: عرض للكيمياء الحديثة وتطبيقاتها . مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 8-9 . ISBN  978-0-521-45224-3.
  27. ↑ كول، دومينيك؛ فيشتر، سيباستيان؛ هوتشكيس، مايكل إيه سي؛ باتيسون، ستيفن تي؛ بيوتنر، سابرينا؛ فيفيلد، إل كيث؛ فروهليش، ميكايلا بي؛ لاخنر، يوهانس؛ بافيتيش، ستيفان؛ روجيل، جورج؛ سلافكوفسكا، زوزانا؛ تيمز، ستيفن جي؛ والنر، أنطون (يوليو 2026). "توقيت آخر حدث لعملية الالتقاط السريع للنيوترونات بالقرب من الأرض من ترسبات نظائر الحديد-60 والبلوتونيوم-244 والكوريوم-247 بين النجوم على الأرض" . مجلة نيتشر لعلم الفلك . 10 (7): 1001-1010 . doi : 10.1038/s41550-026-02841-6 . ISSN 2397-3366 . {{cite journal}}: تحقق من قيم التاريخ في: |date=( مساعدة )
  28. ↑ غيورسو، ألبرت (2003). "الأينشتاينيوم والفيرميوم". أرشيف أخبار الكيمياء والهندسة . 81 (36): 174-175 . doi : 10.1021/cen-v081n036.p174 .
  29. ↑ ماكجيل، إيان. "العناصر الأرضية النادرة". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . المجلد 31. فاينهايم: وايلي-في سي إتش. ص 188. doi : 10.1002/14356007.a22_607 . ISBN   978-3-527-30673-2.
  30. ↑ سيبورغ، غلين ت.؛ بيرلمان، موريس ل. (1948). "البحث عن العنصرين 94 و93 في الطبيعة. وجود 94239 في البيتشبلن 1 ". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 70 (4). الجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS): 1571-1573 . doi : 10.1021/ja01184a083 . ISSN 0002-7863 .