بوهريوم العنصر الشبح فائق الثقل

مقدمة

ربما يكون البوهريوم (Bh)، رقمه الذري 107، هو العنصر الأكثر انتقالًا والأقل شيوعًا على الأرض. وعلى النقيض من المعادن المألوفة مثل النحاس أو الحديد، لا يوجد البوهريوم بشكل طبيعي على كوكبنا. فالبوهريوم هو عنصر اصطناعي مشع يتم إنتاجه حصرياً في المختبرات النووية عالية الطاقة بمساعدة مسرعات الجسيمات. وإنتاجه هو نتيجة تصادمات عالية الطاقة تتضمن أيونات ثقيلة ونوى مستهدفة، ولا يرصد الباحثون سوى بضع ذرات في كل مرة، وتستمر من أجزاء من الثانية إلى أجزاء من الثانية قبل أن تتفكك. وعلى الرغم من عمره القصير، فقد كان البوهريوم مفيدًا في توسيع نطاق معلوماتنا عن العناصر فائقة الثقل ومدى انتشار الجدول الدوري.

نبذة تاريخية موجزة

بدأت الرحلة إلى بوهريوم في ثمانينيات القرن العشرين، عندما كان العلماء النوويون يختبرون حدود البحث الذري. وقام فريق دارمشتات في ألمانيا، في عام 1981، بتوليف أول نظائر البوهريوم. وقاموا بتخليق بوهريوم-262 عن طريق قصف أيونات الكروم-54 على أهداف من البزموت-209، وأثبتوا أنه يمكن بالفعل تخليق عناصر فائقة الثقل غير المايتنيريوم.

أُطلق على هذا العنصر اسمه الرسمي بوهريوم في عام 1997، تكريمًا لنيلز بور، الذي وفرت أعماله في التركيب الذري ونظرية الكم الأساس لمعرفة العناصر الثقيلة. لم يكن اكتشاف بوهريوم نجاحًا معمليًّا فحسب، بل أثبت صحة نماذج الاستقرار النووي وسلاسل الاضمحلال والتأثيرات النسبية في العناصر فائقة الثقل.

وصف الخواص الكيميائية

ينتمي البوهريوم إلى المجموعة 7 من الجدول الدوري، ومن ثَمَّ فهو المتجانس الأثقل للرينيوم. وبسبب عمر النصف القصير للغاية، لا يوجد سوى عدد قليل من التجارب المباشرة، ومعظم الخواص هي حسابات نظرية:

- حالة الأكسدة: من المتوقع نظرياً أن تكون +7، على غرار الرينيوم.

- الكثافة: بناءً على تقديرات تبلغ حوالي 29 جم/سم مكعب.

- درجات الذوبان والغليان: غير ثابتة تجريبياً بعد ولكن من المتوقع أن تكون عالية جداً بسبب الترابط المعدني.

- الوزن الذري: حوالي 270 تقريبًا، وهو ما يؤكده النظير الأكثر استقرارًا (Bh-270).

قد يؤدي السلوك الكيميائي المتوقع إلى أن ينتج البوهريوم أكاسيد متطايرة ويتصرف مثل الفلزات الانتقالية، لكن التحقق التجريبي شبه مستحيل لأنه يمكن صنع عدد قليل جدًا من الذرات في وقت واحد.

كيف يُصنع البوهريوم

إن تصنيع البوهريوم هو فن من الدقة وممارسة التحكم الدقيق للغاية. في إحدى التجارب، تُصنع أيونات مثل الكروم-54 بسرعة عالية ويتم قصفها على أهداف البزموت-209. وتشكل تفاعلات الاندماج النووي بينهما من وقت لآخر نواة البوهريوم التي يتم احتجازها بمساعدة التحليل الطيفي لألفا وغيرها من التقنيات التحليلية السريعة قبل أن تضمحل. وتتميز نظائر البوهريوم بنصف عمر قصير للغاية - يتراوح بين أجزاء من الثانية وبضع ثوانٍ - ويجب أن يكون الكشف عنها وتحديدها فورياً تقريباً.

ولهذه العملية الدقيقة دلالات علمية أوسع نطاقاً. وقد استرشدت العملية التي تم تطويرها لتخليق البوهريوم في تصنيع نظائر اصطناعية أخرى، خاصة في مجال الطب.

التطبيقات والآثار

على الرغم من أن البوهريوم نفسه ليس له أي تطبيق صناعي بسبب طبيعته غير المستقرة، إلا أن الأبحاث التي أجريت عليه لها تأثيرات هائلة:

1- الاكتشافات العلمية: تسمح تجارب البوهريوم للعلماء باستكشاف العناصر فائقة الثقل وجزيرة الاستقرار المتوقعة، حيث قد تعيش النوى الأثقل لفترة أطول. يوفر هذا البحث نظرة ثاقبة في البنية النووية والتأثيرات النسبية في الذرات الثقيلة.

2- التكنولوجيا النووية: تعمل الأساليب المستخدمة في إنشاء بوهريوم على تطوير تكنولوجيا مسرّعات الجسيمات وطرق الكشف عن الجسيمات النووية، والتي يمكن تطبيقها في إنشاء نظائر للطب والأبحاث.

3. النظائر الطبية: في حين أن البوهريوم نفسه ليس له تطبيقات طبية، فقد تم استخدام الأساليب المطورة لتحليل وتركيب البوهريوم لإنتاج تكنيتيوم-99m، وهو النظير التشخيصي الأكثر استخداماً على نطاق واسع في التصوير الطبي، مما يوضح الطريقة التي يمكن أن يكون للبحوث على المستويات النووية العالية آثار عملية.

4. علم المواد: دخلت الإجراءات المطورة لمعالجة العناصر الفائقة الثقل وتحليلها في معالجة المواد الدقيقة، لا سيما في ظروف درجات الحرارة العالية أو الإشعاع العالي.

الخاتمة

بإيجاز، على الرغم من أن البوهريوم لن يُرى أبدًا في التكنولوجيا اليومية، إلا أنه يمثل قمة الإنجازات العلمية البشرية. إن وجود هذا العنصر العابر والتحقيق فيه لا يزيد من فهمنا للجدول الدوري فحسب، بل يحفز أيضاً التقدم في العلوم النووية ونظائر الطب وعلوم المواد، مما يثبت أنه حتى أكثر الذرات مراوغة يمكن أن تترك أثراً دائماً. لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).

الأسئلة المتداولة

ما هو البوهريوم؟

البوهريوم هو عنصر مشع للغاية من صنع الإنسان (العدد الذري 107) ينتج في مسرعات الجسيمات.

كيف يتم إنتاجه؟

عن طريق تحطيم نوى ثقيلة مثل البزموت مع أيونات عالية الطاقة مثل الكروم في ظروف معملية شديدة التحكم.

هل يتصرف مثل المعادن الأخرى؟

تتوقّع النماذج النظرية أن يتصرّف البوهريوم مثل الرينيوم، خاصةً في حالات الأكسدة والتفاعلات الكيميائية، على الرغم من أن التأكيد التجريبي محدود للغاية.

هل يمكن استخدامه في الصناعة؟

كلا، فعمره النصفي طويل جداً بالنسبة لأي استخدامات عملية.

لماذا هو مهم؟

يقدم البوهريوم لمحة عن سلوك العناصر فائقة الثقل، ويحسن تقنيات الكيمياء النووية، ويساهم بشكل غير مباشر في دراسة النظائر الاصطناعية والمواد المتقدمة.