الفيرميوم خصائص العنصر واستخداماته

الوصف

الفيرميوم (Fm) هو فلز صناعي عالي الإشعاع يبلغ عدده الذري 100. يُنتج في المفاعلات النووية والتفجيرات عالية الطاقة. ونظرًا لقصر عمره النصفي وندرته، يُستخدم الفيرميوم في المقام الأول في الأبحاث العلمية.

مقدمة عن العنصر

الفيرميوم عنصر اصطناعي يحتل مكانة خاصة بين عناصر ما وراء اليورانيوم. اكتُشِفَ لأول مرة في حطام انفجار نووي حراري، ويمثل الفيرميوم علامة فارقة مهمة في العلوم النووية. وقد سُمي هذا العنصر تكريماً للفيزيائي المتميز إنريكو فيرمي. يُنتَج هذا العنصر بكميات ضئيلة ولا يوجد إلا في المختبرات المتخصصة بسبب نشاطه الإشعاعي العالي وفترة نصف عمره القصيرة للغاية. في المناقشات العلمية، لا يُشار إلى الفيرميوم في المناقشات العلمية فقط لمكانته في الجدول الدوري، ولكن أيضًا للرؤى التي يقدمها في سلوك النوى الثقيلة المشعة.

وصف الخواص الكيميائية

نظرًا لكونه عضوًا في سلسلة الأكتينيدات، يُظهِر الفيرميوم خواص نموذجية للعناصر المشعة الثقيلة. ومن المتوقع أن يتصرف كفلز يميل إلى تكوين مركبات مشابهة لتلك الموجودة في الأكتينيدات الأخرى. ومع ذلك، نظرًا للكميات المحدودة للغاية المتاحة، يتم التنبؤ بالعديد من هذه الخواص باستخدام النماذج النظرية بدلًا من البيانات التجريبية المباشرة.

جدول بيانات الخواص الفيزيائية

لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).

الاستخدامات الشائعة

نظراً لندرته ونشاطه الإشعاعي الشديد، لا يُستخدم الفيرميوم في التطبيقات اليومية. وبدلاً من ذلك، تنحصر استخداماته الشائعةإلى حد كبير في مجال البحث العلمي. يُستخدم الفيرميوم في المقام الأول في تجارب الفيزياء النووية ويساعد العلماء على دراسة خواص العناصر الثقيلة في ظل الظروف القاسية. ويستخدم الباحثون الفيرميوم لاختبار تنبؤات النماذج النووية واكتساب رؤى حول القوى التي تحكم بنية النوى الذرية.

بالإضافة إلى ذلك، استُخدمت كميات صغيرة من الفيرميوم كأداة معايرة في الأجهزة النووية. ويساهم القياس الدقيق لأنماط الاضمحلال الإشعاعي في نظائر الفيرميوم في تحسين طرق الكشف عن المواد المشعة الأخرى. وعلى الرغم من أن الفيرميوم نفسه لا يجد تطبيقاً صناعياً واسع النطاق، فإن التقنيات التجريبية التي طورت لدراسته لها آثار أوسع نطاقاً في مجال العلوم النووية.

طرق التحضير

طرق تحضير الفيرميوم معقدة ومتطلبة في آن واحد. ويُنتج هذا العنصر عن طريق قصف عناصر أخف وزناً، مثل اليورانيوم أو البلوتونيوم، بتدفق عالٍ من النيوترونات. وفي المفاعلات النووية أو أثناء الانفجارات النووية الحرارية، يؤدي هذا القصف النيوتروني إلى سلسلة من التفاعلات النووية التي تؤدي إلى تكوين الفيرميوم. ونظراً لضرورة وجود بيئات نيوترونية مكثفة، لا يمكن تخليق الفيرميوم إلا في مرافق متخصصة مجهزة بمفاعلات نووية أو مسرعات جسيمات.

وتنطوي عملية الإنتاج عادةً على عدة خطوات، بما في ذلك تشعيع المواد المستهدفة، وتقنيات الفصل الكيميائي لعزل العنصر المتكون حديثاً، والتحليل السريع للكشف عن وجود الفيرميوم قبل اضمحلاله. ونظراً لقصر فترة نصف العمر المرتبط بنظائره، يجب على العلماء التصرف بسرعة لإجراء التجارب وقياس خصائصه. وتخضع طرق التحضير هذه لرقابة شديدة، مما يضمن إمكانية إدارة ودراسة الكميات الدقيقة من الفيرميوم المنتج بأمان.

الأسئلة المتداولة

ما هو الفيرميوم؟
الفيرميوم هو عنصر اصطناعي عالي الإشعاع ينتمي إلى سلسلة الأكتينيد وينتج في تفاعلات نووية متخصصة.

كيف يُنتج الفيرميوم؟
ينتج عن قصف العناصر الأخف وزناً مثل اليورانيوم أو البلوتونيوم بالنيوترونات في المفاعلات النووية أو التفجيرات النووية الحرارية.

لماذا لا يُستخدم الفيرميوم في المنتجات اليومية؟
نظراً لنشاطه الإشعاعي الشديد وندرته، يقتصر استخدام الفيرميوم على التطبيقات البحثية وهو غير قابل للاستخدام التجاري.

ما هي الخواص الكيميائية الرئيسية للفيرميوم؟
من المتوقع أن يُظهر الفيرميوم سلوكاً فلزياً مع تكوين أيون ثلاثي التكافؤ، لكن خواصه متوقعة في الغالب بسبب محدودية البيانات التجريبية.

هل هناك أي منتجات صناعية مرتبطة بأبحاث الفيرميوم؟
نعم، أسهمت الأبحاث المتعلقة بالفيرميوم في تطوير أجهزة متقدمة للكشف عن الإشعاع وأنظمة الاحتواء وأجهزة القياس النووية.