ليفرموريوم خصائص العنصر واستخداماته

مقدمة

ليفرموريوم (Lv، العدد الذري 116) هو عنصر اصطناعي من مجموعة الكالكوجين فائقة الثقل من الجدول الدوري. وقد تم تصنيعه لأول مرة في عام 2000 من قبل فريق من العلماء الأمريكيين والروس في المعهد المشترك للبحوث النووية (JINR) في دوبنا بروسيا، بالتعاون مع مختبر لورانس ليفرمور الوطني. وأُطلق اسم "ليفرموريوم" رسمياً على العنصر في عام 2012 تكريماً لدور مختبر لورانس ليفرمور في اكتشاف العناصر فائقة الثقل.

وعلى الرغم من أنه لا يُنتج إلا في عدد قليل من الذرات في كل مرة، فإن عنصر ليفرموريوم يوفر للعلماء فرصة فريدة لدراسة الاستقرار النووي والتأثيرات النسبية وسلوك الإلكترونات في النوى فائقة الثقل التي لا يمكن دراستها في العناصر التي تحدث بشكل طبيعي.

التاريخ والتسمية

كان تخليق الكبريتموريوم امتدادًا لجهود عامة لإنتاج عناصر أخرى غير اليورانيوم (عناصر ما وراء اليورانيوم). وقام الباحثون بقصف أهداف من الكوريوم-248 بأيونات الكالسيوم-48 في مسرعات الجسيمات لإنتاج نظائر من الكيفيموريوم-293 والكيفورانيوم-292. ويبلغ نصف عمر النظيرين حوالي 60-70 مللي ثانية، مما يعكس عدم الاستقرار الشديد للنوى فائقة الثقل.

ويخلد اسم "ليفرموريوم" ذكرى مختبر لورانس ليفرمور الوطني لمكانته في طليعة تخليق العناصر فائقة الثقل والفيزياء النووية.

الخواص الكيميائية

نظرًا لطبيعته الفائقة الثقل وقصر نصف عمره، فإن الخصائص الكيميائية للكبدموريوم هي في الغالب نظرية. ومن المتوقع أن يكون مشابهًا للتيلوريوم والبولونيوم، وهما العضوان الآخران في المجموعة 16، ويشكلان -2 حالة أكسدة على سبيل المثال. ومع ذلك، فإن التأثيرات النسبية تغيّر مداراته الإلكترونية بشدة، مما قد يجعل الترابط والتفاعلية مختلفة عن تلك التي لوحظت في الكالكوجينات الأخف وزنًا.

من المتوقع أن يُظهِر طابعًا فلزيًا، على عكس نظرائه من المجموعة 16 الأخف وزناً، وقد يعطي مركبات متطايرة في ظل الظروف التجريبية.

للمزيد من الخصائص المحتملة والمعروفة للكبد موريوم يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).

طرق الإنتاج

يتم تصنيع ليفرموريوم عن طريق تفاعلات الاندماج النووي في مسرعات الجسيمات:

1. تحضير الهدف: يتم تحضير أهداف من الأكتينيدات الثقيلة مثل الكوريوم-248 أو البلوتونيوم-244.

2. قصف المقذوفات: يتم تسريع حزمة من أيونات الكالسيوم-48 وقصفها على الهدف لحث الاندماج.

3. الكشف وتحديد الهوية: يتم تحديد ذرات الليفرموريوم المتكونة على الفور من خلال التحليل الطيفي لألفا وسلاسل الاضمحلال حيث تضمحل النظائر في أجزاء من الثانية.

- مثال على ذلك: قام فريق دوبنا، في أول عملية تخليق عام 2000، بتحديد أربع ذرات من ليفرموريوم-292، مما يؤكد تكوينه ويمكّن من رصد سلاسل الاضمحلال التي تنتهي في النهاية إلى نظائر الرصاص والبزموت المألوفة.

والعائد منخفض للغاية، حتى أنه أقل من عشر ذرات في كل تجربة، مما يتطلب كثافة الشعاع ودقة الطاقة واستقرار الهدف.

استخدامات ليفرموريوم

لا توجد استخدامات محتملة لليفرموريوم بسبب نشاطه الإشعاعي العالي وقصر عمره النصفي. وهو ذو فائدة علمية في المقام الأول، حيث يوفر رؤى حول:

-الاستقرار النووي: تحدد التجارب على ليفرموريوم "جزيرة الاستقرار" للعناصر فائقة الثقل وتؤثر على التنبؤات الخاصة بالنظائر الأطول عمراً.

- الكيمياء النظرية: يسهّل العنصر إظهار النماذج الكمية النسبية للسلوك الفيزيائي والكيميائي في النوى فائقة الثقل.

- منهجيات الفيزياء النووية: عزز تخليق عنصر الكبد الموريوم التطورات في تكنولوجيا مسرعات الجسيمات وتقنيات الكشف عن اضمحلال ألفا وفصل النظائر.

مثال على ذلك: في عام ٢٠١٥، استخدم الباحثون نظائر الكبد موريوم المركبة لتأكيد سلاسل الاضمحلال النظرية كما تم حسابها باستخدام نماذج الغلاف النووي. وأدى هذا الأمر دوراً حاسماً في توفير بيانات عن العناصر المنمذجة المستقرة Z > 110، لإثراء الجهود المستقبلية لتخليق عناصر فائقة الثقل أطول عمراً مثل الأوجانيسون (Og، Z=118).

الأسئلة المتداولة

كيف يُصنع الفيبرموريوم؟

من خلال الاندماج النووي، بقصف أهداف الأكتينيدات الثقيلة (البلوتونيوم أو الكوريوم) بأيونات الكالسيوم-48 في مسرعات الجسيمات.

ما هو الشيء غير المستقر في الكيفيموريوم؟

تخضع نواته فائقة الثقل لتنافر كولوم الشديد، وبالتالي فإن نصف عمره قصير للغاية (بالمللي ثانية).

ما هي خواصه الكيميائية؟

نظرية إلى حد كبير، لكنها مشابهة لعناصر المجموعة 16 على الرغم من تأثرها الشديد بالتأثيرات الإلكترونية النسبية، ومن المحتمل أن تُظهر طابعًا فلزيًّا.

ما أهمية إنتاجه؟

يتخطى إنتاج الكيفيموريوم حدود الكيمياء النووية، مما يحسِّن طرق الكشف عن العناصر فائقة الثقل ودراستها.

ما هو تطبيق ليفرموريوم في الأبحاث؟

يوفِّر رؤى قيِّمة في القوى النووية وآليات الاضمحلال والجزيرة الافتراضية للاستقرار، مما يشكِّل أساسًا لتحقيقات العناصر فائقة الثقل.

هل له أي استخدامات عملية؟

ليس حتى الآن - ففائدته في الأبحاث الحدودية فقط، حيث يساعد العلماء على تطوير نماذج للبنية الذرية والاستقرار النووي.