الموسكوفيوم خصائص العنصر واستخداماته

الموسكوفيوم عنصر اصطناعي عالي الإشعاع يمثل أحد أهم الإنجازات في العلوم النووية الحديثة. وعلى الرغم من أنه ليس له تطبيقات صناعية عملية، إلا أن الموسكوفيوم يؤدي دورًا حاسمًا في توسيع فهمنا للتركيب الذري والاستقرار النووي وحدود الجدول الدوري.

مقدمة عن العنصر

المسكوفيوم عنصر مُنتَج صناعيًّا عدده الذري 115 ويُشار إليه بالرمز Mc. يُعدُّ الموسكوفيوم أحد العناصر الثقيلة التي لا توجد إلا في المناطق البعيدة من الجدول الدوري، حيث تكون الذرات كبيرة جدًّا لدرجة أن نواتها موجبة الشحنة لم تعد مستقرة.

لا يوجد المسكوفيوم بشكل طبيعي في الطبيعة ولكن يتم إنتاجه في المختبرات العلمية المتقدمة. وبما أن نصف عمره يقاس بالمللي ثانية، فإن المسكوفيوم قصير العمر ويتناقص في كتلته ليشكل عناصر أخرى. في الواقع، على الرغم من عمره القصير للغاية، فإن وجوده كافٍ ليكون بمثابة إثبات لا غنى عنه في النظرية العلمية لـ "جزيرة الاستقرار".

الاكتشاف والتاريخ والتسمية

تم أول تخليق تم الإبلاغ عنه لعنصر المسكوفيوم في عام 2003 من قبل فريق من العلماء الروس والأمريكيين من المعهد المشترك للبحوث النووية (JINR) الموجود في دوبنا بروسيا، بالتعاون مع مختبر لورانس ليفرمور الوطني الموجود في الولايات المتحدة. وقام العلماء بتوليف بضع ذرات من العنصر 115 عن طريق دمج ذرة الأمريسيوم-243 مع أيونات الكالسيوم-48 باستخدام مسرع الجسيمات.

وعندما تم اكتشافه لأول مرة، أُطلق عليه اسم مؤقت استنادًا إلى اسمه النظامي "أونبنتيوم" أو "Uup"، وهو مشتق من نظام الترقيم اللاتيني. على مدار السنوات التالية، أظهرت تجارب أخرى وجود العنصر وخصائص اضمحلاله، مما يوفر دليلًا على التحقق من صحته.

وفي عام 2015، أقرّ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) رسميًا باسم العنصر 115 "موسكوفيوم" اعترافًا بصلته الجغرافية بمنطقة موسكو التي يقع فيها معهد اليابان للبحوث النووية المشتركة. ويعكس الاسم المساهمات المستمرة في بحوث العناصر فائقة الثقل في مجتمعات البحوث النووية الروسية. وهو واحد من مجموعة من العناصر الجديدة التي تؤكد على التعاون العلمي العالمي، بدلاً من مساهمات الباحثين الفردية.

الخواص الذرية والنووية

الموسكوفيوم هو عنصر من الفئة p وعضو في المجموعة 15 من الجدول الدوري، أسفل البزموت. ومع ذلك، وبسبب العدد الذري المرتفع جدًّا لعنصر الموسكوفيوم، تؤثر النسبية على التركيب الإلكتروني للموسكوفيوم بشكل كبير، مما يجعله مختلفًا تمامًا عن العناصر الأخرى في نفس المجموعة.

وتتراوح الكتلة الذرية لأكثر نظائر المسكوفيوم استقرارًا بين 286 و290. وحتى أطول أشكاله عمراً لها عمر نصفي يقاس بأقل من ثانية واحدة. وتضمحل هذه العناصر في الغالب من خلال اضمحلال ألفا، مكونة النيهونيوم ثم تتطور لتكوين عناصر أخف وزناً وأكثر استقراراً.

يمكن أن يكون البحث في سلسلة اضمحلال المسكوفيوم مفيدًا جدًّا للعلماء لفهم استقرار العناصر بشكل أفضل وتطوير نماذج تنبؤية للعناصر الموجودة في أسفل الجدول الدوري للعناصر.

وصف الخواص الكيميائية

نظرًا لحقيقة أن ذرات المسكوفيوم لها عمر افتراضي قصير جدًّا وتوجد بكميات ضئيلة جدًّا، وأحيانًا بكميات قليلة جدًّا من الذرات، فإن خواصها الكيميائية لم تُلاحَظ بعدُ بشكل مباشر في الاختبارات المعملية التقليدية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن العلماء ليس لديهم خيار آخر سوى الاعتماد بشكل كبير على الحسابات والتنبؤات.

تتنبأ الحسابات النظرية بأن الموسكوفيوم قد يختلف في خصائصه عن عناصر المجموعة 15 الأخرى مثل النيتروجين والفوسفور والبزموت. وبسبب تأثيرات النسبية، قد تكون الإلكترونات الخارجية في المسكوفيوم مرتبطة بقوة أكبر، ويمكن تفضيل حالات الأكسدة المنخفضة، على سبيل المثال +1 أو +3 على الحالات الأعلى. قد تكون حالات الأكسدة التي تصل إلى +5 ممكنة، لكن استقرارها موضع تساؤل.

وتطرح بعض النظريات أيضًا إمكانية أن يكون للموسكوفيوم خواص فلزية أو شبه فلزية بدلًا من التصرف بطريقة نموذجية من النوع البكتوجيني. إن التنبؤات الغريبة المرتبطة بخصائص الموسكوفيوم جعلته عنصرًا مثيرًا للاهتمام للغاية في تطوير الكيمياء النظرية على الرغم من الصعوبات في التحقق من هذه الخصائص النظرية من خلال التجربة.

طرق التحضير والتخليق

تنطوي عملية عزل المسكوفيوم على عمليات معقدة تتضمن الاندماج النووي. ويحدث ذلك في منشأة مسرع الجسيمات. وتستلزم إحدى الطرق المستخدمة لصنعه قصف النظير المستهدف، وهو في هذه الحالة الأمريسيوم-243، باستخدام أيونات الكالسيوم-48.

عندما تندمج نواة الكالسيوم بنجاح مع نواة الأمريسيوم، يتكون عنصر مثار للغاية، يُعرف باسم النواة المركبة. وإذا عاش العنصر المثار فترة كافية لانبعاث بضعة نيوترونات بدلًا من التفكُّك، تتكوَّن ذرة موسكوفيوم. وتكون فرص تكوينه منخفضة للغاية، وفي بعض الأحيان، لا يتم الحصول على أكثر من بضع ذرات بعد أسابيع وشهور من التجارب التي لا تتوقف.

يتضمن الكشف تتبع أنماط الاضمحلال بدلاً من الرصد المباشر. إن أجهزة الكشف المتقدمة قادرة على تتبع انبعاثات جسيمات ألفا وحوادث الانشطار التلقائي، مما يوفر وسيلة للعلماء للتحقق من وجود العنصر 116، المسكوفيوم، بشكل غير مباشر.

الأهمية العلمية وقيمة الأبحاث

لا توجد استخدامات معروفة للموسكوفيوم حتى الآن. ويُعزى ذلك إلى حقيقة أنه غير مستقر. يستخدم المسكوفيوم في البحث العلمي فقط. أحد المجالات التي تكون فيها دراسة الموسكوفيوم ذات قيمة في اختبار نماذج الغلاف النووي أو التحقق من التنبؤات المتعلقة بحدود المخطط الدوري.

ويرتبط إنتاج الموسكوفيوم كذلك بالبحث العام عن "جزيرة الاستقرار"، حيث يمكن أن يكون للعناصر فائقة الثقل نصف عمر طويل نسبيًّا. وعلى الرغم من أن المسكوفيوم نفسه لا يقع في هذه المنطقة، إلا أنه يُستخدم كأحد الأدوات في البحث عن العناصر الأثقل وربما المستقرة.

الأسئلة المتداولة

ما هو الموسكوفيوم؟
المسكوفيوم هو عنصر مشع اصطناعي رقمه الذري 115، تم إنشاؤه صناعيًّا في مختبرات الأبحاث النووية.

كيف تم اكتشاف الموسكوفيوم؟
تم تصنيعه لأول مرة في عام 2003 من خلال تجارب الاندماج النووي التي شملت أيونات الأمريسيوم والكالسيوم في مختبر JINR في روسيا.

لماذا سُمي الموسكوفيوم موسكوفيوم؟
يكرّم الاسم منطقة موسكو، تقديراً لمساهمات المؤسسات البحثية الروسية في اكتشاف العناصر فائقة الثقل.

هل للموسكوفيوم أي استخدامات عملية؟
لا، نظرًا لعمره النصفي القصير للغاية، لا يُستخدم الموسكوفيوم إلا في الأبحاث العلمية الأساسية.

ما أهمية الموسكوفيوم للعلم؟
يساعد العلماء على فهم الاستقرار النووي والتأثيرات النسبية والحدود النظرية للجدول الدوري.