البولونيوم خصائص العنصر واستخداماته

الوصف

البولونيوم عنصر مشع نادر له خواص كيميائية وفيزيائية مميزة. يوضح هذا المنشور بالتفصيل استخداماته الشائعة وطرق تحضيره.

مقدمة عن العنصر

اكتُشف البولونيوم في عام 1898 على يد ماري وبيير كوري، وسُمِّيَ على اسم بولندا، موطن ماري كوري. وباعتباره أحد أندر العناصر في الطبيعة، فإنه يوجد بكميات ضئيلة في خامات اليورانيوم. ويجعل نشاطه الإشعاعي العالي منه موضوع اهتمام علمي وتحدياً للتعامل الآمن معه.

وقد جعلته ندرة البولونيوم وعدم استقراره موضوعًا لأبحاث أكاديمية مكثفة. ويدرس العلماء أنماط اضمحلاله وخصائصه الإشعاعية لاكتساب نظرة ثاقبة في التفاعلات النووية والكيمياء الإشعاعية. شكَّل اكتشافه علامة فارقة مهمة في مجال النشاط الإشعاعي وساهم بشكل كبير في فهمنا للتركيب الذري.

وصف الخواص الكيميائية

يتميز البولونيوم بالعديد من الخواص الكيميائية المميزة. فهو يشكل بسهولة مركبات مع كل من المعادن واللافلزات. يُظهر العنصر عادةً حالة أكسدة +2؛ ومع ذلك، في ظل ظروف معينة، يمكن أن يظهر أيضًا في حالة +4. وتسمح حالات التأكسد المتغيرة هذه للبولونيوم بالاتحاد مع مجموعة متنوعة من العناصر، مكونةً الكالكوجينات والهاليدات التي تم تحليلها في دراسات الكيمياء النووية.

وبسبب نشاطه الإشعاعي العالي، غالبًا ما تُدرَس التفاعلات الكيميائية للبولونيوم في ظروف مختبرية محكومة. ويلاحظ الباحثون أن مركباته تميل إلى أن تكون أقل استقراراً مقارنةً بمركبات متجانساته الأخف وزناً، كما أن النشاط الإشعاعي للعنصر يؤدي أيضاً إلى التسخين الذاتي، وهو ما يمكن أن يؤثر على حركية التفاعل. وتتطلب هذه الخاصية معدات خاصة وبروتوكولات سلامة أثناء التخليق الكيميائي والتحليل الكيميائي.

جدول بيانات الخواص الفيزيائية

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

الاستخدامات الشائعة

على الرغم من التحديات المرتبطة بنشاطه الإشعاعي، وجد البولونيوم العديد من التطبيقات المهمة . فهو يُستخدم كمصدر للحرارة في المعدات الفضائية والأقمار الصناعية، حيث يوفر اضمحلاله الإشعاعي إمدادات ثابتة من الطاقة الحرارية. ويُستخدم البولونيوم أيضاً في الأجهزة المضادة للكهرباء الساكنة التي تمنع تراكم الغبار والجسيمات في الأجهزة الحساسة. وفي البيئات الصناعية المتخصصة، فإن قدرته على انبعاث جسيمات ألفا تجعله مفيداً في مزيلات الكهرباء الساكنة وأنواع معينة من البطاريات النووية. وبالإضافة إلى ذلك، تم استغلال خواصه الفريدة في البحث العلمي، لا سيما في الدراسات التي تتطلب باعث ألفا قوي.

طرق تحضيره

تتضمن طرق تحضير البولونيوم عادةً تشعيع أهداف البزموت بالنيوترونات في مفاعل نووي. وتحول هذه العملية البزموت إلى بولونيوم-210، وهو أحد أكثر نظائر العنصر شيوعاً. وتتطلب عملية الاستخلاص مراحل فصل كيميائية متعددة لعزل البولونيوم عن المنتجات الثانوية الأخرى. ونظراً لأن العنصر ينتج بكميات ضئيلة فقط، فإن طرق التحضير معقدة ومكلفة على حد سواء.

الأسئلة المتداولة

ما هو البولونيوم وأين تم اكتشافه؟
البولونيوم هو عنصر نادر عالي النشاط الإشعاعي اكتشفته ماري وبيير كوري في باريس عام 1898.

كيف يتم إنتاج البولونيوم وتحضيره؟
يُنتَج البولونيوم عادةً عن طريق تشعيع البزموت بالنيوترونات في مفاعل نووي، ثم يتم إنتاجه بتقنيات الفصل الكيميائي.

ما الخواص الكيميائية الأساسية للبولونيوم؟
يُظهِر البولونيوم عادةً حالة أكسدة +2، ويمكنه تكوين مركبات مختلفة، وتتأثر تفاعلاته بالتسخين الذاتي بسبب النشاط الإشعاعي.

ما الاستخدامات الشائعة للبولونيوم في الصناعة؟
يُستخدم في مزيلات الكهرباء الساكنة، وكمصدر للحرارة في المعدات الفضائية، وفي البطاريات النووية المتخصصة، مع وجود بروتوكولات أمان صارمة.

ما هي تدابير السلامة اللازمة عند التعامل مع البولونيوم؟
يتطلب التعامل مع البولونيوم معدات متخصصة ومختبرات محمية والالتزام بإرشادات السلامة الإشعاعية الصارمة لمنع التلوث.