تينيسين خواص العنصر واستخداماته
الوصف
التينيسين (Ts) هو عنصر اصطناعي فائق الثقل وعالي الإشعاع، رقمه الذري 117. وهو أحد أحدث الإضافات إلى الجدول الدوري، ويحتل مكانة أساسية في الأبحاث النووية الحديثة. ويتواجد التينيسين للحظات في أجزاء من الثانية قبل أن يضمحل إلى عناصر أخف وزناً، لكن استحداثه يمثل طفرة في البحث الحديث عن النوى فائقة الثقل.
التاريخ والتسمية
تم توليفالتينيسين لأول مرة في عام 2010 من خلال جهد مشترك بين علماء روس وأمريكيين من المعهد المشترك للبحوث النووية (JINR) في دوبنا بروسيا ومختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) في تينيسي بالولايات المتحدة الأمريكية. واستهدفت التجربة البركليوم-249 (²⁴⁹Bk) مع أيونات الكالسيوم-48 (²⁴⁸⁸Ca) لإنتاج ذرات التنيسين-294.
وتحللت الذرات الجديدة على الفور تقريباً، لكن انبعاثات جسيمات ألفا المميزة لها كانت دليلاً على وجود العنصر 117.
وفي عام 2016، اعترف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) رسمياً بهذا الاكتشاف ووافق على تسمية "تينيسين"، تيمناً بولاية تينيسي الأمريكية، تكريماً لمساهمات ORNL وجامعة فاندربيلت وجامعة تينيسي في البحث واكتشاف العناصر فائقة الثقل.
الخواص الذرية والفيزيائية
الخاصية |
القيمة (متوقعة أو مرصودة) |
العدد الذري |
117 |
الرمز |
ت |
المجموعة / الدورة |
17 / 7 |
فئة العنصر |
الهالوجين (متوقع) |
الكثافة (متوقعة) |
~حوالي 7.2 جم/سم مكعب |
نقطة الانصهار (تقديرية) |
~350-500°C |
درجة الغليان (تقديرية) |
~610-780°C |
النظير الأكثر استقرارًا |
تس-294 |
نصف العمر الافتراضي |
~حوالي 20 ميلي ثانية |
من المتوقع أن يتصرف التينيسين كهالوجين معدني أو شبه معدني، على عكس نظائره الأخف مثل الكلور أو اليود. تشير النماذج النظرية إلى أن التأثيرات النسبية - بسبب السرعة العالية للإلكترونات الداخلية - قد تضفي عليه طابعاً لا فلزياً أضعف وربما ميولاً للترابط الفلزي.
وصف الخواص الكيميائية
نتيجة لعمره النصفي القصير للغاية وقلة إنتاجه لم يتم إجراء أي تجربة كيميائية فعلية على التنيسين. ومع ذلك، تعطي الكيمياء الحسابية والاتجاهات الدورية نظرة ثاقبة لسلوكه المحتمل:
-تشابه المجموعة: يقع التينيسين في المجموعة 17 (الهالوجينات)، ومن المتوقع أن يُظهر بعض التشابه التفاعلي مع الأستاتين (At)، وهو أكبر الهالوجينات التي تحدث بشكل طبيعي.
- حالات الأكسدة: حالات التأكسد المحسوبة هي -1 و1+1 و+3، والتي يجب أن تكون 1+1 و+3 منها أكثر استقرارًا بسبب تأثيرات التثبيت النسبية.
- التفاعل الكيميائي: يمكن أن يعطي مركبات بسيطة مثل كلوريد التينيسين (TsCl) وفلوريد التينيسين (TsF)، ولكن لم يتم إثبات أي من هذه المركبات تجريبياً.
الإنتاج والتخليق
يعد تخليق التينيسين إنجازًا علميًا رائعًا يتضمن مسرعات الجسيمات والأهداف المشعة وتكنولوجيا الحزمة الأيونية المتطورة.
يتضمن التخليق الخطوات الرئيسية التالية:
1. تحضير الهدف: يتم ترسيب طبقة رقيقة من البركليوم-249، الذي يتم تحضيره في مفاعل النظائر المشعة عالية التدفق في مختبر ORNL، على رقاقة من التيتانيوم.
2. القصف بالأيونات: يتم تسريع شعاع الكالسيوم-48 إلى طاقة عالية وقصفه على هدف البركليوم.
3. الاندماج النووي: يؤدي تصادم النوى في بعض الأحيان إلى تكوين نواة مركب فائق الثقل (تينيسين)، والتي تطلق نيوترونات وتتحلل على الفور تقريباً.
4. الكشف: تقيس أجهزة الكشف المصممة بعناية سلسلة اضمحلال ألفا لتأكيد وجود العنصر الجديد.
وبسبب انخفاض مردودها - عدد قليل من الذرات في كل تجربة - وسرعة اضمحلالها السريع، تتطلب كل عملية رصد دقة عالية وتعاوناً عالمياً.
التطبيقات والأهمية العلمية
إن عمر النصف القصير لعنصر التينيسين وإنتاجه الدقيق يستبعدان أي استخدامات صناعية أو تجارية، لكن تأثيره العلمي هائل:
- دراسات البنية النووية: تُمكِّن دراسة التنيسين الفيزيائيين من مراقبة سلوك البروتونات والنيوترونات في المنطقة فائقة الثقل في الجدول الدوري.
- التأكيد النظري: يؤكد اكتشافه تنبؤات نموذج الغلاف النووي والبحث عن "جزيرة الاستقرار"، وهي منطقة نظرية قد يكون للعناصر فائقة الثقل فيها فترات نصف عمر أطول.
- التطور التكنولوجي: أثرت المعدات والأساليب التي تم تطويرها لإنتاج التنين - مثل إعداد الهدف المتقدم، ومعالجة شعاع الجسيمات، وتكنولوجيا الكاشف - على التطورات في الطب النووي وعلوم المواد وفيزياء المعجلات. لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).
الأسئلة المتداولة
ما هو التينيسين؟
تينيسين (Ts) هو عنصر مشع اصطناعي رقمه الذري 117، ينتج عن تفاعلات اندماج نووي عالي الطاقة لنظائر البركليوم والكالسيوم.
لماذا سُمِّيَ تينيسين؟
سُمي هذا العنصر على اسم ولاية تينيسي الأمريكية تقديراً للدور الرئيسي الذي لعبته مؤسساتها البحثية في اكتشافه.
كيف يُصنع التينيسين؟
يتم تصنيعه عن طريق قصف أهداف من البركليوم-249 بأيونات الكالسيوم-48 في مسرع الجسيمات، مما ينتج عنه عدد قليل من الذرات في كل مرة.
ما هي خواصه الكيميائية؟
من المتوقع أن يتصرف مثل الهالوجين الثقيل، ربما يكون معدني الطابع، مع حالات الأكسدة -1 و +1 و +3.
هل يمتلك التينيسين أي تطبيقات صناعية مفيدة؟
لا توجد تطبيقات مفيدة حتى الآن بسبب عدم استقراره، لكن تركيبه يقود التكنولوجيا في العلوم النووية والأجهزة عالية الدقة.
ما فائدة دراسة التينيسين؟
تزيد من فهم استقرار العناصر فائقة الثقل والقوى النووية والتأثيرات النسبية على السلوك الكيميائي.