89 Ac أكتينيوم 227*
أكتينيد المستوى الفرعي f الدورة 7 مشعة

أكتينيوم

Ac · العنصر 89 · أكتينيد

مشع للغاية، وأكثر إشعاعًا من الراديوم بـ150 مرة — يتوهج الأكتينيوم بلون أزرق شاحب في الظلام.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 227 u
التوزيع الإلكتروني[Rn] 6d¹ 7s²
88Ra كل العناصر الـ118 90Th

البنية

ذرة أكتينيوم

ليس مخططًا لنقاط على حلقات — بل عينة مونتِ كارلو من كثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل غلاف فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين لدالة الموجة، وهذا ما يجعل الترابط ممكنًا.

سحابة المدار

القيم المقاسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع أكتينيوم بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.

الفيزيائية

الكثافة 10.07 g/cm³ 65%
نقطة الانصهار 1323 K 58%
نقطة الغليان 3471 K 71%
الحرارة النوعية 0.12 J/g·K
الموصلية الحرارية 12 W/m·K 32%

الذرية

نصف القطر الذري 188 pm 74%
نصف القطر التساهمي 215 pm
نصف قطر فان دير فالس 247 pm

الإلكترونية

الكهروسلبية 1.1 10%
طاقة التأين 519.1 kJ/mol 7%
الألفة الإلكترونية —

الوجود

الوفرة في القشرة 0 mg/kg 0%

الهوية

الرمزAc
العدد الذري89
الكتلة الذرية227 u
الفئةأكتينيد
المستوى الفرعيf
البنية البلوريةمكعب متمركز الوجوه
حالات الأكسدة+3
سنة الاكتشاف1899
اكتشفهAndre-Louis Debierne

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق المقياس

ما حجم ذرة أكتينيوم؟

نصف القطر 188 pm — أي 0.188 nm، ولذلك فإن نحو 2.66 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.

المدى الحراري

صلب، سائل، غاز — ومتى

يكون أكتينيوم سائلًا ضمن مجال 2148 K، من 1323 K إلى 3471 K.

موضعه

موضعه في الجدول

تقع أكتينيوم في سلسلة أكتينيد، المطبوعة أسفل الشبكة الرئيسية.

عناصر الأكتينيدات الأخرى

90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 99Es 100Fm 101Md 102No 103Lr
جميع عناصر الأكتينيدات

القصة

ماهيّة أكتينيوم وكيف اكتشفناه

مشع للغاية، وأكثر إشعاعًا من الراديوم بـ150 مرة — يتوهج الأكتينيوم بلون أزرق شاحب في الظلام.

اكتشاف أكتينيوم

سباق الاكتشاف

اكتشف الأكتينيوم في عام 1899 على يد أندريه-لويس ديبيرن، وهو كيميائي فرنسي كان يعمل في مختبر ماري كوري بجامعة باريس. وكان ديبيرن يدرس المخلفات المشعة المتبقية بعد استخراج الراديوم والبولونيوم من خام البتشبلند. ولاحظ مادة مشعة جديدة تتصرف على نحو مختلف عن العناصر المعروفة، وأطلق عليها اسم "أكتينيوم" نسبةً إلى الكلمة اليونانية "aktinos" التي تعني شعاعًا أو حزمةً ضوئية.

اكتشاف مستقل

في عام 1902، اكتشف فريدريش أوسكار غيزل، وهو كيميائي ألماني، العنصر نفسه بصورة مستقلة أثناء عمله على مواد مشعة مشابهة. وفي البداية، حدث التباس حول ما إذا كان أكتينيوم ديبيرن و"الإيمانيوم" الذي اكتشفه غيزل عنصرًا واحدًا. وأكد التحليل العلمي في النهاية أنهما متماثلان، مع منح الأولوية إلى ديبيرن لعمله الأسبق.

مختبر ماري كوري

حدث الاكتشاف خلال العصر الذهبي لأبحاث النشاط الإشعاعي في مختبر ماري كوري الأسطوري. وكان ديبيرن يدرس الخليط المعقد من العناصر المشعة في مخلفات البتشبلند، مستخدمًا التقنيات المستحدثة لتحليل الاضمحلال الإشعاعي. وكان العمل شاقًا، إذ تطلب معالجة أطنان من خام اليورانيوم للحصول على كميات ضئيلة من المواد المشعة.

التوصيف الكيميائي

واجه الباحثون الأوائل صعوبة في توصيف الأكتينيوم كيميائيًا بسبب نشاطه الإشعاعي الشديد ونُدرته. وأسهم أوتو هان وليزه مايتنر إسهامًا كبيرًا في فهم خصائص الأكتينيوم في أوائل القرن العشرين. وحددا موضعه في الجدول الدوري وتعرّفا على نواتج اضمحلاله الإشعاعي.

الأثر العلمي

كان اكتشاف الأكتينيوم حاسمًا لفهم سلاسل الاضمحلال الإشعاعي، وساعد على إرساء أسس الكيمياء النووية. وكان أول عنصر فيما عُرف لاحقًا بسلسلة الأكتينيدات، مما فتح مجالًا جديدًا تمامًا في الكيمياء والفيزياء أدى في النهاية إلى الطاقة النووية والطب النووي.

الاستخدامات

استخدامات أكتينيوم

تطبيقات البحث النووي

يُستخدم الأكتينيوم بوصفه عنصرًا أساسيًا في الطب النووي المتقدم وتطبيقات البحث. ويُحدث نظيره الأكثر أهمية، Actinium-225، ثورةً في العلاج الموجَّه بجسيمات ألفا (TAT) لعلاج السرطان. يُصدر هذا النظير جسيمات ألفا عالية الطاقة يمكنها تدمير الخلايا السرطانية مع إحداث ضرر ضئيل بالأنسجة السليمة المحيطة، مما يجعله ذا قيمة كبيرة في علاج السرطانات النقيلية التي تقاوم العلاجات التقليدية.

إنتاج النظائر الطبية

يُنتج Actinium-225 في مفاعلات نووية متخصصة ومسرّعات جسيمات لتطبيقات دوائية. ويُربط النظير بجزيئات استهداف تبحث عن خلايا سرطانية محددة، فتوصّل جرعات إشعاعية قاتلة مباشرةً إلى الأورام. ويُظهر هذا النهج في الطب الدقيق نتائج ملحوظة في علاج أورام الغدد الصماء العصبية، وسرطان البروستاتا، وسرطان الدم.

البحث والتطوير

في مرافق البحث النووي، تُستخدم نظائر الأكتينيوم مصادرَ لدراسة عمليات اضمحلال ألفا والتفاعلات النووية. ويستخدم الباحثون مركبات الأكتينيوم لدراسة الخصائص الأساسية للنوى الثقيلة وتطوير مستحضرات صيدلانية إشعاعية جديدة. وتجعل خصائص اضمحلال العنصر الفريدة منه ذا قيمة في فهم الفيزياء النووية وتطوير التطبيقات الطبية.

الأجهزة العلمية

استُخدم Actinium-227 تاريخيًا مصدرًا للنيوترونات في الأجهزة العلمية وتطبيقات البحث. ويجعله عمر النصف الطويل (21.8 سنة) واضمحلاله القابل للتنبؤ مفيدًا لمعايرة معدات كشف الإشعاع ودراسة فيزياء النيوترونات. غير أن استخدامه أصبح أكثر تخصصًا وخضوعًا للتنظيم بسبب نشاطه الإشعاعي ومخاوف السلامة المرتبطة به.

التطبيقات النووية المستقبلية

يستكشف العلماء إمكانات الأكتينيوم في التقنيات النووية من الجيل التالي، بما في ذلك تصميمات المفاعلات المتقدمة وتطبيقات استكشاف الفضاء. وقد تؤدي خصائصه النووية الفريدة دورًا في تطوير دورات وقود نووي أكثر كفاءة ومصادر إشعاع متخصصة للبعثات الفضائية العميقة، حيث تكون مصادر الطاقة التقليدية غير عملية.

علاج السرطان

الاستخدام الحديث الأساسي للأكتينيوم هو العلاج الموجَّه بجسيمات ألفا (TAT) لعلاج السرطان. يُقرن Actinium-225 بأجسام مضادة وحيدة النسيلة أو ببتيدات تستهدف الخلايا السرطانية تحديدًا، فتوصّل جسيمات ألفا عالية الطاقة مباشرةً إلى الأورام. ويتميز هذا النهج بفاعلية خاصة ضد سرطانات الدم والأورام الصلبة النقيلية.

المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية

تطوّر شركات الأدوية عقاقير قائمة على الأكتينيوم لعلاج أنواع مختلفة من السرطان. وتجمع هذه المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية بين Actinium-225 وجزيئات الاستهداف لإنشاء علاجات دقيقة للسرطان. وتجري حاليًا تجارب سريرية لعلاجات تستهدف سرطان البروستاتا، وأورام الغدد الصماء العصبية، وسرطان الدم النقوي الحاد.

تطبيقات البحث

تستخدم مؤسسات البحث نظائر الأكتينيوم لدراسة عمليات الاضمحلال النووي، وتطوير علاجات طبية جديدة، وتعميق فهمنا لكيمياء العناصر الثقيلة. ويعمل العنصر نظامًا نموذجيًا لدراسة سلوك الأكتينيدات وتطوير تقنيات فصل العناصر المشعة الأخرى.

معايير المعايرة

بفضل اضمحلاله الإشعاعي القابل للتنبؤ، تُستخدم مركبات الأكتينيوم معاييرَ مرجعية لمعدات كشف الإشعاع وأجهزة قياس الجرعات. ويضمن ذلك دقة القياسات في الطب النووي، ومرافق البحث، وبرامج الوقاية من الإشعاع.

مصدره

الوجود الطبيعي

0 mg/kg من القشرة الأرضية · أوفر من 0% من العناصر

رواسب خام اليورانيوم

يوجد الأكتينيوم طبيعيًا بكميات ضئيلة ضمن خامات اليورانيوم، ولا سيما في البتشبلند والمعادن الأخرى الحاملة لليورانيوم. ويتكوّن جزءًا من سلسلة اضمحلال اليورانيوم-235، حيث يضمحل اليورانيوم-235 في النهاية لينتج Actinium-227. ويكون التركيز منخفضًا للغاية، وعادةً أقل من 0.2 جزء في التريليون في خامات اليورانيوم.

التوزيع العالمي

يمكن العثور على الأكتينيوم الطبيعي حيثما توجد رواسب اليورانيوم، بما في ذلك مواقع في كندا، وأستراليا، وكازاخستان، والنيجر، والولايات المتحدة. وتحتوي هضبة كولورادو، والدرع الكندي، ومقاطعات اليورانيوم الأفريقية على أعلى التراكيز الطبيعية، مع أن استخراجه من هذه المصادر غير عملي بسبب ضآلة الكميات الموجودة.

الإنتاج الاصطناعي

يُنتج تقريبًا كل الأكتينيوم المستخدم اليوم اصطناعيًا في المفاعلات النووية أو مسرّعات الجسيمات. ويُنتج Actinium-225 عادةً بقذف أهداف من الراديوم-226 بالنيوترونات، أو باستخراجه من اضمحلال الثوريوم-229. ويمكن إنتاج Actinium-227 بقذف الراديوم-226 بالنيوترونات في المفاعلات النووية.

موضعه في سلسلة الاضمحلال

يُعد Actinium-227 عضوًا في سلسلة اضمحلال اليورانيوم-235 (سلسلة الأكتينيوم)، بينما تُنتج نظائر الأكتينيوم الأخرى اصطناعيًا. وتبلغ الوفرة الطبيعية انخفاضًا شديدًا، حتى إنه كان أحد آخر العناصر الموجودة طبيعيًا التي اكتُشفت، كما أن العينات الطبيعية غير كافية للتطبيقات العملية.

تحديات الاستخراج

يُعد استخراج الأكتينيوم من المصادر الطبيعية صعبًا للغاية وغير مجدٍ اقتصاديًا بسبب ندرته وتعقيد الكيمياء اللازمة لفصله عن العناصر المشعة الأخرى. وتركّز أساليب الإنتاج الحديثة على الاصطناع النووي بدلًا من الاستخراج الطبيعي.

التعامل

السلامة

أكتينيوم مشع. لا يملك نظيرًا مستقرًا — تتحلل كل نواة. يتطلب التعامل معه تدريعًا وترخيصًا مناسبين.

نشاط إشعاعي شديد للغاية

تحذير: الأكتينيوم وجميع نظائره شديدة الإشعاع وتشكل مخاطر صحية جسيمة. ويمكن للإشعاع الصادر عن الأكتينيوم أن يسبب أضرارًا خلوية كبيرة، ولا سيما للحمض النووي، مما يؤدي إلى زيادة خطر الإصابة بالسرطان ومتلازمة الإشعاع الحادة عند التعرض لمستويات مرتفعة.

بروتوكولات التعامل

يجب التعامل مع الأكتينيوم فقط في مرافق إشعاعية متخصصة مزودة بأنظمة مناسبة للحجب والتهوية والاحتواء. ويحتاج العاملون إلى تدريب مكثف على السلامة الإشعاعية، ومراقبة شخصية لقياس الجرعات، ويجب أن يعملوا خلف حواجز من الرصاص أو الخرسانة. وغالبًا ما تكون معدات التعامل عن بُعد ضرورية.

مخاطر الاستنشاق والابتلاع

إن استنشاق مركبات الأكتينيوم أو ابتلاعها خطير للغاية. فقد يتراكم العنصر في العظام وأنسجة الكبد، مسببًا تعرضًا إشعاعيًا داخليًا طويل الأمد. وحتى الكميات المجهرية قد تشكل مخاطر صحية كبيرة بسبب الطاقة العالية لجسيمات ألفا المنبعثة أثناء الاضمحلال.

إجراءات الطوارئ الطبية

يتطلب التعرض المشتبه به للأكتينيوم عناية طبية فورية وعلاجًا متخصصًا في مرافق مجهزة لحالات الطوارئ الإشعاعية. ويجب اتباع إجراءات إزالة التلوث، كما أن المراقبة الصحية طويلة الأمد ضرورية بسبب احتمال ظهور آثار إشعاعية متأخرة.

إجابات سريعة

أسئلة شائعة عن أكتينيوم

ما هو أكتينيوم؟

أكتينيوم (رمزه Ac) هو العنصر 89 في الجدول الدوري، وينتمي إلى أكتينيد في الدورة 7. مشع للغاية، وأكثر إشعاعًا من الراديوم بـ150 مرة — يتوهج الأكتينيوم بلون أزرق شاحب في الظلام. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً، وهو مشع.

ما التوزيع الإلكتروني لـ أكتينيوم؟

التوزيع الإلكتروني للحالة الأرضية لـأكتينيوم هو [Rn] 6d¹ 7s²، ويشغل 7 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2.

ما نقطتا انصهار وغليان أكتينيوم؟

ينصهر أكتينيوم عند 1323 K (1049.9 °C) ويغلي عند 3471 K (3197.9 °C).

ما الكتلة الذرية لـ أكتينيوم؟

لا يملك أكتينيوم أي نظير مستقر، ولذلك لا يملك وزناً ذرياً معيارياً. والرقم المذكور، 227، هو العدد الكتلي لأطول نظائره المعروفة عمراً.

ما كثافة أكتينيوم؟

تبلغ كثافة أكتينيوم مقدار 10.07 g/cm³. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³، لذا تكون كتلة من أكتينيوم أثقل بنحو 10.1×.

ما الكهروسلبية لـ أكتينيوم؟

تبلغ كهروسلبية أكتينيوم وفق مقياس باولنغ 1.1. ويتراوح المقياس من 0.70 (الفرانسيوم، الأقل ميلاً إلى جذب الإلكترونات) إلى 3.98 (الفلور، الأكثر ميلاً). تعني قيمة كهذه الانخفاض أنه يمنح إلكتروناته الخارجية بسهولة، مكوِّنًا أيونات موجبة.

من اكتشف أكتينيوم ومتى؟

اكتُشف أكتينيوم في 1899 على يد Andre-Louis Debierne. سُمّي على اسم aktis باليونانية، وتعني «شعاع».

ما مدى وفرة أكتينيوم على الأرض؟

لا يوجد أكتينيوم طبيعيًا على الأرض بأي كمية تُذكر — بل يُنتج في مفاعل أو مُسرّع.

هل أكتينيوم مشع؟

نعم. لا يوجد لـ أكتينيوم أي نظير مستقر — إذ تتحلل كل نواته. توجد كميات ضئيلة منه طبيعيًا بوصفها نواتج اضمحلال العناصر الأثقل.

→ السابق Ra راديوم العنصر 88 · فلز قلوي ترابي التالي ← Th ثوريوم العنصر 90 · أكتينيد