107 Bh بوريوم 272*
فلز انتقالي المستوى الفرعي d الدورة 7 المجموعة 7 مشعة اصطناعي

بوريوم

Bh · العنصر 107 · فلز انتقالي

عنصر فائق الثقل، تتصرف كيمياؤه، التي اختُبرت ذرةً واحدةً في كل مرة، وفق ما هو متوقع للمجموعة 7.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 272 u
التوزيع الإلكتروني[Rn] 5f¹⁴ 6d⁵ 7s²
106Sg كل العناصر الـ118 108Hs

البنية

ذرة بوريوم

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 بوريوم بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.

الفيزيائية

الكثافة 37.1 g/cm³~ 98%
نقطة الانصهار —
نقطة الغليان —
الحرارة النوعية —
الموصلية الحرارية —

الذرية

نصف القطر الذري 247 pm~ 85%
نصف القطر التساهمي 141 pm~
نصف قطر فان دير فالس 247 pm~

الإلكترونية

الكهروسلبية —
طاقة التأين 742.9 kJ/mol~ 60%
الألفة الإلكترونية —

الوجود

الوفرة في القشرة 0 mg/kg 0%

الهوية

الرمزBh
العدد الذري107
الكتلة الذرية272 u
الفئةفلز انتقالي
المستوى الفرعيd
البنية البلوريةunknown
حالات الأكسدة+7
سنة الاكتشاف1981
اكتشفهGSI Darmstadt

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 بوريوم؟

نصف القطر 247 pm — أي 0.247 nm، ولذلك فإن نحو 2.02 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.

المدى الحراري

صلب، سائل، غاز — ومتى

لم تُقَس أيٌّ من الحالتين الانتقاليتين لـ بوريوم — إذ لم توجد قط ذرات كافية منه في الوقت نفسه.

موضعه

موضعه في الجدول

تقع بوريوم في الدورة 7، والمجموعة 7. تشترك جميع العناصر في المجموعة 7 في العدد نفسه من الإلكترونات الخارجية، ولذلك تتصرف بطريقة متشابهة جدًا.

عناصر الفلزات الانتقالية الأخرى

21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru
جميع عناصر الفلزات الانتقالية

القصة

ماهيّة بوريوم وكيف اكتشفناه

عنصر فائق الثقل، تتصرف كيمياؤه، التي اختُبرت ذرةً واحدةً في كل مرة، وفق ما هو متوقع للمجموعة 7.

اكتشاف بوريوم

خُلّق بوريوم للمرة الأولى عام 1981 على يد فريق من العلماء الألمان بقيادة Peter Armbruster وGottfried Münzenberg في مركز GSI Helmholtz لأبحاث الأيونات الثقيلة في دارمشتات بألمانيا، باستخدام تكنولوجيا متقدمة لمسرعات الأيونات الثقيلة. وتضمن الاكتشاف قذف أهداف من البزموت-209 بأيونات من الكروم-54 سُرّعت إلى طاقات عالية للغاية، مما أدى إلى إنشاء بوريوم-262 من خلال تفاعلات الاندماج النووي. واستخدم الفريق الألماني معدات كشف متطورة لتحديد بصمات التحلل المميزة لذرات بوريوم، مؤكدًا إنشاء العنصر 107 من خلال التحليل الدقيق لسلاسل التحلل المشع. وأُطلق على العنصر في البداية الاسم المؤقت "unnilseptium"، الذي يعني "واحد-صفر-سبعة" باللاتينية، وفقًا لاتفاقيات التسمية المنهجية للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) للعناصر غير المكتشفة. واقترح فريق البحث الألماني اسم "bohrium" تكريمًا للفيزيائي الدنماركي Niels Bohr، الذي قدم إسهامات أساسية في النظرية الذرية وميكانيكا الكم. غير أن تسمية العنصر 107 أصبحت موضع جدل عندما ادعى فريق سوفييتي في المعهد المشترك للأبحاث النووية في دوبنا أنه خلّق العنصر في وقت أبكر، عام 1976، واقترح اسم "nielsbohrium". واستمر النزاع حول الأولوية والتسمية سنوات، إذ قدم الفريقان أدلة على ادعاءاتهما، وقيّم المجتمع العلمي البيانات التجريبية بعناية. واعترف IUPAC في النهاية بادعاء الفريق الألماني استنادًا إلى جودة أدلته التجريبية وقابليتها للتكرار، واعتمد رسميًا اسم "bohrium" والرمز "Bh" عام 1997. ومثّل اكتشاف بوريوم إنجازًا مهمًا في أبحاث العناصر فائقة الثقل، إذ أظهر القدرة على إنشاء العناصر وتحديدها عند الحدود القصوى للاستقرار النووي. وشمل الجهد التعاوني مؤسسات متعددة ومثّل سنوات من التطور التقني في فيزياء المسرعات وطرائق الكشف النووي. ومهّد هذا الاكتشاف الطريق لتخليق عناصر أثقل، وعزّز فهمنا للحدود الأساسية للبنية الذرية.

الاستخدامات

استخدامات بوريوم

بوريوم، بوصفه عنصرًا فائق الثقل اصطناعيًا قصير العمر للغاية، إذ يُقاس عمر النصف له بالثواني، لا يملك حاليًا تطبيقات عملية خارج نطاق البحث العلمي الأساسي. يوجد العنصر حصريًا من أجل تعزيز فهمنا للفيزياء النووية والبنية الذرية والحدود النظرية للمادة. تستخدم مرافق البحث بوريوم لدراسة خصائص العناصر فائقة الثقل واختبار التنبؤات النظرية حول الاستقرار النووي و"جزيرة الاستقرار" المقترحة، حيث قد تتمتع بعض النوى فائقة الثقل بأعمار نصف أطول. ويُعد العنصر حالة اختبار مهمة للنماذج النووية التي تتنبأ بسلوك المادة في الظروف القصوى، مما يساعد العلماء على فهم كيفية تفاعل البروتونات والنيوترونات في النوى شديدة الثقل. ويسهم بحث بوريوم في معرفتنا ببنية الأغلفة النووية والأعداد السحرية التي تحدد الاستقرار النووي، مقدمًا رؤى قد تؤدي إلى اكتشاف عناصر فائقة الثقل أطول عمرًا. وتساعد دراسة الخصائص الكيميائية لبوريوم، رغم صعوبتها الشديدة بسبب قصر عمر النصف، على التحقق من التنبؤات النظرية حول كيفية تصرف العناصر فائقة الثقل كيميائيًا وموضعها في الجدول الدوري. ولهذا البحث آثار في فهم الحدود الأساسية للبنية الذرية وما إذا كانت هناك عناصر فائقة الثقل مستقرة قد تمتلك خصائص مفيدة للتقنيات المستقبلية. وقد أسهمت التقنيات المطورة للكشف عن بوريوم ودراسته في تقدم أجهزة ومنهجيات الفيزياء النووية، مما ساعد على تحسين قدرات كشف الجسيمات والتحليل النووي. ورغم أن بوريوم نفسه لا يملك تطبيقات عملية حالية، فإن المعرفة المكتسبة من دراسته تسهم في أبحاث الفيزياء النووية التي تقوم عليها تقنيات مهمة عديدة، منها الطاقة النووية والنظائر الطبية وعلوم المواد. وقد تظهر تطبيقات مستقبلية إذا اكتُشفت نظائر أطول عمرًا لبوريوم أو لعناصر فائقة الثقل مرتبطة به، مما قد يوفر خصائص فريدة لتطبيقات تقنية متخصصة. كما تسهم دراسة العنصر في فهمنا للتخليق النووي النجمي والعمليات التي تُنشئ العناصر الثقيلة في الكون.

لا يملك بوريوم تطبيقات عملية في الحياة اليومية أو الصناعة بسبب قصر عمر النصف الشديد والكميات الضئيلة جدًا التي يمكن إنتاجها في مسرعات الجسيمات. ويُستخدم العنصر حصريًا في أبحاث الفيزياء النووية المتقدمة في المؤسسات العلمية الكبرى المجهزة بمسرعات الأيونات الثقيلة. وتدرس مختبرات البحث بوريوم لفهم الخصائص الأساسية للعناصر فائقة الثقل واختبار النماذج النظرية للبنية النووية. ويعمل العنصر معيارًا للتحقق من النماذج الحاسوبية التي تتنبأ بسلوك المادة عند أقصى قيم الكتلة الذرية. ويستخدم الفيزيائيون النوويون أبحاث بوريوم لاستكشاف "جزيرة الاستقرار" النظرية، حيث قد تمتلك العناصر فائقة الثقل أعمار نصف أطول وخصائص مفيدة محتملة. وتسهم دراسة بوريوم في تطوير تكنولوجيا مسرعات الجسيمات وطرائق الكشف المستخدمة لدراسة الأحداث النووية النادرة. وتستخدم المؤسسات التعليمية بوريوم مثالًا تعليميًا على الفيزياء النووية الحديثة والسعي المستمر لفهم حدود البنية الذرية. وتعتمد المنشورات العلمية وقواعد البيانات على أبحاث بوريوم لتحديث النماذج النظرية للفيزياء والكيمياء النوويتين وتحسينها. وتدرس التعاونات الدولية بوريوم لتعزيز الفهم العالمي لتخليق العناصر فائقة الثقل وخصائصها. ويبرهن اكتشاف العنصر ودراسته على قدرات مرافق الفيزياء النووية الحديثة والتعاون العلمي الدولي. ورغم عدم إمكانية استخدام بوريوم عمليًا، فإن البحث في خصائصه يطور العلم الأساسي الذي تقوم عليه تقنيات نووية عديدة. وتسهم المنهجيات المطورة لأبحاث بوريوم في تحسين الطب النووي والطاقة النووية وعلوم المواد من خلال فهم أفضل للعمليات النووية.

مصدره

الوجود الطبيعي

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

لا يوجد بوريوم طبيعيًا على الأرض، ويجب إنشاؤه اصطناعيًا في مسرعات الجسيمات من خلال تفاعلات الاندماج النووي، مما يجعله من أندر المواد التي يمكن إنتاجها بالتكنولوجيا البشرية. يُصنّع العنصر بقذف نوى هدف ثقيلة بنوى مقذوفة أخف عند طاقات عالية للغاية، وعادةً باستخدام أهداف من البزموت-209 ومقذوفات من الكروم-54 لإنشاء بوريوم-262 من خلال الاندماج النووي. ويتطلب إنتاج بوريوم مرافق متطورة لمسرعات الجسيمات، قادرة على تسريع الأيونات إلى طاقات دقيقة وتوجيهها نحو المواد الهدف بدقة استثنائية. ولا يمكن إنتاج سوى بضع ذرات من بوريوم في كل مرة، حتى باستخدام أكثر تقنيات المسرعات تقدمًا، مما يجعل تراكم كميات قابلة للقياس من العنصر مستحيلًا. أما النظير الأكثر استقرارًا المعروف، بوريوم-270، فعمر النصف له نحو 61 ثانية، أي إن نصف أي عينة سيتحلل خلال نحو دقيقة واحدة من إنشائها. وتمتلك نظائر بوريوم الأخرى أعمار نصف أقصر، إذ لا يدوم بعضها سوى ميلي ثوانٍ قبل أن يخضع للتحلل المشع. وتعني ندرة العنصر الشديدة أن جميع أبحاث بوريوم يجب أن تُجرى على ذرات فردية أو أعداد صغيرة جدًا من الذرات، مما يتطلب معدات كشف شديدة الحساسية. ولا توجد مرافق إنتاج بوريوم إلا في عدد قليل من المواقع حول العالم، منها مركز GSI Helmholtz لأبحاث الأيونات الثقيلة في ألمانيا ومختبر RIKEN في اليابان. وتعني الطبيعة الاصطناعية لبوريوم أنه لا يملك توزيعًا جيولوجيًا أو مستودعات طبيعية، ولا يوجد إلا في البيئة المضبوطة لمختبرات الفيزياء النووية. وتساوي التراكيز البيئية لبوريوم صفرًا تقريبًا، إذ لا يستطيع العنصر البقاء في الطبيعة بسبب تحلله المشع السريع. وتكون الكمية الإجمالية من بوريوم التي أنتجتها البشرية صغيرة جدًا بحيث يتعذر رؤيتها بالعين المجردة، وربما تمثل بضعة آلاف من الذرات أُنشئت على مدى عقود من البحث. وقد يزداد الإنتاج مستقبلًا مع تقدم تكنولوجيا المسرعات، لكن من المرجح أن يظل بوريوم من أندر المواد المعروفة للعلم.

التعامل

السلامة

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

يفرض بوريوم تحديات فريدة على صعيد السلامة بسبب نشاطه الإشعاعي الشديد، رغم أن الخطر الأساسي لا يأتي من العنصر نفسه، بل من الإشعاع عالي الطاقة والعمليات النووية الداخلة في إنتاجه ودراسته. ويتطلب النشاط الإشعاعي الشديد للعنصر بروتوكولات متخصصة للسلامة الإشعاعية وأنظمة احتواء مصممة للتعامل مع المواد شديدة النشاط الإشعاعي في بيئات البحث. ويجب على العاملين مع بوريوم ارتداء معدات مناسبة لمراقبة الإشعاع واتباع بروتوكولات صارمة لتقليل التعرض للإشعاع المؤين. ويعني قصر عمر النصف لبوريوم أن العينات تتحلل سريعًا إلى عناصر مشعة أخرى، مما يُنشئ مزيجًا معقدًا من نواتج التحلل التي تتطلب مراقبة واحتواءً دقيقين. ويجب تجهيز مرافق إنتاج بوريوم بوسائل متطورة للحماية من الإشعاع وأنظمة للتهوية وقدرات لإدارة النفايات مصممة للمواد شديدة النشاط الإشعاعي. ويتمثل مصدر القلق الأساسي على السلامة ليس في التلامس المباشر مع ذرات بوريوم، التي توجد بكميات صغيرة للغاية بحيث تكاد تكون مهملة، بل في التعرض لحقول الإشعاع الشديدة المرتبطة بإنتاجه وتحلله. ويجب أن يخضع العاملون في مرافق أبحاث بوريوم لتدريب متخصص على السلامة الإشعاعية وإجراءات الاستجابة للطوارئ المتعلقة بحوادث المواد المشعة. وتتطلب بيئة البحث مراقبة مستمرة لمستويات الإشعاع والالتزام الصارم بمبادئ ALARA، أي إبقاء التعرض للإشعاع عند أدنى مستوى يمكن تحقيقه بصورة معقولة. ويجب وضع إجراءات طوارئ للحوادث المحتملة التي تنطوي على تلوث مشع أو أعطال في المعدات داخل مرافق المسرعات. وتتطلب نواتج النفايات الناتجة عن أبحاث بوريوم تخزينًا ومراقبة طويلَي الأمد بسبب وجود نواتج تحلل مشعة متنوعة ذات أعمار نصف مختلفة. وتعني الكميات الضئيلة جدًا من بوريوم المنتجة أن السمية الكيميائية التقليدية ليست مصدر قلق مهمًا، لكن السلامة الإشعاعية تظل أولوية قصوى. وعادةً ما تُستبعد النساء الحوامل والأفراد الذين تقل أعمارهم عن 18 عامًا من المناطق التي تُجرى فيها أبحاث بوريوم بسبب زيادة حساسيتهم للإشعاع.

إجابات سريعة

أسئلة شائعة عن بوريوم

ما هو بوريوم؟

بوريوم (رمزه Bh) هو العنصر 107 في الجدول الدوري، وينتمي إلى فلز انتقالي في الدورة 7 والمجموعة 7. عنصر فائق الثقل، تتصرف كيمياؤه، التي اختُبرت ذرةً واحدةً في كل مرة، وفق ما هو متوقع للمجموعة 7. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً، وهو مشع.

ما التوزيع الإلكتروني لـ بوريوم؟

التوزيع الإلكتروني للحالة الأرضية لـبوريوم هو [Rn] 5f¹⁴ 6d⁵ 7s²، ويشغل 7 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 32, 32, 13, 2.

ما الكتلة الذرية لـ بوريوم؟

لا يملك بوريوم أي نظير مستقر، ولذلك لا يملك وزناً ذرياً معيارياً. والرقم المذكور، 272، هو العدد الكتلي لأطول نظائره المعروفة عمراً.

ما كثافة بوريوم؟

يُتوقع أن تبلغ كثافة بوريوم نحو 37.1 g/cm³، مع أنه لم تُصنع قط عينة كبيرة بما يكفي لوزنها. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³ للمقارنة.

من اكتشف بوريوم ومتى؟

اكتُشف بوريوم في 1981 على يد GSI Darmstadt. سُمّي على اسم niels Bohr.

ما مدى وفرة بوريوم على الأرض؟

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

هل بوريوم مشع؟

نعم. لا يوجد لـ بوريوم أي نظير مستقر — إذ تتحلل كل نواته. لا يوجد في الطبيعة بكميات قابلة للاستخدام، ويجب تصنيعه.

→ السابق Sg سيبورجيوم العنصر 106 · فلز انتقالي التالي ← Hs هاسيوم العنصر 108 · فلز انتقالي