97 Bk بركليوم 247*
أكتينيد f-block Period 7 Radioactive Synthetic

بركليوم

Bk · Element 97

Made in nanogram quantities and used mainly as a target for creating even heavier elements.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 247 u
ELECTRON CONFIGURATION [Rn] 5f⁹ 7s²
96Cm All 118 98Cf

البنية

ذرة بركليوم

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع بركليوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 14.78 g/cm³ 80%
نقطة الانصهار 1323 K 58%
نقطة الغليان 2900 K 58%
الحرارة النوعية —
التوصيل الحراري 10 W/m·K 24%

ذرية

نصف القطر الذري 244 pm 79%
نصف القطر التساهمي 168 pm~
نصف قطر فان دير فالس 244 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 1.3 30%
طاقة التأين 598.2 kJ/mol 32%
الألفة الإلكترونية —

الوفرة

الوفرة في القشرة 0 mg/kg 0%

الهوية

الرمزBk
العدد الذري97
الكتلة الذرية247 u
الفئةأكتينيد
المستوى الفرعيf
البنية البلوريةسداسي محكم التراص
حالات الأكسدة+3, +4
الاكتشاف1949
اكتشفهThompson, Ghiorso & Seaborg

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

الحجم، وفق مقياس

How big is a بركليوم atom?

Radius 244 pm — that is 0.244 nm, so about 2049 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

بركليوم is liquid over a 1577 K window, from 1323 K to 2900 K.

موضعه

موضعه في الجدول

بركليوم sits in the actinide series, printed below the main grid.

OTHER الأكتينيدات

89Ac 90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm 98Cf 99Es 100Fm 101Md 102No 103Lr
All الأكتينيدات

القصة

ما هو بركليوم، وكيف اكتشفناه

Made in nanogram quantities and used mainly as a target for creating even heavier elements.

The discovery of بركليوم

فريق اكتشاف مختبر Berkeley

اكتُشف البركليوم في 19 ديسمبر 1949 في جامعة كاليفورنيا، Berkeley، على يد فريق بارع من الكيميائيين النوويين الذين كانوا ينشئون منهجياً عناصر جديدة تتجاوز اليورانيوم.

فريق الاكتشاف

ضم فريق اكتشاف البركليوم بعض أبرز العلماء النوويين في القرن 20:

  • Glenn T. Seaborg - قائد الفريق والفائز بجائزة نوبل، الذي اكتشف العديد من العناصر عبر اليورانيوم
  • Stanley G. Thompson - خبير في كيمياء الأكتينيدات والفصل الكيميائي الإشعاعي
  • Albert Ghiorso - مصمم بارع للأجهزة وفيزيائي نووي
  • Kenneth Street Jr. - كيميائي إشعاعي متخصص في تحديد العناصر الثقيلة

تجربة السيكلوترون ذي الـ60 بوصة

استُخدم في الاكتشاف سيكلوترون Berkeley ذي الـ60 بوصة، وكان أحد أقوى مسرعات الجسيمات في عصره:

  • المادة المستهدفة: Americium-241 (لم يتوفر سوى 1 ميكروغرام!)
  • المقذوف: نوى Helium-4 (جسيمات ألفا) سُرّعت إلى 35 MeV
  • التفاعل النووي: Am-241 + α → Bk-243 + 2 نيوترونات
  • الكشف: جرى التعرف إليه من خلال نمط اضمحلال ألفا المميز

تحدي التحديد

تطلب تأكيد اكتشاف البركليوم مهارة استثنائية:

  • كميات ضئيلة: أُنتجت بضعة آلاف من الذرات فقط
  • عمر النصف القصير: يتحلل Bk-243 بعمر نصف يبلغ 4.5 ساعة
  • الفصل الكيميائي: مُيّز من الأكتينيدات الأخرى باستخدام كروماتوغرافيا التبادل الأيوني
  • مطيافية ألفا: أكد التوقيع الفريد لطاقة جسيمات ألفا العنصر الجديد

الأثر العلمي

كان اكتشاف البركليوم ثورياً من الناحية العلمية لأنه:

  • أكد التنبؤات المتعلقة ببنية سلسلة الأكتينيدات
  • أثبت إمكانية إنشاء عناصر أثقل من النبتونيوم بطريقة منهجية
  • تحقق من النماذج النظرية لبنية القشرة النووية
  • فتح طرقاً لاكتشاف عناصر أثقل من ذلك

التقدير والإرث

حظي عمل فريق الاكتشاف بتكريمات عديدة:

  • جائزة نوبل في الكيمياء (1951): Glenn Seaborg لاكتشافات العناصر عبر اليورانيوم
  • تسمية العنصر: سُمّي نسبةً إلى Berkeley، California، حيث اكتُشف
  • الإرث العلمي: رسّخ Berkeley Lab مركزاً رائداً عالمياً لأبحاث العناصر فائقة الثقل

الاستخدامات

فيما يُستخدم بركليوم

تطبيقات البحث

يمثل البركليوم إحدى أكثر الجبهات تحدياً في البحوث النووية، مع تطبيقات تدفع حدود علم الذرة وفهمنا للمادة نفسها.

أبحاث الفيزياء النووية

يُستخدم البركليوم خطوةً أساسية في تخليق العناصر الأثقل. ويُستخدم نظير Bk-249 مادةً مستهدفةً في مسرعات الجسيمات لإنشاء العنصر 117 (تينيسين) وما بعده. وتساعد هذه التجارب العلماء على فهم «جزيرة الاستقرار» النظرية، وهي منطقة متوقعة قد توجد فيها العناصر فائقة الثقل لفترات أطول.

دراسات كيمياء الأكتينيدات

على الرغم من ندرته، يوفر البركليوم رؤى فريدة حول كيمياء الأكتينيدات. ويدرس الباحثون حالات أكسدته (بشكل أساسي +3 و+4) لفهم سلوك الإلكترون في سلسلة المدار 5f. وتُعد هذه الدراسات أساسية لتطوير نظريات جديدة حول كيمياء العناصر الثقيلة والتنبؤ بخصائص العناصر غير المكتشفة.

أدوات البحث التعليمية

تُستخدم نظائر البركليوم أدواتٍ تعليميةً في مقررات الكيمياء النووية المتقدمة، لمساعدة الطلاب على فهم:

  • عمليات اضمحلال ألفا والاستقرار النووي
  • آليات التقاط الإلكترون
  • تكوّن الأيونات المعقدة في محاليل الأكتينيدات
  • تقنيات الفصل الكيميائي الإشعاعي

التطوير التقني

يسهم البحث باستخدام البركليوم في تطوير تقنيات نووية متقدمة، بما في ذلك تحسين أساليب:

  • فصل النظائر وتنقيتها
  • معايرة معدات الكشف عن الإشعاع
  • تقنيات معالجة النفايات النووية
  • النمذجة النظرية للعمليات النووية

التطبيقات المستقبلية

على الرغم من اقتصار استخدامه حالياً على البحث، قد تسهم دراسات البركليوم في نهاية المطاف في:

  • تطوير تقنيات جديدة للطاقة النووية
  • تطبيقات علم المواد المتقدمة
  • تحسين فهم التخليق النووي النجمي
  • تجارب الجيل التالي في فيزياء الجسيمات

تطبيقات بحثية محدودة

لا توجد للبركليوم تطبيقات تجارية بسبب ندرته الشديدة، وعمر النصف القصير، والنشاط الإشعاعي المرتفع. وتقتصر جميع الاستخدامات على مرافق البحث النووي المتخصصة.

الاستخدامات البحثية الأساسية

  • المادة المستهدفة: يُستخدم Bk-249 هدفاً في مسرعات الجسيمات لتخليق العناصر فائقة الثقل مثل تينيسين (العنصر 117)
  • الدراسات النووية: بحث الخصائص النووية، وأنماط الاضمحلال، وأنماط الاستقرار في سلسلة الأكتينيدات
  • البحث الكيميائي: دراسات كيمياء الأكتينيدات، وحالات الأكسدة، وتكوّن الأيونات المعقدة
  • معايير المعايرة: يُستخدم بكميات ضئيلة للغاية لمعايرة معدات الكشف الحساسة عن الإشعاع

التطبيقات الأكاديمية

  • أبحاث الدراسات العليا: دراسات متقدمة في برامج الكيمياء والفيزياء النووية
  • العمل النظري: التحقق من النماذج النووية والاتجاهات الدورية في العناصر فائقة الثقل
  • العروض التعليمية: توضيح مفاهيم الاستقرار النووي والاضمحلال المشع

التطبيقات التحليلية

تُستخدم نظائر البركليوم مواد مرجعية من أجل:

  • معايرة مطيافية الكتلة
  • تقنيات التحليل الكيميائي الإشعاعي
  • قياسات المقاطع العرضية للتفاعلات النووية
  • معايير مطيافية ألفا

حجم الإنتاج: لم يُنتَج من البركليوم حتى الآن سوى كميات بالميكروغرام، مما يجعله إحدى أندر المواد على الأرض. ويُقاس الإنتاج العالمي السنوي بالنانوجرامات.

مصدره

وجوده الطبيعي

0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements

عنصر اصطناعي بالكامل

لا يوجد البركليوم طبيعياً على الأرض، بل يجب إنشاؤه اصطناعياً في المفاعلات النووية أو مسرعات الجسيمات. وهو يمثل قدرة البشرية على إنشاء أشكال جديدة من المادة لا وجود لها في الطبيعة.

طرق الإنتاج

الإنتاج في المفاعل النووي: تتضمن الطريقة الأساسية قذف الأمريسيوم-241 بالنيوترونات في مفاعلات نووية ذات تدفق نيوتروني عالٍ:

  • Am-241 + نيوترون → Am-242 → Cm-242 (اضمحلال بيتا)
  • Cm-242 + نيوترون → Cm-243 + نيوترون → Cm-244
  • يؤدي التقاط النيوترونات الإضافي واضمحلال بيتا في النهاية إلى Bk-249

التخليق باستخدام مسرع الجسيمات: طريقة بديلة تستخدم قذف الأيونات الثقيلة:

  • قذف أهداف الكوريوم بجسيمات ألفا
  • Cm-245 + α → Bk-249 + نيوترونات
  • يتطلب ذلك تحكماً دقيقاً في الطاقة وأنظمة كشف متطورة

العزل والتنقية

يُعد فصل البركليوم بالغ الصعوبة بسبب:

  • الكيمياء المتشابهة: خصائص كيميائية شبه مطابقة لخصائص الأكتينيدات الأخرى
  • الكميات الضئيلة: لا تُنتج سوى كميات بالميكروغرام خلال أشهر من تشغيل المفاعل
  • عمر النصف القصير: تتحلل معظم النظائر خلال أيام إلى أشهر
  • المخاليط المعقدة: يتكوّن إلى جانب العديد من العناصر المشعة الأخرى

مراكز الإنتاج العالمية

لا يستطيع إنتاج البركليوم سوى عدد قليل من المرافق حول العالم:

  • مختبر أوك ريدج الوطني (الولايات المتحدة): المصدر العالمي الأساسي باستخدام مفاعل النظائر عالي التدفق
  • معهد أبحاث المفاعلات الذرية (روسيا): قدرات إنتاج محدودة
  • معهد لوي-لانجفان (فرنسا): إنتاج عرضي لأغراض البحث الأوروبي

إجمالي الإنتاج: أُنتج أقل من 1 غرام من البركليوم منذ اكتشافه في 1949

التوافر الحالي: يوجد عادةً أقل من 1 مليغرام في جميع أنحاء العالم في أي وقت

التعامل

السلامة

بركليوم مشع. It has no stable isotope — every nucleus decays. يتطلب التعامل معه تدريعًا وترخيصًا مناسبين.

خطر إشعاعي شديد للغاية

تحذير: البركليوم أحد أخطر المواد المشعة المعروفة للعلم. وهو يسبب مخاطر صحية شديدة عبر مسارات متعددة، ويتطلب أعلى مستوى من بروتوكولات السلامة.

المخاطر الأساسية

  • إشعاع ألفا: يمكن أن يسبب انبعاث جسيمات ألفا الشديد أضراراً خلوية بالغة
  • التلوث الداخلي: شديد الخطورة إذا استُنشق أو ابتُلع أو امتصته الجروح
  • التركز في العظام: يتراكم في العظام والكبد، مسبباً تعرضاً إشعاعياً طويل الأمد
  • مسرطن: يزيد بدرجة كبيرة من خطر الإصابة بسرطان العظام، وسرطان الكبد، وسرطان الدم

تدابير السلامة المطلوبة

  • مستوى الاحتواء: يجب التعامل معه فقط في خلايا ساخنة متخصصة ذات حواجز احتواء متعددة
  • الحماية الشخصية: بدلات إشعاع كاملة، وأنظمة هواء مزودة، ومراقبة قياس الجرعات
  • ترشيح الهواء: أنظمة ترشيح HEPA لمنع التلوث المحمول جواً
  • إدارة النفايات: يجب التعامل مع جميع المواد بوصفها نفايات مشعة عالية المستوى

إجراءات الطوارئ

في حال التعرض للبركليوم أو حدوث تلوث به:

  • الإخلاء الفوري: أخلِ المنطقة فوراً واعزل المناطق الملوثة
  • العناية الطبية: اطلب علاجاً طبياً فورياً من اختصاصيي الإشعاع
  • إزالة التلوث: يلزم إجراء إزالة تلوث إشعاعي على يد مختصين
  • المراقبة: مراقبة صحية طويلة الأمد للأفراد المتعرضين

القيود القانونية: يخضع البركليوم للتنظيم بوصفه مادة نووية لدى وكالات الطاقة الذرية الدولية. ولا يجوز التعامل معه إلا في مرافق مرخصة مجهزة بمعدات متخصصة ويعمل فيها أفراد مدربون.

إجابات سريعة

بركليوم: أسئلة شائعة

What is بركليوم?

بركليوم (symbol Bk) is element 97 on the periodic table, a أكتينيد in period 7. Made in nanogram quantities and used mainly as a target for creating even heavier elements. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.

What is the electron configuration of بركليوم?

بركليوم's ground-state electron configuration is [Rn] 5f⁹ 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 27, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of بركليوم?

بركليوم melts at 1323 K (1049.9 °C) and boils at 2900 K (2626.9 °C).

What is the atomic mass of بركليوم?

بركليوم has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 247, is the mass number of its longest-lived known isotope.

How dense is بركليوم?

بركليوم has a density of 14.78 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of بركليوم is about 14.8× heavier.

What is the electronegativity of بركليوم?

بركليوم has a Pauling electronegativity of 1.3. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered بركليوم, and when?

بركليوم was discovered in 1949 by Thompson, Ghiorso & Seaborg. It is named after berkeley, California.

How common is بركليوم on Earth?

بركليوم does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.

Is بركليوم radioactive?

Yes. بركليوم has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.

→ السابق Cm Curium Element 96 · Actinide التالي ← Cf Californium Element 98 · Actinide