96 Cm كوريوم 247*
أكتينيد المستوى الفرعي f الدورة 7 مشعة اصطناعي

كوريوم

Cm · العنصر 96 · أكتينيد

سُمّي نسبةً إلى عائلة كوري، وهو النظير الذي حلّل تربة المريخ.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 247 u
التوزيع الإلكتروني[Rn] 5f⁷ 6d¹ 7s²
95Am كل العناصر الـ118 97Bk

البنية

ذرة كوريوم

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 كوريوم بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.

الفيزيائية

الكثافة 13.51 g/cm³ 78%
نقطة الانصهار 1618 K 67%
نقطة الغليان 3400 K 70%
الحرارة النوعية 0.12 J/g·K
الموصلية الحرارية 10 W/m·K 24%

الذرية

نصف القطر الذري 174 pm 58%
نصف القطر التساهمي 169 pm
نصف قطر فان دير فالس 245 pm

الإلكترونية

الكهروسلبية 1.28 28%
طاقة التأين 577.9 kJ/mol 21%
الألفة الإلكترونية —

الوجود

الوفرة في القشرة 0 mg/kg 0%

الهوية

الرمزCm
العدد الذري96
الكتلة الذرية247 u
الفئةأكتينيد
المستوى الفرعيf
البنية البلوريةسداسي محكم التراص
حالات الأكسدة+3, +4
سنة الاكتشاف1944
اكتشفهSeaborg, James & Ghiorso

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 كوريوم؟

نصف القطر 174 pm — أي 0.174 nm، ولذلك فإن نحو 2.87 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.

المدى الحراري

صلب، سائل، غاز — ومتى

يكون كوريوم سائلًا ضمن مجال 1782 K، من 1618 K إلى 3400 K.

موضعه

موضعه في الجدول

تقع كوريوم في سلسلة أكتينيد، المطبوعة أسفل الشبكة الرئيسية.

عناصر الأكتينيدات الأخرى

89Ac 90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 97Bk 98Cf 99Es 100Fm 101Md 102No 103Lr
جميع عناصر الأكتينيدات

القصة

ماهيّة كوريوم وكيف اكتشفناه

سُمّي نسبةً إلى عائلة كوري، وهو النظير الذي حلّل تربة المريخ.

اكتشاف كوريوم

اكتشاف صيف 1944

Glenn T. Seaborg وRalph A. James وAlbert Ghiorso اكتشفوا الكوريوم في جامعة كاليفورنيا، Berkeley، في صيف 1944. وجاء هذا الاكتشاف بعد أشهر قليلة من اكتشافهم للأمريسيوم، مسجلًا فترة بالغة الإنتاجية في أبحاث العناصر عبر اليورانيوم.

التجربة الحاسمة

قذف جسيمات ألفا: أنشأ الفريق الكوريوم بقذف plutonium-239 بجسيمات ألفا (نوى الهيليوم-4) في سيكلوترون Berkeley ذي الـ60 بوصة. وأنتج هذا التصادم عالي الطاقة Curium-242، الذي اكتشفوه من خلال نمط اضمحلال ألفا المميز له.

التحديد الكيميائي: كان أصعب جانب هو فصل العنصر 96 وتحديده كيميائيًا عن هدف البلوتونيوم ونواتج التفاعل الأخرى. وأثبتت تقنيات Seaborg الكيميائية المبتكرة أن هذا العنصر الجديد يمتلك خصائص تتوافق مع كونه العضو السادس في سلسلة الأكتينيدات.

إنجاز علمي

تأكيد نظرية الأكتينيدات: قدم اكتشاف الكوريوم دليلًا حاسمًا على نظرية الأكتينيدات الثورية التي وضعها Seaborg، والتي تنبأت بأن العناصر 89-103 ستكوّن سلسلة منفصلة مماثلة للانثانيدات. وأعادت هذه الرؤية تنظيم فهمنا للجدول الدوري بأكمله.

تقدم الفيزياء النووية: أظهر الاكتشاف أن العلماء يستطيعون إنشاء عناصر جديدة أثقل من اليورانيوم بطريقة منهجية، مما فتح الباب أمام مجال أبحاث العناصر فائقة الثقل بأكمله.

تكريم عمالقة العلم

Marie وPierre Curie: سمّى المكتشفون العنصر 96 «كوريوم» تكريمًا لـ Marie وPierre Curie، الباحثين الرائدين اللذين اكتشفا الراديوم والبولونيوم وأرسيا أسس الكيمياء النووية. وكان هذا أول عنصر يُسمى تكريمًا لعلماء، بدلًا من الأماكن أو الشخصيات الأسطورية.

تكريم مناسب: كان الاختيار مناسبًا بصورة خاصة لأن عمل عائلة Curie على العناصر المشعة أتاح مباشرة اكتشاف الكوريوم وجميع العناصر اللاحقة عبر اليورانيوم.

التصنيف في زمن الحرب

أبحاث سرية: مثل الاكتشافات النووية الأخرى في زمن الحرب، ظل وجود الكوريوم سريًا حتى انتهاء الحرب العالمية الثانية. وأُعلن عن الاكتشاف علنًا في 1945، إلى جانب الأمريسيوم وعناصر أخرى عبر اليورانيوم.

سياق مشروع Manhattan: رغم أن الكوريوم لم تكن له تطبيقات فورية في الأسلحة، فإن اكتشافه طوّر الفهم الأساسي للتفاعلات النووية وكيمياء العناصر الثقيلة، وهو فهم دعم برنامج الأسلحة النووية الأوسع.

إنجاز جائزة نوبل

التقدير: أكسب اكتشاف Glenn Seaborg للكوريوم وعناصر أخرى عبر اليورانيوم جائزة نوبل في الكيمياء عام 1951، وقد تقاسمها مع Edwin McMillan. وأرسى عملهما الفهم الحديث للعناصر فائقة الثقل.

الإرث العلمي: أصبحت التقنيات المطورة لاكتشاف الكوريوم أساسًا لتخليق جميع العناصر اللاحقة المكتشفة عبر اليورانيوم، مما جعل هذا الاكتشاف إنجازًا محوريًا في الكيمياء النووية.

الاستخدامات

استخدامات كوريوم

طاقة استكشاف الفضاء

أنظمة طاقة النظائر المشعة: تجري دراسة Curium-244 بوصفه وقودًا محتملًا للمولدات الكهروحرارية للنظائر المشعة (RTGs) في البعثات الفضائية. وتجعل كثافته العالية للطاقة وتوليده للحرارة منه خيارًا جذابًا لتزويد المسابير الفضائية العميقة ومركبات الهبوط الكوكبية بالطاقة، حيث لا تتوفر الطاقة الشمسية.

تطبيقات بعثات المريخ: قد تستخدم بعثات المريخ المستقبلية أنظمة تعمل بالكوريوم للعمليات طويلة الأمد، فتوفّر طاقة موثوقة للمركبات الجوالة وأنظمة المساكن والأجهزة العلمية أثناء شتاء المريخ والعواصف الترابية التي قد تحجب الألواح الشمسية.

أبحاث الفيزياء النووية

دراسة العناصر الثقيلة: تعمل نظائر الكوريوم بوصفها مراحل تمهيدية لإنشاء عناصر عبر اليورانيوم أثقل منها. ومن خلال قذف أهداف الكوريوم بجسيمات مختلفة، يستطيع العلماء تصنيع عناصر فائقة الثقل ودراسة حدود الاستقرار النووي.

أبحاث اضمحلال ألفا: يجعل انبعاث الكوريوم القوي لجسيمات ألفا منه مادة قيّمة لدراسة عمليات اضمحلال ألفا، وتأثيرات الأغلفة النووية، والخصائص الأساسية للنوى الثقيلة. وتساعد هذه الأبحاث في التنبؤ بخصائص العناصر فائقة الثقل غير المكتشفة.

الأجهزة العلمية

مصادر جسيمات ألفا: يوفّر Curium-244 مصادر شديدة وموثوقة لجسيمات ألفا لمعايرة معدات كشف الإشعاع ودراسة تفاعلات جسيمات ألفا مع مواد مختلفة في مختبرات الأبحاث.

إنتاج النيوترونات: عند دمجه مع البيريليوم، يُنشئ الكوريوم مصادر نيوترونية قوية تُستخدم في تحليل التنشيط النيوتروني، مما يساعد العلماء على تحليل تركيب المواد في الجيولوجيا وعلم الآثار والعلوم الجنائية.

تطبيقات الأبحاث المتقدمة

كيمياء الأكتينيدات: يعمل الكوريوم نموذجًا لفهم السلوك الكيميائي لأثقل عناصر الأكتينيدات، ويوفّر رؤى مهمة لإدارة النفايات النووية وتخليق عناصر فائقة الثقل جديدة.

دراسات النفايات النووية: تساعد الأبحاث على الكوريوم العلماء في فهم سلوك الأكتينيدات طويلة العمر في مستودعات النفايات النووية، مما يسهم في إيجاد حلول أكثر أمانًا لتخزين النفايات النووية طويل الأمد.

تطوير تقنيات المستقبل

مصادر الطاقة المدمجة: تُدرس كثافة الكوريوم العالية للطاقة لتطوير مصادر طاقة فائقة الصغر للأقمار الصناعية الصغيرة والمسابير الفضائية العميقة ومعدات الاستشعار عن بُعد، حيث يمثل الحجم والوزن عاملين حاسمين.

الأبحاث الكهروحرارية: يبحث العلماء في أجهزة كهروحرارية تعمل بالكوريوم يمكن أن توفر طاقة لا تحتاج إلى صيانة لعقود في المواقع النائية، مثل محطات الأبحاث القطبية أو أنظمة المراقبة تحت الماء.

تطبيقات محدودة للغاية

للاستخدام في مختبرات الأبحاث فقط: لا توجد للكوريوم تطبيقات تجارية أو استهلاكية بسبب نشاطه الإشعاعي الشديد للغاية وندرته وتكلفته المرتفعة. وتقتصر جميع استخداماته على مرافق الأبحاث النووية المتخصصة ذات أعلى بروتوكولات السلامة.

البحث العلمي

معايير مصادر ألفا: تعمل كميات ضئيلة من Curium-244 معاييرَ مرجعية في المختبرات النووية لمعايرة معدات كشف جسيمات ألفا ودراسة تأثيرات الإشعاع في المواد.

أبحاث الكيمياء النووية: يستخدم الكيميائيون الباحثون الكوريوم لدراسة الخصائص الأساسية لعناصر الأكتينيدات، مما يساعد على تطوير فهم كيمياء العناصر الثقيلة والفيزياء النووية.

إنتاج العناصر فائقة الثقل

مادة الهدف: يعمل الكوريوم مادةً هدفًا في مسرعات الجسيمات لإنشاء عناصر فائقة الثقل تتجاوز العدد الذري 100. وتدفع هذه التجارب حدود الفيزياء النووية وتبحث عن «جزيرة الاستقرار» النظرية.

التطبيقات التحليلية

تحليل التنشيط النيوتروني: تُستخدم مصادر النيوترونات من الكوريوم والبيريليوم في تقنيات تحليلية متخصصة لتحديد التركيب العنصري للعينات دون إتلافها، إلا أن هذا التطبيق محدود للغاية بسبب مخاوف السلامة.

أجهزة الأبحاث: تساعد مصادر الكوريوم في معايرة معدات كشف الإشعاع واختبارها في المرافق النووية، مما يضمن دقة قياس النشاط الإشعاعي في مختلف تطبيقات الأبحاث.

ملاحظة مهمة: لا توجد للكوريوم تطبيقات تجارية عملية، ولا يُستخدم إلا في بيئات بحثية متخصصة للغاية. ويجعله نشاطه الإشعاعي الشديد للغاية وندرته أحد أكثر المواد تقييدًا على الأرض.

مصدره

الوجود الطبيعي

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

عنصر اصطناعي بالكامل

لا يوجد طبيعيًا: لا يوجد الكوريوم طبيعيًا على الأرض. ورغم أنه ربما كان موجودًا بكميات ضئيلة جدًا أثناء التكوين المبكر لنظامنا الشمسي، فإن عمر النصف القصير نسبيًا له (أطول نظير عمرًا، وهو Cm-247، له عمر نصف يبلغ 15.6 million years) يعني أن أي كوريوم بدائي اختفى قبل مليارات السنين.

إنتاج المفاعلات النووية

تحويل الأمريسيوم: يُنتج الكوريوم أساسًا بقذف americium-241 بالنيوترونات في مفاعلات نووية متخصصة. وتتطلب هذه العملية ظروفًا مضبوطة بعناية، ولا تنتج إلا كميات ضئيلة جدًا من الكوريوم.

عملية متعددة الخطوات: ينطوي إنشاء الكوريوم على خطوات متعددة لالتقاط النيوترونات والاضمحلال، تبدأ من أكتينيدات أخف. وهذه العملية غير فعالة للغاية، إذ يُستهلك جزء كبير من المادة الأولية في تفاعلات نووية متنافسة.

التخليق المختبري

طرائق مسرعات الجسيمات: تستطيع مرافق الأبحاث إنتاج الكوريوم بقذف أهداف من البلوتونيوم أو الأمريسيوم بجسيمات ألفا أو أيونات ثقيلة أخرى في السيكلوترونات والمسرعات الخطية.

نظائر متعددة: تنتج طرائق الإنتاج المختلفة نظائر مختلفة من الكوريوم. ويُنتج Cm-244 (عمر النصف 18.1 years) على نطاق واسع، بينما يسهل إنتاج Cm-242 (عمر النصف 163 days) لكنه أقل فائدة بسبب عمره القصير.

إنتاج عالمي محدود للغاية

كميات بالميليغرام: يُقاس الإنتاج العالمي للكوريوم بالميليغرامات سنويًا، مما يجعله أحد أندر المواد التي تنتجها البشرية. ولا يستطيع إنتاج الكوريوم والتعامل معه إلا عدد قليل من المرافق المتخصصة.

التكلفة والتعقيد المرتفعان: تحد التكلفة الباهظة والصعوبة التقنية الشديدة لإنتاج الكوريوم من توافره، فلا يُتاح إلا لأهم تطبيقات الأبحاث. وقد تتجاوز تكاليف الإنتاج ملايين الدولارات للغرام الواحد.

تحديات الاسترداد

معالجة النفايات النووية: رغم وجود الكوريوم بكميات ضئيلة في النفايات النووية، فإن استرداده صعب ومكلف للغاية. وغالبًا ما يؤدي الفصل الكيميائي المعقد المطلوب إلى تدمير كوريوم أكثر مما يسترد.

التعامل

السلامة

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

نشاط إشعاعي شديد الخطورة

باعث مكثف لجسيمات ألفا: الكوريوم أحد أكثر العناصر المشعة المعروفة، إذ يبعث جسيمات ألفا قوية بكثافة هائلة. وينتج Curium-244 إشعاع ألفا لكل غرام يزيد 3,000 مرة على ما ينتجه الراديوم، مما يجعله شديد الخطورة بصورة استثنائية.

توليد تلقائي للحرارة

التسخين الذاتي: يولد الكوريوم حرارة كبيرة من خلال الاضمحلال الإشعاعي، تكفي لجعل العينات تتوهج باللون الأحمر في الظلام. ويخلق هذا التوليد المكثف للحرارة تحديات إضافية لاحتواء الكوريوم والتعامل معه.

المخاطر الحرارية: يمكن للحرارة التي يولدها الكوريوم أن تسبب حروقًا وحرائق وتلفًا للمعدات. ويلزم استخدام أنظمة احتواء خاصة مقاومة للحرارة لتخزين حتى الكميات الضئيلة بأمان.

أخطار الاستنشاق الحرجة

التعرض الداخلي المميت: يمكن حتى للكميات المجهرية من الكوريوم المستنشقة أو المبتلعة أن تسبب داءً إشعاعيًا شديدًا والسرطان والوفاة. ويدمر إشعاع ألفا المكثف الحمض النووي الخلوي ويسبب تلفًا سريعًا للأنسجة.

التراكم في العظام: يميل الكوريوم، مثل الأكتينيدات الأخرى، إلى التراكم في نسيج العظام إذا دخل الجسم، مما يسبب تعرضًا إشعاعيًا طويل الأمد ويزيد خطر الإصابة بسرطان العظام واللوكيميا.

بروتوكولات الأمان القصوى

المرافق المتخصصة فقط: لا يمكن التعامل مع الكوريوم إلا في أكثر المرافق النووية تقدمًا، مع حواجز احتواء متعددة ومعدات للتعامل عن بُعد وأنظمة ضغط سلبي تخضع للمراقبة المستمرة.

الأفراد المصرح لهم: لا ينبغي أن يعمل مع الكوريوم إلا متخصصون نوويون مدربون تدريبًا عاليًا، ولديهم تدريب مكثف على السلامة الإشعاعية ومراقبة طبية مناسبة، وفقط عند الضرورة القصوى لإجراء أبحاث مهمة.

الاستجابة للطوارئ

حالة طوارئ تلوث: يتطلب أي تعرض أو تلوث مشتبه به بالكوريوم إخلاءً فوريًا، واستجابة طبية طارئة من متخصصين في الإشعاع، وربما مراقبة وعلاجًا طبيين طويلَي الأمد.

لا وصول للمدنيين: لا يوجد الكوريوم مطلقًا في المنتجات الاستهلاكية أو التطبيقات المدنية. وأي وجود له خارج المرافق النووية المصرح لها سيمثل حادثًا أمنيًا خطيرًا يتطلب استجابة مهنية فورية.

إجابات سريعة

أسئلة شائعة عن كوريوم

ما هو كوريوم؟

كوريوم (رمزه Cm) هو العنصر 96 في الجدول الدوري، وينتمي إلى أكتينيد في الدورة 7. سُمّي نسبةً إلى عائلة كوري، وهو النظير الذي حلّل تربة المريخ. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً، وهو مشع.

ما التوزيع الإلكتروني لـ كوريوم؟

التوزيع الإلكتروني للحالة الأرضية لـكوريوم هو [Rn] 5f⁷ 6d¹ 7s²، ويشغل 7 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 32, 25, 9, 2.

ما نقطتا انصهار وغليان كوريوم؟

ينصهر كوريوم عند 1618 K (1344.9 °C) ويغلي عند 3400 K (3126.9 °C).

ما الكتلة الذرية لـ كوريوم؟

لا يملك كوريوم أي نظير مستقر، ولذلك لا يملك وزناً ذرياً معيارياً. والرقم المذكور، 247، هو العدد الكتلي لأطول نظائره المعروفة عمراً.

ما كثافة كوريوم؟

تبلغ كثافة كوريوم مقدار 13.51 g/cm³. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³، لذا تكون كتلة من كوريوم أثقل بنحو 13.5×.

ما الكهروسلبية لـ كوريوم؟

تبلغ كهروسلبية كوريوم وفق مقياس باولنغ 1.28. ويتراوح المقياس من 0.70 (الفرانسيوم، الأقل ميلاً إلى جذب الإلكترونات) إلى 3.98 (الفلور، الأكثر ميلاً). تميل القيم ضمن هذا النطاق المتوسط إلى تكوين روابط تساهمية بدلًا من الروابط الأيونية القوية.

من اكتشف كوريوم ومتى؟

اكتُشف كوريوم في 1944 على يد Seaborg, James & Ghiorso. سُمّي على اسم ماري وبيير كوري.

ما مدى وفرة كوريوم على الأرض؟

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

هل كوريوم مشع؟

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

→ السابق Am أمريكيوم العنصر 95 · أكتينيد التالي ← Bk بركليوم العنصر 97 · أكتينيد