البنية
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.
القيم المقيسة
يوضح كل شريط موضع كوبرنيسيوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.
المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.
الحجم، وفق مقياس
Radius 247 pm — that is 0.247 nm, so about 2024 million of them side by side would span a millimetre.
النطاق الحراري
كوبرنيسيوم is liquid over a 57 K window, from 283 K to 340 K.
القصة
Predicted to be a volatile liquid — a metal that behaves almost like a noble gas.
خُلّق كوبرنيسيوم للمرة الأولى عام 1996 على يد فريق دولي من الفيزيائيين النوويين بقيادة سيغورد هوفمان في مركز GSI هلمهولتز لأبحاث الأيونات الثقيلة في دارمشتات بألمانيا، باستخدام مسرّعهم الخطي للأيونات الثقيلة المتطور للغاية (UNILAC) وأكثر أنظمة كشف الجسيمات وتحليلها تقدمًا والمتاحة في ذلك الوقت. وشمل الاكتشاف الرائد قذف أهداف من الرصاص-208 بأيونات الزنك-70 المسرّعة إلى طاقات عالية للغاية ومضبوطة بدقة، مما أدى بنجاح إلى إنشاء كوبرنيسيوم-277 وكشف بصمته المميزة للتحلل المشع خلال نحو 0.24 ميلي ثانية باستخدام معدات كشف متطورة. واستخدم فريق البحث الألماني أكثر تقنيات الكشف تقدمًا المتاحة، بما في ذلك كواشف حساسة للموضع ومتطورة، وأنظمة دقيقة لقياس زمن الطيران، ومعدات متقدمة لتحليل الطاقة، وخوارزميات معقدة لتحليل البيانات بالاعتماد على الحاسوب، لتحديد ذرات كوبرنيسيوم المنفردة من خلال سلاسل تحللها الفريدة التي لا لبس فيها وخصائص طاقتها. وأُطلق على العنصر في البداية الاسم المنهجي المؤقت «ununbium» (بمعنى «واحد-واحد-اثنان» باللاتينية)، وفقًا لاتفاقيات التسمية المنهجية للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) الموضوعة للعناصر فائقة الثقل المكتشفة حديثًا ريثما تخضع للمراجعة العلمية الشاملة والاعتراف الرسمي. واقترح فريق البحث اسم «copernicium» تكريمًا لعالم الفلك البولندي نيكولاس كوبرنيكوس، الذي غيّر فهمنا للكون تغييرًا جوهريًا باقتراح نموذج مركزية الشمس الذي وضع الشمس، بدلًا من الأرض، في مركز النظام الشمسي، مما أحدث ثورة في علم الفلك وفهم البشر لمكانهم في الكون. ومثّل الاكتشاف إنجازًا استثنائيًا في الفيزياء النووية وتقنية المسرعات، إذ تطلب دقة غير مسبوقة في تشغيل المسرّع والتحكم في حزمة الأيونات وإعداد الهدف وتحديد موضعه وتزامن التوقيت ومنهجية الكشف، لإنشاء ذرات لا تبقى إلا كسورًا من الثانية والتعرف إليها بصورة مؤكدة. وشمل التخليق الناجح سنوات عديدة من التطوير التكنولوجي المكثف في فيزياء مسرعات الأيونات الثقيلة وأنظمة كشف الجسيمات فائقة الحساسية وتقنيات اكتساب البيانات وتحليلها المتطورة والأساليب الإحصائية المتقدمة لتحديد الأحداث النووية النادرة للغاية وسط إشارات الخلفية والضوضاء المعقدة. ووافق الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية رسميًا على اسم «copernicium» ذي الرمز الكيميائي «Cn» عام 2010، بعد مراجعة دولية شاملة للأدلة التجريبية ومحاولات تحقق مستقلة أجرتها مجموعات بحثية أخرى وتأكيد دقيق للصلاحية العلمية للاكتشاف وقابليته للتكرار. وأثبت هذا الإنجاز استمرار التقدم السريع في قدرات أبحاث العناصر فائقة الثقل، وقدم بيانات تجريبية أساسية لاختبار أكثر التنبؤات النظرية تقدمًا بشأن الاستقرار النووي والبنية الذرية والتأثيرات النسبية والخصائص الكيميائية عند أقصى حدود الجدول الدوري.
الاستخدامات
ليس لكوبرنيسيوم، بوصفه عنصرًا فائق الثقل صناعيًا ذا عمر نصف قصير للغاية يُقاس بالثواني، أي تطبيقات عملية تتجاوز أبحاث الفيزياء النووية الأساسية والدراسات النظرية لحدود البنية الذرية والاستقرار النووي. ويُستخدم العنصر حصريًا لتعزيز الفهم العلمي للنوى فائقة الثقل وتوفير بيانات تجريبية مهمة لاختبار التنبؤات النظرية المتقدمة بشأن جزيرة الاستقرار المقترحة، حيث قد تُظهر بعض العناصر فائقة الثقل أعمار نصف أطول وخصائص يحتمل أن تكون مفيدة. ويسهم البحث في كوبرنيسيوم إسهامًا كبيرًا في التحقق من نماذج القشرة النووية المتقدمة وفهم كيفية انتظام البروتونات والنيوترونات داخل النوى الذرية شديدة الثقل عند أقصى حدود الفيزياء النووية. ويشكّل العنصر ساحة اختبار حاسمة لأكثر النماذج النظرية تطورًا والمتاحة، والتي تحاول التنبؤ بالخصائص الكيميائية والفيزيائية للعناصر فائقة الثقل من خلال حسابات ميكانيكا الكم النسبية المعقدة والأساليب الحاسوبية المتقدمة. ويساعد البحث في كوبرنيسيوم العلماء على فهم كيفية تأثير التأثيرات النسبية العميقة في السلوك الذري وبنى مدارات الإلكترونات والخصائص الكيميائية، مع ازدياد ثقل العناصر وتحرك الإلكترونات بسرعات تمثل كسورًا كبيرة من سرعة الضوء. وقد أسهمت التقنيات التجريبية والأجهزة والمنهجيات المطوّرة خصيصًا لإنتاج كوبرنيسيوم واكتشافه في تقدم تقنية الفيزياء النووية تقدمًا كبيرًا، وأسهمت في تحسينات رئيسية في أنظمة مسرعات الجسيمات ومعدات الكشف وأساليب تحليل البيانات. وتوفر دراسات كوبرنيسيوم بيانات لا تقدر بثمن لفهم عمليات التخليق النووي النجمي وكيفية تشكل أثقل العناصر في الكون أثناء الأحداث الفيزيائية الفلكية القصوى، مثل اندماجات النجوم النيوترونية والمستعرات العظمى وغيرها من الظواهر الكونية عالية الطاقة. ويسهم بحث العنصر إسهامًا كبيرًا في تدريب الجيل التالي من الفيزيائيين النوويين وتطوير منهجيات تجريبية ثورية لدراسة الظواهر النووية النادرة عند أقصى حدود القدرات العلمية والتكنولوجية الحالية. وعلى الرغم من عدم وجود أي تطبيقات عملية متصورة لكوبرنيسيوم نفسه، فإن البحث الأساسي الذي يتيحه يعزز بدرجة كبيرة فهمنا للعمليات النووية التي تقوم عليها تقنيات مهمة للغاية في الطب النووي وتوليد الطاقة النووية وعلوم المواد وتطبيقات فيزياء الكم.
لا يمتلك كوبرنيسيوم أي تطبيقات إطلاقًا في الحياة اليومية أو الصناعة أو التجارة أو التكنولوجيا أو أي مجال عملي، بسبب عمر نصفه القصير للغاية، الذي يبلغ تقريبًا 28 ثانية، وبسبب اقتصار إنتاجه على ذرات منفردة باستخدام أكثر مرافق مسرعات الجسيمات تقدمًا والمتاحة في أي مكان في العالم. ويُستخدم العنصر حصريًا في أحدث أبحاث الفيزياء النووية التي تُجرى في عدد صغير جدًا من المختبرات الدولية الكبرى المجهزة بأكثر مسرعات الأيونات الثقيلة تطورًا وأنظمة الكشف فائقة الحساسية المتاحة للعلم الحديث. وتدرس المؤسسات البحثية كوبرنيسيوم لاستكشاف الأسئلة الأساسية المتعلقة بالحدود النظرية للبنية الذرية والاستقرار النووي، والحد الأقصى المطلق لعدد البروتونات التي يمكن احتواؤها داخل نواة ذرية واحدة في أي ظروف يمكن تصورها. ويستخدم الفيزيائيون النوويون كوبرنيسيوم معيارًا أساسيًا لاختبار النماذج النظرية والأساليب الحاسوبية الأكثر تقدمًا والتحقق منها بدقة، وهي النماذج التي تتنبأ بسلوك العناصر فائقة الثقل وخصائصها وسماتها الكيميائية عند أقصى حدود الجدول الدوري. ويعمل العنصر كساحة اختبار تجريبية حاسمة لأكثر أساليب الكيمياء الحاسوبية تطورًا والمتاحة، والتي تحاول التنبؤ بالخصائص الكيميائية والسلوك الذري والسمات الفيزيائية من خلال حسابات ميكانيكا الكم النسبية شديدة التعقيد بدلًا من القياس التجريبي المباشر. وتستخدم البرامج التعليمية في الفيزياء النووية المتقدمة والكيمياء النظرية كوبرنيسيوم مثالًا بارزًا على أحدث الأبحاث في أكثر جوانب المادة أساسية، وعلى المسعى العلمي المستمر لفهم البنية الذرية عند حدودها النظرية والعملية القصوى. وتحافظ قواعد البيانات العلمية والمنشورات البحثية والمواد المرجعية على أشمل سجلات ممكنة لخصائص كوبرنيسيوم لضمان التوثيق الكامل لجميع العناصر الكيميائية المعروفة، بما في ذلك تلك التي توجد لفترة وجيزة فقط في ظروف المختبر المتخصصة والخاضعة لأقصى درجات التحكم. وتدرس التعاونات العلمية الدولية كوبرنيسيوم لتعزيز الفهم العالمي لفيزياء العناصر فائقة الثقل وتشجيع مستويات غير مسبوقة من تبادل المعرفة والتعاون في الأبحاث النووية عند أقصى حدود القدرة والفهم العلميين البشريين. وتسهم دراسة العنصر بدرجة كبيرة في تطوير تقنيات تجريبية وأجهزة ثورية جديدة لاكتشاف الأحداث النووية النادرة للغاية والأنواع النووية العابرة وتحليلها، وهي التي لا توجد إلا لثوانٍ في ظروف شديدة التحكم.
مصدره
0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements
لا يوجد كوبرنيسيوم طبيعيًا في أي مكان في الكون وفقًا لأي ظروف فيزيائية معروفة حاليًا أو متوقعة نظريًا، ولا يمكن إنشاؤه إلا اصطناعيًا من خلال تفاعلات اندماج نووي شديدة التعقيد ومحكمة الضبط بدقة، باستخدام أكثر مرافق مسرعات الجسيمات تقدمًا وقوة على الأرض. ويُصنّع العنصر بقذف نوى هدف شديدة الثقل بنوى مقذوفة أخف مختارة بعناية ومُسرّعة إلى طاقات هائلة مضبوطة بدقة، ويُستخدم عادةً مقذوفات الزنك-70 وأهداف الرصاص-208 لإنشاء كوبرنيسيوم-277 من خلال عمليات اندماج نووي محكمة تتطلب دقة استثنائية. ويتطلب الإنتاج أكثر مسرعات الأيونات الثقيلة تطورًا وقوة على الإطلاق، والقادرة على تسريع الأيونات إلى طاقات دقيقة مع الحفاظ على دقة غير مسبوقة في تركيز الحزمة وتحديد موضع الهدف وتزامن التوقيت وكشف الجسيمات وأنظمة اكتساب البيانات التي تعمل عند حدود التكنولوجيا الحالية. وحتى مع استخدام أكثر تقنيات المسرعات تقدمًا والمتاحة للعلم الحديث، وتشغيلها على يد أكثر الفرق العلمية مهارة، لا يمكن إنتاج سوى ذرات منفردة من كوبرنيسيوم خلال فترات طويلة من التشغيل المكثف، وتتحلل هذه الذرات عبر عمليات مشعة معقدة خلال ثوانٍ إلى دقائق من إنشائها. وللنظير الأكثر استقرارًا المعروف، كوبرنيسيوم-285، عمر نصف يبلغ تقريبًا 28 ثانية في ظروف المختبر، بينما تتحلل النظائر المعروفة الأخرى بسرعة أكبر بكثير، وبعضها خلال ميلي ثوانٍ من تشكلها في حجرة هدف المسرّع. ويقتصر إنتاج العنصر على منشأتين أو ثلاث منشآت بحثية متخصصة ربما في جميع أنحاء العالم، ومنها GSI في ألمانيا وRIKEN في اليابان، وهي مؤسسات تمتلك القدرات التكنولوجية والخبرة والموارد الاستثنائية اللازمة لأبحاث تخليق العناصر فائقة الثقل. وتعني الطبيعة الاصطناعية الكاملة لكوبرنيسيوم عدم وجوده جيولوجيًا على الأرض أو في أي جرم كوكبي آخر، وعدم وجوده بيئيًا على الإطلاق في أي ظروف طبيعية، وعدم وجود عمليات تشكل طبيعية له في أي مكان في الكون المعروف وفق القوانين الفيزيائية والظروف الكونية الحالية. ويجب إجراء جميع أبحاث كوبرنيسيوم على ذرات منفردة أو أعداد صغيرة للغاية من الذرات التي يُكتشف وجودها من خلال بصماتها المميزة والفريدة للتحلل المشع، مما يتطلب أكثر معدات الكشف حساسية وتطورًا وتقدمًا والمتاحة لأبحاث الفيزياء النووية الحديثة. وتكون الكمية الإجمالية من كوبرنيسيوم التي أنشأتها البشرية طوال تاريخ أبحاث الفيزياء النووية ضئيلة للغاية بحيث يتعذر كشفها باستخدام أي تقنيات قياس تقليدية، وربما تمثل أقل من بضع عشرات من الذرات المنتجة على مدى عقود من الجهود البحثية الدولية المكثفة التي شاركت فيها أكثر المرافق والخبرات العلمية تقدمًا.
التعامل
كوبرنيسيوم مشع. It has no stable isotope — every nucleus decays. يتطلب التعامل معه تدريعًا وترخيصًا مناسبين.
يمثل كوبرنيسيوم أشد الأخطار الإشعاعية شمولًا وتطرفًا التي تواجه في أي مجال من مجالات أبحاث الفيزياء النووية، بسبب نشاطه الإشعاعي الشديد وخصائص عمر نصفه القصير والعمليات النووية عالية الطاقة للغاية اللازمة لإنتاجه وكشفه وتحليله ودراسته في ظروف المختبر المحكومة. ولا تتعلق مخاوف السلامة الرئيسية بذرات كوبرنيسيوم المنفردة نفسها، التي توجد بكميات ضئيلة للغاية لفترات وجيزة جدًا، بل بمجالات الإشعاع الشديدة والمعقدة ومتعددة الجوانب المتولدة أثناء عمليات التخليق، وبالتتابع المعقد لنواتج التحلل شديدة النشاط الإشعاعي التي تتشكل مع خضوع العنصر لتحولات مشعة متعاقبة عبر مسارات تحلل متعددة. ويجب على العاملين في أبحاث كوبرنيسيوم استخدام أشمل وأحدث وأكثر أنظمة مراقبة الإشعاع تطورًا والمتاحة للعلوم النووية الحديثة، واتباع أكثر بروتوكولات السلامة صرامةً وتفصيلًا وتطبيقًا دقيقًا التي طُورت على الإطلاق لأبحاث الفيزياء النووية، والمصممة خصيصًا والمحدّثة باستمرار لتقليل التعرض لإشعاع غاما عالي الطاقة وتدفق النيوترونات وجسيمات ألفا وإشعاع بيتا والتلوث المشع المحتمل من مصادر متعددة. ويجب تجهيز مرافق البحث بطبقات متعددة احتياطية من أكثر أنظمة التدريع الإشعاعي تطورًا وفعالية الممكنة، بحيث تضم مواد كثيفة مختارة بعناية مثل الرصاص والتنغستن واليورانيوم المنضب والبولي إيثيلين المُبورَت ومواد مركبة متخصصة لامتصاص النيوترونات، لحماية العاملين من البيئة الإشعاعية الشديدة ومتعددة الأطياف والمعقدة التي تنشأ أثناء أبحاث العناصر فائقة الثقل. وتتطلب بيئة العمل مراقبة مستمرة وفورية باستخدام أنظمة كشف إشعاعي متعددة ومستقلة واحتياطية، مزودة بأقفال أمان آلية متقدمة وقدرات للاستجابة للطوارئ يمكنها إيقاف جميع العمليات فورًا وعزل المناطق الملوثة وتفعيل بروتوكولات الطوارئ إذا تجاوزت مستويات الإشعاع أي حد أمان محدد مسبقًا أو إذا أشار أي نظام للسلامة إلى ظروف يحتمل أن تكون خطرة. ويجب على جميع العاملين إكمال برامج تدريب متخصصة واسعة وشاملة ومحدّثة بانتظام بنجاح، تغطي مبادئ السلامة الإشعاعية المتقدمة وإجراءات الاستجابة للطوارئ ومخاطر الفيزياء النووية والمخاطر الخاصة بالعناصر فائقة الثقل وبروتوكولات السلامة الخاصة بالمنشأة والتحديات الخاصة المرتبطة بأبحاث كوبرنيسيوم، قبل منحهم إمكانية الوصول إلى هذه المرافق شديدة التقييد والخاضعة لضبط دقيق. وتعني خصائص تحلل كوبرنيسيوم أنه يتحلل إشعاعيًا عبر مسارات وآليات معقدة متعددة، مكوّنًا مزيجًا معقدًا ومتغيرًا باستمرار من النواتج الابنة شديدة النشاط الإشعاعي ذات أنماط التحلل وأنواع الإشعاع وأطياف الطاقة وأعمار النصف المتفاوتة، ويتطلب كل منها إجراءات احتواء ومراقبة وسلامة محددة ومصممة بعناية بما يتناسب مع خصائص خطره الفردية.
إجابات سريعة
كوبرنيسيوم (symbol Cn) is element 112 on the periodic table, a فلز انتقالي in period 7, group 12. Predicted to be a volatile liquid — a metal that behaves almost like a noble gas. At room temperature it is expected to be a liquid, and it is radioactive.
[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2 electrons respectively.No sample of كوبرنيسيوم has ever been condensed, so both figures are calculated rather than measured: it is predicted to melt at 283 K (9.9 °C) and boil at 340 K (66.9 °C). It will melt in a warm room or in the palm of your hand.
كوبرنيسيوم has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 285, is the mass number of its longest-lived known isotope.
كوبرنيسيوم is predicted to have a density of about 23.7 g/cm³, though no sample large enough to weigh has ever been made. Water is 1.0 g/cm³ for comparison.
كوبرنيسيوم was discovered in 1996 by GSI Darmstadt. It is named after nicolaus Copernicus.
كوبرنيسيوم does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.
Yes. كوبرنيسيوم has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.