101 Md مندليفيوم 258*
أكتينيد المستوى الفرعي f الدورة 7 مشعة اصطناعي

مندليفيوم

Md · العنصر 101 · أكتينيد

أول عنصر أُنتج وكُشف عنه ذرةً واحدةً في كل مرة.

الحالة عند 20°C صلب~
الكتلة الذرية 258 u
التوزيع الإلكتروني[Rn] 5f¹³ 7s²

البنية

ذرة مندليفيوم

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 مندليفيوم بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.

الفيزيائية

الكثافة 10.3 g/cm³~ 67%
نقطة الانصهار 1100 K~ 48%
نقطة الغليان —
الحرارة النوعية —
الموصلية الحرارية —

الذرية

نصف القطر الذري 246 pm 83%
نصف القطر التساهمي 173 pm~
نصف قطر فان دير فالس 246 pm

الإلكترونية

الكهروسلبية 1.3 30%
طاقة التأين 634.9 kJ/mol 40%
الألفة الإلكترونية —

الوجود

الوفرة في القشرة 0 mg/kg 0%

الهوية

الرمزMd
العدد الذري101
الكتلة الذرية258 u
الفئةأكتينيد
المستوى الفرعيf
البنية البلوريةunknown
حالات الأكسدة+2, +3
سنة الاكتشاف1955
اكتشفهGhiorso et al.

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 مندليفيوم؟

نصف القطر 246 pm — أي 0.246 nm، ولذلك فإن نحو 2.03 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.

المدى الحراري

صلب، سائل، غاز — ومتى

ينصهر مندليفيوم عند 1100 K؛ ولم تُقَس نقطة غليانه.

موضعه

موضعه في الجدول

تقع مندليفيوم في سلسلة أكتينيد، المطبوعة أسفل الشبكة الرئيسية.

عناصر الأكتينيدات الأخرى

جميع عناصر الأكتينيدات

القصة

ماهيّة مندليفيوم وكيف اكتشفناه

أول عنصر أُنتج وكُشف عنه ذرةً واحدةً في كل مرة.

اكتشاف مندليفيوم

انتصار مختبر Berkeley (1955)

اكتُشف المندليفيوم في 19 فبراير 1955 على يد الفريق الشهير المؤلف من Albert Ghiorso وGlenn T. Seaborg وGregory Robert Choppin وBernard G. Harvey وStanley G. Thompson في University of California, Berkeley. وقد مثّل هذا الاكتشاف لحظة محورية في سباق الحرب الباردة لتخليق عناصر جديدة.

الصلة النووية بالحرب الباردة

نشأ الاكتشاف في ظروف درامية مرتبطة باختبارات الأسلحة النووية. ففي عام 1952، أنتج اختبار Ivy Mike النووي الحراري — وهو انفجار لقنبلة هيدروجينية بقوة 10 ميغاطن — تدفقاً نيوترونياً كافياً لإنتاج عناصر لم تكن معروفة من قبل. واحتوت الحطام المشع الناتج عن هذا الاختبار في المحيط الهادئ على أينشتاينيوم-253، وهو المادة الهدف الأساسية اللازمة لتخليق المندليفيوم.

ذرة واحدة في كل مرة

باستخدام سيكلوترون Berkeley ذي 60 بوصة، قذف الفريق بليون ذرة أينشتاينيوم فقط بجسيمات ألفا؛ وكانت تلك المرة الأولى في التاريخ التي يُنتج فيها عنصر جديد ويُحدّد «ذرة واحدة في كل مرة». وفي صباح ذلك اليوم التاريخي من فبراير، رصدوا خمسة أحداث انشطار مميزة أثبتت وجود العنصر 101.

التسمية والإرث العلمي

سُمّي العنصر تيمناً بـ Dmitri Mendeleev، مبتكر الجدول الدوري، تكريماً لتنبؤه باكتشاف العناصر التي تتجاوز اليورانيوم. وقد مثّلت هذه التسمية تكريماً علمياً ودبلوماسيةً خلال الحرب الباردة، إذ اعترفت بالمساهمات العلمية الروسية في فترة اتسمت بتوتر العلاقات بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي.

ثورة علمية

وصف Glenn T. Seaborg الاكتشاف بأنه «واحد من أكثر الاكتشافات إثارة في سلسلة العناصر عبر اليورانيوم»، إذ أرسى تقنيات جديدة لأبحاث العناصر فائقة الثقل لا تزال أساسية في الفيزياء النووية الحديثة. وقد أثبت هذا الإنجاز قدرة البشرية على إنشاء مادة لم تكن موجودة من قبل في الكون.

الاستخدامات

استخدامات مندليفيوم

أبحاث الفيزياء النووية

يُعدّ المندليفيوم خطوة مهمة في أبحاث تخليق العناصر فائقة الثقل، إذ يوفّر رؤى حول بنية القشرة النووية واستقرارها. يستخدم العلماء نظائر Md لفهم الأعداد السحرية التي تحكم الاستقرار النووي، ولا سيما حول «جزيرة الاستقرار» المتوقعة للعناصر فائقة الثقل.

الدراسات النووية المتقدمة

تستخدم فرق البحث المندليفيوم في دراسات الانشطار النووي للتحقيق في عمليات الانشطار التلقائي وسلاسل اضمحلال ألفا. ويجعل عمر النصف الطويل نسبياً للعنصر (77.7 دقيقة للنظير 256Md) منه مادة لا تقدر بثمن لدراسة كيمياء وخصائص فيزياء العناصر عبر اليورانيوم.

دراسة الخصائص الكيميائية

يتيح المندليفيوم أبحاثاً رائدة في كيمياء العناصر فائقة الثقل، مما يسمح للعلماء بدراسة حالات الأكسدة، وتكوين المعقدات، والسلوك الكيميائي للعناصر الواقعة بعد سلسلة الأكتينيد. وتساعد هذه الدراسات على التحقق من التنبؤات النظرية المتعلقة بالتوزيع الإلكتروني والروابط الكيميائية في البيئات الذرية شديدة القسوة.

التحقق من النماذج النظرية

يستخدم الفيزيائيون بيانات المندليفيوم لتحسين النماذج والحسابات النووية التي تتنبأ بوجود العناصر الأثقل وخصائصها. وتدفع هذه الأبحاث إلى تطوير مسرّعات جسيمات وأنظمة كشف متقدمة لاكتشافات مستقبلية لعناصر فائقة الثقل.

تطبيقات فضائية مستقبلية

على الرغم من أن الأمر لا يزال نظرياً، فإن فهم خصائص المندليفيوم يسهم في أبحاث المادة الغريبة التي قد تُحدث مستقبلاً بعيداً ثورة في أنظمة الدفع الفضائي وتقنيات توليد الطاقة.

تطبيقات المختبرات البحثية

لا تزال التطبيقات الأساسية للمندليفيوم محصورة في مرافق الأبحاث النووية المتخصصة حول العالم. وتستخدم مختبرات كبرى، من بينها Berkeley Lab وGSI Helmholtz Centre وRIKEN، نظائر المندليفيوم في أبحاث الفيزياء النووية الأساسية ودراسات تخليق العناصر فائقة الثقل.

دراسات البنية النووية

تستخدم فرق البحث المندليفيوم في تجارب التحليل الطيفي النووي لقياس انبعاثات أشعة غاما، وطاقات اضمحلال ألفا، وتوزيعات شظايا الانشطار. وتوفر هذه القياسات بيانات أساسية لفهم تأثيرات القشرة النووية والتنبؤ بخصائص العناصر فائقة الثقل غير المكتشفة.

التحقق في الفيزياء النظرية

يعمل المندليفيوم عنصراً معيارياً لاختبار الحسابات الميكانيكية الكمّية والنماذج النووية. ويقارن العلماء البيانات التجريبية من نظائر المندليفيوم بالتنبؤات النظرية لتحسين فهمهم للقوى النووية وسلوك الإلكترونات في الذرات فائقة الثقل.

تقنيات الكشف المتقدمة

تدفع دراسة المندليفيوم إلى الابتكار في أنظمة الكشف فائقة الحساسية، بما في ذلك مطيافية الكتلة بزمن الطيران، وكواشف جسيمات ألفا، وأنظمة متطورة لتحديد هوية الجسيمات، مما يعزز قدرتنا على دراسة العمليات النووية النادرة للغاية.

مصدره

الوجود الطبيعي

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

أصل اصطناعي فقط

لا يوجد المندليفيوم طبيعياً على الأرض أو في أي مكان من الكون المرئي. ولا يمكن إنشاء هذا العنصر فائق الثقل إلا من خلال التخليق النووي الاصطناعي في مسرّعات جسيمات متطورة، مما يجعله من أندر المواد التي أنتجتها البشرية على الإطلاق.

عملية الإنتاج المختبري

ينشئ العلماء المندليفيوم بقذف أهداف من أينشتاينيوم-253 بجسيمات ألفا (نوى هيليوم-4) في السيكلوترونات أو المسرّعات الخطية. وقد استخدم تخليق فريق Berkeley الأصلي عام 1955 بليون ذرة أينشتاينيوم فقط، منتجاً المندليفيوم حرفياً «ذرة واحدة في كل مرة»؛ في إنجاز لافت في الفيزياء النووية.

الندرة الشديدة وعدم الاستقرار

يمتلك نظير المندليفيوم الأكثر استقراراً، 258Md، عمر نصف لا يتجاوز 51.5 يوماً، ما يعني أن أي ذرات مندليفيوم ربما وُجدت أثناء تكوّن الأرض كانت ستتحلل قبل بلايين السنين. وتُقاس كميات الإنتاج الحالية بالذرات المفردة أو العناقيد الصغيرة.

قيود الإنتاج العالمي

يُقدّر الإنتاج العالمي للمندليفيوم بأقل من بضعة آلاف من الذرات سنوياً في جميع مرافق الأبحاث مجتمعة. ويتطلب تخليق العنصر أهدافاً نادرة من أينشتاينيوم، ومسرّعات جسيمات متقدمة، وكميات هائلة من الطاقة، مما يجعل إنتاجه مكلفاً فلكياً.

الغياب الكوني

خلافاً للعناصر الأخف التي تتكون في التخليق النووي النجمي، لا يمكن إنشاء المندليفيوم في النجوم أو المستعرات العظمى بسبب عمر نصفه القصير للغاية والتفاعلات النووية المحددة اللازمة لتخليقه. وهو يمثل مادة من صنع الإنسان حصراً، تدفع حدود الوجود الذري.

التعامل

السلامة

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

خطر النشاط الإشعاعي الشديد

خطر: المندليفيوم عنصر اصطناعي مشع للغاية، ويمثل مخاطر صحية جسيمة بسبب إشعاع ألفا وانبعاثات غاما والانشطار التلقائي. وحتى الكميات المجهرية منه تتطلب إجراءات احتواء ومناولة متخصصة في المرافق النووية المرخصة.

التعرض لإشعاع ألفا

تبعث نظائر المندليفيوم جسيمات ألفا عالية الطاقة، يمكن أن تسبب حروقاً إشعاعية شديدة، وأضراراً جينية، وسرطاناً إذا لامست الأنسجة الحية. وسيكون التلوث الداخلي عن طريق الاستنشاق أو الابتلاع مهدداً للحياة فوراً بسبب جرعة الإشعاع المركزة التي تصل إلى الأعضاء.

تدابير السلامة المطلوبة

يتطلب البحث خلايا ساخنة متخصصة، ومعدات مناولة عن بُعد، ومراقبة مستمرة للإشعاع. ويجب على العاملين ارتداء معدات حماية إشعاعية كاملة والعمل خلف تدريع سميك. كما يجب أن تكون إجراءات إزالة التلوث في حالات الطوارئ والعلاج الطبي من الإشعاع متاحة فوراً.

خطر التلوث البيئي

على الرغم من عمر النصف القصير، يؤدي تلوث المندليفيوم إلى مخاطر إشعاعية مستمرة عبر نواتج الاضمحلال وشظايا الانشطار. وتلزم إجراءات متخصصة للتخلص من النفايات لجميع المواد التي تلامس المندليفيوم، بما في ذلك معدات المختبر والملابس الواقية.

إجابات سريعة

أسئلة شائعة عن مندليفيوم

ما هو مندليفيوم؟

مندليفيوم (رمزه Md) هو العنصر 101 في الجدول الدوري، وينتمي إلى أكتينيد في الدورة 7. أول عنصر أُنتج وكُشف عنه ذرةً واحدةً في كل مرة. من المتوقع أن يكون صلبًا عند درجة حرارة الغرفة، وهو مشع.

ما التوزيع الإلكتروني لـ مندليفيوم؟

التوزيع الإلكتروني للحالة الأرضية لـمندليفيوم هو [Rn] 5f¹³ 7s²، ويشغل 7 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 32, 31, 8, 2.

ما نقطتا انصهار وغليان مندليفيوم؟

لم تُكثَّف أي عينة من مندليفيوم قط، لذا فكلتا القيمتين محسوبتان وليستا مقاستين: يُتوقع أن ينصهر عند 1100 K (826.9 °C) ويغلي عند لم تُقَس.

ما الكتلة الذرية لـ مندليفيوم؟

لا يملك مندليفيوم أي نظير مستقر، ولذلك لا يملك وزناً ذرياً معيارياً. والرقم المذكور، 258، هو العدد الكتلي لأطول نظائره المعروفة عمراً.

ما كثافة مندليفيوم؟

يُتوقع أن تبلغ كثافة مندليفيوم نحو 10.3 g/cm³، مع أنه لم تُصنع قط عينة كبيرة بما يكفي لوزنها. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³ للمقارنة.

ما الكهروسلبية لـ مندليفيوم؟

تبلغ كهروسلبية مندليفيوم وفق مقياس باولنغ 1.3. 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 مندليفيوم ومتى؟

اكتُشف مندليفيوم في 1955 على يد Ghiorso et al.. سُمّي على اسم دميتري مندلييف.

ما مدى وفرة مندليفيوم على الأرض؟

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

هل مندليفيوم مشع؟

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