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.
Md · العنصر 101 · أكتينيد
أول عنصر أُنتج وكُشف عنه ذرةً واحدةً في كل مرة.
البنية
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.
القيم المقاسة
يوضح كل شريط موضع مندليفيوم بين جميع العناصر الـ118 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 المقياس
نصف القطر 246 pm — أي 0.246 nm، ولذلك فإن نحو 2.03 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.
المدى الحراري
ينصهر مندليفيوم عند 1100 K؛ ولم تُقَس نقطة غليانه.
القصة
أول عنصر أُنتج وكُشف عنه ذرةً واحدةً في كل مرة.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
0 mg/kg من القشرة الأرضية · أوفر من 0% من العناصر
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.
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.
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.
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.
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
مندليفيوم مشع. لا يملك نظيرًا مستقرًا — تتحلل كل نواة. يتطلب التعامل معه تدريعًا وترخيصًا مناسبين.
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.
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.
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.
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
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.
[Rn] 5f¹³ 7s²، ويشغل 7 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 32, 31, 8, 2.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.
لا يملك مندليفيوم أي نظير مستقر، ولذلك لا يملك وزناً ذرياً معيارياً. والرقم المذكور، 258، هو العدد الكتلي لأطول نظائره المعروفة عمراً.
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.
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.
اكتُشف مندليفيوم في 1955 على يد Ghiorso et al.. سُمّي على اسم دميتري مندلييف.
لا يوجد مندليفيوم طبيعيًا على الأرض بأي كمية تُذكر — بل يُنتج في مفاعل أو مُسرّع.
نعم. لا يوجد لـ مندليفيوم أي نظير مستقر — إذ تتحلل كل نواته. لا يوجد في الطبيعة بكميات قابلة للاستخدام، ويجب تصنيعه.