109 Mt مايتنريوم 276*
فلز انتقالي المستوى الفرعي d الدورة 7 المجموعة 9 مشعة اصطناعي

مايتنريوم

Mt · العنصر 109 · فلز انتقالي

سُمّي نسبةً إلى ليزه مايتنر، التي فسّرت الانشطار النووي، لكنها استُبعدت من جائزة نوبل.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 276 u
التوزيع الإلكتروني[Rn] 5f¹⁴ 6d⁷ 7s²
108Hs كل العناصر الـ118 110Ds

البنية

ذرة مايتنريوم

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 مايتنريوم بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.

الفيزيائية

الكثافة 37.4 g/cm³~ 99%
نقطة الانصهار —
نقطة الغليان —
الحرارة النوعية —
الموصلية الحرارية —

الذرية

نصف القطر الذري 247 pm~ 85%
نصف القطر التساهمي 129 pm~
نصف قطر فان دير فالس 247 pm~

الإلكترونية

الكهروسلبية —
طاقة التأين 858.7 kJ/mol~ 74%
الألفة الإلكترونية —

الوجود

الوفرة في القشرة 0 mg/kg 0%

الهوية

الرمزMt
العدد الذري109
الكتلة الذرية276 u
الفئةفلز انتقالي
المستوى الفرعيd
البنية البلوريةunknown
حالات الأكسدة+9
سنة الاكتشاف1982
اكتشفهGSI Darmstadt

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 مايتنريوم؟

نصف القطر 247 pm — أي 0.247 nm، ولذلك فإن نحو 2.02 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.

المدى الحراري

صلب، سائل، غاز — ومتى

لم تُقَس أيٌّ من الحالتين الانتقاليتين لـ مايتنريوم — إذ لم توجد قط ذرات كافية منه في الوقت نفسه.

موضعه

موضعه في الجدول

تقع مايتنريوم في الدورة 7، والمجموعة 9. تشترك جميع العناصر في المجموعة 9 في العدد نفسه من الإلكترونات الخارجية، ولذلك تتصرف بطريقة متشابهة جدًا.

عناصر الفلزات الانتقالية الأخرى

21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru
جميع عناصر الفلزات الانتقالية

القصة

ماهيّة مايتنريوم وكيف اكتشفناه

سُمّي نسبةً إلى ليزه مايتنر، التي فسّرت الانشطار النووي، لكنها استُبعدت من جائزة نوبل.

اكتشاف مايتنريوم

خُلّق مايتنريوم للمرة الأولى عام 1982 على يد فريق بحث ألماني قاده Peter Armbruster وGottfried Münzenberg في مركز GSI Helmholtz لأبحاث الأيونات الثقيلة في دارمشتات بألمانيا، باستخدام منشأة المسرع الخطي المتقدمة للأيونات الثقيلة التابعة لهم. وتضمن الاكتشاف قذف أهداف من البزموت-209 بأيونات الحديد-58 المسرعة إلى طاقات عالية للغاية، مما أدى بنجاح إلى إنشاء مايتنريوم-266 من خلال الاندماج النووي وكشف بصمة تحلله المميزة من نوع ألفا. واستخدم الفريق الألماني معدات كشف متطورة لتحديد ذرات مايتنريوم من خلال سلاسل تحللها المشع الفريدة، مؤكدًا تخليق العنصر 109 عبر تحليل إحصائي دقيق للأحداث النووية التي وقعت خلال ميلي ثوانٍ. وقد أُسند إلى العنصر في البداية الاسم النظامي "unnilennium"، الذي يعني "واحد-صفر-تسعة" باللاتينية، وفقًا لاتفاقيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) الخاصة بالتسمية المؤقتة للعناصر غير المكتشفة. واقترح الباحثون الألمان اسم "meitnerium" تكريمًا للفيزيائية النمساوية-السويدية Lise Meitner، التي أسهمت إسهامات أساسية في الفيزياء النووية وشاركت في اكتشاف الانشطار النووي، تقديرًا لعملها الرائد في فهم العمليات النووية. وكانت Lise Meitner اختيارًا مناسبًا بصفة خاصة لهذا التكريم، إذ جرى تجاهل دورها في منح جائزة نوبل في الفيزياء رغم دورها الحاسم في اكتشاف الانشطار النووي، مما جعل ذلك اعترافًا متأخرًا بإسهاماتها العلمية. ومثل الاكتشاف إنجازًا تقنيًا مهمًا تطلب سنوات من التطوير في تكنولوجيا المسرعات وتقنيات إعداد الأهداف وأساليب الكشف فائقة الحساسية لدراسة الأنواع النووية القصيرة العمر للغاية. وقد وافقت IUPAC رسميًا على اسم "meitnerium" والرمز "Mt" عام 1997 بعد مراجعة شاملة للأدلة التجريبية والتأكد من أن الفريق الألماني نجح في تخليق العنصر 109. وأثبت إنشاء مايتنريوم بنجاح إمكانية توسيع الجدول الدوري إلى ما بعد سلسلة الأكتينيدات، وقدم بيانات تجريبية مهمة لاختبار النظريات المتعلقة باستقرار العناصر فائقة الثقل. وفتح هذا الاكتشاف مجالات جديدة للبحث في العناصر الأثقل، وأسهم إسهامًا كبيرًا في فهمنا للفيزياء النووية عند أقصى حدود الكتلة الذرية والشحنة النووية. وتطلب هذا الإنجاز تعاونًا دوليًا، ومثل حصيلة عقود من التقدم في تكنولوجيا الفيزياء النووية ومنهجياتها التجريبية.

الاستخدامات

استخدامات مايتنريوم

مايتنريوم، بوصفه عنصرًا اصطناعيًا فائق الثقل ذا عمر نصف قصير للغاية لا يتجاوز ميلي ثوانٍ، ليست له أي استخدامات عملية خارج أبحاث الفيزياء النووية الأساسية والدراسات النظرية للبنية الذرية. يُستخدم العنصر حصريًا لتعزيز فهمنا العلمي للنوى فائقة الثقل واختبار التنبؤات النظرية حول حدود الاستقرار النووي وجزيرة الاستقرار المقترحة. تسهم أبحاث مايتنريوم في التحقق من نماذج القشرة النووية ونظريات الأعداد السحرية التي تتنبأ بكيفية تنظيم البروتونات والنيوترونات نفسها في النوى الذرية شديدة الثقل. ويُستخدم العنصر ميدانًا لاختبار النماذج الحاسوبية المتقدمة التي تحاول التنبؤ بالخصائص الكيميائية والفيزيائية للعناصر فائقة الثقل استنادًا إلى حسابات ميكانيكا الكم النسبية. تساعد أبحاث مايتنريوم العلماء على فهم كيفية تطور الخصائص الكيميائية مع ازدياد ثقل العناصر، وكيف تؤثر التأثيرات النسبية في السلوك الذري عند أقصى حدود الجدول الدوري. وقد طورت التقنيات المستخدمة في كشف مايتنريوم ودراسته أجهزة الفيزياء النووية، وأسهمت في تحسين تقنيات كشف الجسيمات المستخدمة في تطبيقات علمية متنوعة. توفر دراسات مايتنريوم بيانات مهمة لفهم عمليات التخليق النووي النجمي وكيفية تكوّن أثقل العناصر في الكون داخل البيئات الفيزيائية الفلكية شديدة القسوة. وتسهم أبحاث العنصر في تدريب الفيزيائيين النوويين وتطوير أساليب تجريبية جديدة لدراسة الظواهر النووية النادرة التي تحدث عند حدود التكنولوجيا الحالية. وعلى الرغم من أن مايتنريوم نفسه ليست له استخدامات عملية، فإن الأبحاث الأساسية التي يتيحها تعزز فهمنا للعمليات النووية التي تقوم عليها تقنيات مهمة عديدة في الطب والطاقة وعلوم المواد. وتشجع الجهود التعاونية الدولية المطلوبة لأبحاث مايتنريوم التعاون العلمي وتبادل المعرفة في مجتمع الفيزياء النووية العالمي. وقد تكشف الاكتشافات المستقبلية لنظائر مايتنريوم الأطول عمرًا أو للعناصر فائقة الثقل ذات الصلة عن خصائص فريدة يمكن أن تكون لها تطبيقات في التقنيات المتقدمة. ويمثل العنصر دليلًا على قدرة البشر على استكشاف الحدود الأساسية للمادة والبنية الذرية باستخدام الأجهزة العلمية المتقدمة.

لا توجد لمايتنريوم تطبيقات في الحياة اليومية أو الصناعة أو التكنولوجيا العملية بسبب عمر نصفه القصير للغاية، المقاس بالميلي ثوانٍ، ولأن عددًا قليلًا فقط من الذرات يمكن إنتاجه في كل مرة داخل منشآت مسرعات متخصصة. ويُستخدم العنصر حصريًا في أبحاث الفيزياء النووية المتقدمة في المختبرات الدولية الكبرى المجهزة بمسرعات الأيونات الثقيلة وأنظمة الكشف المتطورة. وتدرس المؤسسات البحثية مايتنريوم لاستكشاف الأسئلة الأساسية حول أكبر عدد من البروتونات التي يمكن أن توجد في نواة ذرية مستقرة والحدود النظرية للمادة. ويستخدم الفيزيائيون النوويون مايتنريوم معيارًا لاختبار النماذج النظرية التي تتنبأ بسلوك العناصر فائقة الثقل ومواضعها في النسخ الموسعة من الجدول الدوري. ويعمل العنصر ميدانًا لاختبار أساليب الكيمياء الحاسوبية التي تحاول التنبؤ بالخصائص الكيميائية من خلال حسابات ميكانيكا الكم النسبية بدلًا من القياس التجريبي. وتستخدم البرامج التعليمية في الفيزياء النووية مايتنريوم مثالًا على الأبحاث المتقدمة في الطبيعة الأساسية للبنية الذرية والمسعى المستمر لفهم المادة عند أقصى حدودها. وتحافظ قواعد البيانات العلمية على سجلات لخصائص مايتنريوم لضمان توثيق شامل لجميع العناصر الكيميائية المعروفة، حتى تلك التي لا توجد إلا لفترة وجيزة في ظروف المختبر. وتدرس التعاونات العلمية الدولية مايتنريوم لتعزيز الفهم العالمي لفيزياء العناصر فائقة الثقل وتبادل المعرفة حول الأبحاث النووية عند حدود العلم. وتسهم دراسة العنصر في تطوير تقنيات تجريبية وأجهزة جديدة لكشف الأحداث النووية النادرة للغاية وتحليلها. وعلى الرغم من أنه لا يمكن استخدام مايتنريوم عمليًا، فإن البحث في خصائصه يعزز العلم الأساسي الذي تقوم عليه التقنيات النووية المستخدمة في التصوير الطبي وعلاج السرطان وتوليد الطاقة النووية. وتسهم المنهجيات المطورة لأبحاث مايتنريوم في تحسين أجهزة فيزياء الجسيمات وتقنيات التحليل النووي. ويمثل العنصر الحدود الحالية لتخليق العناصر الاصطناعية، كما يمثل ذروة الإنجاز في إنشاء أشكال جديدة من المادة من خلال الفيزياء النووية.

مصدره

الوجود الطبيعي

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

لا يوجد مايتنريوم طبيعيًا في أي مكان في الكون في ظل الظروف الحالية، ولا يمكن إنشاؤه إلا اصطناعيًا من خلال تفاعلات الاندماج النووي في أكثر منشآت مسرعات الجسيمات تقدمًا على الأرض. ويُخلّق العنصر بقذف نوى هدف ثقيلة بنوى مقذوفة أخف عند طاقات عالية للغاية، باستخدام أهداف من البزموت-209 ومقذوفات من الحديد-58 عادةً لإنشاء مايتنريوم-266 من خلال الاندماج النووي. ويتطلب الإنتاج مسرعات متطورة للأيونات الثقيلة قادرة على تسريع الأيونات إلى طاقات دقيقة مع الحفاظ على دقة استثنائية في تركيز الحزمة وأنظمة تحديد موضع الهدف. ولا يمكن إنتاج أكثر من ذرة أو ذرتين من مايتنريوم في الساعة حتى باستخدام أكثر تقنيات المسرعات تقدمًا، وتتحلل هذه الذرات خلال ميلي ثوانٍ من إنشائها. وللنظير المعروف الأكثر استقرارًا، مايتنريوم-278، عمر نصف يبلغ نحو 4.5 ثوانٍ، في حين تتحلل معظم النظائر الأخرى خلال ميلي ثوانٍ، مما يجعل الكشف والدراسة أمرًا بالغ الصعوبة. ويقتصر إنتاج العنصر على نحو ست منشآت بحثية متخصصة حول العالم، منها GSI في ألمانيا وRIKEN في اليابان ومؤسسات مماثلة تمتلك القدرات المناسبة لأبحاث العناصر فائقة الثقل. وتعني الطبيعة الاصطناعية لمايتنريوم عدم وجوده جيولوجيًا أو بيئيًا، وعدم وجود عمليات تكوّن طبيعية له في أي مكان في الكون المعروف. ويجب إجراء جميع أبحاث مايتنريوم على ذرات منفردة تُكتشف من خلال بصمات تحللها المميزة، مما يتطلب معدات كشف شديدة الحساسية قادرة على تحديد أحداث نووية فردية وسط الإشعاع الخلفي. وتكون الكمية الإجمالية من مايتنريوم التي أنشأتها البشرية ضئيلة جدًا بحيث يتعذر قياسها بأي وسيلة تقليدية، وربما لا تتجاوز بضع مئات من الذرات أُنتجت على مدى عقود من الأبحاث المكثفة. وتساوي التراكيز البيئية لمايتنريوم فعليًا صفرًا، إذ لا يستطيع العنصر البقاء في الطبيعة بسبب تحلله المشع السريع للغاية والغياب التام لآليات إنتاجه الطبيعية. ولا يوجد العنصر إلا لحظيًا في البيئة شديدة التحكم داخل مختبرات الفيزياء النووية قبل أن يتحلل إلى عناصر أخف خلال ثوانٍ أو ميلي ثوانٍ. وقد تزيد قدرات الإنتاج مستقبلًا زيادة هامشية مع تقدم تكنولوجيا المسرعات، لكن مايتنريوم سيظل من أندر المواد وأكثرها زوالًا مما يمكن إنشاؤه بالتكنولوجيا البشرية.

التعامل

السلامة

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

يمثل مايتنريوم مخاطر إشعاعية شديدة للغاية بسبب نشاطه الإشعاعي المكثف وعمر نصفه القصير للغاية، مما يتطلب أشمل بروتوكولات السلامة الإشعاعية المتاحة في منشآت أبحاث الفيزياء النووية الحديثة. ولا يتمثل مصدر القلق الأساسي في ذرات مايتنريوم نفسها، إذ توجد بكميات ضئيلة للغاية لبضع ميلي ثوانٍ فقط، بل في مجالات الإشعاع المكثفة المتولدة أثناء الإنتاج وسلسلة نواتج التحلل المشعة المتكونة أثناء تحلل العنصر. ويجب على العاملين في أبحاث مايتنريوم ارتداء أكثر معدات مراقبة الإشعاع تقدمًا واتباع أشد بروتوكولات السلامة صرامة، المصممة لتقليل التعرض للإشعاع عالي الطاقة وجسيمات ألفا والتلوث الإشعاعي. ويجب تجهيز منشآت البحث بطبقات متعددة من التدريع الإشعاعي المتطور، بما في ذلك مواد كثيفة مثل الرصاص والتنغستن، لحماية العاملين من أشعة غاما المكثفة وتدفق النيوترونات المرتبط بإنتاج العناصر فائقة الثقل. وتتطلب بيئة العمل مراقبة مستمرة لمستويات الإشعاع باستخدام أنظمة كشف مستقلة متعددة، مع أقفال أمان تلقائية يمكنها إيقاف العمليات فورًا إذا تجاوزت مستويات الإشعاع الحدود الآمنة المحددة مسبقًا. ويجب أن يخضع جميع العاملين لتدريب متخصص ومكثف في السلامة الإشعاعية وإجراءات الاستجابة للطوارئ والمخاطر المحددة المرتبطة بأبحاث العناصر فائقة الثقل قبل السماح لهم بالعمل في هذه المنشآت. ويعني عمر نصف مايتنريوم القصير للغاية أنه يتحلل بسرعة عبر سلسلة معقدة من النواتج الابنة المشعة، لكل منها خصائص إشعاعية مختلفة، مما يتطلب أنظمة متطورة للاحتواء وإدارة النفايات. ويجب أن تكون بروتوكولات الطوارئ شاملة ومتاحة فورًا، وأن تغطي سيناريوهات محتملة تشمل التلوث الإشعاعي وأعطال المعدات والتعرض غير المتوقع للإشعاع في بيئة البحث. وتتطلب مواد النفايات الناتجة عن أبحاث مايتنريوم تخزينًا آمنًا طويل الأمد ومراقبة مستمرة بسبب الخليط المعقد من النظائر المشعة الناتجة أثناء عمليات التخليق والتحلل. ويُمنع عادةً الأفراد الحوامل أو الذين تقل أعمارهم عن 18 عامًا أو الذين يعانون حالات طبية معينة من دخول المناطق التي تُجرى فيها أبحاث مايتنريوم بسبب زيادة حساسيتهم لتأثيرات الإشعاع. ويجب أن تحتفظ منشأة البحث بسجلات مفصلة للتعرض لجميع العاملين، وأن تطبق مبادئ ALARA (أقل مستوى يمكن تحقيقه بصورة معقولة) لتقليل جرعات الإشعاع من خلال تحسين الوقت والمسافة والتدريع. وتُعد عمليات التدقيق الشاملة المنتظمة للسلامة، ومعايرة المعدات، وتدريبات الطوارئ أمورًا أساسية لضمان بقاء جميع أنظمة الحماية من الإشعاع فعالة بالكامل والحفاظ على بروتوكولات السلامة بصرامة.

إجابات سريعة

أسئلة شائعة عن مايتنريوم

ما هو مايتنريوم؟

مايتنريوم (رمزه Mt) هو العنصر 109 في الجدول الدوري، وينتمي إلى فلز انتقالي في الدورة 7 والمجموعة 9. سُمّي نسبةً إلى ليزه مايتنر، التي فسّرت الانشطار النووي، لكنها استُبعدت من جائزة نوبل. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً، وهو مشع.

ما التوزيع الإلكتروني لـ مايتنريوم؟

التوزيع الإلكتروني للحالة الأرضية لـمايتنريوم هو [Rn] 5f¹⁴ 6d⁷ 7s²، ويشغل 7 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 32, 32, 15, 2.

ما الكتلة الذرية لـ مايتنريوم؟

لا يملك مايتنريوم أي نظير مستقر، ولذلك لا يملك وزناً ذرياً معيارياً. والرقم المذكور، 276، هو العدد الكتلي لأطول نظائره المعروفة عمراً.

ما كثافة مايتنريوم؟

يُتوقع أن تبلغ كثافة مايتنريوم نحو 37.4 g/cm³، مع أنه لم تُصنع قط عينة كبيرة بما يكفي لوزنها. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³ للمقارنة.

من اكتشف مايتنريوم ومتى؟

اكتُشف مايتنريوم في 1982 على يد GSI Darmstadt. سُمّي على اسم lise Meitner.

ما مدى وفرة مايتنريوم على الأرض؟

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

هل مايتنريوم مشع؟

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

→ السابق Hs هاسيوم العنصر 108 · فلز انتقالي التالي ← Ds دارمشتاتيوم العنصر 110 · فلز انتقالي