ما هي مصادر العناصر المشعة
اهتم علماء الكيمياء الفيزيائية بتصنيف العناصر من قديم الأذل، فقد وضعوا حجر الأساس الذي شمل كل العناصر في مجموعات مقسمة بحسب خصائصها فيما يُعرف بالجدول الدوري، كما قاموا بدراسة نواة كل عنصر للتعرف على مدى ثباتها أو قابليتها للحركة، ومعرفة ما تحتويه أنويتها من النيوترونات الغير حاملة لأي شحنة والتي تُعد جسيم محايد، بالإضافة إلى البروتونات المشحونة بالشحنات الموجبة، وبدراسة كل هذا وذاك تم اكتشاف العناصر المشعة تبعًا لخصائص تجمع بينهم، تابع أهم المعلومات من خلال موقع مُحيط.
ما هي العناصر المشعة
هي التي لديها أنوية غير مستقرة، تتحرك كنتيجة للزيادة الكبيرة في أعداد البروتون والنيترون داخلها، والتي فيها تنقسم النواة إلى عدة جزيئات لتُكسبها خاصية عدم الاستقرار والقدرة على الحركة، وذلك نتيجةً انقسام النواة وانفصالها ينبعث الإشعاع، وذلك ما يُعرف بالنشاط الإشعاعي بمعنى أن تُصدر النواة المشعة كنواة عنصر اليورانيوم أحد الإشعاعات الثلاث الآتية:
- أشعة ألفا (α) عبارة عن نواة غاز الهيليوم الخامل.
- أشعة بيتا (β) عبارة عن إلكترونات وبروتونات.
- أشعة جاما (γ) تعد إشعاعات كهرو ماجناتيك عالية التردد.
لعله من الجدير بالذكر هنا أنه عند انبعاث إحدى تلك الإشعاعات الثلاث أو كما سماها العلماء (جسيمات)، تتحول نواة العنصر بعدها من نواة غير مستقرة الحركة إلى نواة مستقرة، وهذا ما يُسمى بمصطلح (الاضمحلال الإشعاعيّ Radioactive Decay).
اكتشف العالم الفرنسي (هنري باكريل) في عام 1896 م العنصرين المشّعين الثوريوم واليورانيوم، ومن هنا انطلقت ثورة كبيرة تنشد التعرف على بقية العناصر المشعة لما لها من أهمية قصوى في جميع المجالات الحياتية.
يُمكنك إثراء معلوماتك والتعرف على المزيد حول: بحث شامل عن العناصر والمركبات
العناصر المشعة واستخداماتها
بذل العلماء جهدًا لا يُضاهيه ثمن لاكتشاف العناصر المشعة ووضع استخدامات لها بحسب تصنيفها، لتسهم في الصناعات بشتى أنواعها وأشكالها ومن تلك العناصر ما يلي:
عنصر اليورانيوم المشع ورمزه U:
- تم تصنيفه في الجدول الدوري ضمن سلسلة الأكتينيدات، عدده الذري 92 بحيث تحتوي ذرته على عدد 92 إلكترونًا و 92 بروتونًا.
- يتواجد في الصخور والتربة على هيئة معدن يميل لونه ما بين الأبيض والفضيّ.
- يدخل في الكثير من الاستخدامات خاصةً في المجال العسكري، حيث يدخل في تصنيع المقذوفات ذات المدى البعيد.
- كما يحتل أهمية في مجال المنشآت التي تستند إلى الطاقة النووية في تكوينها، كمحطات توليد الكهرباء ومحطات تحلية مياه البحار، يستعمل لتقدير أعمار الصخور النارية.
عنصر الفرانسيوم المشع ورمزه Fr:
- اُكتُشِفَ في فرنسا على يد العالم (مارجريت يري) عام 1939 ميلاديًا، وهو من أشد العناصر ندرة في الطبيعة، يبلغ عدده الذري 87.
- تم تصنيفه ضمن الجدول الدوري في المجموعة الأولى للدورة السابعة على أنه فلزّ قوي جدًا ذو القاعدية القلوية العالية.
- نظرًا لندرته الشديدة وتواجده في الطبيعة بكميات متناهية في الصغر فليس له استخدامات كثيرة سوى دخوله في الأبحاث الخاصة بعلم الأحياء.
عنصر الراديوم المشع ورمزه Ra:
- يبلغ عدده الذري 88، وله 26 نظير مُشع لذلك فهو مصنف ضمن أثقل الفلزّات القلوية المتواجدة على سطح الأرض.
- يتواجد في التراب مُتميزًا بلونه الأبيض النقي جدًا، ولكنه سرعان ما يتأكسد حين يتعرض للهواء، وأثناء تحلله وانقسامه ينتج عنه الغاز الخامل (رادون) وحينما تستقر نواته يتحول تلقائيًا إلى عنصر الرصاص.
عنصر الراديوم المشع ورمزه Rb:
- يبلغ عددهم الذريّ 37 وهو فلزّ قويّ هَش، يُصنف في الجدول ضمن المجموعة التي تحوي عناصر الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم لتشابهه الكبير مع خصائصهم.
- لونه الأبيض اللامع المائل إلى الفضيّ يُميزه عن بقية العناصر، يتأكسد بشكل سريع للغاية في حين تعرضه للهواء، ويشتعل مباشرةً لكونه مُصنف من العناصر (شديدة التفاعل).
جدول العناصر المشعة
بعد التطور الملحوظ في مجال اكتشاف العناصر المشعة بات الأمر سهلًا لحصر قائمة تحوي أسمائهم، وهي كالتالي:
المعادن الانتقالية
- رثفورديوم (Rt).
- دوبينيوم (Db).
- سيبوريوم (Sg).
- بوهریوم (Bh).
- هاسيوم (Hs).
- ميتنيريوم (Mt).
- تيكنيتيوم (TC).
المعادن النادرة
- الأكتينيوم (Ac).
- الثوريوم (Th).
- البروتكتينيوم (Pa).
- اليورانيوم (U).
- النبتونيوم (Np).
- البلوتونيوم (Pu).
- أمريكيوم (Am).
- كيوريوم (Cm).
- بيركيليوم (Bk).
- كاليفورنيوم (Cf).
- أينشتاينيوم (Es).
- فيريميوم (Fm).
- مينديليفيوم (Md).
- نوبيليوم (No).
- لورينسيوم (Lr).
- بروميثيوم (Pm).
المعادن القلوية
- الفرانسيوم (Fr).
- الراديوم (Ra).
قد يهمك الاطلاع على الآتي: أهم النظريات العلمية في الفيزياء
مصادر العناصر المشعة وتطبيقاتها
غالبًا ما يكون مصدر العناصر المشعة الصخور والتراب والأرض بكل طبقاتها، وبعد أن اكتشفها العلماء ودوّنوا خصائصها أصبح من السهل توظيفها في تطبيقات عملية، تسهم في التطور الصناعي والدوائي والكثير من المجالات كما يلي:
- مجال الصناعة.
- مجال الطاقة النووية.
- في المنازل العصرية.
- مجال الأدوية.
- مجال الحروب.
التطبيقات الصناعية للعناصر المشعة
يتم استخدام أشعة جاما الغير ضارة والتي يسهل التخلص من آثارها في تعقيم الأدوات الطبية كَالقفازات، والحقن والأدوات الأخرى التي يصعب تعقيمها بالحرارة لحدوث التلف حينها، بالإضافة إلى ما يلي:
- تُستخدم تلك الآشعة في قتل الطفيليات المتواجدة في الأصواف والأخشاب والجلود والمنتجات بوجه عام.
- كما أن الولايات المتحدة الأمريكية قد صرحت بالسماح تعقيم اللحوم بأشعة جاما وباتت الآن الطريقة الأكثر شيوعًا في التعقيم.
تطبيقات العناصر المشعة في الطاقة النووية
أنشأت العديد من الدول وأولها الإتحاد السوفيتي سابقًا عام 1954 م محطات طاقة نووية بالتزامن مع التضخم المستمر في أسعار الغاز عالميًا، حيث تم توفير ما يقرب من 15% من كهرباء العالم و6% من الطاقة التي يحتاجها العالم من الطاقة النووية التي تتولد من تلك المحطات.
لعل ذلك سلاحًا ذو حدين فمع النفع الذي حل على العالم من مثل تلك المحطات، إلا أن النفايات التي تتولد من الطاقة النووية شديدة الخطورة وسامة جدًا ويصعب التخلص منها، ومن أعظم كوارث تلك النفايات مأساة تشيرنوبل التي حدثت في أوكرانيا عام 1986 ميلاديًا.
شاهد أيضاً: ادوات المختبر واستخداماتها بالصور
تطبيقات العناصر المشعة في المنازل العصرية
الكثير منا لديه موادًا مشعة في منزله ومن أمثلة ذلك ما يلي:
- أكبر مثال على ذلك الجهاز الذي يكشف عن الدخان حيث يحتوي على كمية ضئيلة جدًا العنصر المشع أمريكيوم الذي يبلغ عدده الذريّ
- موجود في جهاز كشف الأدخنة على هيئة أوكسيد تنبعث منه آشعة جاما المنخفضة الطاقة وجسيمات ألفا، تهرب أشعة جاما الغير ضارة من الجهاز الذي بدوره يمتص جسيمات ألفا لتصطدم بالأوكسجين والنيتروجين المتواجدين في الهواء الكامن في غرفة التأين.
- لتكشف عن وجود أيونات أو جسيمات مشحونة، وحين يتسلل الدخان إلى الغرفة يمتص جسيمات ألفا مما يعطل معدل التأيّن داخل الغرفة فيطلق الإنذار حينها.
التطبيقات الدوائية للعناصر المشعة استخدم العالم النظائر المشعة في الأبحاث الطبية كمتتبِعات، وذلك كالآتي:
- يبتلع الشخص المراد الكشف عليه تلك النظائر لتسهل الكشف على الجهاز الهضمي، وتحديد المرض كالأورام السرطانية والعوائق التي تُصيب القناة الهضمية وتؤثر على إتمام عملية الهضم بشكل سليم.
- كما تم استخدام العناصر المشعة في تنظيف وتسليك الأوعية الدموية ومُحاربة السرطان.
تطبيقات العناصر المشعة في مجال الحروب
استخدمت الولايات المتحدة الأمريكية بالفعل السلاح النووي في حروبها ضد العالم، ونُوضح ذلك من خلال الآتي:
- تُعتبر أول من حارب بالقنابل النووية في حرب هيروشيما وناجازاكي ضد دولة اليابان.
- على الرغم من مقتل كل من تواجدوا في تلك الحرب على الفور، إلا أنه مع الانتشار الإشعاعي أسفر عن مقتل العديد من الأشخاص بعد أشهر من الحرب كناتج عن التسمم الإشعاعي.
- كما يُوجد آخرون قد تضرروا التشوهات والعيوب الخلقية نتيجة لتضرر الأحماض النووية لهم ولأجنّتَهم.
كيفية معرفة العناصر المشعة
تُعرف العناصر المشعة بكونها عناصر غير مستقرة النواة ينبعث منها إشعاعات وجسيمات، تم تتحول في نهاية الأمر إلى عناصر مختلفة ذات طبيعة نواة مستقرة بعد حدوث (الاضمحلال الإشعاعيّ)، وذلك كالتالي:
- الاضمحلال الإشعاعي بجسيمات (ألفا): بعد أن ينبعث من نواة عنصر الهيليوم جسيمات ألفا، تتحول نواته إلى نواة مستقرة لعنصر آخر يقل عدده الذري عن الهيليوم بمقدار 2، ويقل وزنه الذري بمقدار
- الاضمحلال الإشعاعي بجسيمات (بيتا): ينتج هذا النوع من الاضمحلال من خلال انبعاث بروتون أو إلكترون من الذرة، فحين ينبعث بروتون ينخفض العدد الذري بمقدار 1، وحين ينبعث إلكترون يزداد العدد الذري بمقدار 1.
- كما أنه في بعض الأحيان يحدث انبعاثًا مزدوجاً تنتج جسيمات بيتا.
- الاضمحلال الإشعاعي أشعة (جاما): يتغير مستوى طاقة النواة عند انبعاث أشعة جاما.
- التقاط إلكترون: يعد نوعًا نادرًا جدًا من أنواع الاضمحلال الإشعاعي، بحيث يتم إلتقاط إليكترونًا من قِبل البروتون، ومن ثم يتحول البروتون الموجب إلى نيوترون محايد.
- ثم يطلق أحد نيوترونات الذرة إليكترونًا مما يتسبب في انخفاض العدد الذري وإبقاء العدد الكتلي كما هو دون أي تغير.
أضرار العناصر المشعة
تستمد العناصر المشعة أهميتها من كونها تدخل في العديد من الصناعات الدوائية والغذائية وإنتاج الطاقة وغيرها، لكن هذا لا يمنع من وجود أضرار تكمن وراء استخدامها.
لما تُخلفه من نفاياتٍ ضارة وسامة تتسبب في وفاة الأشخاص بالتسمم الاشعاعي والتغيرات الجينية في أحماض النووي، والتي قد تُؤثر على الشعوب لمئات بل آلاف السنين وعلى نسلهم كناتج لإحداث الطفرات التي لا يُمكن إعادة إصلاحها أبدًا.
علم الكيمياء من أبرز العلوم التي تتميز بتطورها الدائم، ففي كل يوم يكتشف العلماء شئ جديد، يُساهم في التطور التكنولوجي لكل ما هو حولنا من مبانٍ وصناعات ومنسوجات.
ولكن لكل اكتشاف منافعه وأضراره فعلى القدر الذي يعمل على تعزيز قدرة العلم والعلماء على تقديم كل ما هو جديد، يُخفي وراءه أضرار للمواطن البسيط وقت التخلص منه، ولعل من أبرز تلك الاكتشافات هي العناصر المشعة بوجهها الجميل والقبيح.
