الكيمياء

نسب وكميّات توافر”العناصر الكيميائية” في العالم

2002 في رحاب الكيمياء

الدكتور نزار رباح الريس , الدكتورة فايزة محمد الخرافي

KFAS

العناصر الكيميائية الكيمياء

عرف الإنسان أن عدد العناصر في كوكبنا يزيد على المائة قليلاً ،  وأن كمياتها تختلف من عنصر لآخر ، وأن بعضها يتوافر بكثرة لكن البعض الآخر قليل نادر . 

إن التقدير الحقيقي لكميات هذه العناصر بدا بمشروع قام به عالم أمريكي يسمى كلارك (H. Clarck)، هذا الذي أجرى ما يربو عن 5500 تحليل لعينات حصل عليها من مختلف أجزاء المعمورة.

فكان بعضها من المناطق الاستوائية وبعضها الآخر من مناطق التندرا ، وعينات أخرى من أعماق المحيطات أو مجاري الأنهار ومجاهل الغابات . 

ولقد استغرقت هذه الدراسة التي أجراها كلارك حوالي عشرين عاماً وتمكن خلالها من تحديد كميات العناصر المتوافرة في كوكبنا ، ومن هنا ولد علم جديد أطلق عليه اسم "الجيوكيمياء" Geochemistry أو كيمياء الأرض .

 

ولقد تبين من نتائج هذه الدراسات أن العناصر الستة والعشرين الأولى من جدول مندليف الدوري بدءًا بالهيدروجين وانتهاءا بالحديد تكون من الناحية العملية مجمل القشرة الأرضية ، وتشكل 99.7% من كتلتها ، وأن ما تبقى من كتلة هذه القشرة الأرضية والذي لا يتجاوز 0.3% يتكون من باقي العناصر المعروفة والتي يبلغ عددها أكثر من 67 عنصراً .

وقد نتساءل ما هو أكثر العناصر توافراً في كوكبنا الذي نعيش فيه ؟ وهل هو أحد العناصر التي عرفها الإنسان واستخدمها منذ آلاف السنين مثل الحديد والنحاس والقصدير ؟

والجواب على ذلك بالنفي ، وذلك رغم كثرة الكميات التي استخدمها الإنسان وما زال يستخدمها من هذه العناصر . 

لكن العنصر الأكثر توافراً في عالمنا هو الأكسجين ، بل لا تعجب إذا قلنا بأننا لو وضعنا الأكسجين الموجود بأشكال مختلفة في عالمنا في كفة ميزان ووضعنا سائر العناصر الأخرى في الكفة الأخرى لتعادلت الكفتان ، فحوالي نصف القشرة الأرضية مكون من الأكسجين وهو موجود أيضاً في الهواء وفي الماء وفي الخصور والرمال والحيوانات والنباتات وكل شيء من حولنا .

 

أما السيليكون فإنه يشكل ربع كتلة القشرة الأرضية ، أما ما تبقى فإنه يتكون على النحو التالي : 7.4% من الألمنيوم ، 4.2% من الحديد ، 3.3% من الكالسيوم ، 2.4% من الصوديوم ، 2.35% من كل من البوتاسيوم والمغنيسيوم ، 1.5% من الهيدروجين ، 0.6% من التيتانيوم ، وهذا يوضح توزيع العناصر العشرة الأكثر وجوداً في عالمنا .

وهنا قد يخطر لنا أن نسأل … ما هو أقل العناصر توافراً في عالمنا ؟ إن أول ما قد يخطر على بالنا هي الفلزات النبيلة مثل الذهب والبلاتين والتي لا توجد في الطبيعة على شكل مركبات بل على حالتها الفلزية.

لذا لا تحتاج إلى معالجات معقدة في استخلاصها ، لكن الحقيقة أن هذه الفلزات النبيلة ليست أندر العناصر على الأرض … بل إن العناصر المشعة والتي تسمى أيضاً بالعناصر الأشباح هي الأكثر ندرة .. وتدل الإحصائيات على أن كمية البولونيوم على الأرض تبلغ حوالي 9600 طن ، وأن كمية الرادون أقل من ذلك ، إذ تبلغ 260 طناً ، وهناك 26 ألف طن من الأكتينيوم . 

 

أما أكثر هذه الأشباح توافراً فهما الراديوم والبروتكتينيوم إذ يوجد منهما حوالي 100 مليون طن ، لكن هذه الكميات تعدّ صغيرة جداً إذا ما قورنت بكميات الذهب والبلاتين . 

وللإجابة على التساؤل السابق عن أندر العناصر المعروفة نقول إنه "الاستاتين" والذي لا يوجد منه في القشرة الأرضية سوى 69 مليغراماً فقط اي أقل من عشر غرام واحد .

ويتضح لنا مما تقدم أن العناصر التي يتكون منها عالمنا توجد بكميات مختلفة ، فمنها ما تبلغ كمياته ملايين الأطنان ومنها ما لا يتجاوز عُشر الجرام وهنا يتبادل إلى ذهننا تساؤل جديد … لماذا توجد العناصر في عالمنا هذا بنسب وكميات متفاوتة ..؟ ولماذا لا توجد بكميات متساوية ..؟

 

وللإجابة عن هذا السؤال نعود ونقول إن العناصر الخفيفة وهي العناصر الثلاثون الأولى من الجدول الدوري تشكل الأغلبية الساحقة من الناحية الكمية ، وأن باقي العناصر وهي العناصر الأثقل توجد بكميات ضئيلة .  والحقيقة أن ما يتحكم في هذه القضية هي قوانين الكيمياء النووية ، وهذه القوانين تتحكم في تحول عنصر إلى آخر . 

بحسب هذه القوانين ، فإن بعض العناصر تتكون بسهولة ويسر وتتجمع منها كميات كبيرة ، ويتكون البعض الآخر بصعوبة فلا يتوافر منها إلا القليل .  وتعتمد هذه العملية على ثبات نوى هذه العناصر إذ أن نوى العناصر الخفيفة تحتوي على عدد متساو من البروتونات والنيوترونات تقريبا ًوهذا يجعلها عالية الثبات وسهلة التكوين . 

أما العناصر الأثقل والتي تحتوي نواها على عدد من النيوترونات يفوق عدد البروتونات ، فهي الأقل ثباتاً والأصعب تكويناً مما يؤثر على الكمية المتوافرة منها . 

 

بحسب قوانين الكيمياء النووية ، فإن زيادة الشحنة على نواة العنصر يزيد من صعوبة تكوينه وبالتالي يقلل من وجوده.

وهكذا فإن تكوين عالمنا الذي نعيش فيه هو انعكاس صامت لديناميكية القوانين التي تتحكم في اصطناع عناصره ، وحينما يتوصل العلماء إلى معرفة دقيقة لهذه القوانين فسوف يكون بإمكانهم معرفة سبب وجود كميات متفاوتة من هذه العناصر . 

ويعمل العلماء جاهدين سعياً إلى تحقيق ذلك ، وقد تمكنوا من تحقيق اختراقات مهمة في هذا المجال مكنتهم من اصطناع عناصر جديدة .

مجلة العلوم
‫‪لن تكون هذه هي الجائحة الأخيرة. فمن أين ستأتي التالية؟
قلم:      أليس كلاين
ترجمة:  مبادرة   IEEE بالعربية
تشير التقديرات إلى وجود ما يصل إلى 800 ألف فيروس في الحيوانات لديها القدرة على إصابة البشر. ولكن تحديدها جميعا هو غاية لا تدرك. ومن بين البرامج الرئيسية التي تسعى إلى الكشف عن فيروسات جديدة، برنامج بريديكت تنبأ PREDICT -الذي أطلقته الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية Agency for International Development- الذي أمضى عشر سنوات وأنفق أكثر من 200 مليون دولار في عمليات بحث في 30 دولة، وتمكن ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا يكون فيروس كورونا مميتاً للبعض، لكن غير ضارٍ للبعض الآخر؟
قلم:    كاري أرنولد
ترجمة: محمد الرفاعي

لقد أصاب فيروس كورونا المستجد Coronavirus ملايين الأشخاص، لكننا ما زلنا نتعلم من هم الأكثر عرضةً لهجومه. وسرعان ما اتّضح أن كبار السن، ومن يعاني حالاتٍ صحيةٍ كداء السكري والسرطان، عرضةٌ لخطرٍ أكبر. ولكنه يرد حاليا العديد من التقارير عن قتل المرض لشباب أصحاء. وحتى ضمن الفئات عالية الخطورة، يختلف الخطر الذي يسببه كوفيد-19 Covid-19 اختلافا هائلا ما بينها.
إضافة إلى ذلك، حاليا، تشير ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪علينا أن نتصرف بسرعة لتفادي أزمة نفسية بفعل الجائحة
قلم:       سام هويلز
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
بسبب جائحة فيروس كورونا Coronavirus pandemic، لا يستطيع العديد من الأشخاص ترك منازلهم إلا لشراء الطعام أو للتمرن لفترة قصيرة. فلا يستطيعون رؤية أصدقائهم أو عائلاتهم، ولا الذهاب إلى العمل، والمشهد المرتقب في المستقبل القريب مشهد كئيب. وهذه المكونات مجتمعة تمثل العاصفة المثالية لزيادة المشكلات النفسية، وقد بدأنا نرى علامات على جائحة نفسية موازية في طريقها للتكون.
أنا في الصفوف ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪سبع نصائح من خبراء الصحة النفسية حول التكيف مع جائحة كوفيد-19
قلم:       مويا سارنر
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
هذه أوقات صعبة سيتعايش كل منا مع جائحة فيروس كورونا Coronavirus بشكل مختلف. وقد سألنا خبراء الصحة النفسية العاملين في عدد من التخصصات عن نصائحهم حول كيفية التكيف.
 نصيحة من الخبراء
حافظ على نظام معين: استيقظ من النوم، تناول طعامك واخلد إلى  النوم في  الوقت نفسه الذي اعتدت عليه في الوضع الطبيعي. جد مشروعًا يشغلك، سواء أكان ذلك عملك، أم تعلم شيئا جديدا، أم قراءة روايات. حافظ ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تحمي صحتك النفسية خلال تفشي فيروس كورونا
قلم:       مويا سارنر
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة

بعد أسابيع من العزل الاجتماعي الكامل، دخلت إيطاليا فيما يدعوه باولو برامبيلا Paolo Brambilla، الطبيب النفسي من جامعة ميلان University of Milan: تجربة اجتماعية لم يسبق إجراؤها من قبل. فقد عانت الدولة وفيات كثيرة بسبب فيروس كورونا، وقد تحملت الحظر الأكثر صرامة في العالم. وكان الأثر الذي تركته في الصحة النفسية للشعب عميقا، كما يقول برامبيلا. وشهد شهر أبريل دخول نصف سكان العالم في ... (قراءة المقال)
‫‪هل نحن وحيدون في الكون ؟ الجزء الثاني
 السلام عليكم .. في الحلقة قبل الماضية بدأنا سلسلة البحث عن المخلوقات الخارجية .. و شرحنا التطور التاريخي و العلمي لهذه المسألة .. و في حلقة اليوم نستكمل البحث و سنخوض في واحدة من اكثر المحاولات المنطقية لتحديد و تقنين اعداد الحضارات او المخلوقات الخارجية في مجرتنا درب التبانة و هي محاولة البحث من خلال معادلة دريك الشهيرة جدا ،، حيث سنحلل عناصرها الرئيسية واحدة تلو الأخرى لكي نستوعبها و نعرف مدى صعوبة او سهولة التوقع في وجود مثل هذه المخلوقات ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪أوروبا تبني "توأمًا رقميًا" للأرض لتحسين التنبؤات المناخية
قلم:     بول فوسن
ترجمة: مي بورسلي

الاتحاد الأوروبي European Union  يضع اللمسات الأخيرة على الخطط الطموحة لمشروع توأم رقمي Digital twin لكوكب الأرض  يحاكي Simulate الغلاف الجوي والمحيطات والجليد واليابسة بدقة لا مثيل لها، وتوفر تنبؤات بالفيضانات والجفاف والحرائق بأيام إلى سنوات مُقدمًا. فلن تتوقف جهود مشروع محاكاة دستينيشن إيرث وجهة الأرض Destination Earth عند هذا الحد: فهي ستحاول أيضًا حصر السلوك البشري، وتمكين القادة من رؤية ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪‘يد الرجل’ المزروعة في امرأة صارت أخف وزنا وأكثر أنوثة
قلم: ميندي فايسبيرغر
تلقت امرأة شابة في الهند فقدت كلتا يديها في حادث حافلة طرفين من متبرع ذي بشرة داكنة. وبعد سنوات، صار جلد يديها المزروعتين أفتح. فبعد الحادث الذي تعرضت له في عام 2016، بُترت ذراعا شريا سيداناغاودر Shreya Siddanagowder البالغة من العمر 18 عاماً من تحت المرفق. وفي أغسطس 2017 خضعت لعملية زرع استغرقت 13 ساعة، وأجراها فريق من 20 جراحاً و 16 طبيب تخدير. جاءت يداها المزروعتان من رجل يبلغ من العمر 20 عاماً توفي بعد حادث دراجة. ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪تعهد الصين الجريء حول المناخ يحظى بالثناء- لكن هل من الممكن الوفاء به؟
قلم:     دينيس نورمايل
ترجمة:  مي بورسلي

في الأسبوع الأول من أكتوبر أدى تعهد الصين المفاجئ، بخفض صافي انبعاثات الكربون إلى الصفر في غضون 40 عامًا، إلى عودة الأمل في الحد من تغير المناخ العالمي Global climate change إلى مستويات يمكن تحملها. فهذه الدولة هي أكبر منتج لثاني أكسيد الكربون CO2 في العالم، فهي تمثل نسبة 28% من الانبعاثات العالمية، وقد يلهم تحركها البلدانَ الأخرى لتحذو حذوها. ولكن المراقبين يحذرون من أن الصين تواجه ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا يكون فيروس كورونا مميتاً للبعض، لكن غير ضارٍ للبعض الآخر؟
قلم:    كاري أرنولد
ترجمة: محمد الرفاعي

لقد أصاب فيروس كورونا المستجد Coronavirus ملايين الأشخاص، لكننا ما زلنا نتعلم من هم الأكثر عرضةً لهجومه. وسرعان ما اتّضح أن كبار السن، ومن يعاني حالاتٍ صحيةٍ كداء السكري والسرطان، عرضةٌ لخطرٍ أكبر. ولكنه يرد حاليا العديد من التقارير عن قتل المرض لشباب أصحاء. وحتى ضمن الفئات عالية الخطورة، يختلف الخطر الذي يسببه كوفيد-19 Covid-19 اختلافا هائلا ما بينها.
إضافة إلى ذلك، حاليا، تشير ... (قراءة المقال)