الكيمياء

وسائل مختلفة استخدمها العلماء قديماً لصنع واكتشاف “العناصر الكيميائية”

2002 في رحاب الكيمياء

الدكتور نزار رباح الريس , الدكتورة فايزة محمد الخرافي

KFAS

اكتشاف العناصر الكيميائية الكيمياء

عرف الإنسان منذ قديم الزمان بعض العناصر الكيميائية .  فمنذ آلاف السنين عرف الناس الذهب والحديد والنحاس والفضة . 

وفي العصور الوسطى اكتشف الإنسان عدداً آخر من العناصر في الطبيعة مثل الزنك والبلاتين والفسفور والارسين والأنتمون والبزموت .  وما إن انتهى القرن الثامن عشر حتى كان هناك ثلاثون عنصراً معروفاً ، وقد تضاعف هذا العدد ليصبح ثلاثة وستين عنصراً في عام  1865

وبعد عدة أعوام ظهر جدول مندليف الذي ينظم هذه العناصر بشكل نظامي في جدول دوري .  وكان هذا العمل العبقري دافعاً لاكتشاف العديد من العناصر في الطبيعة .  ويلاحظ أن الشيء الذي يميز جميع العناصر المذكورة هو أنها متوافرة في الطبيعة وبكميات متفاوتة .

 

لكن أول عنصر اصطنعه الإنسان هو التكتينيوم ، وهو العنصر (43) في الجدول الدوري ، وكان ذلك عام 1936 على يد العالم الإيطالي سيغري (E.G Sergre) من جامعة باليرمو . 

وقد اعتمد سيغري في اصطناع هذا العنصر على فرضية وضعها العالم الفيزيائي الإيطالي فيرمي (E.Fermi)  من جامعة روما ، والتي تقضي بأنه يمكن اصطناع عناصر جديدة بصدم نواة ذرة عنصر ما بجسيمات غير مشحونة تعرف بالنيوترونات ، حيث يمكن لواحد من هذه النيوترونات أن يخترق النواة ويبقى حبيساً فيها ، ثم يتحول إلى بروتون . 

وهكذا يزداد عدد البروتونات في النواة ويرتفع عددها النووي مع كل بروتون مضاف ويتكون عنصر أعلى مرتبة .

وفي عام 1940 قامت مجموعة من الباحثين في جامعة كاليفورنيا – بيركلي باستخدام هذه النظرية واصطنعوا العنصر (93) وهو أول عنصر بعد اليورانيوم ، الذي كان أثقل العناصر المعروفة في الطبيعة حتى ذلك الوقت ، وأطلقوا على عنصرهم الجديد اسم نبتونيوم تيمناً باسم الكوكب نبتون الذي يلي الكوكب أورانوس . 

 

وخلال الأربعينات والخمسينات توالت عمليات اصطناع عناصر جديدة، وتمكن الباحثون في مختبر لورنس بيركلي من اصطناع سلسلة من العناصر الجديدة وهي بلوتونيوم (العنصر 94) اميريسيوم (95)  كيوريوم (96) بيركيليوم  (97)، كاليفورنيوم (98)، آينشتانيوم (99) وفيرميوم  (100).

وقد تم اصطناع جميع هذه العناصر على أساس من فرضية فيرمي السابق ذكرها .  وبعدها عرف الباحثون أن العنصر فيرميوم هو آخر العناصر التي يمكن اصطناعها بهذه الطريقة ، وأنه لا بد من البحث عن وسيلة اخرى  .

وتوصل العلماء إلى هذه الوسيلة عن طريق دمج نواتي عنصرين والحصول على عنصر ثالث جديد .  وكانت أولى البشائر اصطناع العنصر مندليفيوم (101) وذلك بدمج الهيليوم (2) والآينشتانيوم  (99)

 

واستمرت هذه المحاولات حتى عام 1974 حتى تمخضت عن اصطناع كل من العناصر نوبيليوم (102) ولورنسيو (103) ورذفورديوم (104) ودوبنيوم (105) وسيبورغيوم  (106).  ولم يتمكن الباحثون من استحداث اي عنصر جديد آخر بهذه الطريقة ، وكان لا بد من البحث عن طريق آخر .  وعرف العلماء أن العناصر التالية هي من العناصر فائقة الثقل والتي يصعب تحضيرها .

وكان العلماء الألمان قد بدؤوا الاهتمام في هذه الفترة باصطناع العناصر الجديدة ودخلوا حلبة السباق الدولية .  وقد اتبعوا في هذا طريقاً اطلقوا عليه اسم الاندماج البارد .

وفي بداية الثمانينيات تمكنت مجموعة الباحثين الألمان من اصطناع العناصر الجديدة بدءاً من عنصر البوهريوم (107) مروراً بعنصر الهاسيوم (108) وانتهاء بعنصر المايتنريوم  (109).  وكان لا بد من إدخال تعديلات على التقنية التي استخدموها من أجل الاستمرار في تحضير عناصر جديدة . 

 

وفي التاسع من نوفمبر عام 1994 ، وبعد توقف دام حوالي عشر سنوات ، أنتج هؤلاء الباحثون العنصر (110) والذي كان له عمر لا يتجاوز 170 ميكروثانية . 

وبعدها بشهر واحد فقط ، أي في 17 ديسمبر 1994 ، اكتشفت هذه المجموعة العنصر  (111)، وتلا ذلك اكتشاف العنصر (112) ، وهو آخر العناصر التي استطاع الإنسان ان يصطنعها حتى الآن .

لقد دلت التجارب على أن اصطناع كل عنصر جديد في الجدول الدوري يفوق سابقة صعوبة .  لذا فإن اكتشاف المزيد من العناصر رهن بتطوير التقنيات المستخدمة ، ومحاولة التغلب على بعض الصعوبات الفنية والمشكلات العلمية . 

 

ومثال ذلك أنه يمكن من الناحية النظرية تحضير العنصر (114) باستخدام طريقة الاندماج البارد .  إلا أن هناك صعوبات ينبغي التغلب عليها .  وأهم هذه الصعوبات ، أن تحضير هذا العنصر بطريقة الاندماج البارد تقتضي دمج نواتي ذرتين مع بعضهما . 

لكننا نعلم أن نواة الذرة لها شحنة موجبة ، وبالتالي فإن محاولة دمج نواتين كبيرتين كل منهما تحمل شحنة موجبة عملية بالغة العصوبة بسبب التنافر الذي سيحدث بين الذرتين . 

ومع ذلك فإن الباحثين لن يعدموا الوسيلة للتغلب على هذه الصعاب ، ولكن السؤال الذي يبقى دون جواب .. إلى متى يمكن للعلماء ان يستمروا في اصطناع العناصر الجديدة ؟

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪من خارج هذا العالم
وب بانينو Rob Banino @robertbanino صحفي مستقل يعمل في بريستول
الحياة على المريخ أعالي البحار، الجزيرة الكبيرة، هاواي، الولايات المتحدة الأمريكية
بذلة الفضاء ليست أول ما يخطر في ذهن أي شخص يزور هاواي. هذا إلا إذا كان سيقضي ثمانية أشهر في موئل هاواي لاستكشاف الفضاء بالتناظر والمحاكاة Hawaii Space Exploration Analog and Simulation اختصاراً: الموئل HI-SEAS على بركان ماونا لوا. ويتيح الموئل HI-SEAS للباحثين دراسة كيفية تعامل الناس مع ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪النظائر المشعة وفوائدها الطبية
لمهندس أمجد قاسم
ترتبط كلمة الإشعاعات لدى كثير من الناس بالأخطار والكوارث النووية، إلا أن الحقيقة تدحض بعض تلك المزاعم، فعلى الرغم من أخطار بعضها، فإن لكثير من تلك الإشعاعات دوراً مفيداً للإنسان، وقدمت خدمات جليلة على امتداد نحو قرن من الزمن. علماً أنه في كل لحظة تخترق أجسامنا آلاف الأنواع من الأشعة، ولم يعرف الإنسان ماهيتها حتى وقت قريب نسبياً، بعد أن تنبه عدد من الباحثين لها، وجرى الكشف عن أنواعها وهويتها وفوائدها وأضرارها.
الإشعاع ... (قراءة المقال)
‫‪رسم خريطة الكواكب اكتشاف العوالم الأخرى خارج كوكبنا
ن رووني الناشر: آركتورس  14.99 جنيه إسترليني مجلد غلاف فني
يقودك تصفح رحلة آن رووني المصورة عبر المجموعة الشمسية إلى إدراك أن الكواكب الأخرى خارج كوكب الأرض كانت تعرف قبل أربعة قرون على أنها مجرد نقاط ضوء بعيدة في سماء زرقاء مخملية. وخلال عدة عشرات من الأجيال تفتحت أعيننا على ما تصفه لنا الأكاديمية والكاتبة العلمية رووني ب: طريقة مختلفة للمعرفة. فلأول مرة يسعى علماء الفلك إلى أكثر من مجرد معرفة مدارات الكواكب، ويدركون أنها عوالم مجاورة ... (قراءة المقال)