ما هو عنصر الاكتينيوم

ما هو عنصر الاكتينيوم، الأكتينيوم هو عضو في مجموعة من العناصر المعروفة باسم سلسلة الانتقال الداخلية الثانية، تبدأ هذه السلسلة بالأكتينيوم وتتميز بملء الغلاف المداري التكافؤ، الأكتينيوم هو أحد أندر العناصر على الإطلاق، الأكتينيوم هو الباعث في المقام الأول، حيث يصنف على أنه سم مشع خطير ذو نشاط نوعي عالي مع الراديوم وعناصر عبر اليورانيوم والبلوتونيوم والأمريسيوم والكوريوم، معدل الاضمحلال الإشعاعي أكبر من المعدل الذي يتم التخلص منه، لا توجد تطبيقات تجارية مهمة للأكتينيوم ، ولكنها تستخدم في توليد الطاقة الحرارية وإنتاج النيوترونات.

خصائص الأكتينيوم

• توهج في الظلام

التوهج في الظلام خاصية مشتركة لبعض العناصر. يضيء الأكتينيوم ضوءًا أزرق مخيفًا لأن نشاطه الإشعاعي الشديد يثير الهواء المحيط ، والذي يتأكسد أثناء العملية. يوجد في خامات اليورانيوم الطبيعي. تقدر وفرة القشرة بـ 5.5 × 1010 مجم لكل كيلوغرام.

• عنصر فريد

الأكتينيوم ، 89 في الجدول الدوري ، ينتمي إلى مجموعة من العناصر المعروفة أيضًا باسم العناصر الأرضية النادرة. إنه عنصر من المجموعة 3 والأول في سلسلة من العناصر المعروفة باسم الأكتينيدات. الأكتينيدات هي أعضاء في معادن انتقالية تظهر خصائص مثل طاقات التأين المنخفضة وحالات الأكسدة الإيجابية. لديها نقاط انصهار عالية ، ونقاط غليان عالية ، وموصلية كهربائية عالية ، وقابلية للطرق. يشبه السلوك الكيميائي للأكتينيوم سلوك اللانثانم ، 57 في الجدول الدوري ويقع فوق الأكتينيوم مباشرةً.

• الأكتينيوم له هيكل بلوري

الأكتينيوم معدن أبيض فضي له هيكل بلوري مكعب محوره الوجه ، وله تكوين إلكتروني [Rn] 6d17s2 ، نقطة انصهار 1320 K ، نقطة غليان 3470 K ، موصلية حرارية 12 W-1K-1 عند 300 K ، وبفضل هيكلها ، يكون الأكتينيوم أقوى بحوالي 150 مرة من الراديوم ، ويستخدم في إنتاج النيوترونات ، التي توجد بشكل أساسي إما على شكل أكسيد أو هيدروكسيد وكأملاح هاليد.

الأكتينيوم المشع

تم عزل الأكتينيوم المشع لأول مرة بواسطة Andre Debrunne في عام 1899 من بقايا الترقيع التي خلفها الكوريون بعد أن قاموا بتعدين الراديوم ، وعلى مدار العشرين عامًا التالية ، تم تحديد العلاقات بين أعضاء سلسلة اضمحلال الأكتينيوم من خلال الدراسات الكيميائية الإشعاعية ، وتم تحديد أعداد كبيرة من الأعضاء. حدده آرثر ديمبستر. في عام 1935 عن طريق التحليل الطيفي ، اليوم ، يتم تحضير الأكتينيوم عن طريق قصف الراديوم بالنيوترونات في مفاعل نووي أو عن طريق تقليل فلوريد الأكتينيوم ببخار الليثيوم عند 1100 إلى 1300 درجة مئوية.

الأكتينيوم 225

الأكتينيوم 225 مادة يمكن أن تضر أو ​​تعالج ، اعتمادًا على كيفية استخدامها ، وهي دائمًا ما تعطي وهجًا أزرق خافتًا ، علامة على نشاطها الإشعاعي ، في حين أن الطاقة والجسيمات دون الذرية التي تنبعث منها يمكن أن تلحق الضرر بالخلايا البشرية ، ويمكن أن تقتل أيضا بعض من أصعب السرطانات لدينا.

لحسن الحظ ، اكتشف العلماء كيفية تسخير قوة الأكتينيوم 225 للأبد. يمكنهم ربطه بجزيئات يمكنها فقط استعمار الخلايا السرطانية. في التجارب السريرية لعلاج مرضى سرطان البروستاتا في المرحلة المتأخرة ، قضى الأكتينيوم 225 على السرطان في ثلاثة علاجات ، ولكن على مدى عقود ، أنتج مكان واحد أكثر الأكتينيوم 225 في العالم: مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة (ORNL) ، وحتى مع اثنين تساهم المرافق الدولية الأخرى بكميات صغيرة ، ولا تستطيع الثلاثة مجتمعة سوى إنتاج ما يكفي من الأكتينيوم 225 لعلاج أقل من 100 مريض سنويًا ، وهو ما لا يكفي لإجراء أي شيء سوى التجارب السريرية الأولية.

الأكتينيوم 225 فريد من نوعه بين بواعث ألفا لأنه لا يتجاوز عمره نصف عمر 10 أيام (نصف العمر للنظير هو مقدار الوقت الذي يستغرقه التحلل إلى نصف الكمية الأصلية.) في أقل من أسبوعين ، نصف من ذراته قد تحولت إلى نظائر مختلفة ، وهي ليست طويلة جدًا. كما أنها ليست قصيرة جدًا ، 10 أيام مناسبة لبعض علاجات السرطان. يحد نصف العمر القصير نسبيًا من مقدار تراكمه في أجسام الناس ، بينما يمنح الأطباء في الوقت نفسه وقتًا كافيًا لتحضير الدواء وإدارته وانتظار وصوله إلى الخلايا السرطانية لدى المرضى قبل أن يتمكن من العمل.

كيف يتم إنتاج نظائر الأكتينيوم “الأكتينيوم 225”

يبدأ إنتاج الأكتينيوم 225 الجديد بهدف مصنوع من الثوريوم بحجم قرص الهوكي. وضع العلماء الهدف في مسار شعاعهم ، الذي يطلق البروتونات بنسبة 40٪ من سرعة الضوء. عندما تضرب البروتونات من الحزمة نوى الثوريوم ، فإنها ترفع طاقة البروتونات والنيوترونات في النوى ، وتهرب البروتونات والنيوترونات التي تكتسب طاقة حركية كافية من ذرة الثوريوم ، بالإضافة إلى ذلك ، تنقسم بعض النوى المثارة إلى نصفين ، ثم بدأت عملية طرد البروتونات والنيوترونات وكذلك الانقسام الذي يحول ذرات الثوريوم إلى مئات من النظائر المختلفة – أحدها الأكتينيوم 225.

بعد 10 أيام من القصف بالبروتونات ، أزال العلماء الهدف ، وسمحوا للهدف بالراحة حتى تتحلل النظائر المشعة قصيرة العمر ، مما قلل من النشاط الإشعاعي ، ثم أزالوه من عبوته الأولية ، وقاموا بتحليله وإعادة تعبئته للشحن. من خلال العمل مع المواد عالية النشاط الإشعاعي ، قاموا بفصل الأكتينيوم 225 عن المواد الأخرى باستخدام تقنية مشابهة لتلك التي يستخدمونها لإنتاجه من الهيكل العظمي للثوريوم ، وتحديد “النظائر” الموجودة في المنتج النهائي عن طريق قياس النشاط الإشعاعي للنظائر وكتلها .

بالطبع ، لم تكن هذه مهمة سهلة. كان على فريق العلماء التأكد من أن الهدف سيصمد تحت وابل من البروتونات. الحزم قوية للغاية بحيث يمكنها إذابة الثوريوم – الذي له نقطة انصهار أعلى من 3000 درجة فهرنهايت ، وأراد العلماء تسهيل فصل الأكتينيوم 225 عن هدف لاحقًا قدر الإمكان.

بعد ذلك ، احتاج فريق العلماء إلى ضبط خطوط الأشعة على المعلمات الصحيحة ، وتحديد كمية الطاقة في نظائر الحزمة التي أنتجها ، ونمذجة العملية ، ثم إجراء اختبارات التجربة والخطأ ، وتحديد الإعدادات التي من شأنها أن تنتج معظم الأكتينيوم- 225 ممكن.

وبينما كان فرز الأكتينيوم من مجموعة النظائر الأخرى أمرًا صعبًا ، تمكن فريق العلماء من القيام بذلك باستخدام ممارسات كيميائية قياسية إلى حد ما. ما لا يمكنهم فعله هو فصل الأكتينيوم 225 عن الأكتينيوم النظير طويل العمر.

إعادة استخدام النظائر للأغراض الطبية

بينما استغرق الباحثون الطبيون عقودًا لاكتشاف كيمياء تستهدف السرطان باستخدام الأكتينيوم 225 ، فإن الإمداد نفسه يعيق البحث الآن. جزء من هذه الندرة هو أن الأكتينيوم نادر بشكل ملحوظ. الأكتينيوم 225 لا يحدث بشكل طبيعي على الإطلاق.

يعرف العلماء فقط عن الخصائص غير العادية للأكتينيوم 225 بسبب غرابة التاريخ. في الستينيات ، أنتج العلماء اليورانيوم 233 كوقود للأسلحة والمفاعلات النووية ، وشحنوا بعض أهداف إنتاج اليورانيوم -233 إلى الأطباء لمعالجتها. احتوت تلك الأهداف أيضًا على الثوريوم 229 ، الذي يتحلل إلى أكتينيوم 225. في عام 1994.

من الجدير بالذكر أنه بدأ فريق من العلماء والأطباء في استخراج الثوريوم 229 من المادة المستهدفة، وفي النهاية أنشأوا “هيكلًا عظميًا” من الثوريوم يمكنهم منه “استخلاص” الأكتينيوم 225 بانتظام، وهكذا نختم معكم مقالنا اليوم.