اكتشاف عنصر الأكتينيوم

في الكيمياء يعد عنصر الأكتينيوم (Actinium) أحد العناصر الكيميائية ويمتلك الرمز Ac ورقم ذري مقداره 89 في الجدول الدوري، ويصنف الأكتينيوم على أنه من الأكتينيدات، وهو يكون على شكل مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة.

اكتشاف عنصر الأكتينيوم

لقد تم اكتشاف عنصر الأكتينيوم في عام 1899 ميلادي من قبل الكيميائي الفرنسي أندريه لويس ديبيرن، وحدث هذا الاكتشاف أثناء تجربة طرق جديدة لفصل أكاسيد الأرض النادرة، وقد اكتشف فريدريش أوتو جيزيل عنصر الأكتينيوم بشكل مستقل في عام 1902 ميلادي، من الكلمة اليونانية أكتيس أو أكتينوس بمعنى شعاع، حيث اكتشف بشكل مستقل أيضا بواسطة F. جيزيل في عام 1902 ميلادي، كما أنه يظهر بشكل طبيعي بالاشتراك مع معادن اليورانيوم.

يعد عنصر الأكتينيوم من العناصر النادرة والموجودة في خامات اليورانيوم بكميات ضئيلة وصغيرة، ولكنه في العادة يكون أرخص وأسهل من أجل تكوين الأكتينيوم عندما تكون هناك حاجة إليه عن طريق عملية قصف الراديوم بالنيوترونات في مفاعل نووي، إن من أكثر نظائر الأكتينيوم ثباتًا هو نظير الأكتينيوم 227 وله عمر نصف يبلغ 21.77 عامًا، كما أنه يتحلل إلى النظير فرانسيوم – 223 من خلال عملية تحلل أو اضمحلال ألفا أو إلى نظير الثوريوم 227 من خلال عملية اضمحلال بيتا.

نظير الأكتينيوم 227 وهو ناتج من عملية اضمحلال نظير اليورانيوم 235، وهو باعث بيتا بعمر نصف يبلغ 21.6 سنة، إن منتجات الاضمحلال الرئيسية هي نظير الثوريوم 227 بعمر نصف عمر 18.5 يومًا ونظير الراديوم 223 بنصف عمر 11.4 يومًا وعددًا من المنتجات قصيرة العمر بما في ذلك الرادون والبزموت والبولونيوم ونظائر الرصاص.

في حالة التوازن مع نواتج الاضمحلال فهو مصدر قوي لجزيئات ألفا، حيث تم تحضير فلز الأكتينيوم عن طريق عملية اختزال فلوريد الأكتينيوم مع بخار الليثيوم عند حوالي 1100 إلى 1300 درجة مئوية، إن السلوك الكيميائي للأكتينيوم مشابه لسلوك الأتربة النادرة وخاصة اللانثانم.

يأتي الأكتينيوم المنقى في حالة توازن مع نواتج الاضمحلال في نهاية 185 يومًا، ثم يتحلل وفقًا لنصف عمره البالغ 21.6 عامًا، كما إنه نشط بنحو 150 مرة مثل عنصر الراديوم مما يجعله ذا قيمة في إنتاج النيوترونات.

في شهر أبريل 2012 ميلادي، أعلن مختبر لوس ألاموس الوطني عن مشروع نظير طبي جديد يبشر بإنتاج كميات كبيرة بسرعة من عامل علاج السرطان الجديد، حيث أن نظير الأكتينيوم 225 (AC-225)، لا يوجد للأكتينيوم تطبيقات تجارية مهمة على الرغم من أنه يتم استخدامه في إنتاج النيوترونات.

تم استخدام النظير (227-Ac) مع عمر نصف يبلغ 21.77 عامًا كمتتبع للاختلاط في أعماق البحار في المحيطات، من خلال تحديد تركيزات النظير (227-Ac) في عمود مائي، حيث يمكن للعلماء دراسة معدلات وأنماط الخلط وعمليات التبادل الرأسي الأخرى، كمنتج لسلسلة الاضمحلال للنظير (235-U)، ولقد تم استخدام النظير (227-Ac) والنظائر المشعة الأخرى لتحديد المعلومات حول حركة السوائل في التلال وسط المحيطات والذوبان البازلتي.

يمكن أن يتم استخدام النظير (225-Ac) مع عمر نصف يبلغ 10 أيام في علاج السرطان، حيث يرتبط النظير بعامل مخلب (مادة يمكن أن تشكل روابط متعددة إلى أيون معدني واحد) ويتم تسليمها إلى موقع المشكلة، إذ تتسبب انبعاثات جسيمات ألفا من الأكتينيوم ومنتجاتها الوليدة في موت الورم، كما ينتج النظير (225-Ac) في سلسلة من تحلل ألفا للنظير (213-Bi) مع نصف عمر مقداره 0.76 ساعة، والذي يستخدم أيضًا في العلاج المناعي الإشعاعي.

يستخدم النظير (225-Ac) وهو باعث ألفا خالص لإنتاج النظير (213-Bi) باستخدام مولد النويدات المشعة النظير (213-Bi) وهو باعث مختلط من ألفا وبيتا، حيث يتمثل الوضع الأساسي للانحلال في انبعاث بيتا إلى باعث ألفا النظير (213-Po) قصير العمر للغاية.

جسيم ألفا 8.4 ميلون إلكترون فولت المنبعث من النظير (213-Po)، حيث يبلغ طول مساره 76 ميكرومتر في الأنسجة البشرية وهو مسؤول عن آثاره السامة للخلايا، وعنصر الأكتينيوم هو عنصر فلزي مشع فضي، كما ويضيء الأكتينيوم في الظلام بسبب نشاطه الإشعاعي الشديد بضوء أزرق.

معلومات عامة عن الأكتينيوم

• تم اكتشاف الأكتينيوم في عام 1899 من قبل أندريه لويس ديبيرن، الكيميائي الفرنسي، الذي فصله عن البتشبلند. اكتشف فريدريش أوتو جيزيل الأكتينيوم بشكل مستقل في عام 1902. السلوك الكيميائي للأكتينيوم مشابه لسلوك اللانثانوم الأرضي النادر.

• يعرف عن عنصر الأكتينيوم إنه أكثر إشعاعًا بنحو 150 مرة من عنصر الراديوم، وهذا ما يجعله ذا قيمة كمصدر نيوتروني، وإلا فإنه لا توجد تطبيقات صناعية مهمة.

• يستخدم نظير الأكتينيوم 225 في الطب لإنتاج النظير (Bi-213) في مولد قابل لإعادة الاستخدام أو يمكن أن يتم استخدامه بمفرده كعامل للعلاج المناعي الإشعاعي.

• الأكتينيوم في البيئة: يتواجد الأكتينيوم فقط في آثار صغيرة جدا في خامات اليورانيوم ومثال على ذلك النظير (227-Ac) وباعث ألفا وبيتا يمتلك عمر نصفي مقداره 21.773 سنة، كما ويحتوي طن واحد من خام اليورانيوم على حوالي عُشر جرام من الأكتينيوم، ولقد تم العثور على عنصر الأكتينيوم بكميات ضئيلة في خام اليورانيوم، ولكن الأكثر شيوعًا يتم تصنيعه بكميات ملليغرام عن طريق عملية التشعيع النيوتروني للنظير (226-Ra) في مفاعل نووي.

• يتكون الأكتينيوم الموجود بشكل طبيعي من نظير مشع واحد مع النظير (227-Ac) وهو النظير الأكثر وفرة (حيث تبلع الوفرة الطبيعية 100٪)، كما وقد تم تمييز 27 نظيرًا مشعًا بأكثرها ثباتًا وهو النظير (227-Ac) والنظير (225-Ac) مع عمر نصفي مقداره 10 أيام والنظير (226-Ac) بعمر نصف يبلغ 29.37 ساعة، علما أن جميع النظائر المشعة المتبقية لها نصف عمر أقل من 10 ساعات ومعظم هذه النظائر تمتلك نصف عمر أقل من دقيقة واحدة.

• يأتي نظير الأكتينيوم المنقى 227 في حالة توازن مع نواتج الاضمحلال في نهاية 185 يومًا ثم بعد ذلك يتحلل وفقًا لنصف العمر 21.773 عامًا.

• تتراوح نظائر الأكتينيوم في الوزن الذري من الوزن 206 وحدة كتلة ذرية (206-actinium) إلى 234 وحدة كتلة ذرية (234-actinium).

• الآثار الصحية للأكتينيوم: يعتبر نظير الأكتينيوم 227 شديد النشاط الإشعاعي ومن حيث قدرته على إحداث تأثيرات صحية ناجمة عن الإشعاع، فإن نظير الأكتينيوم 227 يعتبر بنفس خطورة البلوتونيوم، حيث أنه قد يمثل تناول كميات صغيرة من الأكتينيوم 227 خطرًا صحيًا خطيرًا.

• إن أكبر تهديد للنشاط الإشعاعي للحياة كما نعرفه هو تلف الجينات والتركيب الجيني لجميع الأنواع الحية، وذلك لأن الضرر الجيني من التعرض للإشعاع تراكمي على مدى العمر والأجيال.

• التعرض حتى لجرعات منخفضة من المواد المسببة للسرطان بعد التعرض الطويل، بسببه قد يعاني الجيل الحالي الجيل الذي لم يولد وكل ما يليه من أمراض السرطان وتلف الجهاز المناعي وسرطان الدم والإجهاض والإملاص والتشوهات ومشاكل في الخصوبة، في حين أن العديد من هذه المشاكل الصحية آخذة في الازدياد لا يمكن للأفراد إثبات زيادة الإشعاع “الخلفي” أو التعرض المحدد كسب.

• الدليل الوبائي فقط هو المقبول علميًا لإسناد السبب، وربما تكون النتيجة الأكثر تطرفًا بمرور الوقت هي ببساطة التوقف الشامل عن القدرة على الإنجاب، حيث أن الإشعة سبب معروف للعقم.

• الآثار البيئية للأكتينيوم: رافق تطوير التكنولوجيا النووية إطلاقًا إجماليًا ودقيقًا للنشاط الإشعاعي في الغلاف الجوي، والتربة والمحيطات والبحار ومنسوب المياه، وظهرت في جميع أنحاء العالم في الحيوانات والنباتات والمواد الخاملة، يعبر الإشعاع الأنواع المختلفة ويتركز خلال السلسلة الغذائية ويعرض الحيوانات الأخرى والبشر لآثاره الضارة.