في الكيمياء يعد عنصر الكوبرنيسيوم أحد العناصر الكيميائية المعروفة بالرمز Cn والرقم الذري 112 في الجدول الدوري، حيث يُصنف على أنه أحد المعادن الانتقالية، ومن المتوقع أن يكون الكوبرنيسيوم مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة.
اكتشاف عنصر الكوبرنيسيوم
لقد تم إنتاج عنصر الكوبرنيسيوم لأول مرة بواسطة كلا من بيتر أرمبروستر وجوتفريد مونزينبر وأفراد فريقهم العاملين في جمعية أبحاث الأيونات الثقيلة في دارمشتات بألمانيا في 9 فبراير 1996 ميلادي، حيث أنهم قاموا بعملية قصف لذرات الرصاص بأيونات الزنك بجهاز يعرف باسم المعجل الخطي.
حيث أنتجت هذه العملية ذرات من نظير الكوبرنيسيوم 277، وهو عبارة عن نظير بعمر نصف يبلغ حوالي 0.24 مللي ثانية (0.00024 ثانية)، ومن أكثر نظائر الكوبرنيسيوم استقرارًا هو نظير الكوبرنيسيوم 285 وله عمر نصف يبلغ حوالي 30 ثانية، إذ أنه يتحلل إلى نظير الدارمشتاتيوم 281 من خلال عملية تحلل ألفا.
في 9 فبراير 1996 ميلادي، تم إنشاء نظير العنصر (277-Cn) في جمعية أبحاث الأيونات الثقيلة في دارمشتات بألمانيا باستخدام التفاعل (208Pb + 70Zn)، وعلى عكس العنصر 110، يتمتع الكوبرنيسيوم بخصائص تشبه غاز الرادون أكثر من الزئبق، ولكن نظرًا لعمره النصفي القصير فإنه من الصعب دراسته، واعتبارًا من عام 2011 ميلادي بلغ الوزن الذري لنظير الكوبرنيسيوم الأكثر استقرارًا 285.
لا يوجد الكوبرنيسيوم بشكل طبيعي في القشرة الأرضية، حيث تم تصنيع الكوبرنيسيوم من قبل العلماء في مركز GSI لأبحاث الأيونات الثقيلة في دارمشتات، لقد استخدم سيجورد هوفمان وفريق دولي من العلماء التفاعل النووي 208Pb (70Zn، n) 277Cn، حيث أدى تحلل ألفا المرصود إلى 269Sg.
أُعطي اسم الكوبرنيسيوم للعنصر 112 تكريمًا لعالم الفلك نيكولاس كوبرنيكوس، والمعروف بنظرية مركزية الشمس حول كيفية دوران الكواكب حول الشمس، ونظرًا لأنه لم يتم إنتاج سوى عدد قليل من ذرات الكوبرنيسيوم فلا يوجد له حاليًا أي استخدامات خارج نطاق البحث العلمي الأساسي.
معلومات عامة عن عنصر الكوبرنيسيوم
- في الأصل لقد تم التوصية بالرمز Cp لـ (Copernicium)، ولكن تم رفض هذا الرمز؛ وذلك لأن Cp قد تم استخدامه سابقًا لعنصر (lutetium) الذي كان قبل عام 1949 ميلادي كاسيوبيوم كاسم بديل مسموح به.
- الكوبرنيسيوم (Cn) هو من عناصر ما بعد اليورانيوم مُنتَج صناعياً برقم ذري مقداره 112، وفي عام 1996 ميلادي، أعلن العلماء في معهد أبحاث الأيونات الثقيلة (GSI) في دارمشتات في ألمانيا، عن إنتاج ذرات الكوبرنيسيوم من خلال عملية اندماج الزنك 70 مع الرصاص 208.
- كان وزن ذرات نظير الكوبرنيسيوم 277 وتحلل بعد 0.24 مللي ثانية عن طريق عملية انبعاث جسيم ألفا (نواة الهيليوم) إلى نظير الدارمشتاتيوم 273.
- العديد من نظائر الكوبرنيسيوم معروفة الأطول أمدا بينها هو نظير الكوبرنيسيوم 285 له نصف عمر 34 ثانية، وقد تكون خواصه الكيميائية مشابهة لخصائص الزئبق.
- الكوبرنيسيوم والمعروف سابقًا باسم أونبيوم هو عبارة عن عنصر مشع للغاية، تم تصنيعه لأول مرة في عام 1996 ميلادي بواسطة فريق من العلماء الألمان بقيادة سيجورد هوفمان وبيتر أرمبروستر وجوتفريد مونزينبرج في مركز GSI لأبحاث الأيونات الثقيلة.
- أنتج هذا العمل الأولي ذرة واحدة فقط من عنصر الكوبرنيسيوم، ولم يتم التعرف على ادعاء الاكتشاف إلا من قبل (IUPAC) في عام 2009 ميلادي، أي بعد سنوات من العمل الإضافي من قبل فريق GSI.
- حتى يومنا هذا لم يتم إنتاج سوى عدد قليل من ذرات الكوبرنيسيوم، مما حد بشدة من معرفتنا بخصائصه على الرغم من أنه من المعروف أن معدن من المجموعة 12، من المحتمل أن يشترك في بعض الخصائص مع المجموعة الأخرى 12 عنصرًا من الزنك والكادميوم والزئبق.
- من المتوقع أن يكون الكوبرنسيوم معدنًا فضيًا شاحبًا انتقاليًا، وعلى الرغم من وجود عدد قليل فقط من ذرات الكوبرنيسيوم فمن المتوقع أن يكون ذو كثافة عالية.
- لقد لوحظ ستة نظائر من الكوبرنيسيوم حتى الآن، معظم هؤلاء النظائر يخضعون لعملية اضمحلال ألفا، وعلى الرغم من أن بعضها يتحلل من خلال عملية الانشطار التلقائي، فإن أكثر النظائر استقرارًا هو نظير الكوبرنيسيوم 285 وله عمر نصف مُلاحظ يبلغ 29 ثانية.
- من موقع عنصر الكوبرنيسيوم في الجدول الدوري في المجموعة 12 أدناه الزئبق يجب أن يكون لهذا العنصر الخصائص الفيزيائية للمعدن الثقيل، وإذا كان طويلاً بما فيه الكفاية يجب أن يكون له نوعان من الكيمياء المقابلة للأكسدة M (I) و M (II)، مع عدم استقرار الأخير، وباتباع الاتجاهات الدورية من المتوقع أن يكون المعدن السائل أكثر تقلبًا من الزئبق.
- التطبيقات: ليس لدى الكوبرنيسيوم أي تطبيق معروف ولا يُعرف عنه سوى القليل.
- عنصر الكوبرنيسيوم في البيئة: لم يتم العثور على الكوبرنيسيوم منفردا في البيئة لأنه عنصر اصطناعي.
- الآثار الصحية للكوبرنيسيوم: نظرًا لأنه غير مستقر للغاية فإن أي كمية يتم تكوينها ستتحلل إلى عناصر أخرى بسرعة كبيرة بحيث لا يوجد سبب لدراسة آثارها على صحة الإنسان.
- التأثيرات البيئية للكوبرنيسيوم: نظرًا لعمره النصفي القصير للغاية (حوالي 0.24 مللي ثانية) فلا يوجد سبب للنظر في تأثيرات الكوبرنيسيوم في البيئة.
- لم يستدعي العنصر 112 الكثير من الاهتمام عندما تنبأ علماء الفيزياء النووية النظريون بالجزيرة الشهيرة للعناصر الثقيلة فائقة الثقل – وهي عناصر بها عدد من النكليونات تؤدي إلى ترتيبات في أصداف مغلقة مما يمنحها الاستقرار على الرغم من قوى التنافر العالية بين البروتونات، بدلاً من العنصر 112 كان العنصر 126 ولاحقًا 114 و 120 هو الذي جذب معظم الانتباه؛ وذلك لأنه كان من المتوقع أن يكون لديهم نصف عمر يصل إلى مليون سنة، مما يشير إلى أنه يمكن العثور عليهم على الأرض.
- ومع ذلك، ظلت الجهود المبذولة لتحديدها في الطبيعة أو في التفاعلات النووية المختلفة غير ناجحة، مما دفع العلماء إلى اتباع المسار الصعب والحجري لإنتاج هذه العناصر خطوة بخطوة، في عام 1976 ميلادي كانت نقطة البداية هي العنصر 106، ولسنوات عديدة كان العنصر 112 يمثل نهاية مؤقتة لهذا التقدم.
- كانت هناك حاجة إلى أربعة تحسينات تقنية رئيسية لتمكين اكتشاف 112، الأول كان مسرعًا ينقل حزمًا أيونية لأكبر عدد ممكن من النظائر المختلفة مع شدة حزمة لا تقل عن 1012-1013 أيونات في الثانية وحوالي 10٪ من السرعة من الضوء، والثاني هو هدف مصنوع أيضًا من نظائر مختلفة يمكنه تحمل شدة الحزمة العالية هذه، أما الثالث عبارة عن فاصل لفصل سريع وفعال لمنتجات التفاعل عن الحزمة وأخيراً نظام كاشف لتحديد موثوق للعنصر الذي تم الحصول عليه.
- في المختبرات أصبحت هذه التطورات ممكنة بفضل المسرع (UNILAC) وهو المسرع الخطي العالمي، وعجلة الهدف الدوارة والفاصل الكهرومغناطيسي (SHIP) وهو فاصل منتجات التفاعل الأيوني الثقيل واستخدام كاشفات السيليكون الحساسة للموضع.
- سمح هذا المزيج للعلماء باكتشاف النوى ذات الأعمار التي تتراوح من ميكرو ثانية إلى بضع ساعات، واكتشاف كل عنصر من 107 إلى 111، حيث أنهم في عام 1996 ميلادي كانوا جاهزين لتجميع العنصر 112، إذ اختاروا شعاعًا ومادة مستهدفة بحيث يكون مجموع البروتونات 112: شعاع من الزنك يتكون من 30 بروتون و 40 نيوترونًا تم استخدامه لقصف نوى هدف الرصاص المكونة من 82 بروتونًا و 126 نيوترونًا، مما أدى إلى عنصر جديد يحتوي على 112 بروتونًا و 166 نيوترونًا – أي ذري- العدد الكتلي 278.
