اكتشاف عنصر الكوريوم

الكوريوم (Curium) هو عبارة عن عنصر كيميائي برمز كيميائي Cm ويمتلك رقم ذري يساوي 96، ويتواجد في الجدول الدوري كما ويصنف عنصر الكوريوم على أنه عضو من أعضاء الأكتينيدات، وهو يتخذ شكل مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة.

اكتشاف عنصر الكوريوم

تم إنتاج عنصر الكوريوم لأول مرة بواسطة جلين تي سيبورج ورالف أ.جيمس وألبرت غيورسو أثناء العمل في جامعة كاليفورنيا في بيركلي وفي عام 1944 ميلادي، لقد قاموا بقصف ذرات نظير البلوتونيوم 239 وهو أحد نظائر البلوتونيوم بجزيئات ألفا التي تم تسريعها في جهاز يسمى السيكلوترون.

أنتج هذا ذرات من نظير الكوريوم 242 ونيوترون واحد حر، ويبلغ عمر النصف للكوريوم 242 حوالي 163 يومًا ويتحلل إلى نظير البلوتونيوم 238 من خلال عملية اضمحلال ألفا أو يتحلل من خلال الانشطار التلقائي، إن من أكثر نظائر الكوريوم استقرارًا هو نظير الكوريوم 247 وله عمر نصف يبلغ حوالي 15600000 سنة، يتحلل إلى نظير البلوتونيوم 243 من خلال عملية اضمحلال  ألفا.

على الرغم من أن عنصر الكوريوم يتبع عنصر الأمريسيوم في النظام الدوري، إلا أنه كان في الواقع ثالث عنصر عبر اليورانيوم يتم اكتشافه، ولقد تم التعرف عليه بواسطة سيبورج وجيمس وغيورسو في عام 1944 ميلادي في مختبر المعادن في زمن الحرب في جامعة شيكاغو نتيجة لقصف عنصر الهيليوم أيون النظير (239-Pu) في بيركلي في كاليفورنيا 60 بوصة سيكلوترون.

تم عزل الكميات المرئية (30 ميكروغرام) من نظير الكوريوم 242 على شكل هيدروكسيد لأول مرة بواسطة ويرنر وبيرلمان من جامعة كاليفورنيا في عام 1947 ميلادي، وفي عام 1950 ميلادي، اكتشف كرين والمان وكننغهام أن الحساسية المغناطيسية لعينات ميكروغرام من مركب فلوريد الكوريوم ذو الصيغة الكيميائية (CmF3) كانت بنفس حجم مركب (GdF3).

قدم هذا دليلًا تجريبيًا مباشرًا لتعيين التكوين أو التوزيع الإلكتروني لأيون (Cm +3)، وفي عام 1951 ميلادي أعد نفس العمال الكوريوم في شكله الأولي لأول مرة، هناك أربعة عشر نظيرًا للكوريوم معروفة الآن تتراوح كتلتها من كتلة ذرية 237 إلى كتلة ذرية 251، وأكثر هذه النظائر استقرارًا نظير الكوريوم 247 مع عمر نصف يبلغ 16 مليون سنة وهي قصيرة جدًا مقارنة بعمر الأرض، بحيث لا بد أن أي كوريوم بدائي قد اختفى منذ فترة طويلة من المشهد الطبيعي.

لا يوجد الكوريوم بشكل طبيعي في قشرة الأرض، وقد تم تصنيعه لأول مرة في عام 1944 ميلادي بواسطة جلين تي سيبورج وفريقه في جامعة كاليفورنيا في بيركلي باستخدام تفاعل نظير الكوريوم 239Pu (4He، n) 242، تم تسمية العنصر على اسم بيير وماري كوري اللذين اكتشفا الراديوم والبولونيوم.

من المحتمل أنه توجد كميات ضئيلة من الكوريوم في الرواسب الطبيعية لليورانيوم نتيجة لتسلسل التقاط النيوترونات واضمحلال بيتا الناتج عن التدفق المنخفض جدًا للنيوترونات الموجودة بشكل طبيعي في خامات اليورانيوم، ومع ذلك لم يتم اكتشاف وجود الكوريوم الطبيعي.

نظير الكوريوم 242 ونظير الكوريوم 244 متوفرة بكميات متعددة الجرام، تم إنتاج نظير 248 فقط بكميات مليغرام، ويشبه الكوريوم في بعض النواحي عنصر الغادولينيوم متماثله الأرضي النادر لكن له بنية بلورية أكثر تعقيدًا، معدن الكوريوم لامع ومرن كما أنه فضي اللون، كما أنه متفاعل كيميائيًا وأكثر حساسية للكهرباء من الألمنيوم.

يوجد معدن الكوريوم في شكلين بلوريين وهما عبارة عن هيكل مزدوج سداسي مغلق معبأ (dhcp) وبنية مكعبة محكمة الغلق مركزة على الوجه بدرجة حرارة عالية (fcc)، ويذوب الكوريوم المعدني بسرعة في حمض مخفف ليشكل محاليل الكوريوم (III).

تتأكسد أسطح معدن الكوريوم بسرعة في الهواء لتشكيل طبقة رقيقة من المحتمل أن تبدأ في شكل أكسيد (CmO)، ثم تتقدم الأكسدة إلى (Cm2O3) وفي النهاية لتكوين (CmO2) مستقر، لاحظ مع ذلك أن تكوين مركبات ثنائية التكافؤ من الكوريوم مثل (CmO) لم يتم ملاحظته مطلقًا في شكل سائب.

معظم مركبات ومحاليل الكوريوم ثلاثي التكافؤ مستقرة تمامًا ولها لون أصفر باهت أو أصفر مخضر، ويُعزى استقرار الحالة ثلاثية التكافؤ للكوريوم إلى تكوين غلاف الإلكترون 5f7 نصف المملوء، والكوريوم في حالة رباعي التكافؤ هو مستقر في الفوقية في محاليل الفلوريد المركزة ولكنه مستقر للغاية في الحالة الصلبة وفي المقام الأول مثل الأكاسيد والفلوريدات، ونظرًا لأن نظائر الكوريوم متوفرة بكميات كبيرة، فقد تم تحضير عدد من مركبات الكوريوم وتمييزها بأغلبية في الحالة ثلاثية التكافؤ.

نظير الكوريوم 242 يولد حوالي ثلاثة واط من الطاقة الحرارية لكل جرام، هذا بالمقارنة مع نصف واط لكل جرام من النظير (238-Pu)، ولقد تم استخدام كل من نظير الكوريوم 242 ونظير الكوريوم 244 كمصادر طاقة للاستخدامات الفضائية والطبية، النظير الكوريوم 244 معروض للبيع الآن بسعر 100 دولار / مجم.

يتراكم عنصر الكوريوم الذي يمتص في الجسم في العظام، وبالتالي فهو شديد السمية لأن إشعاعه يدمر آلية تكوين الخلايا الحمراء، أقصى عبء إجمالي مسموح به للجسم يبلغ نظير الكوريوم 244 (قابل للذوبان) في الإنسان هو 0.3 ميكروكري، ونظرًا لأنه تم إنتاج كميات مليغرام فقط من الكوريوم فلا توجد حاليًا تطبيقات تجارية له، وعلى الرغم من أنه قد يتم استخدامه في المولدات الكهروحرارية بالنظائر المشعة في المستقبل، ويستخدم الكوريوم في المقام الأول للبحث العلمي الأساسي.

معلومات عن الكوريوم

• أنتج العلماء العديد من مركبات الكوريوم المختلفة وهي تشمل: مركب بروميد الكوريوم (CmBr3) وكلوريد الكوريوم (CmCl3) وكلوريد الكوريوم (CmCl3) ورابع فلوريد الكوريوم (CmF4) ويوديد الكوريوم (CmI3)، كما هو الحال مع العنصر، ليس للمركبات حاليًا أي تطبيقات تجارية وتستخدم بشكل أساسي في البحث العلمي الأساسي.

• الآثار الصحية للكوريوم: يمكن أن يدخل الكوريوم إلى الجسم عن طريق تناول الطعام أو شرب الماء أو استنشاق الهواء، امتصاص الجهاز الهضمي من الطعام أو ما هو المصدر الأكثر ترجيحًا لأي كوريوم مترسب داخليًا في عموم السكان، بعد الابتلاع يُفرز معظم الكوريوم من الجسم في غضون أيام قليلة ولا يدخل مجرى الدم أبدًا، ويتم امتصاص حوالي 0.05٪ فقط من الكمية المبتلعة في مجرى الدم من الكوريوم الذي يصل إلى الدم يترسب حوالي 45٪ في الكبد.

• يعتبر الكوريوم بشكل عام خطرًا على الصحة فقط إذا تم إدخاله إلى الجسم، ومع ذلك هناك مخاطر خارجية صغيرة مرتبطة بالنظائر ذات الأرقام الفردية مثل الكوريوم 243 والكوريوم 245 والكوريوم 247، والوسيلة الرئيسية للتعرض هي تناول الطعام والماء المحتوي على الكوريوم واستنشاق الغبار الملوث بالكوريوم.

• لوحظت سرطانات الهيكل العظمي في الفئران التي تعرضت عن طريق الحقن في الوريد للكوريوم 242 والكوريوم 244 وسرطان الرئة والكبد في الفئران المعرضة للاستنشاق.

• التأثيرات البيئية للكوريوم: أنتجت اختبارات الغلاف الجوي للأسلحة النووية التي توقفت في جميع أنحاء العالم بحلول عام 1980 ميلادي معظم الكوريوم البيئي، وتسببت الحوادث والإطلاقات الأخرى من منشآت إنتاج الأسلحة في حدوث تلوث محلي، ومع ذلك فإن الكمية ضئيلة ولا تساهم إشعاعاتها إلا بجزء ضئيل من إشعاع الخلفية لإرتش، أكسيد الكوريوم هو الشكل الأكثر شيوعًا في البيئة.