Jacquelyn DeMink، فن؛ Thomas Dyke/التصوير الفوتوغرافي؛ ORNL، وزارة الطاقة الأمريكية
كشف مركب جديد يحتوي على واحد من أندر العناصر في العالم، البروميثيوم، عن خصائصه الغامضة لأول مرة.
ندرة البروميثيوم
البروميثيوم موجود طبيعيًا بكميات ضئيلة للغاية – تحتوي قشرة الأرض على حوالي نصف كيلوغرام فقط من هذا العنصر. في عام 1945، تمكن الباحثون في مختبر أوك ريدج الوطني في تينيسي من إنتاجه كمنتج جانبي لبرنامج تخصيب البلوتونيوم في مشروع مانهاتن. نشأته النووية أدت إلى تسميته بهذا الاسم، نسبة إلى العملاق اليوناني بروميثيوس الذي سرق النار وجلبها للبشر.
إنتاج البروميثيوم واستخداماته
يتم الآن إنتاج البروميثيوم بشكل روتيني، وإن كان بكميات صغيرة، من التحلل الإشعاعي لليورانيوم ويمكن دمجه في مركبات بسيطة لاستخدامات مثل الطلاء اللامع أو البطاريات النووية. لكن طبيعته المشعة للغاية تعني أنه غير مستقر بطبيعته، مما يجعل من الصعب تكوين مركبات طويلة الأمد يسهل دراستها. الهياكل البلورية التي يوجد فيها البروميثيوم تمارس أيضًا قوى على الروابط الكيميائية للبروميثيوم، مما يحجب كيميائه الأساسية، مثل طول الروابط الذرية وكيفية تكوينها مع المركبات الأخرى.
اكتشاف جديد
الآن، وجد ألكسندر إيفانوف في مختبر أوك ريدج الوطني وزملاؤه طريقة لتكوين مركب بروميثيوم في الماء. هذا يخفف من بعض التأثيرات الضارة للإشعاع ويتجنب التأثيرات المحجوبة للهياكل البلورية، مما يسمح للفريق بدراسة كيمياء العنصر بالتفصيل لأول مرة.
التركيب الكيميائي للبروميثيوم
أولاً، قاموا بتصنيع مركب يسمى bispyrrolidine diglycolamide (PyDGA)، وهو يعتمد على جزيئات تشكل مركبات مع عناصر مشابهة للبروميثيوم. عندما أضيف البروميثيوم إلى هذا الجزيء في محلول، شكل مركب Pm-PyDGA، الذي له لون وردي زاهي بسبب هيكله الإلكتروني.
أطلق إيفانوف وفريقه أشعة إكس على المركب وقاسوا الترددات التي امتصها، مما كشف عن كيفية ارتباط البروميثيوم كيميائيًا. أظهر ذلك أن طول الرابطة بين البروميثيوم وذرات الأكسجين المجاورة كان حوالي ربع نانومتر، مما يتطابق مع المحاكاة الحاسوبية التي أجروها.
“إنها كيمياء جميلة للغاية، ورؤية اللون الوردي الرقيق لهذا المركب هو فرحة حقيقية”، يقول أندريا سيلا من كلية لندن الجامعية.
الفوائد المستقبلية
معلومات حول سلوك الربط للبروميثيوم ستساعد في تحسين العمليات لإنتاج عينات أنقى بكميات أكبر من النفايات المشعة، كما يقول إيفانوف، ويمكن أن تستخدم أيضًا في تصميم مركبات طبية جديدة، مثل التصوير الإشعاعي أو علاج السرطان. “هذا النوع من المعلومات الأساسية يمكن أن يساعدنا في دفع تقنيات جديدة”، يقول.
