Real Time Web Analytics برکلیوم ، عنصر سرکشی که نسبیت را به مکانیک کوانتومی ترجیح می‌دهد! | دیپ لوک

برکلیوم ، عنصر سرکشی که نسبیت را به مکانیک کوانتومی ترجیح می‌دهد!

0

علی‌‌‌رغم توسعه‌‌ی روزافزون علم شیمی در کشف عناصر جدید و تکمیل جدول تناوبی امروزی، اما همچنان ناشناخته‌های بسیاری در مورد عناصر از قبل کشف شده‌، وجود دارد. هنوز ناشناخته‌های زیادی در مورد خواص و ویژگی‌های اکتینید‌ها که در پایین جدول تناوبی قرار دارند، وجود دارد. گروهی از دانشمندان در پژوهشی بسیار جذاب دریافته‌اند برکلیوم (Berkelium)، یکی از عناصر کمیاب، می‌تواند مکانیک کوانتومی را درهم بشکند! نتیجه‌ی این پژوهش در مجله بسیار معتبر  Journal of the American Chemical Society منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…

ما چیز زیادی درباره اکتینید‌ها نمی‌دانیم. این سری از عناصر سنگین و پرتو‌زا در پایین جدول تناوبی قرار داشته و شامل مجموعه‌ای از عناصر اسرارآمیزند که به طور طبیعی بر روی زمین به وجود نمی‌آیند. در میان بازیگران ناشناخته‌ی اکتینیدها، برکلیوم (Bk) حتی از چیزی که ما تصور می‌کنیم، عجیب‌تر به نظر می‌رسد. آزمایش‌های جدید با این عنصر مصنوعی شگفت‌انگیز نشان داده که الکترون‌های آن طبق مکانیک کوانتومی رفتار نمی‌کنند! پروفسور آلبرت اشمیت از دانشگاه ایالتی فلوریدا می‌گوید:

مشاهده چنین رفتاری در برکلیوم تقریبا مثل این است که در یک جهان دیگر هستیم، زیرا شیمی آن، در عناصر عادی دیده نمی‌شود.

آلبرشت اشمیت سالهاست که دنیای پیچیده و پرتو‌زای اکتینید‌ها، از جمله پلوتونیوم (Pu)، کالیفرنیم (Cf) و برکلیوم را مورد مطالعه قرار داده است. برکلیوم در سال ۱۹۴۹ و پس از آنکه توسط دانشمندان دانشگاه برکلی برای اولین بار تولید شد، به این نام نامگذاری شد. یکی از دلایل ناشناخته ماندن این عنصر از گروه اکتینیدها، سنتز بسیار مشکل (و گران) آن است.

برآوردها نشان می‌دهد کمتر از یک گرم برکلیوم در پنجاه سال گذشته سنتز شده است. آلبرشت اشمیت در تازه‌ترین پژوهش خود، ۱۳ میلی‌گرم از این فلز پرتو‌زا را که توسط وزارت انرژی امریکا در اختیار او قرار داده شد، استفاده کرد. این مقدار ممکن است بسیار ناچیز به نظر برسد، اما حدود هزار برابر بیشتر از مقداری است که هر کس دیگری برای مطالعات تحقیقاتی از آن استفاده نموده است. ضمن اینکه این مقدار برکلیوم باعث شده محققان، چیزی که هرگز انتظار نداشتند، مشاهده کنند. آنها در یک سری آزمایش که بیش از سه سال به طول انجامید، ترکیبات مختلفی از برکلیوم را مهندسی و تهیه نموده و با بررسی الکترون‌های آنها متوجه رفتار غیرعادی‌شان نسبت به سایر ترکیبات شدند.

در ردیف‌های بالای جدول تناوبی که توسط عناصر سبک‌تر اشغال شده، آرایش الکترون‌ها درست به همان شیوه‌ای که نظریه کوانتومی پیش‌بینی می‌کند، قرار گرفته‌اند. آلبرشت-اشمیت و همکارانشان دریافتند اصول مکانیک کوانتومی قادر به توضیح رفتار الکترون‌ها در برکلیوم و دیگر عناصر سنگین نیست. در عوض، به نظر می‌رسد الکترون‌ها در این دسته از عناصر، تحت نظریه نسبیت اینشتین قرار می‌گیرند که پیش بینی می‌کند اجسام، هر چه سریعتر حرکت کنند، سنگین‌تر خواهند شد. دانشمندان حدس می‌زنند هر چه الکترون‌ها با سرعت بیشتری در اطراف هسته با بار الکتریکی بالا شروع به حرکت کنند، سنگین‌تر شده و رفتار‌هایی از خود نشان ‌می‌دهند که با استفاده از مکانیک کوانتومی قابل توضیح نیست. آلبرت اشمیت می‌گوید:

هنگامی که این پدیده جالب را می‌بینید، از خود سوال می‌کنید، چگونه می‌توان این پدیده را قوی‌تر یا خاموش کرد. تا چند سال پیش، هیچ کس حتی فکرش را نمی‌کرد که بتوان یک ترکیب بر پایه عنصر برکلیوم ساخت.

این پژوهش بر مبنای تحقیقات قبلی مربوط به ترکیبی از برکلیوم که سال گذشته و توسط همین تیم منتشر شده و همچنین تحقیقی دیگر در این زمینه تحت عنوان «برکلیوم: متفاوت از آنچه مردم انتظار داشتند» انجام شده است. همزمان با تحقیقات انجام شده، شواهد بیشتری وجود دارد که چگونه برکلیوم ، این اکتینید اسرار‌آمیز باعث شکست مکانیک کوانتومی، یکی از موفق‌ترین نظریه‌های ارائه شده تاکنون، شده است. به گفته اشمیت:

آنچه که این یافته‌ها به ما می‌دهد، درک چگونگی تغییر شیمی در  ردیف‌های پایینی جدول تناوبی است. واقعیت این است که بسیاری از خواص شیمیایی عناصر، حتی سال‌ها پس از کشف آن‌ها (مانند برکلیوم که ۷۰ سال از کشف آن می‌گذرد)، هنوز ناشناخته باقی مانده است!

دکترای شیمی معدنی از دانشگاه فردوسی مشهد علاقه مند به بیو شیمی معدنی و شیمی محاسباتی مخصوصا بررسی نقش فلزات در سیستم های زیستی مانند نقش آهن در تالاسمی!

ارسال نظر

*