كشف لغز البروميثيوم: عنصر الأرض النادر الذي لا يملك نظائر مستقرة

يُعد البروميثيوم عنصراً أرضياً نادراً فريداً من نوعه، حيث لا يمتلك أي نظائر مستقرة، وبسبب تحلله الإشعاعي المستمر، يصعب دراسته وتحليله، في هذا البحث نجح العلماء في عزل عينة نقية من نظير البروميثيوم-147 وربطه بجزيء عضوي لتكوين مركب مستقر في الماء، ثم استخدموا تقنية التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة السينية لدراسة بنية المركب وفحص روابطه الكيميائية.

التطبيقات الواعدة للبروميثيوم

يتزايد الطلب على البروميثيوم بسبب استخداماته المتعددة، بما في ذلك:
- الطلاء المضيء في الإضاءة واللوحات الإرشادية.
- البطاريات النووية التي تُستخدم في أجهزة تنظيم ضربات القلب والصواريخ الموجهة ومعدات الاتصالات.
- التصوير الإشعاعي والعلاجات السرطانية المحتملة.
ينتمي البروميثيوم إلى سلسلة اللانثانيدات، وهي مجموعة من 15 عنصراً معدنيا متشابها كيميائيا ويصعب فصلها عن بعضها.

كشف الروابط الكيميائية للبروميثيوم

استخدم العلماء جزيئاً عضوياً معروفاً بقدرته على تكوين مركبات مع عناصر مشابهة للبروميثيوم، وتمكنوا من ربطه بالبروميثيوم في محلول مائي، أدى ذلك إلى تكوين مركب مستقر، مكّن الباحثين من قياس طول الروابط بين ذرات البروميثيوم والأكسجين باستخدام تقنية التحليل الطيفي بالأشعة السينية.
كشفت الدراسة عن البنية الإلكترونية لمركب البروميثيوم، مما وفر معلومات جديدة حول خصائصه الكيميائية والفيزيائية، وكيفية اختلافها عن باقي عناصر اللانثانيدات.

الانزياح في سلسلة اللانثانيدات

اكتشف العلماء أن طول الروابط بين عناصر اللانثانيدات والجزيئات المرتبطة بها يتناقص مع زيادة العدد الذري – حتى الوصول إلى العنصر61 (البروميثيوم)، بعد ذلك يتباطأ تقلص نصف القطر الأيوني، وتصبح الروابط أقصر بمعدل أبطأ.
هذا الفهم الجديد قد يؤدي إلى تطوير طرق فصل أكثر كفاءة، مما يزيد من إنتاج البروميثيوم بكميات أكبر ونقاوة أعلى.

إنتاج البروميثيوم عالمياً

حالياً، يعد برنامج النظائر التابع لوزارة الطاقة الأمريكية المُنتج الوحيد للبروميثيوم-147 على مستوى العالم.
يُفتح هذا الاكتشاف الباب أمام تطبيقات جديدة وتحسينات في تقنيات الفصل، مما يعزز الاستفادة من هذا العنصر النادر في مجالات متعددة، من الطب إلى التكنولوجيا المتقدمة.

المصدر:  SciTechDaily.com