العنصر الغامض البروميثيوم يكشف أخيرا عن خصائصه الكيميائية

كشف مركب جديد يحتوي على أحد أندر العناصر في العالم، البروميثيوم، عن خصائصه الغامضة لأول مرة.

لا يوجد البروميثيوم بشكل طبيعي إلا بكميات ضئيلة، حيث تحتوي القشرة الأرضية على حوالي نصف كيلوغرام فقط من العنصر. وفي عام 1945، تمكن الباحثون في مختبر أوك ريدج الوطني في ولاية تينيسي من إنتاجه كمنتج ثانوي لبرنامج تخصيب البلوتونيوم التابع لمشروع مانهاتن. أصولها النووية أدت إلى تسميتها نسبة إلى العملاق اليوناني بروميثيوس، الذي سرق النار وأحضرها إلى البشر.

ويتم الآن إنتاجه بشكل روتيني، وإن كان بكميات صغيرة، من التحلل الإشعاعي لليورانيوم ويمكن دمجه في مركبات بسيطة لاستخدامات مثل الطلاء المضيء أو البطاريات النووية. لكن طبيعتها المشعة للغاية تعني أنها غير مستقرة بطبيعتها، مما يجعل من الصعب تكوين مركبات طويلة الأمد يسهل دراستها. كما أن الهياكل البلورية الموجودة فيها تمارس أيضًا قوى على الروابط الكيميائية للبروميثيوم، مما يحجب كيمياءه الأساسية، مثل طول روابطه الذرية وكيفية تشكلها مع المركبات الأخرى.

الآن، وجد ألكسندر إيفانوف من مختبر أوك ريدج الوطني وزملاؤه طريقة لتكوين مركب البروميثيوم في الماء. وهذا يخفف بعض التأثيرات الضارة للنشاط الإشعاعي ويتجنب التأثيرات الغامضة للهياكل البلورية، مما يسمح للفريق بدراسة كيمياء العنصر بالتفصيل لأول مرة.

أولاً، قاموا بتصنيع مركب يسمى بيسبيروليدين ديجليكولاميد (PyDGA)، والذي يعتمد على جزيئات تشكل مركبات تحتوي على عناصر مشابهة للبروميثيوم. وعندما تمت إضافة البروميثيوم إلى هذا الجزيء في محلول، شكل مركب Pm-PyDGA، الذي يتميز بلون وردي فاتح بسبب بنيته الإلكترونية.

بعد ذلك، أطلق إيفانوف وفريقه أشعة سينية على المركب وقاموا بقياس الترددات التي امتصها، وكشفوا عن كيفية ارتباط البروميثيوم كيميائيًا. وأظهر هذا أن طول الرابطة بين ذرات البروميثيوم والأكسجين القريبة كان حوالي ربع نانومتر، وهو ما يطابق عمليات المحاكاة الحاسوبية التي أجروها.

يقول أندريا سيلا من جامعة كوليدج لندن: “إنها كيمياء جميلة إلى حد ما، ورؤية اللون الوردي الرقيق لهذا المركب هو متعة حقيقية”.

يقول إيفانوف إن المعلومات حول سلوك الترابط للبروميثيوم ستساعد في تحسين عمليات إنتاج عينات أنقى بكميات أكبر من النفايات المشعة، ويمكن استخدامها أيضًا لتصميم مركبات طبية جديدة، مثل التصوير الإشعاعي أو علاج السرطان. ويقول: “هذا النوع من المعلومات الأساسية يمكن أن يساعدنا في تطوير تقنيات جديدة”.