نبذة عن عنصر الاكتينيوم

عنصر الاكتينيوم هو عضو من مجموعة من العناصر المعروفة باسم سلسلة الانتقال الداخلية الثانية، حيث تبدأ هذه السلسلة بالأكتينيوم وتتميز بملء غلاف التكافؤ المداري، ويعتبر الأكتينيوم ، وهو واحد من أندر العناصر على الإطلاق.

خصائص عنصر الأكتينيوم

التوهج في الظلام

التوهج في الظلام خاصية مشتركة بين القليل من العناصر، ويتوهج الأكتينيوم بضوء أزرق مخيف لأن نشاطه الإشعاعي الشديد يثير الهواء المحيط، والذي يتأكسد أثناء العملية، ويوجد في خامات اليورانيوم الطبيعي، وتقدر وفرة القشرة بـ 5.5 × 1010 مجم لكل كيلوغرام.

عنصر فريد عن غيره

الأكتينيوم، 89 في الجدول الدوري، ينتمي إلى مجموعة من العناصر المعروفة أيضًا باسم عناصر الأرض النادرة، إنه عنصر من المجموعة 3 والأول في سلسلة من العناصر المعروفة باسم الأكتينيدات، والأكتينيدات هي أعضاء في معادن انتقالية تظهر خصائص مثل طاقات التأين المنخفضة، وحالات الأكسدة الإيجابية، ونقاط الانصهار العالية ، ونقاط الغليان العالية، والموصلية الكهربائية العالية، والقابلية للتطويع، كما أن سلوك الأكتينيوم الكيميائي مشابه لسلوك اللانثانم، 57 في الجدول الدوري ويقع فوق الأكتينيوم مباشرة.

للأكتينيوم هيكل بلوري

الأكتينيوم معدن أبيض فضي له هيكل بلوري مكعب محوره الوجه، وله تكوين إلكتروني [Rn] 6d17s2، ونقطة انصهار تبلغ 1320 كلفن، ونقطة غليان 3470 كلفن، وموصلية حرارية تبلغ 12 وات -1 ك -1 عند 300 كلفن، وبفضل هيكله أصبح الأكتينيوم أقوى بنحو 150 مرة من الراديوم، ويستخدم في إنتاج النيوترونات، ويوجد بشكل أساسي إما كأكسيد أو هيدروكسيد وكأملاح هاليد.

عنصر الأكتينيوم المشع

تم عزل الأكتينيوم المشع لأول مرة بواسطة أندريه ديبرن في عام 1899 من بقايا البتشبلند التي خلفها الكوريون بعد أن استخرجوا الراديوم، وعلى مدار العشرين عامًا التالية تم

تحديد

العلاقات بين أعضاء سلسلة اضمحلال الأكتينيوم من خلال الدراسات الكيميائية الإشعاعية، وتم تحديد أعداد كتلة الأعضاء بواسطة آرثر ديمبستر في عام 1935 عن طريق التحليل الطيفي، واليوم، يتم تحضير الأكتينيوم عن طريق قصف الراديوم بالنيوترونات في مفاعل نووي أو عن طريق تقليل فلوريد الأكتينيوم ببخار الليثيوم عند 1100 إلى 1300 درجة مئوية.

الأكتينيوم هو في المقام الأول الباعث، حيث يصنف على أنه سم مشع خطير له نشاط نوعي عالي مع الراديوم وعناصر عبر اليورانيوم البلوتونيوم والأمريسيوم والكوريوم، وعند التعرض للأكتينيوم، يتراكم الأكتينيوم في جسم الإنسان في الطبقات السطحية من الهيكل العظمي للهيكل العظمي، حيث يتم الاحتفاظ به بقوة، ومعدل الاضمحلال الإشعاعي أكبر من

المعدل

الذي يتم التخلص منه، وفي

الوقت

الحالي، لا يوجد للأكتينيوم تطبيقات تجارية مهمة، غير انه يتم استخدامه في توليد الطاقة الحرارية وفي إنتاج النيوترونات.[1]

الأكتينيوم 225

الاكتينيوم 225 مادة يمكن أن تضر أو تعالج، وذلك اعتمادًا على كيفية استخدامها، ودائما ما يعطي توهجًا أزرق خافتًا، علامة على نشاطه الإشعاعي، في حين أن الطاقة والجسيمات دون الذرية التي تنبعث منه يمكن أن تلحق الضرر بالخلايا البشرية، فإنها يمكن أن تقتل أيضًا بعضًا من أصعب أنواع السرطان لدينا.

لحسن الحظ، اكتشف العلماء كيفية تسخير قوة الأكتينيوم 225 للخير، يمكنهم ربطه بجزيئات يمكنها أن تستوطن الخلايا السرطانية فقط، في التجارب السريرية لعلاج مرضى سرطان

البروستاتا

في المرحلة المتأخرة، قضى الأكتينيوم 225 على السرطان في ثلاثة علاجات، لكن على مدى عقود، أنتج مكان واحد في

العالم

غالبية الأكتينيوم 225: مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة (ORNL)، وحتى مع وجود مرفقين دوليين آخرين يساهمان بكميات أقل، فإن الثلاثة مجتمعة لا يمكنها سوى إنتاج ما يكفي من الأكتينيوم 225 لعلاج أقل من 100 مريض سنويًا، وهذا لا يكفي لإجراء أي شيء سوى التجارب السريرية التمهيدية.

ويعتبر الأكتينيوم 225 فريدًا بين بواعث ألفا لأنه يحتوي فقط على عمر نصف مدته 10 أيام، (عمر النصف للنظير هو مقدار الوقت الذي يستغرقه الاضمحلال إلى نصف الكمية الأصلية.) في أقل من أسبوعين، تحولت نصف ذراته إلى نظائر مختلفة، وهي ليست فترة طويلة جدًا ولا

قصيرة

جدًا، 10 أيام مناسبة لبعض علاجات السرطان، حيث يحد نصف

العمر

القصير نسبيًا من مقدار تراكمه في أجسام الناس، وفي الوقت نفسه، يمنح الأطباء وقتًا كافيًا لتحضير الدواء وإدارته وانتظار وصوله إلى الخلايا السرطانية في أجسام المرضى قبل أن يعمل.

كيف يتم إنتاج نظائر الأكتينيوم ” الأكتينيوم 225″

تبدأ عملية إنتاج الأكتينيوم 225 الجديدة بهدف مصنوع من الثوريوم بحجم قرص الهوكي، يضع العلماء الهدف في مسار شعاعهم، الذي يطلق البروتونات بنحو 40٪ من سرعة الضوء، وعندما تضرب البروتونات من الحزمة نوى الثوريوم، فإنها ترفع طاقة البروتونات والنيوترونات في النوى، وتهرب البروتونات والنيوترونات التي تكتسب طاقة حركية كافية من ذرة الثوريوم، بالإضافة إلى ذلك، انقسمت بعض النوى المتحمسة إلى نصفين، ثم بدأت عملية طرد البروتونات والنيوترونات وكذلك الانقسامالذي يحول ذرات الثوريوم إلى مئات من النظائر المختلفة – منها الأكتينيوم 225 واحد.

بعد 10 أيام من القصف بالبروتونات، أزال العلماء الهدف، وسمحوا للهدف بالراحة حتى تتحلل النظائر المشعة قصيرة العمر، مما يقلل النشاط الإشعاعي، ثم يقومون بإزالته من عبوته الأولية وتحليله وإعادة تعبئته للشحن، ويستقبل العلماء الأهداف في حاويات خاصة وينقلونها إلى “خلية ساخنة” تسمح لهم بالعمل بمواد عالية الإشعاع، بعدها قاموا بفصل الأكتينيوم 225 عن المواد الأخرى باستخدام تقنية مماثلة لتلك التي يستخدمونها لإنتاجه من هيكل الثوريوم، ويحددون “أي النظائر” في المنتج النهائي عن طريق قياس النشاط الإشعاعي للنظائر وكتلها.

طبعا لم تكن هذه المهمة سهلة، كان على فريق العلماء التأكد من أن الهدف سيصمد تحت وابل من البروتونات، فالحزم قوية للغاية بحيث يمكنها إذابة الثوريوم – الذي له نقطة انصهار أعلى من 3000 درجة فهرنهايت، كما أراد العلماء أن يجعلوا من السهل قدر الإمكان فصل الأكتينيوم 225 عن الهدف في وقت لاحق.

بعد ذلك، احتاج فريق العلماء إلى ضبط خطوط الأشعة على المعلمات الصحيحة، حيث تحدد كمية الطاقة في الحزمة النظائر التي ينتجها، من خلال نمذجة العملية ثم إجراء اختبارات التجربة والخطأ، وحددوا الإعدادات التي من شأنها أن تنتج أكبر قدر ممكن من الأكتينيوم 225.

وبينما كان فرز الأكتينيوم من مجموعة النظائر الأخرى أمرًا صعبًا، كان بإمكان فريق العلماء القيام بذلك باستخدام ممارسات كيميائية قياسية إلى حد ما، ما لا يمكنهم فعله هو فصل الأكتينيوم 225 عن نظيره الأكتينيوم طويل العمر.

إعادة استخدام النظائر لأغراض الطب

في حين استغرق الباحثون الطبيون عقودًا لاكتشاف كيمياء استهداف السرطان باستخدام الأكتينيوم 225، فإن الإمداد نفسه يعيق البحث الآن، جزء من هذه الندرة هو أن الأكتينيوم نادر بشكل ملحوظ، الأكتينيوم 225 لا يحدث بشكل

طبيعي

على الإطلاق.

يعرف العلماء فقط عن الخصائص الاستثنائية للأكتينيوم 225 بسبب غرابة التاريخ، في الستينيات، أنتج العلماء اليورانيوم -233 كوقود للأسلحة والمفاعلات النووية، وقاموا بشحن بعض أهداف إنتاج اليورانيوم -233 إلى الأطباء للمعالجة، واحتوت تلك الأهداف أيضًا على الثوريوم 229 ، الذي يتحلل إلى أكتينيوم 225، وفي عام 1994، بدأ فريق من العلماء بالاشتراك مع الاطباء في استخراج الثوريوم 229 من المادة المستهدفة، وأسسوا في النهاية “هيكل” من الثوريوم، يمكنهم منه بانتظام “استخراج” الأكتينيوم 225.[2]