CALM/arwiki huggingface dataset:
دفع هذا هان وميتنر، مكتشفا نظائر البروتكتينيوم الأكثر استقرارًا، إلى إجراء تحقيق لمدة أربع سنوات في العملية مع زميلهما ستراسمان. بعد الكثير من العمل الشاق والاكتشافات العديدة، قرروا أن ما كانوا يرصدونه هو الانشطار، وأن العناصر الجديدة التي وجدها فيرمي كانت نواتج انشطارية. قلب عملهم المعتقدات الراسخة في الفيزياء ومهد الطريق لاكتشاف العناصر الحقيقية 93 (النبتونيوم) و 94 (البلوتونيوم)، لاكتشاف الانشطار في العناصر الأخرى، ولتحديد دور نظير اليورانيوم 235 في نظير اليورانيوم. أعاد نيلز بور وجون ويلر صياغة نموذج القطرة السائلة لشرح آلية الانشطار.
النشاط الإشعاعي.
في السنوات الأخيرة من القرن التاسع عشر ، جرب العلماء بشكل متكرر أنبوب أشعة الكاثود ، والذي أصبح في ذلك الوقت جزءًا قياسيًا من معدات المختبرات. كانت الممارسة الشائعة هي توجيه أشعة الكاثود إلى مواد مختلفة ومعرفة ما حدث. كان لدى فيلهلم رونتجن شاشة مطلية ببلاتينوسيانيد الباريوم والتي تتألق عند تعرضها لأشعة الكاثود. في 8 نوفمبر 1895، لاحظ أنه على الرغم من أن أنبوب أشعة الكاثود الخاص به لم يكن موجهًا نحو شاشته، التي كانت مغطاة بالكرتون الأسود، إلا أن الشاشة لا تزال تتألق. سرعان ما أصبح مقتنعًا بأنه اكتشف نوعًا جديدًا من الأشعة، والذي يسمى اليوم بالأشعة السينية. في العام التالي، كان هنري بيكريل يختبر أملاح اليورانيوم الفلوريسنت، وتساءل عما إذا كانت تنتج أيضًا أشعة سينية. في 1 مارس 1896 اكتشف أنهم ينتجون أشعة بالفعل، ولكن من نوع مختلف، وحتى عندما كان ملح اليورانيوم محفوظًا في درج مظلم، فإنه لا يزال يصنع صورة مكثفة على لوحة الأشعة السينية، مما يشير إلى أن الأشعة جاءت من الداخل ولا تتطلب مصدر طاقة خارجي.
على عكس اكتشاف رونتجن، الذي كان موضع فضول واسع النطاق من العلماء والأشخاص العاديين على حد سواء لقدرة الأشعة السينية على إظهار العظام داخل جسم الإنسان، كان لاكتشاف بيكريل تأثير ضئيل في ذلك الوقت ، وسرعان ما انتقل بيكريل نفسه إلى في بحث آخر ، اختبرت ماري كوري عينات من العديد من العناصر والمعادن التي يمكن أن تجدها بحثًا عن علامات لأشعة بيكريل ، وفي أبريل 1898 عثرت عليها أيضًا في الثوريوم. أعطت الظاهرة اسم "النشاط الإشعاعي". جنبا إلى جنب مع بيير كوري وجوستاف بيمونت ، بدأت في التحقيق في بيتشبلند ، وهو خام يحتوي على اليورانيوم ، والذي وجد أنه أكثر إشعاعية من اليورانيوم الذي يحتويه. يشير هذا إلى وجود عناصر مشعة إضافية. كان أحدهما أقرب كيميائيًا إلى البزموت ، ولكنه مشع جدًا ، وفي يوليو 1898 نشروا ورقة استنتجوا فيها أنه عنصر جديد ، وأطلقوا عليه اسم "بولونيوم". كان الآخر يشبه الباريوم كيميائيًا ، وفي ورقة بحثية صدرت في ديسمبر 1898 أعلنوا اكتشاف عنصر ثانٍ غير معروف حتى الآن ، والذي أطلقوا عليه اسم "الراديوم". كان إقناع المجتمع العلمي مسألة أخرى. ثبت أن فصل الراديوم عن الباريوم في الخام صعب للغاية. استغرق الأمر ثلاث سنوات لإنتاج عُشر جرام من كلوريد الراديوم ، ولم يتمكنوا أبدًا من عزل البولونيوم.
في عام 1898 ، لاحظ إرنست رذرفورد أن الثوريوم يطلق غازًا مشعًا. عند فحصه للإشعاع ، صنف إشعاع بيكريل إلى نوعين ، أطلق عليهما إشعاع ألفا (ألفا) وبيتا (بيتا). بعد ذلك ، اكتشف بول فيلارد نوعًا ثالثًا من إشعاع بيكريل والذي ، وفقًا لمخطط رذرفورد ، أطلق عليه اسم "أشعة جاما" ، ولاحظ كوري أن الراديوم ينتج أيضًا غازًا مشعًا. ثبت أن تحديد الغاز كيميائيا محبط ؛ وجد رذرفورد وفريدريك سودي أنه خامل ، مثل الأرجون. أصبح فيما بعد يعرف باسم الرادون. حدد رذرفورد أشعة بيتا على أنها أشعة الكاثود (إلكترونات) ، وافترض - وفي عام 1909 مع توماس رويدز أثبت - أن جسيمات ألفا هي نوى هيليوم. من خلال مراقبة التفكك الإشعاعي للعناصر ، صنف رذرفورد وسودي المنتجات المشعة وفقًا لمعدلات التحلل المميزة لها ، مقدمين مفهوم نصف العمر. في عام 1903 ، قام سودي ومارجريت تود بتطبيق مصطلح "النظير" على الذرات التي كانت غير واضحة كيميائيًا وطيفيًا ولكن لها فترات نصف عمر إشعاعية مختلفة. اقترح رذرفورد نموذجًا للذرة حيث كانت نواة البروتونات الصغيرة جدًا والكثيفة والشحنة الموجبة محاطة بإلكترونات تدور حول سالبة الشحنة (نموذج رذرفورد). قام نيلز بور بتحسين ذلك في عام 1913 من خلال التوفيق بينه وبين السلوك الكمي للإلكترونات (نموذج بوهر).
البروتكتينيوم.
لاحظ كل من Soddy و Kasimir Fajans بشكل مستقل في عام 1913 أن تحلل ألفا تسبب في إزاحة الذرات لمكانين في الجدول الدوري ، في حين أن فقدان اثنين من جسيمات بيتا أعادها إلى موقعها الأصلي. في إعادة التنظيم الناتجة للجدول الدوري ، تم وضع الراديوم في المجموعة الثانية ، والأكتينيوم في المجموعة الثالثة ، والثوريوم في المجموعة الرابعة واليورانيوم في المجموعة السادسة. ترك هذا فجوة بين الثوريوم واليورانيوم. توقع سودي أن هذا العنصر المجهول ، الذي أشار إليه (بعد ديمتري مندليف) باسم "eecatantalium" ، سيكون باعث ألفا بخصائص كيميائية مشابهة للتنتالوم (المعروف الآن باسم التنتالوم). لم يمض وقت طويل قبل أن يكتشفها فاجانز وأوزوالد هيلموت غورينغ كمنتج اضمحلال لمنتج انبعاث بيتا للثوريوم. استنادًا إلى قانون Fagans و Sode للإزاحة الإشعاعية ، كان هذا نظيرًا للعنصر المفقود ، والذي أطلقوا عليه اسم "brevium" بعد نصف عمره القصير. ومع ذلك ، فقد كان باعث بيتا وبالتالي لا يمكن أن يكون النظير الأصلي للأكتينيوم. يجب أن يكون هذا نظيرًا آخر.
قام عالمان في معهد القيصر فيلهلم في برلين داهلم بقبول التحدي المتمثل في العثور على النظير المفقود. تخرج أوتو هان من جامعة ماربورغ ككيميائي عضوي ، لكنه كان باحثًا ما بعد الدكتوراه في جامعة كوليدج لندن تحت قيادة السير ويليام رامزي ، وتحت إشراف رذرفورد في جامعة ماكجيل ، حيث درس النظائر المشعة النشطة. في عام 1906 ، عاد إلى ألمانيا ، حيث أصبح مساعدًا لإميل فيشر في جامعة برلين. في ماكجيل ، اعتاد على العمل عن كثب مع عالم فيزياء ، لذلك تعاون مع Lise Meitner ، التي حصلت على الدكتوراه من جامعة فيينا في عام 1906 ، ثم انتقلت إلى برلين لدراسة الفيزياء تحت إشراف Max Planck في فريدريش- جامعة ويلهلم. وجدت مايتنر أن هان ، التي كانت في نفس عمرها ، كانت أقل ترويعًا من زملائها الأكبر سنًا والأكثر تميزًا. انتقل هان ومايتنر إلى معهد كايزر فيلهلم للكيمياء الذي تم إنشاؤه مؤخرًا في عام 1913 ، وبحلول عام 1920 أصبحا مديرين لعمالهم هناك ، مع طلابهم وبرامجهم البحثية ومعداتهم. أتاحت المختبرات الجديدة فرصًا جديدة ، حيث أصبحت المختبرات القديمة ملوثة للغاية بالمواد المشعة بحيث لا يمكنها فحص المواد المشعة الضعيفة. لقد طوروا تقنية جديدة لفصل مجموعة التنتالوم عن البتشبلند ، والتي كانوا يأملون أن تسرع من عزل النظير الجديد.
في عام 1914 توقف العمل بسبب اندلاع الحرب العالمية الأولى. تم استدعاء هان في الجيش الألماني ، وأصبح مايتنر متخصصًا في التصوير بالأشعة في مستشفيات الجيش النمساوي. عادت إلى معهد القيصر فيلهلم في أكتوبر 1916 ، عندما لم يتم استدعاء هان فحسب ، بل تم استدعاء معظم الطلاب ومساعدي المختبرات والفنيين. لذلك كان على مايتنر أن تفعل كل شيء بنفسها ، بمساعدة هان لفترة وجيزة فقط عندما عاد إلى المنزل في إجازة. بحلول كانون الأول (ديسمبر) 1917 ، تمكنت من عزل المادة ، وبعد مزيد من العمل تمكنت من إثبات أنها كانت بالفعل النظير المفقود. قدمت نتائجها للنشر في مارس 1918.
على الرغم من أن فجان و جورينج كانا أول من اكتشف العنصر ، إلا أن العرف تطلب أن يتم تمثيل العنصر بنظائره الأطول عمراً والأكثر وفرة ، ولا يبدو البريفيوم مناسبًا. وافق فاجانز على تسمية مايتنر لعنصر البروتكتينيوم ، وتخصيصه بالرمز الكيميائي Pa. في يونيو 1918 ، أعلن سودي وجون كرانستون أنهما استخرجا عينة من النظير ، ولكن على عكس مايتنر لم يكن بمقدورهما وصف خصائصه. أقروا بأولوية مايتنر ووافقوا على الاسم. ظل الارتباط باليورانيوم لغزا ، حيث لم يتحلل أي من نظيري اليورانيوم المعروفين إلى بروتكتينيوم. بقيت دون حل حتى تم اكتشاف اليورانيوم 235 في عام 1929.
فتح الإله الماجد بإيضاح شرح العقائد، حاشية لشيخ الإسلام زكريا الأنصاري (ت 926هـ) على شرح العقائد النسفية لسعد الدين التفتازاني.
دورة الكالسيوم هي انتقال الكالسيوم بين المراحل المذابة والصلبة . هناك إمداد متواصل بأيونات الكالسيوم في المجاري المائية من الصخور والكائنات الحية والتربة.
يتم استهلاك أيونات الكالسيوم وإزالتها من البيئات المائية لأنها تتفاعل لتكوين هياكل غير قابلة للذوبان مثل كربونات الكالسيوم وسيليكات الكالسيوم ، والتي يمكن أن تترسب لتشكيل الرواسب أو الهياكل الخارجية للكائنات الحية. يمكن أيضًا استخدام أيونات الكالسيوم بيولوجيًا ، حيث أن الكالسيوم ضروري للوظائف البيولوجية مثل إنتاج العظام والأسنان أو الوظيفة الخلوية. دورة الكالسيوم هي خيط مشترك بين العمليات البرية والبحرية والجيولوجية والبيولوجية. يتحرك الكالسيوم عبر هذه الوسائط المختلفة أثناء دورانه في جميع أنحاء الأرض. تتأثر دورة الكالسيوم البحرية بتغير ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بسبب تحمض المحيطات .
تخزين الكالسيوم.
يتم تخزين الكالسيوم في خزانات جيولوجية ، وفالغالب ما يكون على شكل كربونات الكالسيوم أو سيليكات الكالسيوم. الصخور المحتوية على الكالسيوم تشمل الكالسيت والدولوميت والفوسفات والجبس . تذوب الصخور ببطء من خلال العمليات الفيزيائية والكيميائية ، وتنقل أيونات الكالسيوم إلى الأنهار والمحيطات. أيونات الكالسيوم (Ca 2+ ) وأيونات المغنيسيوم (Mg 2+ ) لها نفس الشحنة (+2) وأحجام متشابهة ، لذا فهي تتفاعل بشكل مشابه ويمكن أن تحل محل بعضها البعض في بعض المعادن ، مثل الكربونات . غالبًا ما تكون المعادن المحتوية على Ca 2+ أسهل في التجوية من المعادن Mg 2+ ، لذلك غالبًا ما يكون Ca 2+ أكثر إثراءً في المجاري المائية من Mg 2+ . تعتبر الأنهار التي تحتوي على المزيد من الكالسيوم المذاب 2+ أكثر قلوية بشكل عام .
الكالسيوم هو أحد العناصر الأكثر شيوعًا الموجودة في مياه البحر. تشمل مدخلات الكالسيوم المذاب (Ca 2+ ) في المحيط التجوية لكبريتات الكالسيوم ، وسيليكات الكالسيوم ، وكربونات الكالسيوم ، وتفاعل البازلت ومياه البحر ، والتحلل .
كربونات الكالسيوم.
تتكون كربونات الكالسيوم الحيوية عندما تقوم الكائنات البحرية ، مثل coccolithophores ، والشعاب المرجانية ، pteropods ، والرخويات الأخرى بتحويل أيونات الكالسيوم وبيكربونات إلى أصداف وهياكل خارجية من الكالسيت أو الأراجونيت ، وكلاهما شكلين من كربونات الكالسيوم. هذا هو الحوض المسيطر للكالسيوم المذاب في المحيط. تغرق الكائنات الميتة في قاع المحيط ، وتترسب طبقات من القشرة والتي بمرور الوقت تُسمنت لتشكل الحجر الجيري . هذا هو أصل كل من الحجر الجيري البحري والأرضي.
يترسب الكالسيوم إلى كربونات الكالسيوم وفقًا للمعادلة التالية:
Ca2+ + 2HCO3− → CO2+ H2O + CaCO3
تتأثر العلاقة بين الكالسيوم المذاب وكربونات الكالسيوم بشكل كبير بمعدل ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) في الغلاف الجوي.
تؤدي زيادة ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة نسبة البيكربونات في المحيط طبقا للمعادلة التالية:
CO 2 + CO 3 2− + H 2 O → 2HCO 3 -
مع تحمض المحيطات ، تعزز مدخلات ثاني أكسيد الكربون إذابة كربونات الكالسيوم وتضر بالكائنات البحرية التي تعتمد على قذائف الكالسيت أو الأراجونيت الوقائية.
تزداد قابلية ذوبان كربونات الكالسيوم مع الضغط وثاني أكسيد الكربون وتقل مع درجة الحرارة. وبالتالي ، فإن كربونات الكالسيوم قابلة للذوبان في المياه العميقة أكثر من المياه السطحية بسبب الضغط العالي وانخفاض درجة الحرارة. نتيجة لذلك ، فإن ترسيب كربونات الكالسيوم أكثر شيوعًا في المحيطات الضحلة. يُعرف العمق الذي يكون عنده معدل انحلال الكالسيت مع معدل ترسيب الكالسيت بعمق تعويض الكالسيت .
التغيرات ودورة الكربون.
زادت حموضة المحيطات بسبب ثاني أكسيد الكربون بالفعل بنسبة 25٪ منذ الثورة الصناعية. مع تزايد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وتراكمها باستمرار ، سيؤثر ذلك سلبًا على حياة العديد من النظم البيئية البحرية. ستبدأ كربونات الكالسيوم المستخدمة في تكوين العديد من الهياكل الخارجية للكائنات البحرية في الانهيار ، مما يترك هذه الحيوانات عرضة للخطر وغير قادرة على العيش في موائلها. هذا في النهاية له تأثير على الحيوانات المفترسة ، مما يؤثر بشكل أكبر على وظيفة العديد من الشبكات الغذائية على مستوى العالم.
تم استخدام نظائر الكالسيوم المستقرة لدراسة مدخلات ومخرجات الكالسيوم المذاب في البيئات البحرية. على سبيل المثال ، وجدت إحدى الدراسات أن مستويات الكالسيوم قد قلت بين 25 و 50 في المائة على مدى 40 مليون سنة ، مما يشير إلى أن مخرجات Ca 2+ المذابة قد تجاوزت مدخلاتها. يمكن أن يساعد نظير Calcium-44 في الإشارة إلى الاختلافات في كربونات الكالسيوم على مدى فترات زمنية طويلة ويساعد في تفسير المتغيرات في درجة الحرارة العالمية. عادةً ما يرتبط الانخفاض في نظير الكالسيوم -44 بفترات التبريد ، حيث يعني انحلال كربونات الكالسيوم عادةً انخفاض درجة الحرارة. وهكذا ، ترتبط نظائر الكالسيوم بمناخ الأرض على مدى فترات طويلة من الزمن.
لكونه عنصرًا أساسيًا ، يتم الحصول على الكالسيوم من خلال مصادره الغذائية ، ومعظمها يأتي من منتجات الألبان. إن أهم ثلاث آليات تتحكم في استخدام الكالسيوم داخل الجسم هي الامتصاص المعوي ، وامتصاص الكلى ، ودوران العظام ، والتي تتحكم في الأغلب بالهرمونات والمستقبلات المقابلة لها في الأمعاء والكلى والعظام على التوالي. هذا يسمح باستخدام الكالسيوم في جميع أنحاء الجسم ، تحديدا في نمو العظام ، والإشارات الخلوية ، وتخثر الدم ، وتقلص العضلات ، ووظيفة الخلايا العصبية .
الكالسيوم هو أحد المكونات الأساسية للعظام ، حيث يساهم في قوتها وبنيتها بالإضافة إلى كونه الموقع الرئيسي الذي يتم تخزينه فيه داخل الجسم. داخل العضلات ، استخدامه الأساسي هو تمكين التقلصات. تقوم خلايا العضلات بسحب الكالسيوم من الدم ، مما يمكنها بالارتباط مع التروبونين ، وهو أحد مكونات الألياف العضلية التي تشير إلى الانكماش عن طريق تحريك الأكتين والميوسين. بعد الانكماش ، يتبدد الكالسيوم وتعود الخيوط إلى حالة الراحة قبل إطلاق المزيد من الكالسيوم من أجل الانكماش التالي. علاوة على ذلك ، يلعب الكالسيوم دورًا مهمًا في السماح بنقل النبضات العصبية بين الخلايا العصبية. يطلق إطلاق أيونات الكالسيوم من القنوات الأيونية ذات الجهد الكهربائي إشارات لإطلاق الناقلات العصبية في المشبك. هذا يسمح لإزالة الاستقطاب من الخلايا العصبية ، وبالتالي نقل الإشارة إلى الخلية العصبية التالية حيث تتكرر هذه العملية مرة أخرى. بدون وجود أيونات الكالسيوم ، لن يحدث إطلاق النواقل العصبية ، مما يمنع إرسال الإشارات ويعيق عمليات الجسم.
يتم تنفيذ آليات التغذية الراجعة السلبية من أجل التحكم في مستويات الكالسيوم. عندما يتم الكشف عن مستويات منخفضة من الكالسيوم في الجسم ، فإن الغدة الجار درقية تفرز هرمون الغدة الجار درقية (PTH) الذي ينتقل عبر مجرى الدم إلى العظام والكلى. في العظام ، يحفز وجود هرمون الغدة الدرقية ناقضات العظم. تعمل هذه الخلايا على تكسير العظام لإطلاق الكالسيوم في مجرى الدم حيث يمكن استخدامه من قبل بقية الجسم في العمليات المذكورة أعلاه. في الكلى ، يحفز هرمون الغدة الدرقية إعادة امتصاص الكالسيوم بحيث لا يفقد من الجسم عن طريق البول و يرجع إلى مجرى الدم بدلاً من ذلك. أخيرًا ، يعمل هرمون الغدة الدرقية على الأمعاء عن طريق تعزيز الإنزيمات التي تنشط فيتامين د بشكل غير مباشر ، وهي إشارة للأمعاء لامتصاص المزيد من الكالسيوم ، مما يزيد من مستويات الكالسيوم في الدم. سيستمر هذا حتى يطلق الجسم الكثير من الكالسيوم في مجرى الدم. ثم يعزز الكالسيوم الزائد إطلاق الكالسيتونين من الغدة الدرقية ، مما يعكس فعالية عملية هرمون الغدة الدرقية. توقف نشاط ناقضات العظم وتسيطر بانيات العظم ، مستخدمة الكالسيوم الزائد في مجرى الدم لتكوين عظام جديدة. يمنع إعادة امتصاص الكالسيوم في الكلى ، مما يسمح بإفراز الكالسيوم الزائد عن طريق البول. من خلال هذه الآليات الهرمونية ، يتم الحفاظ على توازن الكالسيوم داخل الجسم.
الكالسيوم في النباتات والتربة.
الكالسيوم عنصر أساسي في التربة. عندما يتم ترسيبها في شكل جير ، لا تستطيع النباتات استخدامها. لمكافحة هذا ، يتفاعل ثاني أكسيد الكربون الذي تنتجه النباتات مع الماء في البيئة لإنتاج حمض الكربونيك. ثم يكون حمض الكربونيك قادرًا على إذابة الحجر الجيري ، مما يتيح إطلاق أيونات الكالسيوم. يكون هذا التفاعل متاحًا بسهولة أكبر مع جزيئات الحجر الجيري الأصغر مقارنة بقطع الصخور الكبيرة نظرًا لزيادة مساحة السطح. عندما يتم ترشيح الجير في التربة ، تزداد مستويات الكالسيوم حتمًا ، مما يؤدي إلى استقرار درجة الحموضة وتمكين الكالسيوم من الاختلاط بالماء لتكوين أيونات الكالسيوم 2+ ، مما يجعلها قابلة للذوبان ويمكن الوصول إليها من قبل النباتات ليتم امتصاصها واستخدامها من قبل نظام الجذر. تنتقل أيونات الكالسيوم لأعلى في نسيج الخشب في النبات جنبًا إلى جنب مع الماء للوصول إلى الأوراق. يمكن للمصنع الاستفادة من هذا الكالسيوم في شكل بكتات الكالسيوم لتثبيت جدران الخلايا وتوفير الصلابة. يستخدم الكالسيوم أيضًا بواسطة إنزيمات النبات للإشارة إلى النمو وتنسيق عمليات تعزيز الحياة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إطلاق أيونات الكالسيوم يمكّن الكائنات الحية الدقيقة من الوصول إلى الفوسفور والمغذيات الدقيقة الأخرى بسهولة أكبر ، مما يؤدي إلى تحسين النظام البيئي للتربة بشكل كبير وبالتالي تعزيز نمو النبات والتغذية بشكل غير مباشر.
تؤدي حتمية موت النبات والحيوان إلى رجوع الكالسيوم الموجود داخل الكائن الحي إلى التربة لتستخدمه النباتات الأخرى. تتحلل الكائنات الحية المتحللة ، وتعيد الكالسيوم مرة أخرى إلى التربة وتمكين دورة الكالسيوم من الاستمرار. إضافتا، تأكل هذه الحيوانات والنباتات من قبل حيوانات أخرى ، وبالمثل تستمر الدورة. ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أن الإدخال الحديث للكالسيوم في التربة من قبل البشر (من خلال الأسمدة ومنتجات البستنة الأخرى) أدى إلى زيادة تركيز الكالسيوم الموجود داخل التربة.
الاستخدامات الصناعية.
تم تغيير دورة الكالسيوم التي تحدث بشكل طبيعي عن طريق التدخل البشري. يتم استخراج الكالسيوم في الغالب من رواسب الحجر الجيري لاستخدامه في العديد من العمليات الصناعية. تنقية خام الحديد والألمنيوم واستبدال بطانة كسر الأسبستوس وبعض الطلاءات للكابلات الكهربائية. إضافة لذلك ، يستخدم الكالسيوم داخل المنزل للحفاظ على درجة الحموضة القلوية لحمامات السباحة ، ومقاومة المطهرات الحمضية وفي صناعة إنتاج الغذاء لإنتاج صودا البيكربونات وبعض أنواع النبيذ والعجين.
مع استخداماته على نطاق واسع ، يجب الحصول على كمية كبيرة من الكالسيوم من المناجم والمحاجر لتلبية الطلب المتزايد. مع إزالة المزيد من الحجر الجيري والمياه من المناجم ، غالبًا ما تضعف مخازن الصخور تحت الأرض مما يجعل الأرض أكثر عرضة لغرق الثقوب. تؤثر مجاري الصرف والتعدين على وجود المياه الجوفية ، مما قد يؤدي إلى انخفاض منسوب المياه الجوفية أو تغيير مسارات المياه المتدفقة. قد يؤثر هذا على النظم البيئية المحلية أو الأراضي الزراعية حيث يتم تقييد إمدادات المياه. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المياه التي يتم إطلاقها من مناطق التعدين ستحتوي على تركيزات أعلى من الكالسيوم المذاب. يمكن أن يطلق هذا في المحيطات أو تمتصه التربة. على الرغم من أنه ليس ضارًا دائمًا ، إلا أنه يغير دورة الكالسيوم الطبيعية التي قد يكون لها تأثيرات تدفق على النظم البيئية. علاوة على ذلك ، فإن المياه التي يتم ضخها من المناجم تزيد من خطر الفيضانات في اتجاه مجرى النهر بينما تخفض في نفس الوقت حجم المياه في الخزانات أعلى مجرى النهر مثل المستنقعات وبرك الأراضي الرطبة ومع ذلك فمن المهم ملاحظة أن تعدين الحجر الجيري أقل ضررًا نسبيًا من عمليات التعدين الأخرى ، مع إمكانية استعادة البيئة بعد أن لم يعد المنجم قيد الاستخدام
دورة الكالسيوم.
تربط دورة الكالسيوم الكالسيوم الأيوني وغير الأيوني معًا في كل من البيئات البحرية والبرية ، وهي ضرورية لعمل جميع الكائنات الحية. في الحيوانات ، يُمكِّن الكالسيوم الخلايا العصبية من نقل الإشارات عن طريق فتح قنوات بوابات الجهد التي تسمح للناقلات العصبية بالوصول إلى الخلية التالية ، وتكوين العظام وتطورها ووظائف الكلى ، مع الحفاظ عليها بالهرمونات التي تضمن الوصول إلى توازن الكالسيوم. في النباتات ، يحسن الكالسيوم نشاط الإنزيم ويضمن وظيفة جدار الخلية ، مما يوفر الاستقرار للنباتات. كما أنه يمكّن القشريات من تكوين أصداف وشعاب مرجانية في الوجود ، حيث يوفر الكالسيوم البنية والصلابة والقوة للهياكل عند تجميعها (دمجها) مع ذرات أخرى. بدون وجودها في البيئة ، لن توجد العديد من عمليات الحفاظ على الحياة. كما أنه ، يتيح الكالسيوم أيضًا حدوث العديد من العمليات الصناعية ، مما يعزز المزيد من التطورات التكنولوجية.
مع ارتباطها الوثيق بدورة الكربون وتأثيرات غازات الاحتباس الحراري ، من المتوقع أن تتغير دورات الكالسيوم والكربون في السنوات القادمة. يتيح تتبع نظائر الكالسيوم إمكانية التنبؤ بالتغيرات البيئية ، حيث تشير العديد من المصادر إلى زيادة درجات الحرارة في كل من الغلاف الجوي والبيئة البحرية. نتيجة لذلك ، و يؤدي ذلك إلى تغيير جذري في تكسر الصخور ، ودرجة الحموضة في المحيطات والمجاري المائية ، وبالتالي ترسيب الكالسيوم ، مما يستضيف مجموعة من الآثار على دورة الكالسيوم.
بسبب التفاعلات المعقدة للكالسيوم مع الكثير من جوانب الحياة ، من غير المحتمل أن تكون تأثيرات الظروف البيئية المتغيرة معروفة حتى تحدث. وعلى الرغم من ذلك ، يمكن إجراء التنبؤات مبدئيًا ، بناءًا على الأبحاث القائمة على الأدلة. ستؤدي زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون وتقليل درجة الحموضة في المحيطات إلى تغيير قابلية ذوبان الكالسيوم ، مما يمنع الشعاب المرجانية والكائنات الحية المقشرة من تطوير هياكلها الخارجية القائمة على الكالسيوم ، مما يجعلها ضعيفة أو غير قادرة على البقاء على قيد الحياة.
تتابع التصوير بالرنين المغناطيسي هو إعداد خاص أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي يتم فيه التحكم في تتابع النبضات وتدرج المجال النبضي، مما يؤدي إلى ظهور صورة رنينية بخصائص معينة.
نظرة عامة على أشهر تتابعات الرنين المغناطيسي
صدى المغزل.
التوقيت الرأسي والأفقي.
يرجع كل نسيج إلى حالته الطبيعية من التوازن بعد إثارته بعمليات الاسترخاء المستقلة لكل من التوقيت الرأسي (الاسترخاء الطولي؛ ويتمثل في المغنطة الطوليه -في نفس- لاتجاه المجال المغناطيسي الثابت)، والتوقيت الأفقي (الاسترخاء المستعرض؛ المغنطة المستعرضة لاتجاه المجال المغناطيسي الثابت). وللحصول على صورة موزونة بالتوقيت الرأسي فإنه يُسمح باستعادة المغناطيسية قبل قياس إشارة الرنين المغناطيسي عن طريق تغيير وقت التكرار، ويُعتبر هذا الوزن مفيدًا لتقييم القشرة الدماغية، وتحديد الأنسجة الدهنية، وتوصيف آفات الكبد البؤرية، أو بعبارة عامة يُعتبر هذا الوزن مفيدا عند الرغبة في الحصول على معلومات شكلية حول النسيج وكذلك عند التصوير التالي للصبغة. أما في حالة الرغبة في الحصول على صورة موزونة بالتوقيت الأفقي، فإنه يُسمح بتحلل المغنطة قبل قياس إشارة الرنين المغناطيسي عن طريق تغيير وقت الصدى، ويُعد هذا الوزن مفيدًا في الكشف عن الوذمات والالتهابات، وكشف آفات المادة البيضاء، وتقييم التشريح البؤري للبروستاتا والرحم.
يتمثل العرض القياسي لصور التصوير بالرنين المغناطيسي في تمثيل خصائص السوائل في الصور بالأبيض والأسود، حيث تظهر الأنسجة المختلفة على النحو التالي:
كثافة البروتون.
تُجمع الصور الموزونة بكثافة البروتون من خلال وقت التكرار الطويل ووقت الصدى القصير، وهذا الوزن يُعطي تمييز أكثر وضوحًا بين المادة الرمادية (الساطعة) والمادة البيضاء (الرمادي الداكن) في صور الدماغ، ولكن مع تباين ضئيل بين الدماغ و السائل الدماغي الشوكي. ويُعتبر هذا الوزن مفيد جدًا في الكشف عن أمراض المفاصل وإصاباتها.
الصدى المتدرج.
يُمثل تتابع صدى التدرج أساس العديد من التتابعات المشتقة المهمة مثل التصوير المستوي بالصدى وتصوير المدوارة الحرة لحالة الاضطراد، حيث يُسمح فيه بوقت تكرار قصير جدًا، وبالتالي الحصول على صور في وقت قصير.
يتميز تتابع صدى التدرج بإستثارة واحدة متبوعة بتدرج على طول محور القراءة يسمى التدرج متغير الطور، يعدل هذا التدرج من الحركة المغزلية بطريقة معتمدة على المكان، بحيث يتم إلغاء الإشارة تمامًا في نهاية التدرج نظرا لانتهاء التماسك بين الحركات المغزلية.
وعند هذه النقطة يتم إعمال تدرج قراءة للقطبية المعاكسة، وذلك للتعويض عن تأثير تدرج التباين، وعندما تكون مساحة تدرج القراءة مساوية لتلك الخاصة بالتدرج غير المتطابق، فإن الحركة المغزلية تدخل في مرحلة جديدة متماسكة (باستثناء تأثيرات استرخاءالتوقيت الأفقي الفعال *T2)، وبالتالي يمكن اكتشاف الإشارة مرة أخرى. تأخذ هذه الإشارة اسم الصدى أو إشارة الصدى المتدرجة، لأنها تنتج من إعادة الطور بسبب التدرج (على عكس إشارة صدى الدوران التي يرجع إعادة تشكيلها إلى نبضة ترددات الراديو).
إفساد.
في نهاية القراءة يمكن إبقاء المغنطة المستعرضة المتبقية، أو إنهائها من خلال تطبيق التدرجات المناسبة والإثارة من خلال نبضات ذات تردد راديوي متغير في الطور.
تصوير المدوارة الحرة لحالة الاضطراد.
يُمثل تتابع تصوير المدوارة الحرة لحالة الاضطراد تقنية تصوير في الرنين المغناطيسي تَستخدم حالة الاضطراد المغناطيسي، وبشكل عام فإن هذا التتابع يعتمد تتابع صدى التدرج (بزاوية انقلاب صغيرة) مع وقت تكرار قصير.
استعادة الانعكاس.
استعادة الإنعكاس ضعيف السوائل.
يُمثل استعادة الإنعكاس ضعيف السوائل تتابع نبضات استعادة الانعكاس، يُستخدم لإضعاف إشارة السوائل، ويُمكن استخدامه في تصوير الدماغ للإضعاف السائل الدماغي الشوكي لإخراج الآفات المحيطة بالبطينات، مثل لويحات التصلب المتعدد، كما يمكن قمع إشارة أي نسيج معين، من خلال الاختيار الدقيق لوقت الانعكاس (الوقت بين نبضات الانعكاس ونبضات الإثارة).
شدة استعادة الانعكاس التروبيني.
يقيس شدة استعادة الانعكاس التوربيني حجم صدى المغزل التوربيني بعد نبضة انعكاس سابقة، وبالتالي فهو غير حساس للطور.
يتفوق شدة استعادة الانعكاس التوربيني في تقييم اشتباه التهاب العظم والنقي وسرطان الرأس والعنق،. حيث يظهر التهاب العظم والنقي كمناطق عالية الكثافة، أما سرطانات الرأس والعنق فتعطي إشارة عالية.
تقيس صورة الانتشار في الرنين المغناطيسي انتشار جزيئات الماء في الأنسجة الحيوية، ويُعد هذا النوع من التصوير مفيدًا في تشخيص حالات السكتة الدماغية والتصلب المتعدد، كما يساعد على فهم اتصال محاور المادة البيضاء في الجهاز العصبي المركزي بشكل أفضل. وقد وُجد أن جزيئات الماء في الوسط المتوحد الخواص (ككوب من الماء على سبيل المثال) تتحرك بشكل عشوائي طبقا للجريان المضطرب والحركة البراونية، أما في الأنسجة البيولوجية، التي يكون فيها عدد رينولدز منخفضًا بدرجة كافية لحدوث جريان صفيحي، فإن الانتشاريكون متباين الخواص، فجزيء الماء داخل المحورالعصبي (على سبيل المثال) يضغف احتمال عبوره لغشاء المايلين، ولذلك يتحرك الجزيء بشكل أساسي على طول المحور، وبناءا على أنه من المعروف أن الجزيئات الموجودة في فوكسل معين تنتشر بشكل أساسي في اتجاه واحد، فعليه يمكن افتراض أن غالبية الألياف في هذه المنطقة موازية لهذا الاتجاه.
سمح التطور الأخير لصورة الانتشار قياس الانتشار في اتجاهات متعددة ، وحساب تباين الخواص الجزئي في كل اتجاه لكل فوكسل، ما مكن الباحثين من عمل خرائط دماغية لاتجاهات الألياف بهدف فحص اتصال مناطق مختلفة في الدماغ (باستخدام رسم المسارات العصبية)، وكذلك فحص مناطق التنكس العصبي وزوال الميالين في أمراض مثل التصلب المتعدد.
كما يُعد التصوير بالرنين المعناطيسي الموزون بالانتشار أحد تطبيقات صورة الانتشار في الرنين المغناطيسي، والذي يكون شديد الحساسية للتغيرات الحادثة بعد السكتة الدماغية، حيث يُنظر إلى الزيادة في حجم التقييد (الحواجز) أمام انتشار الماء ( نتيجة للوذمة الخلوية السامة) على أنها المسؤولة عن ارتفاع الإشارة أثناء التصوير، ويظهر ذلك في غضون من 5-10 دقائق من وقت ظهور أعراض السكتة الدماغية ويبقى لمدة تصل إلى أسبوعين (مقارنة بالتصوير المقطعي المحوسب والذي لا يكتشف تغيرات الاحتشاء الحاد غالبا إلا بعد مدة تصل إلى 4-6 ساعات،. وبالاقتران مع تصوير التروية الدماغية فإنه يُمكن للباحثين تسليط الضوء على مناطق "عدم تطابق التروية / الانتشار" التي قد تشير إلى المناطق التي يُمكن إنقاذها عن طريق العلاج بإعادة التروية (استئصال أو انحلال الخثار).
التروية.
يتم إجراء التصوير الموزون بالتروية من خلال 3 تقنيات رئيسية:
تُعالج بعد ذلك البيانات الناتجة للحصول على خرائط التروية بقياسات مختلفة ، مثل حجم الدم وتدفق الدم ومتوسط وقت العبور ووقت الوصول للذروة.