hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
ساماريوم النظائر
يحتوي السماريوم الطبيعي على نشاط إشعاعي يبلغ 128 بيكريل / ز[بحاجة لمصدر] . يتكون من خمسة نظائر مستقرة: 144 Sm، 149 Sm، 150 Sm، 152 Sm و 154 Sm، واثنين من النظائر المشعة طويلة العمر للغاية، 147 Sm (نصف العمر t 1/2 = 1.06 ×1011 سنة) و 148 Sm(7 ×1015 سنة)، مع وجود 152 سم الأكثر وفرة (نسبة الوفرة الطبيعية 26.75٪). [56] تم سرد 149 Sm من خلال مصادر مختلفة إما على أنها مستقرة [56]  أو مشعة،  ولكن تم إعطاء حد أدنى فقط لنصف عمرها.
تتحلل النظائر طويلة العمر، 146 Sm، 147 Sm، و 148 Sm، بشكل أساسي عن طريق انبعاث جسيمات ألفا إلى نظائر النيوديميوم. تتحلل نظائر السماريوم الأخف وزناً غير المستقرة بشكل أساسي عن طريق التقاط الإلكترون إلى نظائر البروميثيوم، بينما تتحول النظائر الأثقل من خلال تسوس بيتا إلى نظائر اليوروبيوم. [56]
ساماريوم النظائر
اضمحلال ألفا من 147 Sm إلى 143 ثانية مع نصف عمر 1.06 ×1011 سنة يخدم في تأريخ السماريوم والنيوديميوم.
يبلغ عمر النصف لكل من 151 Sm و 145 Sm 90 عامًا و 340 يومًا على التوالي. جميع النظائر المشعة المتبقية لها فترات نصف عمر أقل من يومين، ومعظم هذه النظائر لها نصف عمر أقل من 48 ثانية. يحتوي السماريوم أيضًا على خمسة أيزومرات نووية أكثرها ثباتًا هو 141 م سم (نصف عمر 22.6 دقيقة)، 143 م 1 سم (ر 1/2 = 66 ثانية) و 139 م سم (ر 1/2 = 10.7 ثواني). [56]
ساماريوم تاريخ
تم الإعلان عن اكتشاف السماريوم والعناصر ذات الصلة من قبل العديد من العلماء في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. ومع ذلك، فإن معظم المصادر تعطي الأولوية للكيميائي الفرنسي Paul Émile Lecoq de بويزبدرن. عزل بويزبدرن أكسيد السماريوم و / أو هيدروكسيد في باريس عام 1879 من معدن السمارسكيتي) وحدد عنصرًا جديدًا فيه عبر خطوط امتصاص بصري حادة. أعلن الكيميائي السويسري مارك ديلافونتين عن عنصر ديسيبيوم جديد (من (باللاتينية: decipiens) بمعنى «خادع ومضلل») في عام 1878،  ولكن لاحقًا في 1880-1881 أظهر أنه مزيج من عدة عناصر، أحدها مطابق لسماريوم بويزبدرن. على الرغم من العثور على سامرسكيت لأول مرة في منطقة الأورال الروسية النائية، إلا أنه بحلول أواخر سبعينيات القرن التاسع عشر، كانت رواسبه موجودة في أماكن أخرى مما جعل المعدن متاحًا للعديد من الباحثين. على وجه الخصوص، وجد أن السماريوم المعزول بواسطة بويزبدرن كان أيضًا غير نقي ويحتوي على كمية مماثلة من اليوروبيوم. تم إنتاج العنصر النقي فقط في عام 1901 بواسطة يوجين أناتول ديماركاي.
ساماريوم تاريخ
أطلق بويزبدرن على عنصره سامريا اسم سامرسكيت المعدني، والذي بدوره كرم فاسيلي سامارسكي بيخوفيتس (1803–1870). سمارسكي-بيخوفيتس، بصفته رئيس أركان فيلق مهندسي التعدين الروسي، سمح لاثنين من علماء المعادن الألمان، الأخوين جوستاف روز وهاينريش روز، بدراسة العينات المعدنية من جبال الأورال. وبهذا المعنى، كان السماريوم أول عنصر كيميائي يتم تسميته على اسم شخص ما. تحولت في وقت لاحق السامرة اسم يستخدمه بويزبدرن إلى السماريوم، لتتوافق مع أسماء العناصر الأخرى، والسامرة في الوقت الحاضر يستخدم أحيانا للإشارة إلى أكسيد السماريوم، قياسا على اليتريا، زركونيا، الألومينا، أكسيد هولميوم ثلاثي، أكسيد هولميوم ثلاثي، الخ تم اقتراح الرمز Sm للسماريوم. ومع ذلك، تم استخدام Sa بديل بشكل متكرر بدلاً من ذلك حتى عشرينيات القرن الماضي.
ساماريوم تاريخ
قبل ظهور تقنية فصل التبادل الأيوني في الخمسينيات من القرن الماضي، لم يكن للسماريوم أي استخدامات تجارية في شكل نقي. ومع ذلك، كان أحد المنتجات الثانوية لتنقية التبلور الجزئي للنيوديميوم عبارة عن مزيج من السماريوم والجادولينيوم الذي اكتسب اسم «ليندسي ميكس» بعد الشركة التي صنعته. يُعتقد أن هذه المادة قد استخدمت في قضبان التحكم النووية في بعض المفاعلات النووية المبكرة. في الوقت الحاضر، يوجد منتج سلعي مشابه له اسم مركز «السماريوم - اليوروبيوم - الجادولينيوم» (SEG). يتم تحضيره عن طريق الاستخلاص بالمذيبات من اللانثانيدات المختلطة المعزولة من الباستناسيت (أو المونازيت). نظرًا لأن اللانثانيدات الأثقل لها تقارب أكبر للمذيب المستخدم، فمن السهل استخلاصها من الكتلة باستخدام نسب صغيرة نسبيًا من المذيب. لا يقوم جميع منتجي الأرض النادرة الذين يعالجون باستناسيت بذلك على نطاق واسع بما يكفي للاستمرار في فصل مكونات SEG، والتي تشكل عادةً واحدًا أو اثنين بالمائة فقط من الخام الأصلي. لذلك فإن هؤلاء المنتجين سيصنعون SEG بهدف تسويقها للمعالجات المتخصصة. وبهذه الطريقة، يتم إنقاذ محتوى خام اليوروبيوم القيم لاستخدامه في صناعة الفوسفور. تنقية السماريوم بعد إزالة اليوروبيوم. اعتبارًا من 2012 نظرًا لوجود فائض في العرض، يكون أكسيد السماريوم أقل تكلفة على نطاق تجاري مما قد توحي به وفرته النسبية في الخام.
ساماريوم الحدوث والإنتاج
بمتوسط تركيز يبلغ حوالي 8 أجزاء في المليون (ppm)، يحتل السماريوم المرتبة الأربعين الأكثر وفرة في قشرة الأرض. إنه خامس اللانثانيد الأكثر وفرة وهو أكثر شيوعًا من عناصر مثل القصدير. يتراوح تركيز السماريوم في التربة بين 2 و 23 جزء في المليون، وتحتوي المحيطات على حوالي 0.5 - 0.8 أجزاء لكل تريليون. يعتمد توزيع السماريوم في التربة بشدة على حالته الكيميائية وهو غير متجانس للغاية: في التربة الرملية، يكون تركيز السماريوم أعلى بحوالي 200 مرة على سطح جزيئات التربة منه في الماء المحبوس بينهما، ويمكن أن تتجاوز هذه النسبة 1000 في الطين.
ساماريوم الحدوث والإنتاج
لم يتم العثور على السماريوم الحرة في الطبيعة، ولكن، مثل العناصر الأرضية النادرة الأخرى، ويرد في العديد من المعادن، بما في ذلك المونازيت، الباستناسيت، cerite، غادولينيت والسمارسكيت. المونازيت (الذي يحدث فيه السماريوم بتركيزات تصل إلى 2.8٪)  ويستخدم الباستناسيت في الغالب كمصادر تجارية. تقدر الموارد العالمية من السماريوم بمليوني طن. تقع معظمها في الصين والولايات المتحدة والبرازيل والهند وسريلانكا وأستراليا، ويبلغ الإنتاج السنوي حوالي 700 طن. عادة ما يتم تقديم تقارير الإنتاج القطرية لجميع معادن الأرض النادرة مجتمعة. حتى الآن، تمتلك الصين أكبر إنتاج حيث يتم استخراج 120.000 طن سنويًا؛ تليها الولايات المتحدة (حوالي 5000 طن)  والهند (2700 طن). يباع السماريوم عادة على شكل أكسيد، والذي يبلغ سعره حوالي 30 دولارًا أمريكيًا / كجم وهو أحد أرخص أكاسيد اللانثانيد. في حين أن خليط الفلزات - خليط من المعادن الأرضية النادرة التي تحتوي على حوالي 1٪ من السماريوم - قد تم استخدامه منذ فترة طويلة، لم يتم عزل السماريوم النقي نسبيًا إلا مؤخرًا، من خلال عمليات التبادل الأيوني، وتقنيات استخلاص المذيبات، والترسيب الكهروكيميائي. غالبًا ما يتم تحضير المعدن بالتحليل الكهربائي لمزيج مصهور من كلوريد السماريوم (III) مع كلوريد الصوديوم أو كلوريد الكالسيوم. يمكن أيضًا الحصول على السماريوم عن طريق تقليل أكسيده باللانثانم. ثم يتم تقطير المنتج لفصل السماريوم (نقطة الغليان 1794 °C) واللانثانم (BP 3464 درجة مئوية).
ساماريوم الحدوث والإنتاج
إن هيمنة السماريوم في المعادن أمر فريد. تشمل المعادن التي تحتوي على السماريوم الأساسي (السائد) المونازيت- (Sm) وفلورنسايت- (Sm) . هم نادرون جدا.
ينتج السماريوم-151 في حالة الانشطار النووي لليورانيوم بإنتاجية تبلغ حوالي 0.4٪ من العدد الإجمالي لأحداث الانشطار. يتم تصنيعه أيضًا عند التقاط النيوترون بواسطة السماريوم 149، والذي يضاف إلى قضبان التحكم في المفاعلات النووية. وبالتالي، فإن السماريوم 151 موجود في الوقود النووي المستهلك والنفايات المشعة.
ساماريوم التطبيقات
أحد أهم تطبيقات السماريوم هو مغناطيس السماريوم والكوبالت، والذي يحتوي على تركيبة اسمية من SmCo 5 أو Sm 2 Co 17 . لديهم مغنطة دائمة عالية، والتي تبلغ حوالي 10000 مرة من الحديد وتحتل المرتبة الثانية بعد مغناطيس النيوديميوم. ومع ذلك، فإن المغناطيسات القائمة على السماريوم تتمتع بمقاومة أعلى لإزالة المغناطيسية، لأنها مستقرة عند درجات حرارة أعلى من 700 درجة مئوية (قارن 300-400 درجة مئوية لمغناطيس النيوديميوم). توجد هذه المغناطيسات في المحركات الصغيرة وسماعات الرأس والعلامات المغناطيسية المتطورة للقيثارات والآلات الموسيقية ذات الصلة. على سبيل المثال، يتم استخدامها في محركات الطائرات الكهربائية التي تعمل بالطاقة الشمسية، وتشالنجر الشمسية، وفي جيتار السماريوم كوبالت الكهربائي وفتحات الباس.
ساماريوم التطبيقات
من التطبيقات المهمة الأخرى للسماريوم ومركباته كمحفز وكاشف كيميائي. تساعد محفزات السماريوم في تحلل البلاستيك، وإزالة الكلور من الملوثات مثل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (PCBs)، بالإضافة إلى تجفيف الإيثانول ونزع الهيدروجين منه. السماريوم (III) ثلاثي الطبقات، هذا هو ، هو أحد أكثر محفزات حمض لويس كفاءة لتفاعل فريدل-كرافتس المعزز بالهالوجين مع الألكينات. يوديد السماريوم (II) هو عامل اختزال واقتران شائع جدًا في التخليق العضوي، على سبيل المثال في تفاعلات إزالة الكبريتات؛ إبطال. التوليفات الكلية دانيشافسكي وكواجيما و موكايما و هولتون تاكسول؛ التوليف الكلي الإستركنين. تفاعل باربير والانخفاضات الأخرى باستخدام يوديد الساماريوم (II) .
في شكله المؤكسد المعتاد، يضاف السماريوم إلى السيراميك والزجاج حيث يزيد من امتصاص الأشعة تحت الحمراء. باعتباره جزءًا (ثانويًا) من خليط الفلزات، يوجد السماريوم في جهاز الإشعال " الصوان " للعديد من الولاعات والمشاعل.
ساماريوم التطبيقات
السماريوم 153 المشع هو باعث بيتا بعمر نصف يبلغ 46.3 ساعة. يستخدم لقتل الخلايا السرطانية في علاج سرطان الرئة، وسرطان البروستاتا، وسرطان الثدي، وساركوما العظام. لهذا الغرض، يتم مخلب السماريوم 153 مع إيثيلين ديامين رباعي الميثيلين فوسفونات ‏ (EDTMP) ويتم حقنها عن طريق الوريد. تمنع عملية إزالة معدن ثقيل من تراكم السماريوم المشعة في الجسم مما يؤدي إلى زيادة الإشعاع وتوليد خلايا سرطانية جديدة. الدواء المقابل له عدة أسماء بما في ذلك السماريوم ( 153 Sm) ليكسيدرونام؛ اسمها التجاري هو رباعي.
ساماريوم التطبيقات
يحتوي السماريوم-149 على مقطع عرضي مرتفع لالتقاط النيوترونات (41000 الحظائر) وبالتالي تُستخدم في قضبان التحكم في المفاعلات النووية. وتتمثل ميزته مقارنة بالمواد المنافسة، مثل البورون والكادميوم، في استقرار الامتصاص - معظم منتجات الاندماج والانحلال في السماريوم 149 هي نظائر أخرى للسماريوم وهي أيضًا ماصات نيوترونية جيدة. على سبيل المثال، المقطع العرضي للسماريوم 151 هو 15000 الحظائر، بترتيب مئات الحظائر بـ 150 Sm، 152 Sm، و 153 Sm، وهي 6800 سم. حظائر السماريوم الطبيعي (مختلط النظائر). من بين منتجات الاضمحلال في المفاعل النووي، يعتبر السماريوم 149 ثاني أهم منتجات تصميم المفاعل وتشغيله بعد زينون 135 .
ثبت مؤخرًا أن الساماريوم هيكسابورايد، والمختصر بـ SmB 6، هو عازل طوبولوجي مع تطبيقات محتملة للحوسبة الكمومية.
ساماريوم التطبيقات
تم استخدام بلورات فلوريد الكالسيوم المشبعة بالسماريوم كوسيط نشط في واحدة من أولى أنواع الليزر الصلبة التي صممها وصنعها بيتر سوروكين (المخترع المشارك لليزر الصبغ) وميرك ستيفنسون في مختبرات أبحاث آي بي إم في أوائل عام 1961. أطلق ليزر السماريوم هذا نبضات من الضوء الأحمر عند 708.5 نانومتر. كان لابد من تبريده بالهيليوم السائل وبالتالي لم يتم العثور على تطبيقات عملية.
أصبح ليزر آخر قائم على السماريوم أول ليزر مشبع بالأشعة السينية يعمل بأطوال موجية أقصر من 10 نانومتر. قدمت نبضات 50 بيكو ثانية عند 7.3 و 6.8 نانومتر مناسب للتطبيقات في التصوير المجسم، والفحص المجهري عالي الدقة للعينات البيولوجية، وقياس الانحراف، وقياس التداخل، والتصوير الشعاعي للبلازما الكثيفة المتعلقة بانصهار الحبس والفيزياء الفلكية. تعني العملية المشبعة أنه تم استخراج أقصى طاقة ممكنة من وسيط الليزر، مما أدى إلى طاقة ذروة عالية تبلغ 0.3 م ج. كان الوسط النشط عبارة عن بلازما السماريوم التي تم إنتاجها عن طريق تشعيع الزجاج المطلي بالسماريوم باستخدام ليزر زجاجي Nd بالأشعة تحت الحمراء نابض (الطول الموجي ~ 1.05) ميكرومتر).
ساماريوم التطبيقات
يمكن استخدام التغيير في المقاومة الكهربائية في أحادي الكالكوجينيدات الساماريوم في مستشعر الضغط أو في جهاز ذاكرة يتم تشغيله بين حالة المقاومة المنخفضة والمقاومة العالية بواسطة الضغط الخارجي،  ويتم تطوير هذه الأجهزة تجاريًا. يولد أحادي كبريتيد السماريوم أيضًا جهدًا كهربائيًا عند التسخين المعتدل إلى حوالي 150 درجة مئوية التي يمكن تطبيقها في محولات الطاقة الحرارية.
يسمح تحليل التركيزات النسبية للسماريوم ونظائر النيوديميوم 147 Sm و 144 Nd و 143 Nd بتحديد عمر وأصل الصخور والنيازك في تأريخ السماريوم والنيوديميوم. كلا العنصرين من اللانثانيدات ولهما خصائص فيزيائية وكيميائية متشابهة جدًا. لذلك، فإن التأريخ Sm-Nd إما غير حساس لتقسيم عناصر العلامة أثناء العمليات الجيولوجية المختلفة، أو يمكن فهم هذا التقسيم جيدًا ونمذجه من أنصاف الأقطار الأيونية للعناصر المعنية.
يعتبر Sm 3+ أيون منشطًا محتملاً للاستخدام في الثنائيات الباعثة للضوء الأبيض الدافئ. إنه يوفر كفاءة إضاءة عالية بسبب نطاقات الانبعاث الضيقة، ومع ذلك، فإن الكفاءة الكمية المنخفضة بشكل عام والامتصاص غير الكافي في المنطقة الطيفية للأشعة فوق البنفسجية إلى اللون الأزرق يعيق التطبيق التجاري.
في السنوات الأخيرة، تم إثبات أن BaFCl: Sm 3+ النانوي كما تم تحضيره بواسطة الترسيب المشترك يمكن أن يكون بمثابة فوسفور تخزين أشعة إكس فعال للغاية. يؤدي الترسيب المشترك إلى بلورات نانوية بترتيب 100-200 نانومتر في الحجم وحساسيتها مثل فوسفور تخزين الأشعة السينية يزداد بشكل مذهل ∼ 500000 مرة بسبب الترتيبات المحددة وكثافة مراكز الخلل مقارنةً بالعينات الجريزوفولفين المحضرة بالتلبيد عند درجة حرارة عالية. تعتمد الآلية على تقليل Sm 3+ إلى Sm 2+ عن طريق محاصرة الإلكترونات التي يتم إنشاؤها عند التعرض للإشعاع المؤين في مضيف BaFCl. 5 D J - 7 F J ff بكفاءة عالية عبر التماثل المسموح به 4f 6 → 4f 5 5d عند حوالي 417 نانومتر. الطول الموجي الأخير مثالي للإثارة الفعالة بواسطة صمامات الليزر الثنائية ذات اللون الأزرق البنفسجي حيث أن الانتقال مسموح به ثنائي القطب الكهربائي وبالتالي يكون مكثفًا نسبيًا (400 لتر / (مول سم)). للفوسفور تطبيقات محتملة في قياس الجرعات الشخصية وقياس الجرعات والتصوير في العلاج الإشعاعي والتصوير الطبي.
يستخدم السماريوم لاختبار الأيونوسفير. ينشره صاروخ على شكل بخار أحمر على علو شاهق، ويختبر الباحثون كيف يشتت الغلاف الجوي وكيف يؤثر على الإرسال اللاسلكي.
ساماريوم الدور البيولوجي
تحفز أملاح السماريوم عملية التمثيل الغذائي، ولكن من غير الواضح ما إذا كان هذا هو تأثير السماريوم أو اللانثانيدات الأخرى الموجودة معه. يبلغ إجمالي كمية السماريوم عند البالغين حوالي 50 ميكروغرام، معظمها في الكبد والكلى وحوالي 8 ميكروغرام / لتر يذوب في الدم. لا تمتص النباتات السماريوم بتركيز قابل للقياس، وبالتالي لا يعد جزءًا من النظام الغذائي البشري. ومع ذلك، قد تحتوي بعض النباتات والخضروات على ما يصل إلى جزء واحد في المليون من السماريوم. أملاح السماريوم غير القابلة للذوبان غير سامة والأملاح القابلة للذوبان سامة قليلاً فقط.
عند تناوله، يتم امتصاص حوالي 0.05٪ فقط من أملاح السماريوم في مجرى الدم ويتم إخراج الباقي. يذهب حوالي 45٪ من الدم إلى الكبد ويترسب 45٪ على سطح العظام حيث يبقى حوالي 10 سنوات ؛ يفرز الباقي 10٪.
نيوديميوم
النيوديميوم عنصر كيميائي في الجدول الدوري له الرمز Nd والعدد الذري 60 وهو من اللانثانيدات وهو عنصر فلزي نادر لونة أبيض فضي، يفقد بريقه بسهولة في الهواء تم اكتشاف النيوديميوم في عام 1885 من قبل الكيميائي النمساوي كارل أوير فون، على الرغم من أن النيوديميوم يُصنّف انه نادر في الأرض، إلا أنه عنصر شائع إلى حدٍ ما، وليس أكثر ندرة من الكوبلت أو النيكل أو النحاس، ويتم توزيعه على نطاق واسع في القشرة الأرضية يتم استخراج معظم النيوديميوم التجاري في العالم في الصين.
نيوديميوم
تم استخدام مركبات النيوديميوم لأول مرة تجاريًا كأصباغ زجاجية في عام 1927، وهي لا تزال تستخدم كمواد مضافة في صناعة العدسات. غالباً ما يكون لون مركبات النيوديميوم - بسبب أيون Nd+3 أرجوانيًا ضارب إلى الحمرة ولكنه يتغير حسب نوع الإضاءة، ويستخدم النيوديميوم أيضا في أشعة الليزر التي تصدر الأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية بين 1047 و 1062 نانومتر.
استخدام آخر مهم للنيوديميوم هو بمثابة مكون في السبائك المستخدمة لصنع مغناطيس النيوديميوم عالية القوة
وتستخدم هذه المغانط على نطاق واسع في منتجات مثل الميكروفونات، ومكبرات الصوت الاحترافية، وسماعات الأذن، والمحركات الكهربائية عالية الأداء من نوع DC ، والأقراص الصلبة في الكمبيوتر، حيث تتطلب كتلة مغناطيسية منخفضة (أو حجم) ومجالات مغناطيسية قوية. تستخدم مغناطيسات النيوديميوم الكبيرة في المحركات الكهربائية عالية القوة مقابل الوزن (في السيارات الهجينة)
نيوديميوم الأكتشاف
أكتشف عنصر النيوديميوم العالم النمساوي كارل أوير فون عام 1885
نيوديميوم أصل الأسم
أصل الاسم مشتق من الكلمة اليونانية neos didymos ومعناها التوأم الجديد
نيوديميوم الخصائص الكيميائية
النيوديميوم عنصر موجب الشحنة تماما، ويتفاعل ببطء مع الماء البارد، ولكن بسرعة مع الماء الساخن لتشكيل هيدروكسيد النيوديميوم (الرابع):
يتفاعل معدن النيوديميوم بقوة مع الهالوجينات:
(2Nd(s) + 3 F2 (g) → 2 NdF3 (s [مادة بنفسجة]
(2Nd(s) + 3 Cl2 (g) → 2 NdCl3 (s [مادة بنفسجي فاتح]
نيوديميوم التطبيقات
مغناطيس نيوديميوم
مغناطيس النيوديميوم (في الواقع سبيكة، Nd2Fe14B) هي من اقوى المغانط المعروفة. يمكن لمغناطيس النيوديميوم ببضع جرامات أن يرفع ألف مرة وزنه. هذه المغانط هي أرخص وأخف وزنا وأقوى من مغناطيس السمريوم الكوبالت التقليدي. ومع ذلك، فهي ليست متفوقة في كل جانب، حيث أن المغناطيسات القائمة على النيوديميوم تفقد مغناطيسيتها في درجات حرارة منخفضة وتميل إلى الصدأ، في حين لا تفعل مغنطيس السمريوم الكوبالت ذلك.
تظهر مغناطيسات النيوديميوم في منتجات مثل الميكروفونات، ومكبرات الصوت الاحترافية، وسماعات الأذن، والإيتار، والأقراص الصلبة في الكمبيوتر، حيث تتطلب حقولًا منخفضة الكتلة أو صغيرة الحجم ومغناطيسية قوية. ويتم استخدام النيوديميوم في المحطات الكهربائية للسيارات الهجين والكهربائية، على سبيل المثال، تتطلب المحركات الكهربائية تويوتا بريوس كيلوغرام واحد (2.2 رطل) من النيوديميوم لكل مركبة.
براسيوديميوم
براسيوديميوم أو برازوديميوم (بالإنجليزية: Praseodymium) هو عنصر كيميائي رقمه الذريّ 59 ويرمز له (Pr). البراسيوديميوم هو العنصر الثالث في سلسلة اللانثانيدات، وهو أحد العناصر النادرة على كوكب الأرض. ومن الخواص الفيزيائية التي يمتاز بها البراسيوديميوم مرونته وقابليته للسحب والطرق، بالإضافة إلى المظهر المتمثل باللون الفضيّ، كما أن لهذا العنصر قيمة كبيره لما له من صفات مغناطيسية وكهربائية وكيميائية وضوئية. يُعد البراسيوديميوم من العناصر نشطة التفاعل مما يجعل من الصعب العثور عليه بشكله الأصليّ، وتتكون على سطحه طبقة من الأكسيد أخضر اللّون عند تفاعله مع الهواء.
براسيوديميوم
دائمًا ما يتواجد البراسيوديميوم بشكل طبيعي مع العناصر النادرة الأُخرى، كما أنه العنصر الرابع الأكثر ندرة على الأرض؛ حيث يمثل تركيزه من القشرة الأرضية ما يعادل 9.1 جزء من المليون وهذه النسبة تقارب نسبة توافر البورون. قام العالم الكيميائي السويدي كارل جوستاف موساندر عام 1841م باستخراج رواسب وبقايا أكسيد نادر سمّاه «ديديميوم» وذلك من رواسب ما سمّاه بـ «لانثانا»، وذلك عن طريق فصل أملاح السيريوم. وفي عام 1885م نجح البارون والكيميائي النمساويّ كارل أوير بفصل الديديميوم إلى عنصرين نتج عنهما ملحان لهما لونان مختلفان، وقد سمّاهُما «براسيوديميوم» و«نيوديميوم». وقد جاءت التسمية من الأصل الإغريقيّ لكلمة براسينوس «πράσινος» والتي تعني الأخضر، وكلمة ديديموس «δίδυμος» وتعني التوأم.
كما هو الحال في معظم العناصر النادرة، فإنّ من السهل جدًّا للبراسيوديميوم أن يتشكل على حالة الأكسدة (+3)؛ التي تكون مستقرة فقط في المحلول المائي؛ وبالرغم من أنّ حالة الأكسدة (+4) معروفة في بعض المركبات الصلبة وفريدة بين اللانثانيدات، يمكن تحقيق حالة الأكسدة (+5) في ظروف العزل المطرسي. أيونات البراسيوديميوم المائية خضراء مائلة للصفرة، وعلى نحو مماثل ينتج عن استخدام البراسيوديميوم في تركيب زجاج النظارات ظلال خضراء مصفرة متنوعة. وله العديد من الاستخدامات الصناعية لقدرته على ترشيح اللون الأصفر من مصادر الضوء.
براسيوديميوم نبذة تاريخية
في عام 1751م اكتشف عالم المعادن السويدي أكسل فريدريك كرونستيد معدنًا ثقيلًا داخل منجمٍ في باستناس، سميّ فيما بعد باسم سيريت.بعد ثلاثين عامًا، قام فيلهلم هزينجر الذي كان عمره وقتئذٍ خمسة عشر عامًا -وهو أحد أفراد العائلة المالكة للمنجم- بإرسال عينة إلى كارل فلهلم شيله، لكن هذا الأخير لم يجد أي عنصر جديد في ذلك الوقت. في عام 1803م، وبعد أن أصبح عند هزينجر صاحب مصنع للحديد، عاد إلى دراسة المعدن مع يونس ياكوب بيرسيليوس وقاما بفصل أكسيد جديد أطلقا عليه اسم سيريس نسبة إلى الكوكب القزم سيريس، الذي اكتُشِف قبل عامين. وفي ألمانيا، عزل مارتن كلابروت المركب سيريس بطريقة مستقلة وفي نفس الفترة الزمنية.
براسيوديميوم نبذة تاريخية
خلال الفترة الزمنية الممتدة بين عامي 1839 و1843م، أوضح الجراح والكيميائي كارل جوستاف موساندر الذي كان يعيش في نفس منزل بيرسيليوس أن سيريس مزيج من الأكاسيد، وقام بفصل أكسيدين أطلق عليهما اسم لانثانا وديديميا. قام موساندر بتفكيك جزئي لعينة من نترات السيزيوم من خلال تسخينه بالهواء ومن ثم معالجة الأكسيد الناتج بحمض النتريك المخفف. سميت المعادن التي كونت الأكاسيد الناتجة بـ«لانثانوم» و«ديديميوم». واتضح لاحقا أن اللانثانوم عبارة عن عنصر نقي، بينما الديديميوم هو عبارة عن مزيج من عناصر اللانثانيدات المستقرة من البراسيوديميوم إلى اليوروبيوم، كما كان يشك مارك ديلافونفين بعد تحليل طيف المركب، بالرغم من ضيق وقته للعمل على فصله إلى العناصر المكونة له.
لم يتم فصل العنصرين الثقيلين ساماريوم ويوروبيوم سوى في عام 1879م بواسطة باول-إيميل ليكوج دي بويسباودران واستغرق الأمر حتى عام 1885م ليتمكن كارل أوير فون فيلسباتش من فصل الديديميوم إلى الباسيوديموم والنيوديميوم. وبسبب أن النيوديميوم يحتل كمية أكبر من البراسيوديميوم في الديديميوم، فقد حافظ على المسمى القديم مع توضيح، في حين تم تمييز البراسيوديميوم بلون ملحه الأخضر الكراثي (الكلمة الإغريقية "πρασιος" تعني أخضر كراثي). أُقتِرحت التركيبة الطبيعية للديديميوم في عام 1882م من قبل بوهيوسلاڤ برانر، والذي لم يوضح تجريبيًا طريقة الفصل.
براسيوديميوم الخصائص
يُعتبر البراسيوديميوم العنصر الثالث من سلسلة اللانثانيدات، ويظهر في الجدول الدوريّ بين لانثانيدي: النيوديميوم على اليسار والسيريوم على اليمين وفوق أكتينيد البروتكتينيوم، إضافةً لكونه من المعادن اللدنة وذي صلابة مقاربة لصلابة الفضة. إلكتروناته الـ 59 موزعة على الهيئة [Xe]4f36s2 ونظريًّا فإنّ جميع الإلكترونات الخمس الخارجية لها القدرة على التصرف كإلكترونات تكافؤ، لكن استخدام جميع هذه الإلكترونات الخمسة يتطلب شروطا مشددة وعادة ما يمنح البراسيوديميوم ثلاث إلكترونات فقط لمركباته إلا أنّه في بعض الظروف قد يعطي أربع إلكترونات. كما يعد أول اللانثانيدات التي تملك توزعًا إلكترونيًّا يتوافق مع مبدأ أوفباو الذي يتنبأ أنّ المدار 4f يملك مستوى طاقة أقل من تلك التي يمتلكها المدار 5d، وهذا المبدأ لا ينطبق على اللانثانوم والسِّيريُوم لأن الانكماش المفاجئ للمدار 4f لا يحدث سوى بعد اللانثانوم، وهو غير قوي كفاية في السيريوم لتجنب شغل (ملأ) المدار الفرعي 5d. ومع ذلك فإنّ البراسيوديميوم في الحالة الصلبة يأخذ الهيئة [Xe]4f36s2 بإلكترون واحد في المدار 5d كما هو الحال في باقي اللانثانيدات ثلاثية التكافؤ -عدا اليوروبيوم والإتيربيوم اللذان يكونان ثنائيا التكافؤ في الحالة الفلزية-.
براسيوديميوم الخصائص
كمعظم الفلزات الأخرى في سلسلة اللانثانيدات، يستخدم البراسيوديميوم ثلاثة إلكترونات كإلكترونات تكافؤ ويكون الإلكترونان المتبقيان في المدار 4f مرتبطين بشكل قوي جدًا: وهذا لأن مدارت 4f هي الأكثر اختراقا لإلكترونات لب الزينون الداخلي نحو النواة، تليها مدارات 5d و6s، ويزداد هذا الاختراق بزيادة الشحنة الأيونية. ومع ذلك فإنّ البراسيوديميوم يستطيع مواصلة فقدان إلكترون التكافؤ الرابع وأحيانًا الخامس؛ بسبب وجوده في بداية سلسلة اللانثانيدات حيث أنّ شحنة النواة ما تزال ضعيفة بالقدر الكافي والمدار الفرعي 4f يملك طاقة كافية للسماح بفقدان المزيد من إلكترونات التكافؤ. وبالتالي، فإنّ البراسيوديميوم كأشباهه من أوائل سلسلة اللانثانيدات يملك بنية بلورية سدادسية مزدوجة متراصة التعبئة عند درجة حرارة الغرفة. وعند درجة حرارة تقارب 560°س. تتحول بنيته البلوريّة إلى مكعب مركزي الوجه، بينما تظهر بنية المكعب مركزي الجسم بوقت قصير قبل درجة الانصهار عند درجة حرارة 935°س.
براسيوديميوم الخصائص
يعتبر البراسيوديميوم كباقي اللانثانيدات (عدا اللانثانوم والإيتربيوم واللوتيشيوم؛ الذّين لا يملكون إلكترونات منفردة غير مزدوجة في المدار 4f) ذو صفات مغناطيسية مسايرة عند درجة حرارة الغرفة. وخلافا لبعض المعادن الأرضية النادرة التي تُظهر خواص مغناطيسية حديدية مضادة أو مغناطيسية حديدية على الترتيب عند درجات الحرارة المنخفضة، فإنّ البراسيوديميوم يكون ذو خواص مغناطيسية مسايرة في جميع درجات الحرارة فوق 1 كلفن.
للبراسيوديميوم نظير واحد مستقر متواجد طبيعيًّا وهو 141Pr. وبالتالي يعتبر عنصر أحادي النويدة، كما يمكن قياس وزنه الذريّ بدقة عالية لأنه ثابت في الطبيعة. يملك هذا النظير 82 نيوترونًا وهو عدد سحري يمنحه ثباتًا إضافيًّا. ينتج هذا النظير في النجوم خلال عمليتي الالتقاط النيوترونيّ السريع والبطيء.
براسيوديميوم الخصائص
أمّا باقي النظائر الأخرى فلها عمر النصف أقل من يوم واحد -ومعظمها أقل من دقيقة واحدة- مع استثناء واحد للنظير 143Pr حيث يصل عمر النصف الخاص به إلى 13.6 يوم، وينتج كِلا النظيرين 143Pr و141Pr عن انشطار اليورانيوم. يكون شكل الاضمحلال الأساسي للنظائر الأخف من النظير 141Pr على هيئة انبعاث البوزيترون أو ظاهرة التقاط الإلكترون إلى نظائر السِّيريُوم، في حين أنّ النظائر الأثقل من 141Pr تكون على هيئة اضمحلال بيتا إلى نظائر النيوديميوم.
يتآكل معدن البراسيوديميوم في الهواء ببطئ حيث تتشكل طبقة من شواظ الأكسيد مماثلة لصدأ الحديد، وهذا كافٍ لتآكل عينة أبعادها واحد سنتيمتر من معدن البراسوديميوم بشكل كامل خلال ما يقارب سنة. إضافةً لاحتراقه بسهولة عند درجة حرارة 150° س مكوّنه أكسيد البراسوديميوم (III، IV) الذي يعد مركبًا غير متكافئ قريب من Pr6O11:
براسيوديميوم الخصائص
ويمكن إرجاع هذا المركب إلى أكسيد البراسيوديميوم (III) (Pr2O3) بالتفاعل مع غاز الهيدروجين. في حين أنّ أكسيد البراسيوديميوم PrO2 هو الناتج الأكثر أكسدة من احتراق البراسيوديميوم ويمكن الحصول عليه إمّا عن طريق تفاعل معدن البراسيوديميوم مع الأكسجين النقي في ظرف درجة الحرارة 400° س و282 بار، أو عن طريق فصل نواتج تفاعل Pr6O11 في حمض الأسيتيك المغلي. قدرة البراسيوديميوم على إعادة التفاعل وافقت التوقعات حيث أّنه أول وأكبر اللانثانيدات.
تَظهَر العديد من أكاسيد البراسيوديميوم ذات التركيب PrO2−x بشكل غير متجانس وغير منتظم عند درجة حرارة 1000° س وعندما تتراوح قيم x بين 0 و0.25، لكن عند درجات الحرارة ما بين 400 و700°س تبدأ تظهر عيوب الأكاسيد بدلاً من انتظامها، مكونةً أطواراً حسب الصيغة العامة PrnO2n−2 بقيم n = 4، 7، 9، 10، 11، 12، ∞. هذه الأطوار PrOy عادةً ما يرمز لها ب α وβ′ (غير متكافئ)، β ( y= 1.833)، δ (1.818)، ε (1.8)، ζ (1.778)، ι (1.714)، θ، σ.
يعرف البراسيوديميوم على أنّه عنصر موجب القطبية الكهربائية ويتفاعل ببطيء مع الماء البارد وبسرعة مع الماء الساخن مكونًا هيدروكسيد البراسيوديميوم (III).