بروفيسور جيم الخليلى
الكيمياء ، حلم تحويل المعادن الى الذهب
كانت فى الماضى جريمة يعاقب عليها القانون بالسجن الطويل
لكن هنا فى واحد من أكثر مؤسسات البحوث النووية تقدما فى العالم
يحاولون تطبيق نوع جديد من الكيمياء
انهم يحاولون تسخير القوى المتمردة للطبيعة
وجعل عنصر فيها يتغير ويتحول الى عنصر جديد بالكامل
وهذا هو الفصل الأخير فى القصة المثيرة
التى تحكى معركة العلماء فى ضبط كتل البناء
التى يتشكل منها هذا الكون وهى العناصر
"أنا "جيم الخليلى
وانا كاختصاصى بالفيزياء النووية ما كنت أستطيع ممارسة عملى
لولا رواد الكيمياء الذين استكشفوا أسرار المادة
هذا جميل
لقد لامست الجهود المبذولة لاكتشاف العناصر
واختراق الشفرة السرية لعالم الطبيعة من أجل وضع اللوحة الدورية للعناصر
سنحكى الآن قصة العلماء الذين فكوا لغز
العناصر الـ 92 التى يتشكل منها الكوكب
وسأكتشف جهودهم كى يدمجوها معا
تــرجــمــة : م / رامى أحمد facebook.com/Romioin
تـاريخ الكيميــاء - قــوة العنـاصــر
ويصنعوا عالمنا الحديث
ان مهمتهم لتسخير العناصر هى قصة كفاح لم تخلو من المصادفات
وقوة العناصر التى سخرت لاطلاق قوى هائلة
كل شئ من حولى فى عالمنا الحديث نشأ نتيجة التفاعلات الكيميائية
التى حررت قوة العناصر ودمجتها سوياً مكونةً المركبات
فصار الحديد أقوى بالكروم
واندمج الكربون والنيكل ليشكلا الفولاذ المستخدم فى المبانى
كما نتج الزجاج من اتحاد السليكون والأكسجين
ان كوكبنا مركب من 92 عنصر فقط
وقد استمر سعينا لدمجهم لقرون مضت
يحاول الناس مزج وخلط المركبات من قديم الأزل
متأثرين بالكيميائيين قام بعض المجربين الأوائل بخلط كل أنواع المواد الكيميائية
فقط لرؤية ما سيحدث
لكنه كان طبيخاً أكثر منه علماً
ما يمكننا تسميته كيمياء الدلـو
على نحو مذهل بعض الاكتشافات مبكراً كانت كلها بمحض الصدفة
أحد الاكتشافات للكيميائى "الألمانى "هاينريتش ديسباتش
كان حيوياً فى صناعة الدهانات
المؤرخ العلمى "بروفيسور "آلان شامبان
"سوف يرينى كيف أن "ديسباتش اكتشف مقادير أول دهان صناعى
أهلاً آلان .. سعيد برؤيتك
محرك رائع ، أليس كذلك انه مدهش
تطوير الدهان الذى تم طلاء هذه المحركات به
والذى ندعوه "برنزويك جرين"
تم عن طريق خلط اثنين من مركبات الدهان من القرن الثامن عشر
وبدايات القرن التاسع عشر
"كان أولها هو "أزرق براين
تم تطويره فى القرن الثامن عشر لونه أزرق غامق وجميل
وتم خلطه بمادة كيميائية أخرى ، الكروم الأصفر
ومن ثم نتجت هذه الألوان الجميلة
حيث قام "ايسمبارد برنل" ورفاقه بهذه الدهانات الجميلة
على محركات السكك الحديدية الغربية العظيمة
"قبل اكتشاف "أزرق براين كانت معظم الأصباغ تأتى من الطبيعة
"أفضل الصبغات الزرقاء كانت تأتى من "حجر اللازورد
"سوف يقوم "ألان شامبان "بمحاكاة اكتشاف "ديسباتش
ولقد بدأ بمكون غير متوقع
والذى انتهى بالصدفة التامة
فى البداية تأخذ دماً
وتصبه فى البوتقة
ثم نأتى بالبوتاس ، وهو مادة قلوية
وهو ما نعرفه بكربونات البوتاسيوم
كان "ديسباتش" يحاول صنع صبغة حمراء وليست زرقاء
لكنه لم يدرك أن البوتاس قد تغير
ونحن نعلم بالتأكيد أن الدم هو الذى أحدث التغيير
والذى غير اللون تماماً
وأنتج صبغة زرقاء وليست حمراء
تسخين الدم يحفز البروتينات
سامحاً لها بالاندماج مع الحديد الموجود فى خلايا الدم وكذلك مع البوتاس
ما يحدث الآن فى التفاعل أن البوتاس يتفاعل مع الهيمجلوبين وباقى تركيبات الدم
"لانتاج مادة شديدة السماكة ما قد نسميها "جانج (( جانج" هى مادة طينية لزجة" ))
"بعد تسحين الـ"جانج حتى الرماد ثم ترشيحه وتخفيفه
"أضاف "ديسياتش" .. "أخضر برونزفيك
أو ما نسميه اليوم كبريتات الحديد جاهلاً ما هو على وشك تحضيره
مركب حديدى معقد ، فروسيانيد حديدوز
"أو "أزرق براين
راقب هذا بحذر
سوف تفور ، وربما تفور بعنف
راقب ، انظر الى هذا
ولاحظ ، اللون الأخضر الرائع الذى بدأ يظهر
والآن ، للنتيجة النهائية يتطلب اضافة الملح
"هذا الحمض من شأنه خلق "أزرق براين
وأخفض القارورة تماماً
لأنها سوف تطلق كل أنواع الغازات السامة
ها نحن ، انه يتحول بشدة
انظر هنا على الزجاجة
"الآن ، هذا هو "أزرق براين انه متألق
هذا مبهج ، أليس كذلك ؟ هذه أول صبغة صناعية على الاطلاق
ثم تجفف هذا وتسحقه تماماً
وقد حصلت على الدهان
تجربة "ديسباتش" مع الدم أنتجت الدهان الصناعى العالمى "أزرق براين" من مركب الحديد
الحديد ، هو أكثر العناصر وفرةً فى الأرض
كوكبنا فى الأصل هو كرة كبيرة ذو قلب حديدى
رغم أنه معدن فضى لامع
فان ملامسته مع الهواء الرطب يصيبه سريعاً بالصدأ
يُعتقد أن كوكب المريخ كوكب "أحمر بسبب أكسيد الحديد ، "الصدأ
باضافة 1.7 % فقط من الكربون يحول الحديد الى الصلب المتين
والذى ساعد فى قيام الثورة الصناعية
أدرك "ديسباتش" امكانية صنع المركبات
لكن فهم العلماء لكيفية دمج العناصر والتحكم بها كان مازال غامضاً
فى محاولة للتحكم بالعناصر "أصبح كيميائى ألمانى "يوستس فون ليبخ
مهووساً بتحضير تركيبات متفجرة
"لقد بزغ شغفه حينما كان طفلاً فى "دارمشتات
حين شاهد بائعاً متجولاً يشعل الألعاب النارية
لقد كانت فيلمنات الفضة
وهى نفس المادة الكيميائية التى نجدها فى المفرقعات
وبهذا عثر ليبتش على طريقه
لكن الذى قوى وعزز تقدم ليبتش المذهل
كان شخصيته القوية الى جانب حبه للمتفجرات
قيل عنه انه متعجرف سريع الغضب ، شرس وعنيد
وهو رجل لا يُنتظر منه خيراً
"لذا حين تسلم الألمانى "فريدريك فوهلر رسالة غاضبة منه فى عام 1825
يمكننا تخيل قلبه الحاقد
كان هذا بسبب أن ليبتش قرأ مقالة كتبها فوهلر
عن المركب الذى صنعه ويسمى سيانيد الفضة" وهذه هى صيغتها"
انها تتألف من اجزاء متساوية من عناصر الفضة والكربون والنيتروجين والاكسجين
وقد وصفها فوهلر انها مستقرة وغير مؤذية
اما ليبتش فنظر الى اندماج هذه العناصر على انه متفجر وخطير
"لانه ركب بهذه الطريقة تماما "فولمينات الفضة
كيف يمكن لمادتين مألفتين من الكمية نفسها للعناصر ان تتفاعلا بشكل مختلف
قرر ليبتش المغرور ان هناك جواب واحد
وهو ان فوهلر مخطأ أ
فكتب رسالة حانقة وبعثها لفوهلر
واصفاً اياه بالمجرب الذى لا أمل منه
لكن فوهلر لم يكن كما وصفه ليبتش
فتحداه وأخبره أن يصنع سيانيد الفضة ويختبرها بنفسه
درس "د.اندريا سيلا" كيمياء القرن التاسع عشر
وهو يحاول صنع سيانيد الفضة التى صنعها فوهلر
تقول قوانين الكيمياء ان ما يهم هو المواد التى تضعها فى مزيج المركب
ولدينا هنا هذا المسحوق الأبيض الجميل
وسوف نرشحه الان
وحسب قوانين الكيمياء حينها ينبغى ان تكن مماثلاً للمادة التى صنعها ليبتش
وماذا كان يتوقع ليبتش ؟
ان ما توقعه ليبتش كان شيئا اعددت كمية منه سابقاً
وسوف نضعه على رقاقة الالمونيوم هذه
مثلا لو اخذنا عود ثقاب وكانت هذه هى مادة ليبتش عندها سيحدث شئ مثير
لماذا لا تقربه انت ؟ سأتراجع
شكرا جزيلاً
هل انت متأكد ، على أن أفعل هذا ؟
نعم تفضل
كن كيميائياً
لا شئ ، لاشئ أبداً
كان هذا ساعقا لليبتش
فكان يتوقع ان تركيبة من الفضة والكربون والنيتروجين والاكسجين ينبغى أن تكون متفجرة
ومع ذلك فهذه تركيبة لها نفس كمية المواد ولم تنفجر
فهى من نفس المكونات والعناصر والمقادير
بالتأكيد
لابد انهما كانتا تركيبتان مختلفتين بالفعل
كانتا تركيبتين مختلفتين
لقد اكتشف ليبتش وفوهلر خاصية أساسية وجديدة فى عناصر الطبيعة
وهى الخاصية التى ستشرح مع مرور الوقت
كيف يمكن لـ 92 عنصرا أن يكونوا ويشكلوا عالمنا الحديث بشكل استثنائى
لقد عثرا بالصدفة على الاكتشاف الذى سمى لاحقا بالمصوغات
ان ما جعل المركبين مختلفين
هو طريقة ترابط هذه العناصر
لو أخذت العنصر الأساسى أستطيع أن أصنع منه
مركبة فضاء
أو طائرة
أو قارباً
كل هذا يعتمد على كيفية ربط الأجزاء معاً
الأمر نفسه ينطبق على العناصر مثل الفلمينات المتفجرة أو السيانات الهادئة
ومن هذا يتبين من أن العناصر نفسها لو جمعت معاً بطرق مختلفة
فاننا نحصل على مركبات مختلفة ذات خواص مختلفة
بعدها بدأ الكيميائيون يشكون بأن مفتاح التوصل لمركبات جديدة
هو فهم طريقة دمج العناصر المختلفة معاً
وهذا كله كان مرتبطاً بالذرة
تعرف الذرات بأنها جسيمات المادة متناهية الصغر
فقد كبرنا صورة ذرات السليكون هذه أكثر من 10 ملايين مرة
هذه هى ذرات الذهب
ففى بداية القرن التاسع عشر
بدأ العلم يتوصل الى أن العناصر كلها قد تكون متشكلة فى الأصل من الذرات
ان ما أدركه العلماء حالياً هو أن ترتيب الذرات
والطريقة التى تندمج بها معاً أمر حاسم
ومن خلال دراسة عنصر الكربون
تم التوصل الى أكثر الاكتشافات أهمية
"فى عام 1796 كان الكيميائى "سميثون تننت من "يوركشاير" يحاول معرفة تركيبة الماس
حين قرر احراق ماسة
حيث استخدم نور الشمس والأشعة المكبرة لتسخين الماسة
لكننى سوف أسرع العملية وأستخدم مشعل الاحراق الزجاجى مع بعض الاكسجين السائل
حسنا سأحمل المشعل هكذا لأسخن الماسة
تستطيعون أن تروها وهى تصدر أزيزاً انها رائعة الجمال
الفقاعات المنبعثة من تجربة سميث هى ثانى اكسيد الكربون الصافى
فكان يعرف انه بدأ بمكونين فقط الماس والاكسجين
وحصل بعد الاحتراق على غاز مألف من الكربون والأكسجين
وبذلك توصل الى أن هناك كربون فى الماس
لقد اختفت تقريباً
فلم تعد الماسة موجودة وقد اختفت كلها
وأصبحت فى الهواء الذى أتنفسه لقد تحولت بمجملها الى ثانى اكسيد الكربون
لذا مع الأسف لا يدوم الماس الى الأبد كما يشاع
الاكتشاف الذى توصل اليه تينند أوقع العلماء فى حيرة وشك
فكانوا يعرفون الكربون سابقاً بالجرافيت
وهو واحد من أنعم العناصر على الكوكب
فكيف يمكن أن يكون فى عنصر صلب كالماس
ما هو سر الكربون ؟
فى نهاية القرن الثامن عشر لم يكن تينند يعلم بعد ان العناصر تتألف من ذرات
لذا لم يستطيع العثور على الأجوبة
مر نصف قرن بعده قبل أن يأتى شاب اسكتلندى
"ارشيبولد سكوت كوبر" ويحمل هذا التحدى على عاتقه
كان كوبر نجماً متألقا فى علم الكيمياء
وفى عام 1856 حين كان سنه 27
ذهب الى باريس للعمل مع أحد الكيميائيين البارزين فى ذلك الوقت
"شارلين دولف ورتز"
كان كوبر مذهولاً من الطريقة التى تندمج بها ذرات الكربون مع الذرات الأخرى
فابتكر فكرة الروابط
وهى وصلات بين الذرات تفسر كيف ترتبط العناصر مع بعضها البعض
هذا ما كتبه كوبر فى عام 1850
فالأفكار المكتوبة فى البحث أشعلت ثورة فى طريقة تفسيرنا للكيمياء
وهذه الصورة التى كانت فى ذهن كوبر" عن طريقة تماسك الذرات "
حرف "سى" يمثل الكربون وحرف "اتش" يمثل الهيدروجين
وهذه الخطوط هى روابط كوبر التى تفسر كيف كان يفكر باندماج الذرات مع بعضها البعض
انها عبقرية حقيقية
أدرك كوبر بطريقة ما أن الكربون يملك أكثر من وصلة
بل أربعة وصلات
وبسبب الوصلات الأربعة يمكنه أن يرتبط بطرق مختلفة مع ذرات الكربون الأخرى
لهذا يمكن أن يوجد الكربون فى شكلين مختلفين جذرياً
ففى الماس كل الروابط الأربعة ترتبط مع ذرات الكربون الأخرى فى ثلاثة أبعاد
لهذا الماس قاس وصلب
لكن فى الجرافيت ثلاثة من هذه الروابط تتصل مع ذرات الكربون الاخرى فى سطح واحد
ما يجعل هذا الوصل ضعيفاً
ولهذا فان الجرافيت هو مادة ناعمة وطرية
ان روابط الكربون الأربعة تعطيه ميزة استثنائية أخرى
تخيلونى ذرة كربون
بامكانى استخدام احدى يداى كى أتصل مع ذرة اخرى ، وكذلك يدى الاخرى
ما يترك قدمى حرة من اجل وصلات اخرى
يستطيع الكربون من خلال روابطه الأربعة أن يندمج مع الكثير من الذرات الأخرى
وبامكانه أن يشكل الحلقات والسلاسل الطويلة
وهذه صفة نادرة بين العناصر
الكربن يمتلكنا فى قبضته المغذية لنا منذ الولادة وحتى الوفاة
فهو موجود فى كل شئ من العمود الفقرى للحيتان وحتى أصغر الفيروسات
وهو موجود فى الحمض النووى فى السلولوز ، وفى الدهن والسكر
فكل واحد منا يتناول 300 جرام منه يومياً
وكربون الأرض مثله مثل العناصر الأخرى
طرحته النجوم الخالدة ، ما يعنى أننا مصنوعون بمجملنا من غبار النجوم
لقد حل كوبر الأحجية الأساسية
حيث فسر سبب وجود الكربون فى مركبات عديدة ومختلفة
ولماذا شكل جزءاً كبيراً من الطبيعة
ولم يبق عليه الان سوى نشر مكتشفاته ليحصل على التقدير
"لكن كيميائياً ألمانى هو "فريدريك كوكلى كان قد توصل الى الفكرة ذاتها
كان "كوكلى" يدرس فى لندن
وقد ادعى انه حينما كان يركب فى حافلة فى لندن جاءته ومضة الالهام الفكرى
معظمنا يفكر فى الحافلة بمنتخبات كرة القدم
أو ما سنتناول على العشاء حينما نصل الى المنزل او ننشغل بهواتفنا
لكن كيكلى ادعى انه حلم بذرات دوارة تعانق بعضها البعض فى رقصة عشوائية
رآها وهى تتحد فى سلاسل وتسحب الكثير من الذرات كى تتماسك
فجأة صاح بائع التذاكر "وصلنا ضاحية كلابام"
وكيكلى وصل بدوره الى أفكار جديدة حول بنية الذرات فى ذهنه
سارع كيكلى كى يطبع مفهومه الذى توصل اليه
أما مدير كوبر فى العمل فقد كان بطيئاً فى نشر بحثه
وبهذا أخذ كيكلى الفضل كله
ومن المعروف أن الجائزة لا تُقدم فى العلوم للمرتبة الثانية
رغم أن كوبر كان أول من كشف أسرار الكربون
لكنه لم يحصل على مجد الاكتشاف
وحين اكتشف أن مديره فى العمل دولف ورتز أخَّر ارسال بحثه للطباعه
تملكه غضب عارم من ورتز الذى طرده فوراً من المختبر
وبذلك اختفى كلياَ عن تاريخ علم الكيمياء
لا بحوث علمية ، لا رسائل للصحف ، لا تجارب ، لا شئ مطلقاً
اضاع كوبر فرصته فى الاعتراف به كعالم كيمياء
وبعدها فقد عقله وقضى سنوات طويلة فى مشفى الامراض العقلية
حالما تم زوال الغطاء عن أسرار الكربون
فُتحت دنيا الفرص للكثير من العلماء الأخرين
هنالك مركبات يدخل الكربون فى تشكيلها أكثر من أى عنصر أخر
ولهذا فان فهم طريقة اندماجه مع غيره تعنى لنا مركبات حسب الطلب
وبعد وقت قصير بدى أن الجميع يلعب كيفما يهوى بالعناصر
لذلك لم تمضى فترة طويلة قبل أن تستفيد الصناعة من هذا الاكتشاف الاكيد
وبهذا وُلدت الكيمياء الصناعية الحديثة
ان دمج العناصر للحصول على مركبات جديدة قدم امكانية جمع الثروات
علاوة على هذا فان الضبط لكيمياء الكربون بدأ يشكل لنا حياتنا
لا يمكن تخيل الحياة بدون البلاستيك اليوم
واحدى المواد البلاستيكية المبتكرة عام 1907
لها اسم لافت وهو "بولي اكسي بينزيلى ميثان جلاى كولان هيدريد"
المعروف باسمه الشائع بيكالايت
لقد ظهرت هذه المادة فى كل مكان
هذه المادة العجيبة التى يمكن قولبتها الى مجموعة لا حصر لها من الأشكال المختلفة
وجاءت الاكتشافات الجديدة سريعة وكثيرة
فى ثلاثينيات القرن الماضى حَّول الكيميائى ولاس كورازر" هذه الصناعة الى سوق كبرى"
فقد حَّول كيمياء الكربون الى عملة نقدية
حين ابتكر ما بداخل هذا الانبوب
انه يبدو مثل خليط من الشراب
فى القاع يوجد سلسلة الكربون هيكسا ميثالين دايامين
وهيكسا معناها ذرات الكربون السداسية
وفى الأعلى تطوف سلسلة كربون أخرى
هى دينانيديول ثنائى الكلوريد
وعلى الحافة بين هاتين المادتين تتفاعل الاثنتان لتتشكل الروابط
لذا لو سحبت هذا القضيب الزجاجى فاننى اساهم فى فتح مجرى
ما يجعل هذه المواد الكيميائية تترابط معا فى سلاسل اطول
سوف أستفيد من هذه الأداة كمغزل
باستخدام عناصر قليلة هى الكربون
والنتروجين والاكسجين والهيدروجين الموجود فى الفحم والماء والهواء
ابتكر "كورازر" الليفة الفريدة الخاصة به
والتى يمكن غزلها بدقة شبكة العنكبوت
لكن لها قوة الفولاذ
لقد سميت بالنايلون
حين بيعت جوارب النايلون لأول مرة فى أمريكا
بيعت خمسة ملايين زوج من الجوارب فى يوم واحد
لقد أحدث النايلون ثورة فى الكيمياء الصناعية
لكن كورازر لم يعش طويلاً ليرى نجاحه
فقد اصيب بالاكتئاب
وبعد ثلاثة أسابيع من التصديق على النمط الأساسى للنايلون
انتحر وهو فى الـ 41 من عمره
وذلك باضافة مركب الكربون سيانيد البوتاسيوم الى شرابه
أصبح النايلون ظاهرة عالمية ولم يتوقف انتاجه أبداً
\ لكن ربما أدى سعينا للتحكم بالعناصر الى تحديات جديدة
كانت السيارة بعمر 35 سنة
"حينما وجد المهندس "توماس ميدجلى جونيور "بشركة "جينرال موتور
تطوير كيميائى للمحرك ليعمل أكثر هدوءً وفاعلية
كانت السيارات تعانى من مشكلة كبيرة حينها
فى المحركات التى كانت تخفق وتتعطل
حاول ميدجلى حل هذه المشكلة بالتجارب
جرب كل شئ من الزبدة والكافور وحتى خلات الايثيل وكلوريد الألمونيوم
وجاء نجاحه أخيراً بمركب الرصاص
tetra-ethyl lead, known as TEL.
ولقد عمل بفاعلية لم يحقق شئ أخر هذا النجاح
فى سبعينات القرن التاسع عشر كانت الولايات المتحدة الأمريكية وحدها
تضيف قرابة 200 ألف طن من الرصاص الى بترولها كل عام
لكن اكتشفت البحوث أن الرصاص ضاراً
لكلاً من الانسان والبيئة
فى عام 1983 أعلنت المفوضة الملكية
أن كل أجزاء سطح الأرض وكل مكونات الحياة تضررت من الرصاص
تم ابعاد مركب ميدجلى مع الوقت
اليوم ، كل بترول العالم تقريباً لا يحتوى على الرصاص
الرصاص
اعتقد العلماء أنه أقدم المعادن
كان الرومان أول من استخدموه على نطاق واسع
انه مستقر تماماً لدرجة أن أنابيب الرصاص الرومانية مازالت قائمة حتى اليوم
كلمة السباكة جاءت من الترجمة اللاتينية للرصاص
الرصاص سام للانسان حيث يعطل الانزيمات التى تصنع الهيمجلوبين بالدم
بالرغم من عدم استخدامه بالبترول
كثير من انتاج الرصاص كل سنة ينتهى استخدامه بالسيارات
لربما قاد النحاس العلماء الى شكوك صعبة
لكنه لم يوقفهم أبداً فى مسيرتهم نحو التحكم وتطويع العالم الطبيعى
ولقد قاد عملهم من خلال التجارب على مجموعة من العناصر الى شرارة فكرة ثورية
امكانية خلق عناصر اصطناعية جديدة
لقد كان مفهوما هز أساسيات علم الكيمياء
حتى الصميم
وفى قلب هذا المفهوم كانت تنتصب العناصر النشطة اشعاعياً
"فى عام 1896 كان العالم الفرنسى "هنرى بيكوريل
يعمل على بلورات اليورانيوم
واكتشف أن الأشعة فوق البنفسجية تجعل بلورات اليورانيوم مشعة
تبدو فى غاية الغرابة
حيث ترك أملاح اليورانيوم على ورقة ليوم واحد لم تعرض للضوء ابدا
وفى الصباح وجد ظلاً أسود عليها
وأدرك أن أملاح اليورانيوم لابد وأنها كانت مصدر الطاقة
وبهذا اكتشف بيكوريل النشاط الاشعاعى
ثم بدأ العلماء باكتشاف الأمر
أحدهم كانت البولندية الشابة "مارى كيور"
بدأت مارى بتجميع خام اليورانيوم "وهو "بيتشبليند
وتختبره بمقياس كهربى
.. وقد وجدت
أنه أكثر اشعاعاً أربعة مرات من اليورانيوم النقى
لفد أعادت التأكيد عشرون مرة !!! ما الذى يجرى
ثم قامت بالتفكير فى الأمر قررت أنه لابد من وجود شئ ما فى الـ "بيتشبليند" يزيد من نشاطه الاشعاعى
شئ ما أكثر اشعاعاً من اليورانيوم ذاته
لكن ما هو ؟ هل يمكن أن يكون عنصراً جديداً ؟
لم تمتلك مارى معملاً مجهزاً بشكل جيد
لقد كان بدائياً
شئ كهذا
وصفه أحد الكيميائيين أنه مكان وسط بين إسطبل‏ أحصنة ومخزن للبطاطس
لقد امتلكت طناً من البتشبلند يقول البعض عشرة أطنان
جاء بهم حصان وعربة
وباستخدام معدات بدائية كهذه
بدأت تحاول عزل تلك المادة الغريبة
استغرقت تجاربها عدد هائل من المراحل
تضمنت العمليات المميتة واستخدام غاز الهيدروجين الحارق
لكن نتاج عملها الشاق كان يستحق التعب
بمعداتها البسيطة فقط
اكتشفت مارى كيور عنصرين من المواد المشعة
"البلونيوم" سمى على اسم بلدها
"والأخر الذى أطلق صناعة ضخمة "الراديوم
كان الراديوم يوماً هو المركب الأساسى فى الدهانات المضيئة
انه نشط اشعاعياً بقوة
أحب العالم عنصر الراديوم
واعتُقد أنه عنصر مبارك لما له من طاقة خفية
صنع الفرنسيين مسحوقاً للوجه من الراديوم
أكل الألمان شيكولاتة الراديوم
استخدمه الأمريكان فى العوازل الطبية
لكن سحره توقف حين أدرك الأطباء
أنه ضار بالصحة ويسبب السرطانات
لم تعش مارى كيور لترى الرحلة المذهلة
التى صاحبت العناصر المشعة
لأنه بينما كانت هذه العناصر موجودة وحقيقية
سوف تأخذ رجلاً خطوة أقرب الى حلم يبدو مستحيلاً
لخلق عناصر جديدة تماماً
كان "ارنست رزرفورد" يعمل على دراسة النشاط الاشعاعى
لاكتشاف عالم ما دون الذرة حيث توصل الى اكتشاف مبهر
فى بداية القرن العشرين
كان يُعتقد بأن الذرات لا تتغير أبداً
وبأن ذرات الكربون ستبقى ذرات للكربون دوماً وكذلك مع الذهب
لقد أطاح رذرفورد بتلك الفكرة
عبر قفزه لوثبة كبيرة للأمام فى التفكير العلمى
حالياً أنا محاط ببعض الأجهزة الأصلية
التى استخدمها رذرفورد وعلماء الكيمياء الأوائل لكشف أسرار الذرة
اكتشف رذرفورد بأن الذرة هى بمعظمها مساحة فارغة
فيها الكترونات صغيرة تتحرك حول النواة المركزية التى تحوى البروتونات
وهى الجسيمات المشحونة ايجاباً
تعتبر البروتونات ضرورية لهوية الذرة
فعدد البروتونات يعطى العنصر تميزه
فمثلاً ذرات الكربون فيها ستة بروتونات ضمن نواتها
لو كانت سبعة لكانت النيتروجين
توصل رذرفورد الى الاستنتاج المذهل
بأن عدد البروتونات فى نواة العنصر المشع
يمكن أن يتغير لأنه يتحلل
وأدرك بأن بعض النشاط الاشعاعى الغامض
هو فى الحقيقة أجزاء بالغة الصغر من الذرات التى تحوى البروتونات
والتى تطلقها النواة
وسماها جسيمات ألفا
كما أن أشكال الحياة تنتهى وتتحلل
فان العناصر كذلك تتحلل فيما يسمى بالتحلل الاشعاعى
بينما تطير الجسيمات الصغيرة ألفا خارجة من النواة
تتقلص نواة الذرة
اكتشف رذرفورد بأن النواة تخسر البروتونات
وهوية الذرات تتغير من عنصر الى أخر
بامكاننا أن نلحظ التلاشى الاشعاعى فى كاشف الأشعة
لو نظرنا بعناية سنرى أثاراً للبخار
وسببه جسيمات ألفا التى تنطلق من المصدر
انها متناهية الصغر
يبلغ حجمها جزءً من مائة ألف من عرض الذرة الواحدة
انها تظهر التحلل الاشعاعى
كان رزرفورد يدرس ذلك بينما أدرك فجأة
انه بالامكان تحويل عنصر ما الى عنصر أخر
فان كان ذلك يحدث طبيعياً
هل يمكننا التحكم فى ذلك ؟
هل يستطيع رزرفورد تحويل عنصر الى أخر متعمداً
أحب رذرفورد البساطة
والأدوات ذات التقنية البسيطة
وقد طبق مصدراً مشعاً فى هذا الطرف
الذى أطلق جسيمات ألفا نحو الشاشة
عندما ملأ الكاشف بالنيتروجين
رأى ومضات غريبة لم تكن من جسيمات ألفا
شك رذرفورد فى أن تغيراً ما يحدث
ان نواة النيتروجين تحوى سبعة بروتونات
فى حين أن نواة الأكسجين تحوى ثمانية بروتونات
وفى تجاربه كان يطلق جسيمات ألفا
التى تحوى كل واحدة بروتونين
وعندما تتصادم هذه الجسيمات مع النيتروجين تحدث الحركة الكيميائية
لأن هذا التصادم يطير بروتوناً واحداً
هذا ما كان يسبب الومضات على الشاشة
لكن ما تبقى الأن بعد التجربة لم يكن النيتروجين
فالبروتون الاضافى الذى اكتسبه يعنى أنه تحول الأن الى الأكسجين
الومضات الصغيرة على جهاز رذرفورد أثبتت فكرة هامة فى التاريخ
فتحويل النيتروجين الى الأكسجين كان أمراً غريباً مثل غرابة أن يتحول قط الى كلب
سنتبين مدى تغير هذين العنصرين من خلال هذا الحريق
هذا نيتروجين سائل
هل ترون ما سيحدث حينما أصبه على النار
ان النار تنطفئ
هذا أكسجين سائل
انه يحترق بلهيب اكبر
لقد حول رذرفورد عنصر الى عنصر أخر مختلف تماماً عنه
كان العلماء يعتقدون فى السابق أن العناصر ثابتة ولا تتغير
انما أثبت رذرفورد انه يمكن تحويلها وتغييرها
وهذا فتح الباب لاكتشافات أخرى مذهلة
عمل رذرفورد فى تحويل عنصر معروف الى عنصر أخر
أعطى العلماء الأمل أن بامكانهم تحويل عنصر معروف الى عنصر جديد كلياً
ولسنوات عديدة كان التقدم بطيئاً
لأنهم لم يعرفوا ما يكفى عن الذرة
"ثم فى عام 1932 وفى "كامبريدج تم العثور على جسم حاسم من الذرة
لقد اكتشف "جيمس شادويك" النيترونات
انها جسيمات ليس لها شحنات كلياً ايجاباً او سلباً
وهى الى جانب البروتونات المشحونة ايجاباً تصنع النواة التى هى قلب الذرة
"العالم الايطالى "انريكو فيرمى رأى الامكانية التى توفرها النيترونات
فى البحث عن صنع عناصر جديدة تماماً
فقد عرف من قبل فريقه بأنه معصوم عن ارتكاب الأخطاء
"ولقد لقبوه بـ "البابا
وكانت الفكرة الكبيرة لفيرمى انشاء عنصر جديد
عنصر ليس موجوداً فى اللوحة الدورية للعناصر
ويكون أثقل من اليورانيوم
وسيكون هذا العنصر هو الأثقل طبيعياً على الارض
ان استطاع رذرفورد تحويل النيتروجين الى أكسجين
فقد تساءل فيرمى عما سيحدث لو أُضيف المزيد من الثقل من اليورانيوم
عبر اضافة بروتونات أكثر الى نواته
هل يمكن أن يخترق الطبيعة ويصنع عنصر جديد تماماً
أجرى فيرمى تجارب على اليورانيوم
باستخدام تقنية رذرفورد فى ضرب النواة
حاول أخرون كذلك باستخدام جسيمات ألفا المشحونة ايجاباً
لكن الى الأن لم ينجح أحد فى صنع عناصر جديدة
وفى أحد الأيام بينما كان فيرمى يلعب التنس
أدرك سبب فشل العلماء الاخرين
كان يرد بمضربه الكرات حين جائته فجأة لحظة من الصفاء الحقيقى
وتوصل الى أن نواة الذرة مشحونة ايجاباً كما هى جسيمات ألفا
لهذا فهى تتنافر من بعضها البعض
ما يصعب على جسيمات ألفا الدخول الى النواة
لكن خطرت لفيرمى فكرة أنه لو استخدم النيترونات
وهى جسيمات بلا شحنة
عندها لن تنفرها النواة عنها
ما يعزز من قدرتها على اختراق النواة
وهكذا فى عام 1934 بدأ فيرمى يجرى التجارب عبر قذف النيترونات على نواة اليورانيوم
كان يأمل أنه حينما تدخل النيترونات نواة اليورانيوم
ستجعل النواة غير مستقرة بأكلمها
ولأن النواة متوازنة لذا لو كان فيها الكثير من النيترونات
ستحول احداها الى بروتون وتلفظ الكترون منها
من خلال هذا توصل فيرمى الى أن هذا الأمر سيزيد من عدد البروتونات
ويعطيه عنصر جديد بالكامل
عثر فيرمى أثناء التجربة على عناصر لم يعرفها
فماذا كانت هذه العناصر ؟
أجرى تمحيصاً فى اللوحة الدورية بحثاً عن العناصر المعروفة
واختبر عناصر الراديوم والاكتنيوم والبلونيوم نزولاً حتى الرصاص
لكن العناصر الجديدة لم تكن أياً منها
فى عام 1934 حقق هذا الرجل الذى أُطلق عليه لقب البابا
قفزة بايمانه الكيميائى
صرح للعالم الكيميائى بأنه استطاع صنع عناصر أثقل من اليورانيوم
فصُعق العلماء من هذا وبدأوا يتحققون من مزاعم فيرمى
عام 1938 قرر فريق من العلماء الألمان يقودهم الكيميائى أوتوهان تكرار عمل فيرمى
الا أنهم توصلوا بسرعة الى أن ادعائه بصنع عنصر جديد كان خاطئاً
فقد تعرفوا على أحد العناصر وهو الباريوم
الذى يملك 56 بروتوناً فى نواته
وقارنوه مع اليورانيوم الذى يملك 92 بروتوناً
لقد تأثر هان كثيراً
اذ كما لو كان اليورانيوم قد انقسم الى اثنين
"فكتب هان عن ارتباكه هذا الى زميلته "ليزا مايثنر
التى كانت تعمل فى السويد حينها
انها من يهود النمسا ولكنها هربت من النازية الألمانية حينها
وفى عام 1938 بينما كانت على الساحل مع ابن أخيها أوتو فريش
احتارت من هذا اللغز
ودرست نواة اليورانيوم مع فريش
ولأن نواته كبيرة فلابد أن يكون غير مستقر
ثم بدأت التفكير فى قطرات الماء
وتخيلت نواة اليورانيوم مثل قطرة الماء المتهادية والمتذبذبة
والجاهزة للانقسام عند التصادم مع نيترون واحد
فأدركت أن نواة اليورانيوم انقسمت الى اثنتين
ما يؤكد أن كلاً من فيرمى وهان شهدا ما نعرفه الأن بالانشطار النووى
أجرت مايثنر الحسابات وتوصلت الى أن الكتلة الكلية للقسمين المنشطرين
هى أقل بقليل من كتلة نواة اليورانيوم الأصلية
بنسبة الخُمس من كل بروتون
وتساءلت عما حدث للكتلة المفقودة
ثم اتضح لها الأمر
من معادلة أينشتين e=mc2.
حيث تحولت الكتلة المفقودة من اليورانيوم الى طاقة صافية
ومضة الاستبصار التى راودت مايثنر نادت بخلق العصر النووى
حيث الامكانيات المثيرة التى يوفرها شكل جديد من الطاقة
ستحظى باحتمال تحويلها الى أسلحة نووية
هذا الموقع فى اكسفورد نيس كان مركز اختبار عسكرى
وهو واحد من الأماكن الفائقة السرية فى بريطانيا
فى عام 1939 نُشرت أعمال مايثنر عن الانشطار النووى
وذلك ابان الحرب فى أرجاء اوروبا
فأعمالها لم تصعق المجتمع العلمى وحسب
بل حتى الحكومات التى وقفت على شفير الصراع مع بعضها
ووعت القوة الاستثنائية التى يمكن صنعها من عنصر واحد
على كلا ضفتى المحيط الأطلسى
سارع العلماء للتحقيق فى امكانية وقوة هذا الاكتشاف الجديد
وكانت النتيجة مشروع مانهاتن فى الولايات المتحدة
الذى كان هدفه انتاج القنبلة الذرية الأولى
باستخدام العلماء من أمريكا وكندا واوروبا
وتمويل بحوالى مليارى دولار لتسريع تقدمه
خوفاً من أن تسعى ألمانيا النازية الى صنع أسلحة ذرية خاصة بها
عرف كلاً من الألمان والحلفاء بأن نواة اليورانيوم يمكن أن تنقسم
عبر ضربها بالنيترونات والتى تطلق كمية كبيرة من الطاقة
لكن كى تكون تلك الطاقة فعالة يجب أن تتحرر الطاقة على الفور تقريباً
تفاعل بطئ ينتج عنه حرق فى اليورانيوم لكنه لا يؤدى الى القنبلة
وهكذا بذل كلا الطرفين جهوداً كبيرة فى اتمام
المفتاح الى اطلاق سريع للطاقة بحجم هائل
ما يسمى بالتفاعل المتسلسل
تخيلوا كرة الطاولة هذه على أنها نيترون
تطير حول نواة اليورانيوم غير المستقرة وهذه أشبه بمصيدة فئران
انها تطلق المصيدة
والتى بدورها تجبر نيتروناً جديداً كى ينطلق فى الهواء
وهذا ما يحدث فى التفاعل المتسلسل
تطلق نيتروناً واحداً
لكن كل كمائن اليورانيوم جاهزة ومستعدة للاطلاق
والأن تخيل أن كل كمين يورانيوم يطلق كمية هائلة من الطاقة
نفس كمية الطاقة التى حسبتها مايثنر
الطاقة الكلية ستكون مهولة
فى عام 1942 الفيزيائى الايطالى انريكو فيرمى" ، يعيش الأن فى أمريكا"
كان أول من يطلق التفاعل المتسلسل لليورانيوم
اليورانيوم
انه يملك طاقة ليست فقط للفور بالحروب
لكن أيضاً لتزويد ملايين المنازل بالكهرباء
قبل أن يُكشف أسرار نشاطه الاشعاعى
كان وهج اضاءته تحت الأشعة الفوق بنفسجية
يجعل زجاج اليورانيوم مرغوباً فيه
حوالى سبعة أسابيع من استحقاقات حياتك الكهربية
تأتى من الانشطار النووى لجزئ واحد من وقود اليورانيوم
كما يستخدم فى قذائف الدبابات
حيث يساعد وزنه الثقيل فى اختراق الدروع
لكن استخدام اليورانيوم كقنبلة كان صعباً ومكلفاً
وكانت أمريكا تحتاج الى بديل مناسب لخلق الترسانة النووية
فى كاليفورنيا ، كان العلماء يركزون
لمحاولة ايجاد عنصر جديد أثقل من اليورانيوم
مفتاح هذا الصنع كان آلة تسمى السيكلترون
التى بدورها أوصلتنا الى "هذه الألة المحدثة "السنكرترون
كلا الألتين تعملان حسب المبدأ نفسه
فهما تستخدمان أقطاب مغناطيسية عملاقة لقيادة الذرات المشحونة
وتسرع دورتها أكثر فأكثر
الأقطاب المغناطيسية قوية جداً لدرجة أنه اذا شغلنا أحدها
تستطيع سحب مرذبة من يدى على الفور
وبالتالى فان الطريقة لصنع عنصر جديد
هى بزيادة عدد البروتونات فى نواة العنصر الموجود
وكان السيكلترون هو الطريق لانجاز هذا الأمر
حينما تصل الذرات المشحونة الى عُشر سرعة الضوء
بحيث تدور وتضرب هدفاً معدنيا
هنا يمكن صنع عنصر معدنيا جديد تماما
أخيراً حلم الانسان فى صنع عنصر أساسى
أثقل ممن هو موجود فى اللوحة الدورية للعناصر كان على وشك الاطلاق
الفيزيائيين الأمريكيين "ادوين ماكميلان" ، و "فيليب أبيلسون"
ضربا اليورانيوم بشعاع من الجسبمات لصنع العنصر رقم 93
سمياه بالنبتنيوم
وهو أول عنصر يصنعه الانسان يكون أثقل من عنصر اليورانيوم
كان الكيميائيين محصورين سابقاً باستخدام عناصر الطبيعة
أما الأن فقد اخترق العلم هذا الحاجز وصنع العناصر الصُنعية
ومع هذه القوة الجديدة ستحل معضلات جديدة
فى عام 1941 صنعت البشرية عنصراً ثانياً
وهو العنصر الذى عُرف بسوءه للبشرية
وسمى البلوتونيوم
أدرك العلماء سريعاً أن البلوتونيوم قادر على الوصول الى الانشطار النووى
بطريقة يمكن أن تغذى تفاعل متسلسل متفجر
وبعد وقت قصير صُنعت منه القنابل
استغرق اكتشاف الانشطار النووى الى صنع القنبلة الذرية الأولى
أقل من سبع سنوات
فى السادس من آب أغسطس عام 1945
تم الكشف عن الدقة الكاملة لحسابات مايثنر المبعثرة
على ارتفاع 600 متر فوق مدينة هيروشيما اليابانية
اطلقت قطعة من اليورانيوم 235 على قطعة أخرى
ما نتج عنه تفاعل متسلسل سريع
أكثر من نصف جرام فقط تحولت الى طاقة
هذا بالكاد يعادل عُشر وزن عملة نقدية
لكنها انفجرت بقوة تعادل 13 "ألف طن من الـ "تى ان تى
بعد ثلاثة أيام ضُربت ناجازاكى بقنبلة بلوتونيوم
ما أوصل حصيلة الوفيات من القنبلتين الى عدد يقدر بمائتى الف شخص
البلوتونيوم
سمى تيمناً بالكوكب بلوتو
كما أنه يتشارك اسمه مع اله العالم السفلى لدى الرومان
يُصنع هذا العنصر الجبار من خلال قصف اليورانيوم 238 بالنيترونات
ان جراماً واحداً من البلوتونيوم يملك نفس طاقة طن من النفط
العديد من القنابل النووية فى الحرب الباردة احتوت البلوتونيوم
أول جسمين صنعهما الانسان غادرا نظامنا الشمسى
"هما مسبارا الفضاء "فويجر
وهما مزودا بطاقة البلوتونيوم
ان حلم تحويل الرصاص الى ذهب هو ما قاد الكيميائيين الاوائل
والسباق المظلم لصنع القنبلة النووية كان نوعا من الكيمياء الحديثة
كما كشفت الحرب عن قوة مرعبة لهذه العناصر غير المستقرة
لكنها منحتنا فرصة القاء نظرة عذبة لامكانياتها المطلقة
ان الاغراء نحو اكتشاف عناصر جديدة بالكامل مختلفة عن
عناصر اللوحة الدورية كان أمر لا يمكن مقاومته
ان الرغبة فى صنع عناصر جديدة
GSI قاد الفيزيائيين فى مركز لاجراء بحوث على الحديد الثقيل
فى دارمشتات بألمانيا
كانت مهمتهم الوصول الى حدود الكيمياء
والعثور على العنصر الأسمى
الذى سيمد قوانين الفيزياء الى اقصى حدودها
الى الأن صنع هؤلاء ستة عناصر جديدة
والعنصر الاخير المكتشف رقمه 112 "أسموه "كوبرنسيوم
"على اسم الفلكى "كوبرنيكوس
من هنا بدأت البحوث كلها
فى واحد من أقوى المسرعات النووية فى العالم
يستخدم العلماء المعدات الأكثر تقدما
وراء باب الرصاص هذا الذى يزن 70 طناً
انهم لا يسعوون الى صنع أثقل العناصر وحسب
بل الى دراسة خواصها كذلك
ومحاولة فهم صفاتها ان صح التعبير
انهم يحاولون انهاء العمل "الذى بدأه كيميائيون مثل "مندليف
واكتشاف أسرار العناصر الغير موجودة على اللوحة الدورية
لكن عليهم صنع العناصر الجديدة أولا
هذا هو مركز التحكم بالمسرع العملاق
والذى هو بمثابة المدفع الذى يطلق عنصراً ويضربه بالأخر
فهذه القطعة الصغيرة من الزنك
متطابقة مع العينة المستخدمة فى المسرع
ان ذرات الزنك المشحونة تضرب الهدف الرصاصى
وتطلق حوالى 50 مليون فولت من الكهرباء باتجاه هدفها
حتى عندما تتصادم تكون قد وصلت لسرعة 108 ملايين كيلومتر فى الساعة
أى أسرع من المركبة الفضائية بأربعة آلاف مرة
فكرة هذه السرعة هى أن هذه الذرات ربما تندمج معاً
لتصنع ذرة عنصر جديد
وفى هذه الحالة تصنع العنصر رقم 112
لكن من الواضح أن الأمر ليس بالبساطة الظاهرة
فلو كانت الطاقة كبيرة فان الذرات المتصادمة ستتفكك
اما ان كانت قليلة فان العنصر الجديد لن يُصنع
لكن حتى مع حجم الطاقة المناسب فان فرص الاندماج النووى ضئيلة
كما لو كنت تسحب ورقة ياناصيب من أصل ثلاثة آلاف ورقة
وفى مقابلة هذه التحديات
قام العلماء بصنع ذرات جديدة منفردة
وهى غير مستقرة وتبقى لثوان فقط
وهذا يعنى ان مشوار طويل جداَ قد بدأ من أجل تحديد بعض خواصها
أُثبت فى الاختبارات أن العنصر رقم 112 متطاير وغير مستقر
وتفاعله أشبه قليلاً الزئبق
ويكون سائلاً فى حرارة الغرفة اذا تم تحضير كمية كافية منه
وبسبب هذا التشابه أدرك العلماء الذين صنعوه
انه ينبغى أن يوضع أسفل الزئبق فى اللوحة الدورية
ان الفيزيائيين هنا هم أشبه بالكيميائيين الجدد
وقريباً سيحاولون صنع العنصر رقم 120
الاكتشافات التى تحققت فى قد تبدو بعيدة ومجهولة GSI مركز
لكنها ضرورية لدفع اللوحة الدورية الى حدودها
وبدون دراسة هذه العناصر الصُنعية الغير مستقرة
قد لا نفهم أبداً قصة الكون الكاملة
بدأت الرحلة مع هؤلاء المجربين
الذين قادت تجارهم لاكتشاف العديد من العناصر الجديدة
لقد عبَّدوا الطريق للكيميائيين الأوائل
الذين قادهم سعيهم فى معرفة مكونات هذا العالم
الى شطر المادة وفرض النظام على الفوضى العشوائية للعناصر
ما تَوَّج هذا كله بوضع اللوحة الدورية للعناصر
استطاع العلماء استخدام هذه الاكتشافات الجديدة
وضبطها فى بناء العالم الحديث
أخيراً يستطيعون فرض رأيهم على العناصر الأساسية وكتل الطبيعة
لكن للقصة بقية ومشوارها طويل
ان النظرة التى ألقيناها على القواعد الغريبة فى اللوحة الدورية
تعطينا تلميحاً بسيطا عن ما تخبئه لنا قصة العناصر
وتفاعلاتها الممكنة
خواصها ، وامكانياتها الرهيبة
وهذا ما على العلماء العمل عليه اليوم
ان العناصر ترفض الى الأن الاستسلام للكشف عن أسرارها
والمثير للحماس هو عدم دراية أحد
بالوجهة التى ستقودنا اليها هذه القصة الأسرة للأذهان والعقول 1 00:58:24,960 --> 00:58:44,960 تــرجــمــة : م / رامى أحمد facebook.com/Romioin