تاریخ کشف آکتینیوم

آیا واقعاً این یک اتفاق بود که در میان عناصر رادیوآکتیو، قبل از همه پولونیوم و رادیوم کشف شدند؟ به نظر می‌رسد جواب منفی باشد. رادیوم، به علت طولانی بودن زمان نیمه عرش، می‌تواند در سنگ معدنهای اورانیوم ذخیره شود. زمان نیمه عمر پولونیوم کوتاه است (138 روز) اما این عنصر تشعشع آلفای بسیار شدیدی منتشر می‌کند. اگرچه کشف پولونیوم باعث بروز بحث و جدل شد، این مباحثات بزودی به خاموشی گرایید.
سومین موفقت علم جوان رادیوآکتیویته عبارت بود از کشف آکتینیوم. بلافاصله پس از اینکه کوری‌ها رادیوم را کشف کردند، حدس زدند که سنگ معدن اورانیوم می‌تواند حاوی عناصر رادیوآکتیو ناشناخته‌ی دیگری نیز باشد. آنان همکار خود، دبیرن، را مأمور تحقیق در مورد این نظریه کردند.
دبیرن کار خود را با استخراج جزء مؤثر از چند صد کیلوگرم سنگ معدن اورانیوم شروع کرد. پس از استخراج اورانیوم، رادیوم، و پولونیوم، مقدار کمی از ماده‌ای باقی ماند که فعالیت آن خیلی بیشتر از اورانیوم (تقریباً 100.000 برابر) بود. ابتدا، دبیرن تصور کرد که این ماده‌ی فوق‌العاده رادیوآکتیو از نظر خواص شیمیایی شبیه تیتان است. سپس پیش‌بینی خود را تصحیح کرد و عنصر مزبور را شبیه توریوم دانست. بالاخره، در بهار 1899، کشف عنصر جدیدی را اعلام کرد و آن را آکتینیوم نامید (این نام از کلمه‌ی یونانی به معنی تشعشع گرفته شده است).
هر کتاب درسی، مرجع یا دایرةالمعارف، سال 1899 را به عنوان تاریخ کشف آکتینیوم عنوان می‌کند. ولی، در واقع، بیان این مطلب که در سال 1899 دبیرن عنصر رادیوآکتیو جدیدی را کشف کرد به معنی نادیده گرفتن حقایق پراهمیتی است.
آکتینیوم واقعی وجه تشابه اندکی باتوریوم دارد اما ما این تفاوت خواص شیمیایی را مدرکی علیه کشف آکتینیوم توسط دبیرن عنوان نکردیم. واقعیت امر به شرح زیر است. دبیرن معتقد بود که آکتینیوم ذرات آلفا تشعشع می‌کند و فعالیت آن 100.000 برابر فعالیت اورانیوم است. امروزه مسلم شده که آکتینیوم دارای تشعشع بتای خفیفی است و این بدان معناست که اشعه‌ی بتای عنصر مذکور انرژی اندکی منتشر می‌کند که آشکارسازی آن به آسانی امکان‌پذیر نیست. مسلم است که دستگاه پرتوسنجی ابتدای دبیرن قادر به این کار نبود.
پس دبیرن چه کشف کرده بود؟ ماده‌ی کشف شده توسط دبیرن مخلوط کمپلکسی از مواد رادیوآکتیو و از جمله آکتینیوم بود. اما تشعشع ضعیف ذرات بتای آکتینیوم در برابر تشعشع ذرات آلفا، که توسط محصولات حاصل از تباهی خود این عنصر انتشار می‌یافتند، به هیچ وجه قابل تشخیص نبود. چندین سال طول کشید تا آکتینیوم واقعی از این مخلوط محصولات رادیوآکتیو استخراج شد.
در سال 1911، پرتو شیمیدان مشهور بریتانیایی، سادی (1)، کتابی تحت عنوان «شیمی عناصر رادیوآکتیو» منتشر کرد که در آن از آکتینیوم به عنوان عنصری تقریباً ناشناخته یاد کرده بود. وی نوشت که وزن اتمی این عنصر نامعلوم است، زمان نیمه عمر آن نیز مشخص نیست، عنصر یاد شده ذره‌ای منتشر نمی‌کند (این برداشت ناصحیح حاکی از مشکل بودن ارزیابی و آشکارسازی اشعه‌ی بتای آکتینیوم در آن زمان است)، و منشاء اولیه آن نیز ناشناخته است. در یک کلام، اطلاعات جامع و دقیق در مورد این عنصر هنوز به دست نیامده است.
ظاهراً، شواهدی که دبیرن در مورد کشف آکتینیوم ابراز کرده بود، معاصران وی را متقاعد نکرد. عجیب نیست که بزودی دانشمند دیگری - شیمیدان آلمانی، گیزل (2) – مدعی کشف عنصر رادیوآکتیو جدیدی شد. وی ماده‌ی رادیوآکتیو خاصی را، که خواصش شبیه خواص عناصر خاکهای کمیاب بود، نیز استخراج کرد. این ادعا نسبت به معلومات فعلی ما در این مورد، به واقعیت نزدیکتر است. گیزل عنصر جدید را امانیوم نامید، زیرا عنصر مزبور از خود گاز رادیوآکتیوی منتشر می‌کرد – اماناسیون – که صفحه‌ای از سوفید روی را ملتهب می‌ساخت. همزمان با بحث و جدل در مورد رادیو تلور و پولونیوم مباحثه‌ی مشابهی نیز بین طرفداران آکتینیوم و امانیوم درگرفت. مجادله‌ی اول با مشخص شدن هویت عناصر مورد نظر خاتمه یافت. مجادله‌ی دوم پیچیده‌تر بود و موضوع به آسانی فیصله نیافت، زیرا رفتار عنصر رادیوآکتیو سوم جدید بسیار عجیب و غیر منتظره بود. نام دبیرن به عنوان کاشف آکتینیوم در تاریخ ثبت شد. به هر حال، چنانکه بعدها ثابت شد، ماده‌ی استخراجی توسط گیزل نیز حاوی جزء قابل ملاحظه‌ای از آکتینیوم خالص بود. ضمناً، گیزل موفق به مشاهده‌ی طیف امانیوم نیز شده بود. بسیاری از دانشمندان معتقد بودند که یکسان بودن آکتینیوم و امانیوم امری ثابت شده است. و بتدریج مباحثه از شور و هیجان افتاد.
پرتو شیمیدان بریتانیایی، کامرون (3)، اولین کسی بود که در سال 1909 نشانه‌ی Ac را در سومین گروه جدول تناوبی جای داد – عملاً، وی اولین کسی بود که عنوان «رادیوشیمی» (پرتوشیمی) را برای علم مربوط عنوان کرد. اما فقط در سال 1913 بود که موقعیت آکتینیوم در جدول تناوبی به شکلی مطمئن تعیین گردید. تهیه‌ی آکتینیوم با درجه‌ی خلوص بیش از پیش، دانشمندان را با موقعیت بسیار شگفت‌انگیزی مواجه ساخت – تشعشع منتشره از آکتینیوم به اندازه‌ای ضعیف بود که حتی بعضی از دانشمندان نسبت به وجود تشعشع به طور کلی مشکوک شدند. حتی بعضی اظهار داشتند که آکتینیوم تحت اثر واکنشی کاملاً جدید و بدون تشعشع دستخوش تبدیل می‌شود. در سال 1935 بود که اشعه‌ی بتای منتشره از آکتینیوم به طور دقیق و مطمئن آشکار و شناسایی گردید. زمان نیمه عمر آکتینیوم به میزان 21/6 سال اندازه‌گیری شد.
مدتهای مدیدی استخراج آکتینیوم فلزی کاملاً غیرعملی بود. در واقع، یک تن پچبلند تنها حاوی 0/15 میلی‌گرم آکتینیوم است در حالی که رادیوم موجود در آن به مقدار 400 میلی‌گرم بالغ می‌شود. در سال 1953، پس از احیاء Ac Cl3 با بخار پتاسیوم، چند میلی‌گرم آکتینیوم فلزی به دست آمد.

پی‌نوشت‌:

1. Soddy.
2. Giesel.
3. Cameron.

منبع مقاله :
تریفونوف، دیمیتری نیکولایویچ؛ تریفونوف، ولادیمیر؛ (1390)، تاریخچه‌ی کشف عناصر شیمیایی، برگردان: عبدالله زرافشان، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ چهارم