عنصر تنسین (Tennessine) با نماد شیمیایی Ts، یکی از عناصر شیمیایی جدول مندلیف است که عدد اتمی آن ۱۱۷ می باشد. این عنصر در حقیقت صد و هفدهمین عنصر جدول تناوبی عناصر بوده که در گروه XVII و دوره هفتم جدول تناوبی عناصر قرار گرفته است. در واقع عنصر تنسین یک عنصر ترانس اکتینیدی (Transactinide) فوق العاده سنگین، مصنوعی و از عناصر به شدت راديواكتيو جدول تناوبی است. این فلز با عناصر فلوئور (F)، کلر (Cl)، برم (Br)، ید (I) و استاتین (At)، در گروه هفده یا گروه هفت اصلی (VIIA) جدول تناوبی قرار گرفته است. توجه داشته باشید که عنصر تنسین سنگین ترین عضو گروه ۱۷ (گروه هالوژن ها) محسوب می شود. در ادامه این مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک به بررسی عنصر تنسین پرداخته می شود. لطفا با ما همراه باشید.
تاریخچه کشف عنصر تنسین
تلاش های متعددی به منظور ساخت عنصر ۱۱۷ جدول تناوبی در طی سالیان انجام شد، اما این تلاش ها تا سال ۲۰۱۰ میلادی بی نتیجه بود. به عنوان مثال، در دسامبر سال ۲۰۰۴ میلادی، تیم موسسه مشترک تحقیقات هسته ای JINR در دوبنا (Dunba)، استان مسکو، روسیه، آزمایشی مشترک با آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) در اوک ریج (Oak Ridge)، تنسی، آمریکا برای سنتز عنصر ۱۱۷ پیشنهاد کردند. این آزمایش با شکست مواجه شد.
عنصر تنسین برای اولین بار در سال ۲۰۱۰ میلادی، به صورت مصنوعی در موسسه مشترک تحقیقات هسته ای JINR دوبنا روسیه گزارش شده است. در این سنتز، یک تیم مشترک از دانشمندان روسی و آمریکایی (دانشمندان آمریکایی آزمایشگاه ملی لورنس لیورمور در کالیفرنیا آمریکا) به سرپرستي یوری اوگانسیان (Yuri Tsolakovich Oganessian) عنصر جدید را مشاهده کردند. در این سنتز، دانشمندان، اهداف برکلیم (ایزوتوپ ۲۴۹Bk) را با هسته های کلسیم (ایزوتوپ ۴۸Ca) بمباران کردند. بدین شکل ایزوتوپ های عنصر ۱۱۷ را بدست آوردند.
وجود عنصر جديد توسط گروه های تحقیقاتی مختلف از جمله، گروه دانشمندان موسسه تحقیقات هسته ای یون های سنگین (GSI) هلمهولتز واقع در دارمشتات، آلمان تایید شد. در نهایت انجمن بين المللي شيمي محض و كاربردي یا همان آیوپاک (IUPAC)، در سال ۲۰۱۵ میلادی، وجود عنصر تنسین را تایید کرد. از این جهت، تیم مشترک روسی دوبنا، تیم آمریکایی آزمایشگاه ملی لورنس لیورمور و و آزمایشگاه ملی اوک ریج را رسما به عنوان کاشف عنصر ۱۱۷ به رسمیت شناخت.
نامگذاری عنصر تنسین
با استفاده از سیستم عناصر پیش بینی شده توسط مندلیف، عنصر تنسین با نام اکا- آستاتین شناخته می شد. در نهایت در سال ۱۹۷۹ میلادی، آیوپاک تصمیم گرفت که تا زمانیکه عنصر فوق کشف و تایید نشده است (در این صورت نامی نیز برایش تعیین نشده)، عنصر را در جدول تناوبی عناصر با نام سیستماتیک معرفی کند. بنابراین، انجمن آیوپاک نام موقت یونوسپتیم، آننسپتیوم یا آن‌ان‌سپتیوم (ununseptium) و نماد Uus را برای این عنصر تا زمانیکه یک تصمیم نهایی برای نامگذاری آن گرفته شود، انتخاب کرد. جالب است بدانید که اغلب دانشمندان، عنصر فوق را با نام های عنصر ۱۱۷، E117 و یا حتی ۱۱۷ می شناختند.
تیم کاشفان عنصر ۱۱۷ جدول تناوبی، در سال ۲۰۱۵ میلادی، نام تنسین را به خاطر ایالت تنسی آمریکا (Tennessee) که آزمایشگاه بین المللی اوک ریج در آن قرار دارد پیشنهاد داد. در واقع می توان گفت که نام گذاری این عنصر بر اساس نام این آزمایشگاه انجام گرفته است. در نهایت و در سال ۲۰۱۶ میلادی، مجمع آیوپاک واژه تنسین را به عنوان نام رسمی این عنصر تایید کرد.
پیدایش و منابع عنصر شماره ۱۱۷ جدول تناوبی
عنصر تنسین به خاطر سنگینی و ناپایداری بسیار زیادی که دارد در طبیعت وجود ندارد. بنابراین می توان گفت که در پوسته زمین نیز دیده نمی شود. به عبارت دیگر، این عنصر تنها به دست انسان ها و در آزمایشگاه تهیه شده است. لازم به ذکر است که تاکنون تنها تعداد کمی از اتم های تنسین ساخته شده است.
اتم های عنصر تنسین از طریق هم جوشی میان اتم های برکلیم و کلسیم بدست آمده است. این کار با شتاب دادن یون های کلسیم در دستگاه های شتاب دهنده ها، جهت رسیدن به سطوح انرژی بالاتر، انجام شده است. در نهایت و بعد از چند روز، ذرات شتاب دار کلسیم به سوی هدف برکلیم انتخابی، جهت سنتز عنصر تنسین، بمباران شده اند. هسته های کلسیم (با عدد اتمی ۲۰) و برکلیم (با عدد اتمی ۹۷) در یک واکنش هم جوشی هسته ای با یکدیگر ادغام می گردند. بدین شکل، هسته های عنصر جدید را تشکیل دادند که عدد اتمی آن (۱۱۷) حاصل جمع عدد اتمی دو عنصر کلسیم و برکلیم خواهد بود.
سنتز هسته های سنگین
هسته های اتم های سنگین در واکنش های هسته ای تولید می شوند که در طی آن، دو هسته با اندازه غیر یکسان در یک هسته ادغام می گردند. هرچقدر دو هسته از لحاظ جرم، نا برابرتر باشند، احتمال واکنش میان آن دو نیز بیشتر خواهد بود. ترکیب شیمیایی ساخته شده از هسته های سنگین تر به هدفی تبدیل می شود که می تواند به وسیله پرتو های هسته های سبک تر بمباران گردد. دو هسته تنها وقتی می توانند با یکدیگر ادغام شوند که به اندازه کافی به هم نزدیک شده باشند. می دانید که هسته ها دارای بار مثبت اند، پس به خاطر دافعه الکترواستاتیکی، یکدیگر را دفع می کنند. در حالیکه بر همکنش های قوی می تواند بر این دافعه غلبه کند.
وقتیکه دو هسته به هم نزدیک می شوند، معمولا به مدت ۱۰ تا ۲۰ ثانیه در کنار هم باقی می مانند، سپس از هم جدا می شوند. اگر همجوشی میان آنها اتفاق افتد، ادغام موقت (که هسته مرکب نام دارد) یک حالت برانگیخته خواهد بود. برای از دست دادن انرژی برانگیختگی و رسیدن به حالت پایدار تر، یک هسته مرکب می شکافد و یا یک یا چند نوترون را بیرون می اندازد. حال اگر انرژی ترکیبی دو هسته نا برابر زیاد نباشد، نیرو های دافعه بین هسته ها بر آن غلبه کرده و واکنش شکست خواهد خورد.
جهت تولید یک هسته منفرد، هدف بایستی در مدت زمان نسبتا زیادی بمباران شود. هسته تازه تولید شده به یک آشکار ساز منتقل می شود که هسته را متوقف می کند. محل دقیق ضربه آتی بر روی آشکار ساز، انرژی آن و زمان ورود ثبت می گردد. مشخصات هسته پس از ثبت فروپاشی، مجددا ثبت می شود و مکان، انرژی و زمان فروپاشی اندازه گیری می گردد.
ویژگی های فیزیکی و شیمیایی عنصر تنسین
همانطور که بیان شد، عنصر تنسین تا به امروز فقط به مقدار بسیار کم و در حد تنها چند اتم تهیه شده است. حتی این تعداد اتم نیز به سرعت به دیگر عناصر تجزیه می شوند. بنابراین، عنصر جدید هنوز خیلی برای ما شناخته شده نیست. به بیان دیگر، عنصر تنسین به اندازه ای پایدار نیست که بتوان بر روی آن آزمایش تحقیقاتی انجام داد. از این جهت، اطلاعات کمی درباره شكل ظاهری و یا خواص فیزیکی و شیمیایی آن وجود دارد. با این حال، تعدادی پیش بینی و نتایج تجربی اولیه درباره خواص آن انجام شده است. به عنوان مثال، پیش بینی می شود که عنصر جدید در دسته فلزات پس واسطه قرار بگیرد. همچنین انتظار داریم که تنسین یک فلز فرار باشد که نه آنیون تشکیل دهد و نه به حالت های اکسیداسیون بالا دست یابد.
فلز تنسین در بلوک- p جدول تناوبی عناصر قرار دارد. همچنین، چهاردهمین عنصر سری فرا اکتینیدی نیز محسوب می شود. همانطور که بیان شد، این عنصر در دسته عناصر ابر سنگین قرار گرفته است. عناصر فوق سنگین به عنصر هایی با اعداد اتمی بیشتر از عدد اتمی ۱۰۳ گفته می شود.
خصوصیات ویژه تنسین از ساختار اتمی ([۸۶Rn] 5f۱۴۶d۱۰۷s۲۷p۵) آن ناشی می شود. همانطور که مشخص است، اوربیتال p لایه آخر در این عنصر در حال پر شدن است. با توجه به آرایش الکترونی آن مشخص است که هفت الکترون در دورترین لایه الکترونی تنسین وجود دارد. این عنصر بیشتر دوست دارد که یک الکترون اوربیتال s را از دست بدهد و به کاتیون یک بار مثبت (+Ts) تبدیل شود.
خواص ویژه تنسین
خواص تنسین تا حدودی شبیه همولوگ های سبکترش در گروه هالوژن ها (halogens) است. اما به دلیل اثرات نسبیتی، ممکن است که برخی از خواص آن به طور قابل توجهی با خواص هالوژن ها متفاوت باشد. مثلا، تنسین کمترین تمایل را در گروه ۱۷ جدول تناوبی نسبت به هم گروه های خود برای پذیرش الکترون دارد. بنابراین، از میان حالت های اکسیداسیونی که برای آن پیش بینی شود، انتظار می رود که حالت اکسیداسیون ۱- کم رایج ترین حالت ممکن باشد. لازم به ذکر است که به غیر از حالت اکسیداسیون ۱- که نا پایدار است، سه حالت اکسیداسیون دیگر (۵+، ۳+ و ۱+) نیز پیش بینی می شود. حالت اکسیداسیون ۱+ به ویژه پایدار است. از دیگر ویژگی های عنصر تنسین می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- حالت فیزیکی آن در دمای ۲۵ درجه سلسیوس و فشار ۱ اتمسفر احتمالا به صورت جامد است.
- دمای ذوب و دمای جوش این عنصر به ترتیب برابر با ۳۵۰–۵۵۰ و ۶۱۰ درجه سانتی گراد پیش بینی شده است.
- خاصت مغناطیسی عنصر تنسین نا مشخص است.
- ساختار بلوری آن نیز نا مشخص می باشد.
- این عنصر احتمالا آلوتروپ ندارد. در واقع آلوتروپ های آن نا شناخته هستند.
- جرم اتمی تنسین برابر با ۲۹۴ g/mol است.
- چگالی آن نیز برابر با ۷.۳ – ۷.۳ g/cm۳ پیش بینی می شود.
- شعاع اتمی آن نیز ۱۳۸ pm تخمین زده شده است.
- یون های تنسین معمولا عدد اکسایش برابر با اعداد ۰، -۱، +۱، +۳ و +۵ را دارند. اعداد اکسایش ۰، +۱ و +۳ متداول تر می باشند.
- انرژی یونیزاسیون آن برابر با ۷۴۲.۹ kJ/mol است.
فلزات پس واسطه
در جدول تناوبی عناصر، فلزات پس واسطه به عناصری می گویند که در جدول در بین گروه عناصر واسطه (سمت چپ) و شبه فلزات (سمت راست) قرار گرفته اند. دقت داشته باشید که تعداد عناصر پس واسطه با توجه به اینکه فلزات واسطه در کجا به اتمام رسیده اند و در واقع عناصر غیر فلزی شروع شده اند، تغییر می کند. دلیل استفاده از نام فلزات پس واسطه اینست که هیچ نام پذیرفته شده ای توسط آیوپاک برای این دسته از عناصر وجود ندارد. عناصر ۱۱۲ تا ۱۱۷ جدول تناوبی احتمالا پس واسطه باشند. از آنجاییکه مقدار خیلی کمی از این عناصر فوق سنگین تولید شده است، بنابراین این مقدار، برای پژوهش و بررسی بر روی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی این دسته از عناصر کافی نبوده است.
ایزوتوپ های عنصر تنسین
همانطور که می دانید، ایزوتوپ های یک عنصر تنها در تعداد نوترون ها با هم تفاوت دارند. عنصر تنسین ایزوتوپ های فراوانی ندارد. نخستین ایزوتوپ های شناسایی شده آن، رادیو ایزوتوپ های ۲۹۳Ts و ۲۹۴Ts است که در سال ۲۰۰۹ میلادی کشف و ردیابی شدند. از آنجاییکه عنصر تنسین، عنصری مصنوعی است، بنابراین هیچ ایزوتوپ پایداری ندارد. این عنصر در حقیقت به صورت سنتزی و در رآکتور های هسته ای ساخته شده است. در نتیجه نمی توان برای تنسین جرم اتمی استاندارد تعریف کرد. تاکنون تنها همان ۲ ایزوتوپ پرتوزای اشاره شده در بالا، از این عنصر شناسایی شده است.
لازم به ذکر است که ایزوتوپ سنگین تنسین از ایزوتوپ سبک تر آن پایدار تر است. رادیو ایزوتوپ ۲۹۴Ts پایدار ترین ایزوتوپ تنسین با نیمه عمر ۵۱ میلی ثانیه است. بعد از آن، ایزوتوپ رادیواکتیو ۲۹۳Ts با نیمه عمر ۲۰ میلی ثانیه است. همانطور که مشخص است ایزوتوپ های این عنصر دارای جرم های اتمی در محدوده ۲۹۳ تا ۲۹۴ amu می باشند.
کاربرد های عنصر تنسین
از آنجاییکه عنصر شماره ۱۱۷ جدول تناوبی عناصر خیلی کم تولید شده است، بنابراین کاربرد خاصی خارج از پژوهش های علمی، تحقیقاتی- هسته ای ندارد. به بیان دیگر، به دلیل نیمه عمر بسیار کم آن، این عنصر عملا کاربرد تجاری ندارد.
ترکیبات عنصر تنسین
پیش بینی می شود که عنصر تنسین بتواند با عناصر اکسیژن و هالوژن ها واکنش دهد. در این صورت اکسید، هالید ها و یا حتی اکسی هالید ها را تشکیل دهد. از جمله ترکیبات احتمالی آن می توان به منو هیدرید تنسین (TsH)، کلرید تنسین (TsCl)، تالیم تنسین (TlTs) و نیهونیم تنسین (NhTs) اشاره کرد. لازم به ذکر است که این عنصر جدید نیز مانند سایر هالوژن ها مممکن است بتواند مولکول Ts۲ را تشکیل دهد.
خطرات تنسین بر روی سلامتی انسان
همانطور که گفته شد، عنصر تنسین در طبیعت وجود خارجی ندارد. همچنین تنسین اینقدر نا پایدار است و نیمه عمری کوتاهی دارد، که هر مقداری از آن ایجاد شود، به سرعت به بقیه عناصر تبدیل می شود. بنابراین دلیلی برای در نظر گرفتن اثرات و خطرات سلامتی آن وجود نخواهد داشت. به عبارت دیگر، عنصر شماره ۱۱۷ جدول تناوبی حتی نقش زیست شناختی مشخصی نیز ندارد. اما با توجه به پرتوزا بودن، سمی محسوب می شود. بنابراین در هنگام کار با آن، باید حتما مراقب بود.
