علوم وفضاء

عنصر السيلينيوم: موقعه وإلكتروناته ونظائره واستخداماته

جوار السيلينيوم في مجموعات 15 إلى 17 ودورات 3 إلى 5، مع مركز Se34، ومخطط عد إلكترونات الذرة المتعادلة في مستوياتها الرئيسية 2 و 8 و 18 و 6
رسم أصلي لجزء محدود من الجدول ولتعداد الإلكترونات، لا مدارات فعلية أو مقياس طاقة. طول كل شريط يمثل عدد الإلكترونات في مستوى رئيسي؛ 3d محسوب ضمن n=3، بينما 4s و 4p ضمن n=4. عرض الرسم بالحجم الكامل.

عنصر السيلينيوم رمزه Se وعدده الذري 34، أي إن نواة ذرة منه تحتوي 34 بروتونًا. يقع في المجموعة 16 والدورة 4 من الجدول الدوري، تحت الكبريت وفوق التيلوريوم. تتغير بعض خواصه بحسب صورته الصلبة، ولذلك لا يكفي وصف عينة بأنها «سيلينيوم» لتحديد لونها أو سلوكها الكهربائي كله. [1][6]

أرقام بطاقة العنصر ليست كمية واحدة

العدد الذري 34 عدد صحيح يحدد هوية العنصر. أما الوزن الذري القياسي النسبي الذي توصي به CIAAW فهو 78.971(8)؛ الأقواس تعبر عن عدم يقين في آخر الأرقام، ولا تعني وجود 78.971 بروتونًا أو نيوترونًا في نواة. [2][3]

العدد الكتلي لنظير محدد يعد البروتونات والنيوترونات معًا، في حين يعبر الوزن الذري عن متوسط متعلق بتركيب النظائر في المادة. لذلك لا نطرح 34 من 78.971 ثم نسمي الناتج عدد نيوترونات ذرة بعينها. [2][3]

المعلومةقيمتها أو صورتهاالسؤال الذي تجيب عنه
الرمزSeأي عنصر نقصد؟
العدد الذري34كم بروتونًا في النواة؟
الدورة والمجموعة4 و 16أين موقع العنصر؟
الوزن الذري القياسي78.971(8)ما القيمة القياسية للمتوسط النسبي؟
العدد الكتليمثل 80 أو 82أي نظير نحدد؟

هذه قراءة مختلفة لكل خانة، وليست قائمة أرقام نحفظها دون معرفة ما تعده. [1][2][3]

كيف نعد الإلكترونات؟

في ذرة متعادلة يوجد 34 إلكترونًا، لأن عدد الشحنات السالبة يساوي عدد البروتونات. التوزيع المختصر هو [Ar]3d¹⁰4s²4p⁴. رمز Ar هنا يختصر 18 إلكترونًا، وليس ذرة أرجون موجودة داخل السيلينيوم. [3][4][6]

يمكن فحص العدد بجمع 18+10+2+4=34. وإذا جمعنا بحسب رقم المستوى الرئيسي n كانت الأعداد 2،8،18،6. عشر إلكترونات 3d تنتمي إلى المستوى الثالث، رغم طريقة ترتيب الرموز في التوزيع المختصر. [4]

المستوى الخارجي n=4 يضم 6 إلكترونات في هذا الوصف. أما عدد 18 في المستوى الثالث فلا يجعل العنصر من المجموعة 18؛ رقم المجموعة لا نستخرجه من أكبر عدد مكتوب في أي مستوى. [4][5]

لو كان النوع أيونًا بالشحنة 2−، لكان عدد إلكتروناته 36: 34−36=−2 بوحدة الشحنة الأساسية. تبقى البروتونات 34، ويختلف الأيون عن الذرة المتعادلة دون أن يصير عنصرًا آخر. [3]

نظائر متعددة مع الهوية نفسها

تعرض CIAAW وفرة تمثيلية لستة نظائر طبيعية للسيلينيوم، هي 74 و 76 و 77 و 78 و 80 و 82. عند تسمية النظير بالسيلينيوم 80 مثلًا، نحسب نيوتروناته 80−34=46؛ أما 82 فيحوي 48. العدد الذري لا يتغير بينهما. [2][3]

في جدول الوفرة التمثيلية، يبلغ نصيب 80Se نحو 49.80%؛ فهو أكبر من نصيب كل نظير آخر في هذا التمثيل. لا يعني ذلك أن كل 100 ذرة من أي عينة ستحتوي 49.8 ذرة بالضبط: النسب وصف لتركيب كمّي، والعينات والقياسات لها حدودها. [2]

كما أن 82Se ليس مستقرًا تمامًا بالمعنى النووي الدقيق؛ له تحلل بطيء جدًا ونصف عمر بالغ الطول، رغم معاملته مع النظائر الطبيعية شبه المستقرة في كثير من الجداول. لا نعمم استقرارًا مطلقًا من مجرد ورود اسم النظير في جدول الوفرة. [2]

الرسم يعرض الوفرة التمثيلية المنشورة، ولا يزعم قياس عينة جديدة أو إعادة اشتقاق القيمة القياسية 78.971 من هذه القيم المقربة.

أعمدة أصلية لوفرة تمثيلية لستة نظائر السيلينيوم؛ 74 بنسبة 0.86 و 76 بنسبة 9.23 و 77 بنسبة 7.60 و 78 بنسبة 23.69 و 80 بنسبة 49.80 و 82 بنسبة 8.82 بالمئة
رسم أصلي من القيم التمثيلية المنشورة لدى CIAAW. القيم المقربة مجموعها 100% في هذا التمثيل، ولا تزعم قياس عينة جديدة أو أن توزيع كل مادة مطابق لها. أرقام 74 إلى 82 أعداد كتلية، وليست أوزانًا ذرية متوسطة. عرض الصورة بالحجم الكامل.

لماذا تختلف صور السيلينيوم؟

للعنصر صور تآصلية: تختلف طريقة ترتيب الذرات مع بقاء هويتها. من صوره مادة حمراء، ومنها السيلينيوم الرمادي الذي تتكون بنيته من سلاسل ممتدة حلزونية. لذلك لا تعد الصورة الحمراء والرمادية عنصرين مختلفين. [1]

التمييز بين صور العنصر ونظائره مهم: في التآصل يتغير البناء، وفي النظائر يتغير عدد النيوترونات. ويمكن للمادة أن تختلف في بناء ذراتها دون أن نغير عدد البروتونات أو نسمي ذلك تغيرًا نظيريًا. [1][3]

للسيلينيوم الرمادي خواص توصيل ضوئي؛ يتغير سلوكه الكهربائي مع الإضاءة. التوصيل الضوئي يعني زيادة قابلية التوصيل، بينما التحويل الكهروضوئي يرتبط بتوليد أثر كهربائي من الضوء. لا نستبدل اسم الظاهرتين دون تمييز. [1]

استخدامات مرتبطة بالخواص

دخل السيلينيوم ومركباته في تطبيقات ضوئية وكهربائية، وفي معالجة لون الزجاج. قد تساعد بعض مركباته على إزالة لون غير مرغوب، وقد تعطي أخرى لونًا أحمر؛ اختلاف المركب والسياق يمنع اختزال الأثر في لون ثابت لكل إضافة. [1][7]

واستُعمل التوصيل الضوئي في تقنيات تصوير ونسخ قديمة. ذكر استعمال تاريخي لا يعني أن كل آلة تصوير حديثة تحتوي السيلينيوم؛ تغيرت المواد والتقنيات. [7]

عند قراءة اسم Se في وصف مادة، نحدد إن كان عنصرًا حرًا أو مركبًا، وما صورته وبنيته. سؤال الكيمياء هذا أوسع من بطاقة رقمية، ويختلف عن سؤال استعمال منتج غذائي أو علاجي.

المصادر ومتابعة القراءة

  1. RSC: موقع السيلينيوم وتوزيعه وصوره واستعمالاته (يفتح في نافذة جديدة)periodic-table.rsc.org
  2. CIAAW: الوزن الذري والوفرة التمثيلية لنظائر السيلينيوم (يفتح في نافذة جديدة)ciaaw.org
  3. OpenStax: العدد الذري والعدد الكتلي والأيونات (يفتح في نافذة جديدة)openstax.org
  4. OpenStax: مستويات الإلكترونات وتوزيعها (يفتح في نافذة جديدة)openstax.org
  5. OpenStax: المجموعات والدورات وترتيب العناصر (يفتح في نافذة جديدة)openstax.org
  6. PubChem: بيانات العنصر والتوزيع الإلكتروني والجوار (يفتح في نافذة جديدة)pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. USGS: تطبيقات السيلينيوم وتغير مواد آلات النسخ (يفتح في نافذة جديدة)usgs.gov
  8. Bhaskar وآخرون: السلاسل الحلزونية للسيلينيوم الثلاثي، بحث أصلي (يفتح في نافذة جديدة)pubs.acs.org
  9. Springett، 1988: مستقبلات ضوئية من سبائك السيلينيوم في النسخ الجاف (يفتح في نافذة جديدة)tandfonline.com

أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.