طالب يكتشف محفزا كيميائيا رخيصا ومتوفرا
يحكى أنّ خلال الحرب العالمية الثانية كانت طائرات ماسيرشميتس )Messerschmitts( الألمانية تهزم طائرات سبيتفاير )Spitfire( البريطانية وتمحوها تماما إلى ان اكتشف كيميائي من شيكاغو محفّزا كميائيا زاد من أوكتان الوقود. وفي معركة بريطانيا، استطاعت محركات سبيتفاير، التي تعمل بوقود ذي أوكتان أعلى، منافسة ماسيرشميتز ما جعل من المحفّز المخترع بطلا لمعركة بريطانيا!عملت المحفّزات منذ أكثر من قرن دورا أساسيا و مهما في إنتاج حوالي 90% من الكيماويات و البضائع الصناعية، لكن الخبر السار في هذا المقال هو اكتشاف محفّز جديد مؤخراً من شأنه أن يفتح أبواباجديدة في هذا المجال، فبعكس المحفّزات المستعملة حتى الآن، لا يعتمد هذا الجديد على المعادن النفيسة كالذهب و البلاتين بل على عنصر متوفر بكثرة, و قد نجده حتى في الموز،و هو البوتاسيوم. يقول مخترعه Anton Toutov، طالب بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، أنّ ولادة المحفز كانت طويلة و صعبة! لكن من ميزات هذه التكنولوجياأنّها قادرة على تصنيع كيماويات المستحضرات الصيدلانية والزراعية و التجميل بطريقة جد صديقة للبيئة مقارنة بـالطرق الاعتيادية فكونه لا يستوجب معالجات بالبتروكيماويات إلّا أحيانا و بنسب ضئيلة، وكون نشاطه لا يتطلب درجات حرارة عالية مثل ما هو الحال عند نظرائه، خفف من وطأته الكربونية الى أقصى الحدود فضلا الى أنّه لا ينتج مخلفات سامة.بدأت القصة في معمل الأستاذ روبرت جرابس)Robert Grubbs( بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وهو الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2005 بالاشتراك مع آخرين، حيث كان طالب ما بعد الدكتوراه أليكسي فيدروف)Alexey Fedorov( يقود تجربة عن كسر مادةنباتية من نوع قوي تدعى ليجنين )lignin( كيميائيا. نجاح هذه التجربة قد يقود إلى القدرة على تحويل مخلفات مصانع الورق والمزارع إلى وقود حيوي خالٍ من الكربون وفوائد أخرى. توتوف المترشح للدكتوراه، كان يعمل معه حين لاحظا أنه بالإضافة إلى التفاعل الكيميائي الذي أراداه، حدث تفاعل كيميائي آخر يستوجب عادة محفّزات كميائية من المعادن النفيسة، لكن هذه المرة حدث رغم انعدامها، كان من الواضح أن من قام بدور المعدن النفيس، هو مركب البوتاسيوم )الغير نفيس على الإطلاق(بالنسبة للكيميائيين، كان هذا مثل مشاهدة ديفيد كوبرفيلد يقوم بإخفاء تمثال الحرية!هل كان هذا هو المعادل الكيميائي لخدعة ساحر يمكن تفسيرها بخفة يد عادية جدا لكنها غير ملحوظة؟ أم كان هذا هو الوميض الأول لطريقة جديدة تماما لممارسة الكيمياء؟قرر توتوف أن تكون مهمته هي اكتشاف هذا.بالعمل مع جرابس، استخدم توتوف مطيافا)spectrometer( لتتبع أي معادن نفيسة قد تكون موجودة في الخليط، لكنه لم يجد شيئا منها. كرّرا نفس التجربة في معامل أخرى على يد علماء آخرين، فتحصلوا على نفس النتائج.تبنى توتوف العمل على هذا الموضوع لرسالته لكنهتلقى صعوبات كبيرة فلم يكن يتحصل على النتائج المرجوة، يقول : “لقد كانت السنتان الأولتان كارثيتان حقا…”ما دفعه الى الالتحاق بمشروع آخر أكثر استقرارا قصد التوصل الى كتابة ورقة بحثية للتخرّج، لكنّ فضوله و ارتباطه بموضوعه الأول لم يدَراه مطمئنا فخصص بضع ساعات هامشية لسقاية فضوله تجاهه، كما حدّد فرصة أخيرة كأجل ثابت لن يعود بعده الى ذلك الموضوع الذي أرهقه لشهور طويلة، وحين أوشك الوقت بالنفاذ، وتماما مثل نهاية أي مسلسل تليفزيوني مثير، وجد توتوف التحسن المهم الذي كان ينشده، يقول : “ثم، انفجر كل شيء بطريقة جيدة.” ليضيف بشأن ذلك جرابس: “لقد فاجأنا ذلك جميعا ! ”لم يتم التّعرّف بعد على كيفية عمل الذرات للقيام بذلك فهو شيء جديد تماماً على ماهو معلوم حاليالكن النتائج تبقى مذهلة، فللطبيعة أكثر من طريق للتّصرف علينا اكتشافها للّحاق بها على حد قول توتوف. بعد أن كان وحيدا يعمل من أجل هذا الموضوع أصبحت هنالك فرق في كل من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وفي جامعة كاليفورنيا بلوس أنجلوس و ستانفورد. يقول توتوف: “أنا أقوم بالتنسيق بينهم، لكنهم يعملون من وجهات نظر مختلفة ومن زوايا مختلفة لتوسيع الطريقة وفهمها بشكل أفضل.”ربما لن يكون مدهشا الآن أن تعرف أن معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا قد قبل المترشح توتوف كطالب دكتوراه.
المصادر
https://m.phys.org/news/2015-04-student-powerful-catalyst-potassium.html?_e_pi_=7%2CPAGE_ID10%2C7192160144
http://ibelieveinsci.com/?p=6054
يحكى أنّ خلال الحرب العالمية الثانية كانت طائرات ماسيرشميتس )Messerschmitts( الألمانية تهزم طائرات سبيتفاير )Spitfire( البريطانية وتمحوها تماما إلى ان اكتشف كيميائي من شيكاغو محفّزا كميائيا زاد من أوكتان الوقود. وفي معركة بريطانيا، استطاعت محركات سبيتفاير، التي تعمل بوقود ذي أوكتان أعلى، منافسة ماسيرشميتز ما جعل من المحفّز المخترع بطلا لمعركة بريطانيا!عملت المحفّزات منذ أكثر من قرن دورا أساسيا و مهما في إنتاج حوالي 90% من الكيماويات و البضائع الصناعية، لكن الخبر السار في هذا المقال هو اكتشاف محفّز جديد مؤخراً من شأنه أن يفتح أبواباجديدة في هذا المجال، فبعكس المحفّزات المستعملة حتى الآن، لا يعتمد هذا الجديد على المعادن النفيسة كالذهب و البلاتين بل على عنصر متوفر بكثرة, و قد نجده حتى في الموز،و هو البوتاسيوم. يقول مخترعه Anton Toutov، طالب بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، أنّ ولادة المحفز كانت طويلة و صعبة! لكن من ميزات هذه التكنولوجياأنّها قادرة على تصنيع كيماويات المستحضرات الصيدلانية والزراعية و التجميل بطريقة جد صديقة للبيئة مقارنة بـالطرق الاعتيادية فكونه لا يستوجب معالجات بالبتروكيماويات إلّا أحيانا و بنسب ضئيلة، وكون نشاطه لا يتطلب درجات حرارة عالية مثل ما هو الحال عند نظرائه، خفف من وطأته الكربونية الى أقصى الحدود فضلا الى أنّه لا ينتج مخلفات سامة.بدأت القصة في معمل الأستاذ روبرت جرابس)Robert Grubbs( بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وهو الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2005 بالاشتراك مع آخرين، حيث كان طالب ما بعد الدكتوراه أليكسي فيدروف)Alexey Fedorov( يقود تجربة عن كسر مادةنباتية من نوع قوي تدعى ليجنين )lignin( كيميائيا. نجاح هذه التجربة قد يقود إلى القدرة على تحويل مخلفات مصانع الورق والمزارع إلى وقود حيوي خالٍ من الكربون وفوائد أخرى. توتوف المترشح للدكتوراه، كان يعمل معه حين لاحظا أنه بالإضافة إلى التفاعل الكيميائي الذي أراداه، حدث تفاعل كيميائي آخر يستوجب عادة محفّزات كميائية من المعادن النفيسة، لكن هذه المرة حدث رغم انعدامها، كان من الواضح أن من قام بدور المعدن النفيس، هو مركب البوتاسيوم )الغير نفيس على الإطلاق(بالنسبة للكيميائيين، كان هذا مثل مشاهدة ديفيد كوبرفيلد يقوم بإخفاء تمثال الحرية!هل كان هذا هو المعادل الكيميائي لخدعة ساحر يمكن تفسيرها بخفة يد عادية جدا لكنها غير ملحوظة؟ أم كان هذا هو الوميض الأول لطريقة جديدة تماما لممارسة الكيمياء؟قرر توتوف أن تكون مهمته هي اكتشاف هذا.بالعمل مع جرابس، استخدم توتوف مطيافا)spectrometer( لتتبع أي معادن نفيسة قد تكون موجودة في الخليط، لكنه لم يجد شيئا منها. كرّرا نفس التجربة في معامل أخرى على يد علماء آخرين، فتحصلوا على نفس النتائج.تبنى توتوف العمل على هذا الموضوع لرسالته لكنهتلقى صعوبات كبيرة فلم يكن يتحصل على النتائج المرجوة، يقول : “لقد كانت السنتان الأولتان كارثيتان حقا…”ما دفعه الى الالتحاق بمشروع آخر أكثر استقرارا قصد التوصل الى كتابة ورقة بحثية للتخرّج، لكنّ فضوله و ارتباطه بموضوعه الأول لم يدَراه مطمئنا فخصص بضع ساعات هامشية لسقاية فضوله تجاهه، كما حدّد فرصة أخيرة كأجل ثابت لن يعود بعده الى ذلك الموضوع الذي أرهقه لشهور طويلة، وحين أوشك الوقت بالنفاذ، وتماما مثل نهاية أي مسلسل تليفزيوني مثير، وجد توتوف التحسن المهم الذي كان ينشده، يقول : “ثم، انفجر كل شيء بطريقة جيدة.” ليضيف بشأن ذلك جرابس: “لقد فاجأنا ذلك جميعا ! ”لم يتم التّعرّف بعد على كيفية عمل الذرات للقيام بذلك فهو شيء جديد تماماً على ماهو معلوم حاليالكن النتائج تبقى مذهلة، فللطبيعة أكثر من طريق للتّصرف علينا اكتشافها للّحاق بها على حد قول توتوف. بعد أن كان وحيدا يعمل من أجل هذا الموضوع أصبحت هنالك فرق في كل من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وفي جامعة كاليفورنيا بلوس أنجلوس و ستانفورد. يقول توتوف: “أنا أقوم بالتنسيق بينهم، لكنهم يعملون من وجهات نظر مختلفة ومن زوايا مختلفة لتوسيع الطريقة وفهمها بشكل أفضل.”ربما لن يكون مدهشا الآن أن تعرف أن معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا قد قبل المترشح توتوف كطالب دكتوراه.
المصادر
https://m.phys.org/news/2015-04-student-powerful-catalyst-potassium.html?_e_pi_=7%2CPAGE_ID10%2C7192160144
http://ibelieveinsci.com/?p=6054
phys.org
Student creates powerful catalyst from potassium
Of what use is a newborn baby? This rhetorical question, variously attributed to Benjamin Franklin, Michael Faraday and Thomas Edison, is meant to suggest that a novel discovery or invention whose ultimate ...
هل يٌمكننا رؤية الروابط الهيدروجينية ؟
ذهب (شياوهوي كوي-Xiaohui Qiu) وزملاؤه في المركز الوطني لعلم النانو والتكنولوجيا في الصين خطوة أخرى إلى الأمام عندما استعملوا مجهر القوة الذرية عديم التماس(( non-contact AFM.
قام كوي باختيار (8-هيدروكسي الكينولين) لرؤية الروابط الهيدروجينية لكونها مسطحة باستثناء رابطتها الهيدروجينية التي ستكون خارجة على السطح
مما قد يؤدي لزيادة وضوحها، ولكنه على الرغم من ذلك لم يكن متأكداً ما إذا كان تباين الهيدروجين سيكون كافيًا لملاحظته. فعلق قائلاً (إن رؤيتنا للروابط الهيدروجينية بهذه المجاهر لم تكن متوقعة، وذلك بسبب؛ الكثافة المنخفضة للإلكترونات في المناطق القريبة من هذه الروابط وكانت كما توقعنا ودرسنا بنيتها في المدرسة الثانوية.)
ولسنوات عديدة، كان لأسلوب التصوير القديم (المسح النفقي المجهري-( STM دقة أكبر من مجاهر القوة الذرية؛ وفي عام 2011، مزج الباحثون المسح النفقي المجهري مع الكثافة النظرية الوظيفية لإظهار الأشكال السداسية التي شكلتها الروابط الهيدروجينية بين جزيئات (الميثانول) الممتصة على سطح الذهب بدقة منخفضة،. وفي عام 2009، قام (ليو غروسLeo gross-) في شركة (IBM) بالتوصل لتقنية ربطت جزئ (أول أكسيد الكربون) إلى قمة مجهر القوة الذرية، مما أدى لتحسن كبير في النتائج ،وهي التقنية التي اُستخدمت في الدراسة الحديثة.
المصادر:
ذهب (شياوهوي كوي-Xiaohui Qiu) وزملاؤه في المركز الوطني لعلم النانو والتكنولوجيا في الصين خطوة أخرى إلى الأمام عندما استعملوا مجهر القوة الذرية عديم التماس(( non-contact AFM.
قام كوي باختيار (8-هيدروكسي الكينولين) لرؤية الروابط الهيدروجينية لكونها مسطحة باستثناء رابطتها الهيدروجينية التي ستكون خارجة على السطح
مما قد يؤدي لزيادة وضوحها، ولكنه على الرغم من ذلك لم يكن متأكداً ما إذا كان تباين الهيدروجين سيكون كافيًا لملاحظته. فعلق قائلاً (إن رؤيتنا للروابط الهيدروجينية بهذه المجاهر لم تكن متوقعة، وذلك بسبب؛ الكثافة المنخفضة للإلكترونات في المناطق القريبة من هذه الروابط وكانت كما توقعنا ودرسنا بنيتها في المدرسة الثانوية.)
ولسنوات عديدة، كان لأسلوب التصوير القديم (المسح النفقي المجهري-( STM دقة أكبر من مجاهر القوة الذرية؛ وفي عام 2011، مزج الباحثون المسح النفقي المجهري مع الكثافة النظرية الوظيفية لإظهار الأشكال السداسية التي شكلتها الروابط الهيدروجينية بين جزيئات (الميثانول) الممتصة على سطح الذهب بدقة منخفضة،. وفي عام 2009، قام (ليو غروسLeo gross-) في شركة (IBM) بالتوصل لتقنية ربطت جزئ (أول أكسيد الكربون) إلى قمة مجهر القوة الذرية، مما أدى لتحسن كبير في النتائج ،وهي التقنية التي اُستخدمت في الدراسة الحديثة.
المصادر:
الرابطة الهيدروجينية
هي نوع ضعيف من الروابط التي تُنشِئ نوعًا خاصًا من الجذب ثنائي القطب وتحِدُث عندما تتواجد ذرة هيدروجين مرتبطة بذرة ذات سالبية كهربية عالية مثل (النتيروجين-(N) ، الأكسجين-(O) ،الفلور- (F))
محاطة بذرة أخرى ذات سالبية كهربية عالية لها زوج واحد من الإلكترونات أي أن: ذرة الهيدروجين في المنتصف ومحاطة بذرتين لهما سالبية كهربية عالية.
مقدار طاقة الرابطة الهيدروجينية مابين 5 إلي 30 كيلوجول لكل مول، ومعنى هذا أنها أقوى من طاقة قوى تجاذب فانديرفال ولكنها أقل من طاقة الرابطة التساهمية أو الأيونية.
اكتشاف الرابطة الهيدروجينية
تم ذِكر الرابطة الهيدروجينية لأول مرة في عام 1912م في كتاب (طبيعة الرابطة الكيميائية) لـ(لينوس باولينج-linus pauling )
قام (موور و ونيميل- (Moore and Winmill باستخدامها في إثبات أن (ثلاثي ميثايل الألومنيوم هيدروكسيل) كقاعدة أضعف من رباعي (ميثايل الأالومنيوم هيدروكسيل) . وجاء أفضل وصف للرابطة الهيدروجينية للماء عام 1920م
أهمية الروابط الهيدروجينية
1-الماء مذيب قوي للمركبات الأيونية لأنها تشَكِل بسهولة روابط هيدروجينية مع المذاب. وسبب ارتفاع درجة غليان الماء؛ تكوين الماء للروابط الهيدروجينية بين جزيئاتها فالحرارة المكتسبة تعمل علي كسر تلك الروابط .
2-ومما لا شك فيه أن الروابط الهيدروجينية أساسية لأكثر الجزيئات أهمية في الطبيعة؛ فهي مسؤولة عن ارتباط سلسلتي (DNA) لتشكيل الحلزون.
الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية في النيوكليوتيدات علي شقين الحمض النووي (أزواج الجواينين مع السيتوسين- guanine (pairs with cytosine ، (الأدينين مع الثيمين- adenine with thymine )
3-الروابط الهيدروجينية بين الأحماض الأمينية في جزئ البروتين الخطي يحدد الطريقة التي ينطوي بها في تكوينه الوظيفي.
4- الروابط الهيدروجينية في البوليمر :
العديد من البوليمرات يتم تقويتها بالروابط الهيدروجينية في سلاسلها الرئيسية، وبين البوليمرات الصناعية وأفضل مثال معروف لها (النيلون-Nylon)
حيث تحدث الروابط الهيدروجينية في الوحدات المتكررة وتلعب دوراً رئيسيًا في بلورة المادة.
هي نوع ضعيف من الروابط التي تُنشِئ نوعًا خاصًا من الجذب ثنائي القطب وتحِدُث عندما تتواجد ذرة هيدروجين مرتبطة بذرة ذات سالبية كهربية عالية مثل (النتيروجين-(N) ، الأكسجين-(O) ،الفلور- (F))
محاطة بذرة أخرى ذات سالبية كهربية عالية لها زوج واحد من الإلكترونات أي أن: ذرة الهيدروجين في المنتصف ومحاطة بذرتين لهما سالبية كهربية عالية.
مقدار طاقة الرابطة الهيدروجينية مابين 5 إلي 30 كيلوجول لكل مول، ومعنى هذا أنها أقوى من طاقة قوى تجاذب فانديرفال ولكنها أقل من طاقة الرابطة التساهمية أو الأيونية.
اكتشاف الرابطة الهيدروجينية
تم ذِكر الرابطة الهيدروجينية لأول مرة في عام 1912م في كتاب (طبيعة الرابطة الكيميائية) لـ(لينوس باولينج-linus pauling )
قام (موور و ونيميل- (Moore and Winmill باستخدامها في إثبات أن (ثلاثي ميثايل الألومنيوم هيدروكسيل) كقاعدة أضعف من رباعي (ميثايل الأالومنيوم هيدروكسيل) . وجاء أفضل وصف للرابطة الهيدروجينية للماء عام 1920م
أهمية الروابط الهيدروجينية
1-الماء مذيب قوي للمركبات الأيونية لأنها تشَكِل بسهولة روابط هيدروجينية مع المذاب. وسبب ارتفاع درجة غليان الماء؛ تكوين الماء للروابط الهيدروجينية بين جزيئاتها فالحرارة المكتسبة تعمل علي كسر تلك الروابط .
2-ومما لا شك فيه أن الروابط الهيدروجينية أساسية لأكثر الجزيئات أهمية في الطبيعة؛ فهي مسؤولة عن ارتباط سلسلتي (DNA) لتشكيل الحلزون.
الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية في النيوكليوتيدات علي شقين الحمض النووي (أزواج الجواينين مع السيتوسين- guanine (pairs with cytosine ، (الأدينين مع الثيمين- adenine with thymine )
3-الروابط الهيدروجينية بين الأحماض الأمينية في جزئ البروتين الخطي يحدد الطريقة التي ينطوي بها في تكوينه الوظيفي.
4- الروابط الهيدروجينية في البوليمر :
العديد من البوليمرات يتم تقويتها بالروابط الهيدروجينية في سلاسلها الرئيسية، وبين البوليمرات الصناعية وأفضل مثال معروف لها (النيلون-Nylon)
حيث تحدث الروابط الهيدروجينية في الوحدات المتكررة وتلعب دوراً رئيسيًا في بلورة المادة.
الفلور (بالإنجليزية: Fluorine) (الاسم مشتق من اللاتينية "fluere" والتي تعني السريان) هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري يرمز له بالرمز F وعدده الذري 9، ويكون في الحالة الغازية في درجة الحرارة العادية. له تأثير سام على الكائنات الحية. لونه أصفر مخضر شاحب، غاز أحادي التكافؤ وهو أكثر الهالوجينات الغازية نشاطا. والفلور النقي خطرا جدا ويسبب حروقا كيميائية شديدة عند ملامسته للجلد.
الصفات المميزة
الفلور النقي غاز أصفر شاحب أكال وعامل مؤكسد قوي. وهو أكثر العناصر نشاطية وسالبية كهربية على الإطلاق، ويكون مركبات بسرعة مع العناصر الأخرى. يتحد الفلور مع الغازات النبيلة مثل الكربتون، والزينون، والرادون. حتى في الظلام، والبرودة، يتفاعل الفلور بشدة مع الهيدروجين. وهو نشط لدرجة أنه لا يوجد في حالته العنصرية وله انجذاب لمعظم الفلزات، بما فيها السيليكون، ولذلك لا يمكن تحضيره أو تخزينه في آنية زجاجية. في الهواء الذي يحتوى على بخار الماء يتفاعل بسرعة مع الماء لينتج حمض هيدروفلوريك شديد الخطورة.
الاستخدامات
يستخدم الفلور في إنتاج اللدائن ذات الأحتكاك القليل مثل التيفلون، وفي الهالون ألكانات مثل الفريون. ومن استخداماته الأخرى:
حمض الهيدروفلوريك (HF) يستخدم للحفر على الزجاج في المصابيح والمنتجات الأخرى.
الفلور أحادي الذرة يستخدم في رماد البلازما في تصنيع أشباه الموصلات.
ومع مركباته يستخدم الفلور في إنتاج اليورانيوم (من الهيكسافلورايد)، وفي أكثر من الكيمويات الفلورية، منها اللدائن التي تتحمل درجة الحرارة العالية.
يستخدم هيدرو كلورو فلورو كربون بكثرة في مكيفات الهواء وفي التبريد. وقد تم حظر استخدام كلورو فلورو كربون نظرا لوجود شك في أنه سبب في ثقب الأوزون.
سادس فلوريد الكبريت خامل للغاية (وعلى غير عادة مركبات الفلور) غير سام. وهذه المجموعة من المركبات فعالة ومهمة في الصوب الزجاجية.
بوتاسيوم هيكسا فلورو ألومينات، والذي يسمى أيضا كريوليت يستخدم التحليل الكهربي للألومنيوم.
فلوريد الصوديوم يستخدم كمبيد للحشرات، وخاصة الصراصير.
بعض أوان الفلوريدات تضاف لمعجون الأسنان، كما أنها تضاف للمياه العمومية لمنع تسوس الأسنان.
كما أن الفلور كان يستخدم قديما للمساعدة في إذابة مصهور المعادن، ومن ثم فلور-18 النظير النشيط إشعاعيا الذي ينبعث منه البوزيترونات، غالبا ما يستخدم في التصوير بانبعاث البوزيترون نظرا لأن له فترة عمر نصف تبلغ 110 دقيقة.
تاريخ الفلور
الفلور في شكل الفلورسبار (فلوريد الكالسيوم) تم وصفه عام 1529 بواسطة جورج أجريكولا لاستخدامه كصهور، وهي المادة التي تستخدم لدفع عملية انصهار المعادن والأملاح. وفي عام 1670 وجد شواندهارد أن الزجاج يحدث به حفر عند تعرضه للفلورسبار الذي تم معالجته بحمض. وقد قام كثيرون بتجارب على حمض الهيدروفلوريك، الذي يتم الحصول عليه بسهولة بمعاملة فلوريد الكالسيوم (فلورسبار) بحمض كبرتيك مركز، ومنهم كارل شيلي، همفري دافي، جوزيف لويس غاي-لوساك، أنطوان لافوازييه، لويس ثينارد.
وتم أخيرا اكتشاف أن حمض الهيدروفلوريك به عنصر لم يكتشف بعد. وهذا العنصر لم يتم عزله لعدة سنين بعد ذلك نظرا لنشاطه الفائق- وعند فصله من مركباته بصعوبة بالغه فإنه يهاجم المادة الباقية من المركب في الحال. وأخيرا في عام 1886 تم عزل الفلور عن طريق هنري مواسان بعد 74 عام تقريبا من المحاولات. وقد كلفت هذه المحاولات عديد من الباحثين صحتهم، أو حتى حياتهم، وقد حصل مويسان على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1916.
وأول إنتاج كبير للفلور كان عند إنتاج القنبلة الذرية مشروع مانهاتن في الحرب العالمية الثانية حيث تم استخدام المركب هيكسا فلوريد اليورانيوم (UF6) لعزل U-235، و U-238نظائر اليورانيوم. وفي هذه الأيام يتم استخدام (UF6) الغازي في عمليتي الانتشار الغازي، وطرد الغاز مركزيا لإنتاج اليورانيوم الغني للتطبيقات التي تستخدم القوة النووية
مركبات الفلور
يحل الفلور في كثير من الأحيان محل الهيدرجين في المركبات العضوية، ولذلك فإن الفلور يتمكن من الدخول في عدد هائل من المركبات. مركبات الفلور وبينها لاغازات النبيلة تم تصنيعها لأول مرة عن طريق نيل بارتليت في عام 1962 – زينون هيكسا فلورو بلانتينات XePtF6 كان أولها. ثم تم تصنيع فلوريدات الكرتون والرادون بعد ذلك.
هذا العنصر تم الحصول عليه من فلوريت، كريوليت، فلوروأباتيت شاهد أيضا: فلورو كربون
الاحتياطات
يجب التعامل مع الفلور وHF بحرص شديد ولا يجب أن يكون لهما أي تلامس مع الجلد والعين. ويجب تخميد كل المعدات قبل إستخدمها معهم.
كل من الفلور في حالته العنصرية، وأيون الفلوريد في غاية السمية. والفلور له رائحة لاذعة مميزة ويمكن تمييزها في التركيزات القليلة حتى 20 nL/L. وينصح بان يكون أقصى تركيز لتعرض الشخص البالغ له لفترة عمل تبلغ 8 ساعات 1 µL/L(جزء في المليون بالحجم)، أي أقل من سيانيد الهيدروجين.
وعموما، فإن التعامل آمن مع الفلور يمكن من نقله
الصفات المميزة
الفلور النقي غاز أصفر شاحب أكال وعامل مؤكسد قوي. وهو أكثر العناصر نشاطية وسالبية كهربية على الإطلاق، ويكون مركبات بسرعة مع العناصر الأخرى. يتحد الفلور مع الغازات النبيلة مثل الكربتون، والزينون، والرادون. حتى في الظلام، والبرودة، يتفاعل الفلور بشدة مع الهيدروجين. وهو نشط لدرجة أنه لا يوجد في حالته العنصرية وله انجذاب لمعظم الفلزات، بما فيها السيليكون، ولذلك لا يمكن تحضيره أو تخزينه في آنية زجاجية. في الهواء الذي يحتوى على بخار الماء يتفاعل بسرعة مع الماء لينتج حمض هيدروفلوريك شديد الخطورة.
الاستخدامات
يستخدم الفلور في إنتاج اللدائن ذات الأحتكاك القليل مثل التيفلون، وفي الهالون ألكانات مثل الفريون. ومن استخداماته الأخرى:
حمض الهيدروفلوريك (HF) يستخدم للحفر على الزجاج في المصابيح والمنتجات الأخرى.
الفلور أحادي الذرة يستخدم في رماد البلازما في تصنيع أشباه الموصلات.
ومع مركباته يستخدم الفلور في إنتاج اليورانيوم (من الهيكسافلورايد)، وفي أكثر من الكيمويات الفلورية، منها اللدائن التي تتحمل درجة الحرارة العالية.
يستخدم هيدرو كلورو فلورو كربون بكثرة في مكيفات الهواء وفي التبريد. وقد تم حظر استخدام كلورو فلورو كربون نظرا لوجود شك في أنه سبب في ثقب الأوزون.
سادس فلوريد الكبريت خامل للغاية (وعلى غير عادة مركبات الفلور) غير سام. وهذه المجموعة من المركبات فعالة ومهمة في الصوب الزجاجية.
بوتاسيوم هيكسا فلورو ألومينات، والذي يسمى أيضا كريوليت يستخدم التحليل الكهربي للألومنيوم.
فلوريد الصوديوم يستخدم كمبيد للحشرات، وخاصة الصراصير.
بعض أوان الفلوريدات تضاف لمعجون الأسنان، كما أنها تضاف للمياه العمومية لمنع تسوس الأسنان.
كما أن الفلور كان يستخدم قديما للمساعدة في إذابة مصهور المعادن، ومن ثم فلور-18 النظير النشيط إشعاعيا الذي ينبعث منه البوزيترونات، غالبا ما يستخدم في التصوير بانبعاث البوزيترون نظرا لأن له فترة عمر نصف تبلغ 110 دقيقة.
تاريخ الفلور
الفلور في شكل الفلورسبار (فلوريد الكالسيوم) تم وصفه عام 1529 بواسطة جورج أجريكولا لاستخدامه كصهور، وهي المادة التي تستخدم لدفع عملية انصهار المعادن والأملاح. وفي عام 1670 وجد شواندهارد أن الزجاج يحدث به حفر عند تعرضه للفلورسبار الذي تم معالجته بحمض. وقد قام كثيرون بتجارب على حمض الهيدروفلوريك، الذي يتم الحصول عليه بسهولة بمعاملة فلوريد الكالسيوم (فلورسبار) بحمض كبرتيك مركز، ومنهم كارل شيلي، همفري دافي، جوزيف لويس غاي-لوساك، أنطوان لافوازييه، لويس ثينارد.
وتم أخيرا اكتشاف أن حمض الهيدروفلوريك به عنصر لم يكتشف بعد. وهذا العنصر لم يتم عزله لعدة سنين بعد ذلك نظرا لنشاطه الفائق- وعند فصله من مركباته بصعوبة بالغه فإنه يهاجم المادة الباقية من المركب في الحال. وأخيرا في عام 1886 تم عزل الفلور عن طريق هنري مواسان بعد 74 عام تقريبا من المحاولات. وقد كلفت هذه المحاولات عديد من الباحثين صحتهم، أو حتى حياتهم، وقد حصل مويسان على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1916.
وأول إنتاج كبير للفلور كان عند إنتاج القنبلة الذرية مشروع مانهاتن في الحرب العالمية الثانية حيث تم استخدام المركب هيكسا فلوريد اليورانيوم (UF6) لعزل U-235، و U-238نظائر اليورانيوم. وفي هذه الأيام يتم استخدام (UF6) الغازي في عمليتي الانتشار الغازي، وطرد الغاز مركزيا لإنتاج اليورانيوم الغني للتطبيقات التي تستخدم القوة النووية
مركبات الفلور
يحل الفلور في كثير من الأحيان محل الهيدرجين في المركبات العضوية، ولذلك فإن الفلور يتمكن من الدخول في عدد هائل من المركبات. مركبات الفلور وبينها لاغازات النبيلة تم تصنيعها لأول مرة عن طريق نيل بارتليت في عام 1962 – زينون هيكسا فلورو بلانتينات XePtF6 كان أولها. ثم تم تصنيع فلوريدات الكرتون والرادون بعد ذلك.
هذا العنصر تم الحصول عليه من فلوريت، كريوليت، فلوروأباتيت شاهد أيضا: فلورو كربون
الاحتياطات
يجب التعامل مع الفلور وHF بحرص شديد ولا يجب أن يكون لهما أي تلامس مع الجلد والعين. ويجب تخميد كل المعدات قبل إستخدمها معهم.
كل من الفلور في حالته العنصرية، وأيون الفلوريد في غاية السمية. والفلور له رائحة لاذعة مميزة ويمكن تمييزها في التركيزات القليلة حتى 20 nL/L. وينصح بان يكون أقصى تركيز لتعرض الشخص البالغ له لفترة عمل تبلغ 8 ساعات 1 µL/L(جزء في المليون بالحجم)، أي أقل من سيانيد الهيدروجين.
وعموما، فإن التعامل آمن مع الفلور يمكن من نقله
بكميات كبيرة.
علاقته بالإنسان
يدخل الفلور في تركيب مينا الأسنان والبناء العظمي كما يسهل عملية امتصاص الجسم للعناصر الأخرى مثل الكالسيوم والماغنسيوم وأيضاً يساعد على إبطاء هشاشة العظام.
والنقص في عنصر الفلور يؤدي إلى حالات التواء العمود الفقري وتأخر التئام العظام المكسورة بالإضافة إلى تسوس الأسنان، ونذكر أن الزيادة في نسبة الفلور تؤدي إلى إصابة الأسنان ببقع غامقة اللون.
ومصادر الفلور في غذاء الإنسان تشمل مشروب الشاي وبعض أصناف المياه المعدنية والأسماك البحرية.
علاقته بالإنسان
يدخل الفلور في تركيب مينا الأسنان والبناء العظمي كما يسهل عملية امتصاص الجسم للعناصر الأخرى مثل الكالسيوم والماغنسيوم وأيضاً يساعد على إبطاء هشاشة العظام.
والنقص في عنصر الفلور يؤدي إلى حالات التواء العمود الفقري وتأخر التئام العظام المكسورة بالإضافة إلى تسوس الأسنان، ونذكر أن الزيادة في نسبة الفلور تؤدي إلى إصابة الأسنان ببقع غامقة اللون.
ومصادر الفلور في غذاء الإنسان تشمل مشروب الشاي وبعض أصناف المياه المعدنية والأسماك البحرية.
"نصائح عملية ومجربة لتطوير مهارة القراءة الذاتية، موجهة خصيصًا للأشخاص الذين لم يعتادوا على القراءة أو لا يمتلكون ثقافة القراءة:
1. ابدأ بالكتب السهلة والممتعة
لا تبدأ بكتب فلسفية أو علمية معقدة.
اختر كتبًا خفيفة مثل الروايات القصيرة، القصص الواقعية، أو كتب تطوير الذات بلغة بسيطة.
أمثلة:
"قواعد العشق الأربعون"
"الرجال من المريخ والنساء من الزهرة"
"الخيميائي"
2. خصص وقتًا يوميًا للقراءة (حتى 10 دقائق)
لا تنتظر "الرغبة"، اجعل القراءة عادة يومية ثابتة.
مثلاً: قبل النوم – في الحافلة – أثناء الانتظار.
3. استعن بالكتب الصوتية أو التطبيقات
استخدم تطبيقات مثل "Storytel" أو "اقرألي" أو "كتاب صوتي".
استمع وأنت تمشي، تطبخ، أو تسترخي.
4. ضع أهدافًا بسيطة وقابلة للتحقيق
هدفك الأول: قراءة كتاب واحد كل شهر.
قسم الكتاب إلى صفحات يومية: 5 إلى 10 صفحات.
5. اقرأ لأجل الفهم وليس الحفظ
لا تقلق من نسيان التفاصيل، ركّز على الجوهر والفكرة العامة.
كل قراءة تبني طبقة جديدة في عقلك.
6. شارك ما قرأته مع الآخرين
تحدث مع صديق عن فكرة أعجبتك.
اكتب ملخصًا صغيرًا في مفكرتك أو على صفحتك في وسائل التواصل.
7. اختر مواضيع تهمك فعلًا
إذا كنت تحب الرياضة، اقرأ كتبًا عن حياة الرياضيين.
إن كنت مهتمًا بالتاريخ أو الفلسفة أو الدين، ابدأ من هناك.
8. نظِّم مكتبتك وحدد قائمة "قراءات الشهر"
ضع 3 كتب على الطاولة في متناول يدك.
كلما كانت الكتب قريبة، زادت احتمالية قراءتك لها.
9. لا تقارن نفسك بالآخرين
لا تقلق إن قرأ الآخرون 30 كتابًا وأنت تقرأ كتابًا كل شهر.
القراءة رحلة خاصة، وليست سباقًا.
10. اربط القراءة بتحقيق ذاتك
فكر بالقراءة كوسيلة لاكتشاف الذات وتوسيع المدارك، لا كواجب مدرسي.كل كتاب تفتحه هو نافذة لعالم جديد.
1. ابدأ بالكتب السهلة والممتعة
لا تبدأ بكتب فلسفية أو علمية معقدة.
اختر كتبًا خفيفة مثل الروايات القصيرة، القصص الواقعية، أو كتب تطوير الذات بلغة بسيطة.
أمثلة:
"قواعد العشق الأربعون"
"الرجال من المريخ والنساء من الزهرة"
"الخيميائي"
2. خصص وقتًا يوميًا للقراءة (حتى 10 دقائق)
لا تنتظر "الرغبة"، اجعل القراءة عادة يومية ثابتة.
مثلاً: قبل النوم – في الحافلة – أثناء الانتظار.
3. استعن بالكتب الصوتية أو التطبيقات
استخدم تطبيقات مثل "Storytel" أو "اقرألي" أو "كتاب صوتي".
استمع وأنت تمشي، تطبخ، أو تسترخي.
4. ضع أهدافًا بسيطة وقابلة للتحقيق
هدفك الأول: قراءة كتاب واحد كل شهر.
قسم الكتاب إلى صفحات يومية: 5 إلى 10 صفحات.
5. اقرأ لأجل الفهم وليس الحفظ
لا تقلق من نسيان التفاصيل، ركّز على الجوهر والفكرة العامة.
كل قراءة تبني طبقة جديدة في عقلك.
6. شارك ما قرأته مع الآخرين
تحدث مع صديق عن فكرة أعجبتك.
اكتب ملخصًا صغيرًا في مفكرتك أو على صفحتك في وسائل التواصل.
7. اختر مواضيع تهمك فعلًا
إذا كنت تحب الرياضة، اقرأ كتبًا عن حياة الرياضيين.
إن كنت مهتمًا بالتاريخ أو الفلسفة أو الدين، ابدأ من هناك.
8. نظِّم مكتبتك وحدد قائمة "قراءات الشهر"
ضع 3 كتب على الطاولة في متناول يدك.
كلما كانت الكتب قريبة، زادت احتمالية قراءتك لها.
9. لا تقارن نفسك بالآخرين
لا تقلق إن قرأ الآخرون 30 كتابًا وأنت تقرأ كتابًا كل شهر.
القراءة رحلة خاصة، وليست سباقًا.
10. اربط القراءة بتحقيق ذاتك
فكر بالقراءة كوسيلة لاكتشاف الذات وتوسيع المدارك، لا كواجب مدرسي.كل كتاب تفتحه هو نافذة لعالم جديد.
الصناعات الملوثة تسبب الأمطار الحمضية
صناعة الإسمنت وضررها على البيئة
تعتبر صناعة الإسمنت من الصناعات التنموية والاستراتيجية وذلك لأنها ترتبط مباشرة بأعمال الإنشاء والتعمير حيث يستخدم الإسمنت كمادة رابط هيدروليكية من مواد البناء والخرسانة، وعادة ما تنشأ معامل الإسمنت بالقرب من مصادر المواد الأولية لتخفيض كلفة نقل هذه المواد. وتصنف صناعة الإسمنت من ضمن الصناعات الثقيلة والخطرة التي تتخوف العديد من المنظومات الدولية البيئية من مخاطرها البيئية والصحية والتي تنتج عن تلوث الهواء خصوصا عندما تكون بالقرب من المناطق السكنية.
مراحل الصناعة
تمر صناعة الإسمنت بالمراحل التالية:
* تستخرج المواد الأولية من المحاجر والمقالع ثم تنقل إلى المصانع بواسطة السيارات أو الأقشطة الناقلة، وتحتوي تلك المواد على مواد قلوية مثل، أكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم، السيليكات والحجر الكلسي الجيري، الجص ورمل السيليكات والحجر الكلسي.
* تطحن المواد الأولية بنسب مدروسة حسب تحليلها كيميائيا.
* تحرق المواد الأولية بعد طحنها في أفران دوارة وتتحول إلى كلنكر، ويستعمل في حرق مواد الإسمنت مشتقات النفط والفحم البترولي أو الوقود الكربوني.
* بعد أن يصبح الإسمنت جاهزا يعبأ بأكياس من الورق أو البلاستيك.
الملوثات الصلبة
هي عبارة عن الجزيئات والدقائق الصلبة الناتجة عن مختلف مراحل العمليات الإنتاجية (التفجير، التعدين، النقل، التكسير، الطحن، الحرق، التبريد، التعبئة) حيث أن كل هذه العمليات يتم من خلالها تنعيم المواد ونقلها مما يؤدي إلى انبعاث الغبار، بالإضافة إلى كميات الغبار التي تنطلق من مداخن مصانع الإسمنت وخصوصا عند ارتفاع نسبة غاز أول أكسيد الكربون في الفرن حيث تفصل الفلاتر الكهربائية مما يؤدي إلى انطلاق الغبار والغازات إلى الجو المحيط. كما أن هناك كميات من الغبار يتم التخلص منها في كثير من مصانع الإسمنت عن طريق المعبر الثانوي بسبب تراكيب المواد الخام المستعملة أو نوعية زيت الوقود. وتشمل الجزيئات الصلبة الناتجة عن مختلف مراحل الإنتاج كالغبار والدخان والضباب، ويشكل الغبار المتطاير بعد عملية الحرق 70 - 80% من الغبار المطروح. ويختلف تأثير الذرات حسب حجم ونوعية الغبار، ويمكن التمييز بين نوعين من الغبار حسب حجم الذرات:
* الغبار المتراكم، يتكون من ذرات تتجاوز أقطارها 10 ميكرون وتترسب في المناطق المجاورة لأماكن انبعاثها، وهي ذات تأثير ضعيف على الجهاز التنفسي حيث أن الدفاعات الأنفية توقف جزءا منها لكنها تؤثر بصورة كبيرة على العيون والمنشآت والأبنية والأشجار.
* الغبار المعلق، يتكون من ذرات أقطارها أقل من 10 ميكرون وهي خفيفة وتبقى معلقة في الهواء لفترات طويلة وتترسب ببطء. ويسبب الغبار المعلق أمراض مختلفة للإنسان مثل الربو والتهاب الشعب الهوائية والحساسية، وذلك نتيجة ملامسة ذرات الغبار للجلد والعيون وتوغلها في الجهاز التنفسي. ويرتفع الحد الأعلى للغبار المسموح به بالانبعاث إلى الجو المحيط في عدد من البلدان كإيطاليا، أستراليا وسوريا وهذا يعود إلى أن مصانع الاسمنت فيها قديمة ولم تكن هناك تشديدات تتعلق بالبيئة.
الملوثات الغازية
غازات تنتج من عمليات حرق للوقود في الأفرانتنتج الغازات عن عمليات احتراق الوقود في الأفران، ويستخدم في صـناعـــة الاسمـــنت (خصوصا في أوروبا) الوقود الصلب (الفحم الحجري) والوقود السائل (زيت الوقود) والغاز الطبيعي. من أهم الغازات الناتجة عن احتراق هذه الأنواع وتأثرها على البيئة:
* غاز ثاني أكسيد الكربون، وهو غاز ذو تأثير رئيسي على المناخ حيث يؤدي إلى تسخين جو الأرض.
* غاز ثاني أكسيد الكبريت، يعتبر من أخطر ملوثات الهواء، حيث يتحول في التفاعلات الكيميائية الضوئية إلى ثالث أكسيد الكبريت ثم يتحول إلى حمض الكبريت )الكبريتوز والكبريتيك(، وبوجود الرطوبة يؤدي إلى تشكيل معلقات ثانوية في الهواء تقلل من الرؤية وذات تأثير ضار على الجهاز التنفسي.
* أكاسيد النيتروجين، في التراكيز المنخفضة تؤثر أكاسيد النيتروجين مسببة الحساسية الخفيفة وفي التراكيز العالية تؤثر على الرؤية والجهاز التنفسي.
* غاز أول أكسيد الكربون، هو غاز شديد السمية، يؤثر على الانسان والحيوان على حد سواء، ففي حالات الاصابة البسيطة يظهر ألم في الرأس مع ضعف وضيق في الصدر وحرارة وقيء، وفي حالات الاصابة المتوسطة يظهر خلل في الحركة ويتلون الوجه بالأزرق وهي من علامات الاختناق وينخفض الاحساس والادراك. يعتبر التركيز المميت من هذا الغاز 2ملغ/لتر عند التعرض لمدة ساعة وعند ارتفاع التركيز إلى 5ملغ/لتر فان التعرض لمدة خمس دقائق تعتبر مميته.
ضجيج الإسمنت
يتمثل الضجيج في صناعة الاسمنت بالمواقع التالية:
* التفجير، يتم إنشاء مصانع الاسمنت غالبا قريبة من مناطق تواجد الحجر الجيري والذي تصل نسبة استعماله في الخلطة الخام إلى 80%، ونظرا للحاجة لهذه الكميات الكبيرة من المواد فإن عمليات التفجير لابد منها مما يترتب عليه
صناعة الإسمنت وضررها على البيئة
تعتبر صناعة الإسمنت من الصناعات التنموية والاستراتيجية وذلك لأنها ترتبط مباشرة بأعمال الإنشاء والتعمير حيث يستخدم الإسمنت كمادة رابط هيدروليكية من مواد البناء والخرسانة، وعادة ما تنشأ معامل الإسمنت بالقرب من مصادر المواد الأولية لتخفيض كلفة نقل هذه المواد. وتصنف صناعة الإسمنت من ضمن الصناعات الثقيلة والخطرة التي تتخوف العديد من المنظومات الدولية البيئية من مخاطرها البيئية والصحية والتي تنتج عن تلوث الهواء خصوصا عندما تكون بالقرب من المناطق السكنية.
مراحل الصناعة
تمر صناعة الإسمنت بالمراحل التالية:
* تستخرج المواد الأولية من المحاجر والمقالع ثم تنقل إلى المصانع بواسطة السيارات أو الأقشطة الناقلة، وتحتوي تلك المواد على مواد قلوية مثل، أكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم، السيليكات والحجر الكلسي الجيري، الجص ورمل السيليكات والحجر الكلسي.
* تطحن المواد الأولية بنسب مدروسة حسب تحليلها كيميائيا.
* تحرق المواد الأولية بعد طحنها في أفران دوارة وتتحول إلى كلنكر، ويستعمل في حرق مواد الإسمنت مشتقات النفط والفحم البترولي أو الوقود الكربوني.
* بعد أن يصبح الإسمنت جاهزا يعبأ بأكياس من الورق أو البلاستيك.
الملوثات الصلبة
هي عبارة عن الجزيئات والدقائق الصلبة الناتجة عن مختلف مراحل العمليات الإنتاجية (التفجير، التعدين، النقل، التكسير، الطحن، الحرق، التبريد، التعبئة) حيث أن كل هذه العمليات يتم من خلالها تنعيم المواد ونقلها مما يؤدي إلى انبعاث الغبار، بالإضافة إلى كميات الغبار التي تنطلق من مداخن مصانع الإسمنت وخصوصا عند ارتفاع نسبة غاز أول أكسيد الكربون في الفرن حيث تفصل الفلاتر الكهربائية مما يؤدي إلى انطلاق الغبار والغازات إلى الجو المحيط. كما أن هناك كميات من الغبار يتم التخلص منها في كثير من مصانع الإسمنت عن طريق المعبر الثانوي بسبب تراكيب المواد الخام المستعملة أو نوعية زيت الوقود. وتشمل الجزيئات الصلبة الناتجة عن مختلف مراحل الإنتاج كالغبار والدخان والضباب، ويشكل الغبار المتطاير بعد عملية الحرق 70 - 80% من الغبار المطروح. ويختلف تأثير الذرات حسب حجم ونوعية الغبار، ويمكن التمييز بين نوعين من الغبار حسب حجم الذرات:
* الغبار المتراكم، يتكون من ذرات تتجاوز أقطارها 10 ميكرون وتترسب في المناطق المجاورة لأماكن انبعاثها، وهي ذات تأثير ضعيف على الجهاز التنفسي حيث أن الدفاعات الأنفية توقف جزءا منها لكنها تؤثر بصورة كبيرة على العيون والمنشآت والأبنية والأشجار.
* الغبار المعلق، يتكون من ذرات أقطارها أقل من 10 ميكرون وهي خفيفة وتبقى معلقة في الهواء لفترات طويلة وتترسب ببطء. ويسبب الغبار المعلق أمراض مختلفة للإنسان مثل الربو والتهاب الشعب الهوائية والحساسية، وذلك نتيجة ملامسة ذرات الغبار للجلد والعيون وتوغلها في الجهاز التنفسي. ويرتفع الحد الأعلى للغبار المسموح به بالانبعاث إلى الجو المحيط في عدد من البلدان كإيطاليا، أستراليا وسوريا وهذا يعود إلى أن مصانع الاسمنت فيها قديمة ولم تكن هناك تشديدات تتعلق بالبيئة.
الملوثات الغازية
غازات تنتج من عمليات حرق للوقود في الأفرانتنتج الغازات عن عمليات احتراق الوقود في الأفران، ويستخدم في صـناعـــة الاسمـــنت (خصوصا في أوروبا) الوقود الصلب (الفحم الحجري) والوقود السائل (زيت الوقود) والغاز الطبيعي. من أهم الغازات الناتجة عن احتراق هذه الأنواع وتأثرها على البيئة:
* غاز ثاني أكسيد الكربون، وهو غاز ذو تأثير رئيسي على المناخ حيث يؤدي إلى تسخين جو الأرض.
* غاز ثاني أكسيد الكبريت، يعتبر من أخطر ملوثات الهواء، حيث يتحول في التفاعلات الكيميائية الضوئية إلى ثالث أكسيد الكبريت ثم يتحول إلى حمض الكبريت )الكبريتوز والكبريتيك(، وبوجود الرطوبة يؤدي إلى تشكيل معلقات ثانوية في الهواء تقلل من الرؤية وذات تأثير ضار على الجهاز التنفسي.
* أكاسيد النيتروجين، في التراكيز المنخفضة تؤثر أكاسيد النيتروجين مسببة الحساسية الخفيفة وفي التراكيز العالية تؤثر على الرؤية والجهاز التنفسي.
* غاز أول أكسيد الكربون، هو غاز شديد السمية، يؤثر على الانسان والحيوان على حد سواء، ففي حالات الاصابة البسيطة يظهر ألم في الرأس مع ضعف وضيق في الصدر وحرارة وقيء، وفي حالات الاصابة المتوسطة يظهر خلل في الحركة ويتلون الوجه بالأزرق وهي من علامات الاختناق وينخفض الاحساس والادراك. يعتبر التركيز المميت من هذا الغاز 2ملغ/لتر عند التعرض لمدة ساعة وعند ارتفاع التركيز إلى 5ملغ/لتر فان التعرض لمدة خمس دقائق تعتبر مميته.
ضجيج الإسمنت
يتمثل الضجيج في صناعة الاسمنت بالمواقع التالية:
* التفجير، يتم إنشاء مصانع الاسمنت غالبا قريبة من مناطق تواجد الحجر الجيري والذي تصل نسبة استعماله في الخلطة الخام إلى 80%، ونظرا للحاجة لهذه الكميات الكبيرة من المواد فإن عمليات التفجير لابد منها مما يترتب عليه
إصدار ضجيج مرتفع يزعج القاطنين في المناطق القريبة، وتزداد الخطورة إذا ترافق ذلك مع وجود اهتزازات مؤثرة قد تعود بالضرر على المباني السكنية إذا كانت قريبة من مناطق التعدين.
وللحد من تأثير التفجير، يجب اتخاذ الاجراءات اللازمة لضمان بقاء منطقة خالية من السكان في الاراضي المحيطة بمناطق التعدين، تقليص كمية المتفجرات المستعملة في التفجير، استعمال مواد كيميائية صديقة للبيئة بدل المتفجرات.
وللحد من تأثير التفجير، يجب اتخاذ الاجراءات اللازمة لضمان بقاء منطقة خالية من السكان في الاراضي المحيطة بمناطق التعدين، تقليص كمية المتفجرات المستعملة في التفجير، استعمال مواد كيميائية صديقة للبيئة بدل المتفجرات.
البيريليوم هو عنصر كيميائي له الرمز Be والعدد الذرّي 4. يقع البيريليوم في الجدول الدوري ضمن عناصر الدورة الثانية، وفي المجموعة الثانية كأوّل الفلزّات القلويّة الترابيّة، وهو عنصر ثنائي التكافؤ وسام. إنّ وفرة هذا العنصر في الكون قليلة، وذلك بسبب قصر عمر تشكّله في النجوم، أما على سطح الأرض، فغالباً ما يوجد مرتبطاً مع عناصر أخرى على شكل معادن مختلفة. هناك بعض الأحجار الكريمة التي تحوي البيريليوم في تركيبها مثل البيريل (الزمرّد الأخضر أو الأزرق) وكريسوبيريل.
إنّ عنصر البيريليوم بشكله الحرّ يكون على شكل فلزّ صلب، له لون رمادي قريب للون الفولاذ، لكنّه خفيف وهشّ. بسبب خصائصه المميّزة من حيث انخفاض الكثافة والعدد الذرّي، فإنّ له تطبيقات في مجال أبحاث الأشعّة والطاقة النوويّة، كما يستعمل البيريليوم بكثرة في تركيب السبائك المختلفة، والتي تستخدم في العديد من التطبيقات الهندسيّة والتقنيّة.
الاكتشاف وأصل التسمية
عُرف معدن البيريل، الحاوي على عنصر البيريليوم، واستعمل منذ عهد البطالمة في مصر القديمة.[5] وفي القرن الأوّل الميلادي ذكر عالم الطبيعة في العهد الروماني بلينيوس الأكبر في موسوعته التاريخ الطبيعي أنّ الزمرّد والبيريل متشابهان.[5] وفي منشور Papyrus Graecus Holmiensis، المكتوب بالإغريقيّة، والذي يعود إلى القرن الرابع الميلادي، هناك وصفات تذكر فيها كيفيّة تصنيع الزمرّد والبيريل الصناعي.[5]
إنّ عنصر البيريليوم بشكله الحرّ يكون على شكل فلزّ صلب، له لون رمادي قريب للون الفولاذ، لكنّه خفيف وهشّ. بسبب خصائصه المميّزة من حيث انخفاض الكثافة والعدد الذرّي، فإنّ له تطبيقات في مجال أبحاث الأشعّة والطاقة النوويّة، كما يستعمل البيريليوم بكثرة في تركيب السبائك المختلفة، والتي تستخدم في العديد من التطبيقات الهندسيّة والتقنيّة.
الاكتشاف وأصل التسمية
عُرف معدن البيريل، الحاوي على عنصر البيريليوم، واستعمل منذ عهد البطالمة في مصر القديمة.[5] وفي القرن الأوّل الميلادي ذكر عالم الطبيعة في العهد الروماني بلينيوس الأكبر في موسوعته التاريخ الطبيعي أنّ الزمرّد والبيريل متشابهان.[5] وفي منشور Papyrus Graecus Holmiensis، المكتوب بالإغريقيّة، والذي يعود إلى القرن الرابع الميلادي، هناك وصفات تذكر فيها كيفيّة تصنيع الزمرّد والبيريل الصناعي.[5]
يوجد البيريليوم في أكثر من 100 معدن،[23] لكنّ أغلبها نزير ونادر. إن أكثر معادن البيريليوم شيوعاً هو بيرترانديت (Be4Si2O7(OH)2) و بيريل (Al2Be3Si6O18) و كريسوبيريل (Al2BeO4) و فيناكيت (Be2SiO4). هناك عدّة أحجار كريمة حاوية على عنصر البيريليوم في تركيبها مثل الزمرّد وأكوامارين (الزمرّد الأزرق) أو البيريل الأحمر (الزمرّد الأحمر)،[24][25][26] بالإضافة إلى الأوكلاز والغادولينيت.
توجد الخامات الرئيسيّة للبيريليوم وهي البيريل والبيرترانديت متوزّعة في كل من الأرجنتين والبرازيل والهند ومدغشقر والصين وروسيا والولايات المتحدة الأمريكية.[16] إنّ الاحتياطي العالمي الإجمالي من خامة البيريليوم يبلغ أكثر من 400 ألف طن.[16]
الاستخدامات :
نظراً لانخفاض العدد الذرّي للبيريليوم، فإنّ له امتصاص ضعيف جدّاً للأشعّة السينيّة، لذلك يستعمل في تصنيع نوافذ أنابيب الأشعّة السينيّة، حيث يعدّ هذا التطبيق من أهمّ استخدامات فلزّ البيريليوم.[16] يجب مراعاة استخدام نقاوة عالية من البيريليوم من أجل تجنّب حدوث تأثيرات على صورة الأشعّة الناتجة، كما تستخدم صفائح رقيقة من أجل هذا الغرض، والتي تسهم في التخفيف من الآثار الحراريّة الناتجة عن الأشعّة ذات الشدّة العالية والطاقة المنخفضة المميّزة لإشعاع المسرّعات الدورانيّة التزامنيّة. لا يقتصر الأمر على تصنيع النوافذ، حيث أنّ أنابيب الأشعّة في المسرّع الدوراني التزامني وحوامل العيّنات في مطيافيّة الأشعّة السينيّة المشتّتة للطاقة تصنع من البيريليوم.[24]
يعدّ البيريليوم شفّافاً أيضاً تجاه الجسيمات الأوّليّة عالية الطاقة، لذلك يستخدم في بناء خط الأشعّة حول منطقة التصادم، وذلك في مجال تجهيزات فيزياء الجسيمات مثل تجارب المكاشيف الأربع الرئيسيّة في مصادم الهدرونات الكبير.[50] إنّ انخفاض كثافة البيريليوم تسمح لنواتج الاصطدام أن تصل إلى المكشاف دون حدوث تآثرات كبيرة، كما أن جساءته تسمح بتطبيق تخلية (تفريغ) قوي داخل الأنبوب للتقليل من حدوث تآثر مع الغازات، بالإضافة إلى ثباتيّته الحراريّة، والتي تسمح بأداء المهام بشكل صحيح عند درجات حرارة تزيد بضع درجات عن الصفر المطلق، وإلى خصائصه المغناطيسيّة المعاكسة، والتي تمنع من حدوث تداخل مع أنظمة المغناطيس متعدّد الأقطاب المعقّدة، والتي تستخدم من أجل توجيه وتركيز فيض الجسيمات.[51]
تطبيقات ميكانيكيّة
بسبب جساءة وصلادة البيريليوم وذلك بالاقتران مع خفّة الوزن والثباتيّة الحراريّة في مجال واسع من درجة الحرارة، يدخل فلزّ البيريليوم في تركيب المكوّنات البنائيّة خفيفة الوزن في الصناعات العسكريّة والفضائيّة وذلك لتجهيز المعدّات في المركبات الجوّيّة عالية السرعة وفي الصواريخ الموجّهة والمركبات الفضائيّة والأقمار الاصطناعيّة. هناك العديد من الصواريخ ذات الوقود السائل والتي استخدم فيها البيريليوم النقي من أجل تصنيع فوّهة المحرّك الصاروخي.[52][53] لقد اقترح استعمال مسحوق البيريليوم نفسه كوقود للصواريخ، إلّا أنّ هذا الاقتراح لم ير النور في المجال التطبيقي.[16]
استعمل البيريليوم، وبشكل محدود، في صناعة هياكل الدرّاجات الهوائيّة، لكنّ ارتفاع سعرها حدّ من انتشارها.[54] بين عامي 1998 و 2000 قام فريق ماكلارين في سباقات فورمولا 1 باستخدام محرّكات مرسيدس-بنز ذات مكابس مصنوعة من سبيكة بيريليوم-ألومنيوم.[55] حُظر استعمال محرّكات ذات مكوّنات مصنوعة من البيريليوم بعد اعتراض تقدّم به فريق فيراري.[56]
مفتاح إنجليزي مصنوع من سبيكة نحاس-بيريليوم
إنّ مزج 2.0% من البيريليوم مع النحاس يعطي سبيكة تدعى نحاس-بيريليوم، والتي هي أقوى بست مرات من النحاس وحده.[57] تستخدم سبائك البيريليوم في العديد من التطبيقات بسبب الخصائص المحسّنة التي تضيفها، مثل المرونة والناقليّة الكهربائيّة والحراريّة المرتفعة والمتانة والصلادة، بالإضافة إلى غياب الصفات المغناطيسيّة، وإظهار مقاومة للتآكل والإجهاد.[16][27] مثلاً، إنّ إضافة 50 جزء في المليون من البيريليوم إلى المغنسيوم يؤدّي إلى ازدياد ملحوظ في مقاومة الأكسدة وفي التقليل من الاشتعاليّة.[27] كما أنّ سبائك بيريليوم-ألومنيوم لها العديد من الميّزات الميكانيكيّة المهمّة.
تستخدم سبائك البيريليوم أيضاً نتيجة الجساءة المرنة في معدّات نظام الملاحة بالقصور الذاتي وفي الآليّات الداعمة للأنظمة البصرية.[24] استخدم البيريليوم في السابق كعامل تقسية في التجهيزات المستخدمة في إزالة الطلاء من على السفن.[58] من التطبيقات السابقة أيضاً للبيريليوم الاستخدام في صناعة مكابح الطائرات العسكريّة، نظراً لقساوته وارتفاع نقطة غليانه ولخواصّه الحراريّة، إلّا أنّه ولاعتبارات صحّية وبيئيّة فقد حدّ من استخدامه، واستبدل بمواد أخرى.[24]
تطبيقات مغناطيسيّة
كرة من البيريليوم كأحد مكوّتات البوصلة الدوّارة.
لا توجد هناك خصائص مغناطيسيّة للبيريليوم، بالتالي فإنّه يدخل في تركيب الأجهزة المستعملة في جوار أجهزة المغناط
توجد الخامات الرئيسيّة للبيريليوم وهي البيريل والبيرترانديت متوزّعة في كل من الأرجنتين والبرازيل والهند ومدغشقر والصين وروسيا والولايات المتحدة الأمريكية.[16] إنّ الاحتياطي العالمي الإجمالي من خامة البيريليوم يبلغ أكثر من 400 ألف طن.[16]
الاستخدامات :
نظراً لانخفاض العدد الذرّي للبيريليوم، فإنّ له امتصاص ضعيف جدّاً للأشعّة السينيّة، لذلك يستعمل في تصنيع نوافذ أنابيب الأشعّة السينيّة، حيث يعدّ هذا التطبيق من أهمّ استخدامات فلزّ البيريليوم.[16] يجب مراعاة استخدام نقاوة عالية من البيريليوم من أجل تجنّب حدوث تأثيرات على صورة الأشعّة الناتجة، كما تستخدم صفائح رقيقة من أجل هذا الغرض، والتي تسهم في التخفيف من الآثار الحراريّة الناتجة عن الأشعّة ذات الشدّة العالية والطاقة المنخفضة المميّزة لإشعاع المسرّعات الدورانيّة التزامنيّة. لا يقتصر الأمر على تصنيع النوافذ، حيث أنّ أنابيب الأشعّة في المسرّع الدوراني التزامني وحوامل العيّنات في مطيافيّة الأشعّة السينيّة المشتّتة للطاقة تصنع من البيريليوم.[24]
يعدّ البيريليوم شفّافاً أيضاً تجاه الجسيمات الأوّليّة عالية الطاقة، لذلك يستخدم في بناء خط الأشعّة حول منطقة التصادم، وذلك في مجال تجهيزات فيزياء الجسيمات مثل تجارب المكاشيف الأربع الرئيسيّة في مصادم الهدرونات الكبير.[50] إنّ انخفاض كثافة البيريليوم تسمح لنواتج الاصطدام أن تصل إلى المكشاف دون حدوث تآثرات كبيرة، كما أن جساءته تسمح بتطبيق تخلية (تفريغ) قوي داخل الأنبوب للتقليل من حدوث تآثر مع الغازات، بالإضافة إلى ثباتيّته الحراريّة، والتي تسمح بأداء المهام بشكل صحيح عند درجات حرارة تزيد بضع درجات عن الصفر المطلق، وإلى خصائصه المغناطيسيّة المعاكسة، والتي تمنع من حدوث تداخل مع أنظمة المغناطيس متعدّد الأقطاب المعقّدة، والتي تستخدم من أجل توجيه وتركيز فيض الجسيمات.[51]
تطبيقات ميكانيكيّة
بسبب جساءة وصلادة البيريليوم وذلك بالاقتران مع خفّة الوزن والثباتيّة الحراريّة في مجال واسع من درجة الحرارة، يدخل فلزّ البيريليوم في تركيب المكوّنات البنائيّة خفيفة الوزن في الصناعات العسكريّة والفضائيّة وذلك لتجهيز المعدّات في المركبات الجوّيّة عالية السرعة وفي الصواريخ الموجّهة والمركبات الفضائيّة والأقمار الاصطناعيّة. هناك العديد من الصواريخ ذات الوقود السائل والتي استخدم فيها البيريليوم النقي من أجل تصنيع فوّهة المحرّك الصاروخي.[52][53] لقد اقترح استعمال مسحوق البيريليوم نفسه كوقود للصواريخ، إلّا أنّ هذا الاقتراح لم ير النور في المجال التطبيقي.[16]
استعمل البيريليوم، وبشكل محدود، في صناعة هياكل الدرّاجات الهوائيّة، لكنّ ارتفاع سعرها حدّ من انتشارها.[54] بين عامي 1998 و 2000 قام فريق ماكلارين في سباقات فورمولا 1 باستخدام محرّكات مرسيدس-بنز ذات مكابس مصنوعة من سبيكة بيريليوم-ألومنيوم.[55] حُظر استعمال محرّكات ذات مكوّنات مصنوعة من البيريليوم بعد اعتراض تقدّم به فريق فيراري.[56]
مفتاح إنجليزي مصنوع من سبيكة نحاس-بيريليوم
إنّ مزج 2.0% من البيريليوم مع النحاس يعطي سبيكة تدعى نحاس-بيريليوم، والتي هي أقوى بست مرات من النحاس وحده.[57] تستخدم سبائك البيريليوم في العديد من التطبيقات بسبب الخصائص المحسّنة التي تضيفها، مثل المرونة والناقليّة الكهربائيّة والحراريّة المرتفعة والمتانة والصلادة، بالإضافة إلى غياب الصفات المغناطيسيّة، وإظهار مقاومة للتآكل والإجهاد.[16][27] مثلاً، إنّ إضافة 50 جزء في المليون من البيريليوم إلى المغنسيوم يؤدّي إلى ازدياد ملحوظ في مقاومة الأكسدة وفي التقليل من الاشتعاليّة.[27] كما أنّ سبائك بيريليوم-ألومنيوم لها العديد من الميّزات الميكانيكيّة المهمّة.
تستخدم سبائك البيريليوم أيضاً نتيجة الجساءة المرنة في معدّات نظام الملاحة بالقصور الذاتي وفي الآليّات الداعمة للأنظمة البصرية.[24] استخدم البيريليوم في السابق كعامل تقسية في التجهيزات المستخدمة في إزالة الطلاء من على السفن.[58] من التطبيقات السابقة أيضاً للبيريليوم الاستخدام في صناعة مكابح الطائرات العسكريّة، نظراً لقساوته وارتفاع نقطة غليانه ولخواصّه الحراريّة، إلّا أنّه ولاعتبارات صحّية وبيئيّة فقد حدّ من استخدامه، واستبدل بمواد أخرى.[24]
تطبيقات مغناطيسيّة
كرة من البيريليوم كأحد مكوّتات البوصلة الدوّارة.
لا توجد هناك خصائص مغناطيسيّة للبيريليوم، بالتالي فإنّه يدخل في تركيب الأجهزة المستعملة في جوار أجهزة المغناط
يس في تقنيّة التصوير بالرنين المغناطيسي.[59] في مجال الاتصالات، يدخل البيريليوم في تركيب الأدوات العاملة في مجال مغناطيسي مرتفع والمستخدمة في ضبط أجهزة كليسترون والصمّامات المغناطيسيّة الإلكترونيّة وصمام الموجة الراحلة وغيرها، والتي تستخدم من أجل توليد مستويات مرتفعة من الطاقة للمموجات الصغرية (الميكرويف) في أجهزة الإرسال.[60]
تطبيقات نوويّة
تستخدم صفائح أو رقائق من البيريليوم في تصميم الأسلحة النوويّة وذلك كطبقة خارجيّة أخيرة للبّ المصنوع من البلوتونيوم في المراحل الأوّليّة من القنبلة الهيدروجينيّة، حيث يوضع حول المادّة الانشطاريّة. تعدّ هذه الطبقات من البيريليوم دوافع جيّدة من أجل الانفجار الداخلي للنظير بلوتونيوم-239، كما أنّها عاكسات نيوترون جيّدة، كما هو الحال في المفاعلات النوويّة المهدّأة بالبيريليوم.[61]
يدخل البيريليوم في تركيب المصادر النيوترونيّة وذلك في بعض الأجهزة المستخدمة في المختبرات، حيث يحتاج إلى كمّيّة قليلة من النيوترونات، دون الحاجة إلى استعمال مفاعل نووي أو مولّد نيترونات عامل بواسطة معجّل جسيمات. لهذا الغرض، يقذف هدف من بيريليوم-9 بجسيمات ألفا عالية الطاقة صادرة عن نويدة مشعّة، حيث تتحوّل نواة البيريليوم إلى الكربون-12، ويتحرّر نيوترون. كانت أمثال مصادر النيوترونات المفعّلة بالبيريليوم مستخدمة في النسخ الأولى من القنابل النوويّة.[61] يمكن استخدام مصادر للنيوترونات على أساس من البيريليوم وذلك بقذفه بأشعّة غاما وذلك للتطبيقات المخبريّة.[62]
حزم وقود مستخدمة في مفاعل كندو، يدخل البيريليوم في تركيبها.
يستخدم البيريليوم أيضاً في المختبرات التي تبحث في موضوع الاندماج النووي مثل مختبر Joint European Torus في بريطانيا، وسيستخدم في المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي ITER في تركيب الأجهزة المواجهة للبلازما.[63] كما اقترح استعمال البيريليوم كمادّة تغطية لقضبان الوقود النووي، وذلك لتكامل خصائصه الميكانيكيّة والكيميائيّة والنوويّة.[24] يعدّ فلوريد البيريليوم أحد مكوّنات المزيج الملحي فلوريد ليثيوم بيريليوم (FLiBe)، والذي يستخدم كمحلّ ومهدّئ ومبرّد في العديد من تصاميم مفاعل الملح المنصهر.[64]
المرايا والبصريّات
إنّ للمرايا المصنوعة من البيريليوم تطبيقات لها أهمّيّة خاصّة، حيث تستعمل هذه المرايا، والتي لها ترتيب هندسي يشبه قرص العسل، في تركيب أقمار الأرصاد الجوّيّة، حيث أنّ انخفاض الوزن وطول العمر يلعب دوراً هامّاً. أعلن أنّه سينصب 18 قسم سداسي الأضلاع من البيريليوم من أجل مرايا مقراب جيمس ويب الفضائي.[65] هذه المرايا على المقراب ستعمل في درجات حرارة منخفضة جدّاً (33 كلفن)، لذا فإنّ صنعها من صفائح البيريليوم المكسوّة بالذهب سيمكنّها من تحمّل هذه الشروط القاسية بشكل أفضل من الزجاج.[66] ولتفس الأسباب المذكورة، فإن التجهيزات البصريّة في مقراب سبيتزر الفضائي مصنوعة بالكامل من البيريليوم.[67]
تستخدم مرايا البيريليوم الأصغر في بناء أنظمة التحكّم بإطلاق النار في التجهيزات العسكريّة، كما هو الحال في دبّابات ليوبارد 1 وليوبارد 2 القتاليّة الألمانيّة الصنع. في هذه الأنظمة تكون سرعة الحركة العالية جدّاً أمر مهم، وهذا يتطلّب استخدام مادّة خفيفة الوزن وصلادة عالية مثل البيريليوم. عادةً ما تكسى مرايا البيريليوم بطبقة صلبة من الطلي اللاكهربائي بالنيكل من إجل إضفاء صفات بصريّة إضافيّة. على الرغم من ذلك، يستغنى عن هذه الطبقة في الاستخدامات في تقنيّات التبريد العميق، وذلك لإمكانية حدوث عدم تطابق في التمدّد الحراري، ممّا يؤدّي إلى تشقّق هذه الطبقة.[24]
الصوتيّات
بسبب خفّة الوزن والصلادة فإنّ البيريليوم يستخدم في صناعة المواد الداخلة في تركيب المبدّلات عالية التواتر. لكنّ هذا التطبيق غير شائع الاستخدام، ولا تطبّق إلّا في التجهيزات الاحترافيّة مرتفعة الثمن، وفي مكبّرات الصوت الخارجيّة.[68][69][70][71][72]
تطبيقات نوويّة
تستخدم صفائح أو رقائق من البيريليوم في تصميم الأسلحة النوويّة وذلك كطبقة خارجيّة أخيرة للبّ المصنوع من البلوتونيوم في المراحل الأوّليّة من القنبلة الهيدروجينيّة، حيث يوضع حول المادّة الانشطاريّة. تعدّ هذه الطبقات من البيريليوم دوافع جيّدة من أجل الانفجار الداخلي للنظير بلوتونيوم-239، كما أنّها عاكسات نيوترون جيّدة، كما هو الحال في المفاعلات النوويّة المهدّأة بالبيريليوم.[61]
يدخل البيريليوم في تركيب المصادر النيوترونيّة وذلك في بعض الأجهزة المستخدمة في المختبرات، حيث يحتاج إلى كمّيّة قليلة من النيوترونات، دون الحاجة إلى استعمال مفاعل نووي أو مولّد نيترونات عامل بواسطة معجّل جسيمات. لهذا الغرض، يقذف هدف من بيريليوم-9 بجسيمات ألفا عالية الطاقة صادرة عن نويدة مشعّة، حيث تتحوّل نواة البيريليوم إلى الكربون-12، ويتحرّر نيوترون. كانت أمثال مصادر النيوترونات المفعّلة بالبيريليوم مستخدمة في النسخ الأولى من القنابل النوويّة.[61] يمكن استخدام مصادر للنيوترونات على أساس من البيريليوم وذلك بقذفه بأشعّة غاما وذلك للتطبيقات المخبريّة.[62]
حزم وقود مستخدمة في مفاعل كندو، يدخل البيريليوم في تركيبها.
يستخدم البيريليوم أيضاً في المختبرات التي تبحث في موضوع الاندماج النووي مثل مختبر Joint European Torus في بريطانيا، وسيستخدم في المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي ITER في تركيب الأجهزة المواجهة للبلازما.[63] كما اقترح استعمال البيريليوم كمادّة تغطية لقضبان الوقود النووي، وذلك لتكامل خصائصه الميكانيكيّة والكيميائيّة والنوويّة.[24] يعدّ فلوريد البيريليوم أحد مكوّنات المزيج الملحي فلوريد ليثيوم بيريليوم (FLiBe)، والذي يستخدم كمحلّ ومهدّئ ومبرّد في العديد من تصاميم مفاعل الملح المنصهر.[64]
المرايا والبصريّات
إنّ للمرايا المصنوعة من البيريليوم تطبيقات لها أهمّيّة خاصّة، حيث تستعمل هذه المرايا، والتي لها ترتيب هندسي يشبه قرص العسل، في تركيب أقمار الأرصاد الجوّيّة، حيث أنّ انخفاض الوزن وطول العمر يلعب دوراً هامّاً. أعلن أنّه سينصب 18 قسم سداسي الأضلاع من البيريليوم من أجل مرايا مقراب جيمس ويب الفضائي.[65] هذه المرايا على المقراب ستعمل في درجات حرارة منخفضة جدّاً (33 كلفن)، لذا فإنّ صنعها من صفائح البيريليوم المكسوّة بالذهب سيمكنّها من تحمّل هذه الشروط القاسية بشكل أفضل من الزجاج.[66] ولتفس الأسباب المذكورة، فإن التجهيزات البصريّة في مقراب سبيتزر الفضائي مصنوعة بالكامل من البيريليوم.[67]
تستخدم مرايا البيريليوم الأصغر في بناء أنظمة التحكّم بإطلاق النار في التجهيزات العسكريّة، كما هو الحال في دبّابات ليوبارد 1 وليوبارد 2 القتاليّة الألمانيّة الصنع. في هذه الأنظمة تكون سرعة الحركة العالية جدّاً أمر مهم، وهذا يتطلّب استخدام مادّة خفيفة الوزن وصلادة عالية مثل البيريليوم. عادةً ما تكسى مرايا البيريليوم بطبقة صلبة من الطلي اللاكهربائي بالنيكل من إجل إضفاء صفات بصريّة إضافيّة. على الرغم من ذلك، يستغنى عن هذه الطبقة في الاستخدامات في تقنيّات التبريد العميق، وذلك لإمكانية حدوث عدم تطابق في التمدّد الحراري، ممّا يؤدّي إلى تشقّق هذه الطبقة.[24]
الصوتيّات
بسبب خفّة الوزن والصلادة فإنّ البيريليوم يستخدم في صناعة المواد الداخلة في تركيب المبدّلات عالية التواتر. لكنّ هذا التطبيق غير شائع الاستخدام، ولا تطبّق إلّا في التجهيزات الاحترافيّة مرتفعة الثمن، وفي مكبّرات الصوت الخارجيّة.[68][69][70][71][72]
الإلكترونيّات
يعدّ البيريليوم عامل إشابة من النمط p في أشباه الموصلات، حيث يستخدم في العديد من المواد مثل زرنيخيد الغاليوم GaAs وزرنيخيد ألومنيوم غاليوم AlGaAs وزرنيخيد إنديوم غاليوم InGaAs وزرنيخيد ألومنيوم إنديوم InAlAs والتي تتشكّل بلّوراتها باستخدام تقنيّة تقيّل الحزمة الجزيئيّة (MBE).[73] يعدّ استخدام صفائح من البيريليوم دواعم بنائيّة ممتازة من أجل لوحات الدارات المطبوعة في تقانة التركيب السطحي. في التطبيقات الإلكترونيّة الحرجة، فإنّ البيريليوم يعمل أيضاً كمشتت حراري. يتطلّب هذا الاستخدام أن يكون معامل التمدّد الحراري ملائماً لركازة الألومينا والفايبرغلاس. إنّ التركيب بيريليوم-أكسيد البيريليوم (E-Material) مصمّم للتطبيقات الإلكترونيّة، ويتميّز بأن له خاصيّة إضافيّة وهي أنّ معامل التمدّد الحراري يمكن أن يفصّل ليطابق مواد ركازات عدّة.[24] إنّ أكسيد البيريليوم مفيد للعديد من التطبيقات التي تتطلّب وجود عازل كهربائي مع وجود ناقليّة حراريّة. من التطبيقات المقترحة لأكسيد البيريليوم الاستخدام من أجل زيادة الناقلية الحراريّة لحبيبات الوقود النووي من ثنائي أكسيد اليورانيوم.[74]
كانت مركّبات البيريليوم تستخدم في السابق في تصنيع مصابيح الفلوريسنت، إلّا أنّ المخاطر الصحيّة التي كان العمّال يتعرّضون لها حدّت من هذا التطبيق.[75]
يعدّ البيريليوم عامل إشابة من النمط p في أشباه الموصلات، حيث يستخدم في العديد من المواد مثل زرنيخيد الغاليوم GaAs وزرنيخيد ألومنيوم غاليوم AlGaAs وزرنيخيد إنديوم غاليوم InGaAs وزرنيخيد ألومنيوم إنديوم InAlAs والتي تتشكّل بلّوراتها باستخدام تقنيّة تقيّل الحزمة الجزيئيّة (MBE).[73] يعدّ استخدام صفائح من البيريليوم دواعم بنائيّة ممتازة من أجل لوحات الدارات المطبوعة في تقانة التركيب السطحي. في التطبيقات الإلكترونيّة الحرجة، فإنّ البيريليوم يعمل أيضاً كمشتت حراري. يتطلّب هذا الاستخدام أن يكون معامل التمدّد الحراري ملائماً لركازة الألومينا والفايبرغلاس. إنّ التركيب بيريليوم-أكسيد البيريليوم (E-Material) مصمّم للتطبيقات الإلكترونيّة، ويتميّز بأن له خاصيّة إضافيّة وهي أنّ معامل التمدّد الحراري يمكن أن يفصّل ليطابق مواد ركازات عدّة.[24] إنّ أكسيد البيريليوم مفيد للعديد من التطبيقات التي تتطلّب وجود عازل كهربائي مع وجود ناقليّة حراريّة. من التطبيقات المقترحة لأكسيد البيريليوم الاستخدام من أجل زيادة الناقلية الحراريّة لحبيبات الوقود النووي من ثنائي أكسيد اليورانيوم.[74]
كانت مركّبات البيريليوم تستخدم في السابق في تصنيع مصابيح الفلوريسنت، إلّا أنّ المخاطر الصحيّة التي كان العمّال يتعرّضون لها حدّت من هذا التطبيق.[75]