جدول تناوبی periodic table

منگنز

منگنز ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی ، دارای نشان Mn و عدد اتمی 25 می‌باشد.

تاریخچـــــــــــه
منگنز از ماقبل تاریخ مورد استفاده بوده است. رنگهایی که از رنگدانه‌های دی‌اکسید منگنز ساخته شده‌اند، به 17000 سال پیش برمی‌گردند. مصریان و رومیان ، ازترکیبات این عنصر در شیشه‌سازی ، چه برای رنگ‌آمیزی آن و چه برای از بین بردن رنگ آن استفاده می‌کردند. منگنز که می‌توان آنرا در کانی‌های آهن یافت، توسط اسپارتها بکار می‌رفت. بعضی افراد بر این باورند که سختی استثنائی فولاد اسپارتان ، ناشی از تولید ناخواسته یک آلیاژ آهن – منگنز می‌باشد.

در قرن 17، ابتدا "Glauber" شیمیدان آلمانی ، یک معرف آزمایشگاهی سودمند به نام پرمنگنات را تولید نمود. تا اواسط قرن 18، از اکسید منگنز برای تولید کلر استفاده می‌شد. برای اولین بار" Scheele" شیمیدان سوئدی متوجه شد که منگنز یک عنصر است و همکارش "J. G. Gah" در سال 1774 با کاهش دی‌اکسید منگنز بوسیله کربن ، موفق به تهیه نوع خالص این عنصر گشت.

تقریبا" در آغاز قرن 19، دانشمندان استفاده از منگنز را در فولادسازی مورد بررسی قرار دادند که آن زمان ، حقوق انحصاری برای کاربردهای آن واگذار شد. در سال 1816 متوجه شدند، افزودن منگنز به آهن بدون تغییر درمیزان شکنندگی آن ، باعث استحکام بیشتر آهن می‌شود.

پیدایـــــــش
منابع زمینی منگنز ، بسیار زیاد اما بطور نامنظمی پراکنده شده‌اند؛ منابعی که در آریکا واقع شده‌اند، نامرغوب بوده و تهیه آن گران است. آفریقای جنوبی و اوکراین بیش از 80% منابع شناخته شده جهان را دارا هستند؛ آفریقای جنوبی بدون در نظر گرفتن چین و اوکراین بیش از 80% کل آنرا تولید می‌کند. منابع واردات آمریکا ( 2001- 1998) : سنگ معدن منگنز : گابن 70% ، آفریقای جنوبی 10% ، استرالـیا 9%، مکزیک 5% و سایر کشورها 6%. فرومنگنز : آفریقای جنوبی 47% ، فرانسه 22%، مکزیک 8%، استرالیا 8% و سایر کشورها 15%. منگنز موجود در کل واردات منگنز: آفریقای جنوبی 31% ، گابن 21%، استرالیا 13% ، مکزیک 8% و سایر کشورها 27%.

منگنز در بورکینوفاسو استخراج می‌شود. مقادیر بسیار زیادی منگنز در سختگاههای منگنز واقع در کف اقیانوسها وجود دارد. در سال 1970، تلاشهایی که برای یافتن روشهای عملی و اقتصادی بهره‌برداری از سختگاههای منگنز انجام می‌شد، متوقف گشت.

خصوصیات قابل توجه
منگنز ، مانند آهن ، فلزی خاکستری‌رنگ است. فلزی است سخت و بسیار شکننده که به‌سختی ذوب اما به‌راحتی اکسیده می‌شود. فلزمنگنز فقط پس از پردازش خاصی فرومغناطیس می‌گردد. کلی‌ترین حالتهای اکسیداسیون منگنز ، 6+ ، 4+ ، 3+ ،2+ و 7+ است، اگرچه حالتهای اکسیداسیون از 7+ تا 1+ مشاهده می‌شـود. ترکیبات منگنزی که درآنها منگنز دارای حالت اکسیداسیـــون 7+ می‌باشند، عاملهای اکسید کننده‌ای قوی هستند.

کاربردهــــــــــــا
منگنز به خاطر خصوصیات ثابت کنندگی گوگرد ، اکسیژن‌زدائی و آلیاژ سازی برای تولید آهن و فولاد ضروری است. فولادسازی ، ازجمله بخش تولید آهن آن ، بیشترین مقدار منگنز داخلی را نیاز دارد که اخیرا" بین 90% تا 85% مقدار مورد نیاز است. از بین کاربردهای مختلف دیگر آن ، منگنز بخش اصلی فرمولهای فولادضد زنگ ارزان قیمت و آلیاژهای آلومینیم پرکاربرد را تشکیل می‌دهد.

از اکسید منگنز ، در انواع پیلهای خشک جدید استفاده می‌شود. انتظار می‌رود ماهیت و سطح کلی کاربرد منگنز در آمریکا در آینده ای نزدیک تقریبا" یکسان باقی بماند. هیچ گونه فن‌آوری عملی برای جایگزینی مواد دیگر به جای منگنز یا استفاده از مقادیر داخلی و سایر ذخائر جهت خودکفایی آمریکا نسبـت به کانی منگنز سایر کشورها وجود ندارد.

نقش بیولوژیکی
منگنز ، ماده غذایی است که وجود آن به مقدار کم برای تمامی گونه‌های حیات ، ضروری می‌باشد. رده‌های آنزیمهایی که عوامل مشترک منگنز دارند، بسیار گسترده است و مثلا" شامل oxidoreductases transferases ، hydrolases ، lyases ، isomerases ، ligases ، lectins ، integrins می‌باشند. شاید آرژیناز ، دیسموتاس سوپر اکسید ، حاوی منگنز و سم دیفتری ، معروفترین پلی‌پپتیدهای منگنز باشند.

ترکیبات
پرمنگنات پتاسیم که آنرا بلورهای کاندی هم می‌نامند، به‌علت خصوصیات اکسیداسیون آن ، یک معرف آزمایشگاهی متداول است و بعنوان یک داروی محلی کاربرد دارد؛ ( مثلا" برای درمان بیماریهای ماهی ). دی‌اکسید منگنز در پیلهای خشک کاربرد داشته ، نیز می‌توان از آن برای کلر زدایی شیشه‌هایی که با مقادیر کمی آهن ، سبز رنگ شده‌اند، استفاده نمود. با ترکیبات منگنز ، می‌توان شیشه‌ها را ارغوانی کرد و عامل رنگ ارغوانی واقعی می‌باشد. علاوه بر این‌ها ، از دی‌اکسید منگنز برای تولید اکسیژن ، کلر و رنگهای سیاه جامد استفاده می‌گردد.

ایزوتوپهـــــــــا
منگنز بطور طبیعی دارای یک ایزوتوپ پایدار Mn-55 می‌باشد. 18 ایزوتوپ پرتوزاد هم برای این عنصر شناسایی شده است که پایدارترین آنها منگنز53 با نیمه عمر 7/3 میلیون سال ، منگنز-54 با نیمه عمر 312,3 روز و منگنز-52 با نیمه عمر 5,591 روز هستند. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو از نیمه عمری کمتر از 3 ساعت برخوردار بوده که نیمه عمر اکثر آنها کمتر از 1 دقیقه است. همچنین این عنصر دارای 3 meta states می‌باشد.

منگنز ، جزء عناصر گروه آهنی است که تصور می‌شود در ستارگان بزرگ ، اندکی قبل از انفجار ابراختر سنتز شده‌اند. منگنز-53 به شکل Cr-53 با نیمه عمر 3,7 میلیون سال فرسایش می‌یابد. منگنز-53 به‌علت نیمه عمر نسبتا" کوتاهش یک رادیونوکلید غیر فعال است. محتویات ایزوتوپی منگنز ، معمولا" با محتویات ایزوتوپی کروم ترکیب می‌شـــــــود که در isotope geology بکار می‌رود. نسبتهای ایزوتوپی منگنز – کروم شواهدی را که از آلومینیم 26 و پالادیم 107 برای تاریخ آغازین منظومه شمسی وجود دارد، تقویت می‌کند.

ایزوتوپهای منگنز از نظر وزن اتمی بین amu 46 تا amu 65 قرار دارند. حالت فروپاشی اولیه ، قبل از فراوان‌ترین ایزوتوپ پایدار ( Mn-55 ) جذب الکترون و حالت اولیه پس از آن بتا می‌باشد.

هشدارهــــــــــا
مقدار بیش از حد منگنز ، سمی است و به‌علت میزان مسمومیت‌زایی این عنصر تماس با گرده ، بخار و ترکیبات منگنز حتی برای زمانهای کوتاه نباید از حداکثـــر mg/m 35 فراتر رود.
محلولهای پرمنگنات اسیدی کلیه مواد معدنی را که با آنها در تماس هستند، ازبین خواهند برد و قادر به سوزاندن آنها می‌باشند.

شناخت محیط رشد ، منگنز
منگنز به‌میزان بسیار کمی مورد نیاز گیاه است و در صورت زیاد شدن میزان آن در خاک ، بر روی گیاه اثر مسموم کننده خواهد داشت. وجود منگنز برای بسیاری از اعمال گیاهی مانند فتوسنتز ، تنفس و تهیه کلروفیل ضروریست. علایم کمبود آن در گیاهان مختلف متفاوت می‌باشد. سوختگی کنار برگها و یا لکه‌های سوختگی میانه برگها ، همچنین کاهش رشد و گل‌دهی گیاه از نشانه‌های کمبود منگنز است و چون مانند آهن ، درون گیاه غیر قابل انتقال است، ابتدا برگهای جوان علایم کمبود را نشان می‌دهند، در واکنش‌های قلیایی در خاک تثبیت شده و با پایین آوردن واکنش خاک ، بیشتر قابل استفاده می‌گردد. در خاکهای خیلی اسیدی ممکن است به‌علت افزایش بیش از حد جذب آن در گیاه مسمومیت ایجاد شود. برای رفع کمبود منگنز از سولفات منگنز استفاده می‌شود که در خاکهای ایران بازده آن بسیار ناچیز است.

تکنتیوم

تکنتیوم ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که عدد اتمی آن ، 43 و نمادش Tc می‌باشد. یک فلز انتقالی خاکستری مایل به نقره‌ای رادیواکتیو و بلورین می‌باشد که در طبیعت یافت نمی‌شود. تکنتیوم یکی از محصولات ایجاد شده توسط شکاف هسته‌ای اورانیوم است و در مجسمه سازی کاربرد داشته و برای جلوگیری از خوردگی و فساد از آن استفاده می‌شود. خصوصیات شیمیایی این عنصر چیزی مابین رنیوم و منگنز می‌باشد.

تاریخچه
تکنتیوم ( که از واژه یونانی تکنتوس به معنی مصنوعی گرفته شده است ) در سال 1937 توسط "کارلو پرییر" کشف شد. محققان آن را در نمونه مولیبدن که "ارنست لارنس" برای آنها فرستاده بود، یافتند. این نمونه توسط هسته دوتریوم در دانشگاه برکلی کالیفرنیا بمباران شد که ایزوتوپ Tc-97 را در برداشت. تکنتیوم اولین عنصری بود که به‌صورت مصنوعی ساخته شد.

سالیان سال یک جای خالی در جدول تناوبی برای عنصر 43 وجود داشت. "دیمیتری مندلیف" پیش‌بینی کرد که این عنصر کشف نشده شبیه به منگنز می‌باشد و نام Ekamanganese را به آن داد. در سال 1925 به‌اشتباه گزارش داده شد که عنصر 43 کشف شده است. برای این عنصر نام masurium برگزیده شد. توسعه انرژی هسته‌ای در اواسط قرن بیستم اولین نمونه شناخته شده عنصر 43 را توسط واکنشهای هسته‌ای تولید کرد.

پیدایش
خصوصیات شیمیایی و فیزیکی این عنصر به محض اینکه در مقادیر میکروسکپی بدست آمد، بررسی شد و نتیجه‌گیری شد که این عنصر به‌صورت طبیعی در نقاط دیگر جهان نیز وجود دارد. برخی از ستاره‌های غول پیکر قرمز (از نوع S,M,N) نوعی خط انتشاری در طیف خود دارند که حاکی از وجود تکنتیوم می‌باشد. وجود این عنصر در این ستاره‌های قرمز ، فرضیه بوجود آمدن عناصر سنگین در ستارگان را بوجود آورد.

بعد از کشف این عنصر کاوشهایی در زمین برای یافتن این عنصر در منابع طبیعی صورت گرفت. در سال 1962 تکتنیوم 99 در مقادیر بسیار کم به‌عنوان محصول فوری شکاف هسته اورانیوم 238 در Pitchblende آفریقا شناسایی و تجزیه شد. این کشف توسط "B.T Kenna " و "P.K. Kuroda" صورت گرفت.

Tc-99 به‌صورت محصول جانبی از شکاف هسته‌ای اورانیوم در راکتورهای هسته‌ای تولید شده و با تجزیه شیمیایی از ضایعات راکتور بدست می‌آید.

خصوصیات قابل توجه
تکتینیوم ، یک فلز خاکستری مایل به نقره‌ای است که در هوای مرطوب به‌آرامی تیره می‌شود. در شرایط اکسیده شدن ، تکنتیوم به صورت یک یون Pertechnetate Tc-4 آزاد می‌شود. خواص شیمیایی این عنصر همانند رنیوم و منگنز میباشد. این عنصر در محلول Aqua Regia و اسید نیتریک و اسید سولفوریک غلیظ شده و حل می‌شود، ولی در اسید هیدروکلریک قابل حل شدن نیست. این عنصر به‌خوبی از خوردگی و زنگ زدن فلزات جلوگیری می‌کند و در دمای زیر 11K یک ابر رسانا می‌باشد.

از آنجا که این عنصر هیچگونه ایزوتوپ پایداری ندارد، بسیار غیر طبیعی بوده و در زمین کمیاب است. حالتهای اکسیداسیون طبیعی برای این عنصر +2 ، +4 ، +5 ، +6 و +7 می‌باشد.

کاربردها
تکتنیوم یکی از مواد قدرتمند جهت جلوگیری از زنگ زدگی است و همچنین منبع بسیار ارزشمندی از اشعه بتا می‌باشد. Ammonium Pertechnate NH4 TcO یک ماده مخصوص برای جلوگیری از خوردگی فولاد می‌باشد. پنج قسمت در هر یک میلیون قسمت KTcO4 در آب مقطر از فولاد کربنی نرم ، تا دمای ° 250 درجه محافظت می‌کند. این محافظت به‌دلیل ماهیت رادیواکتیو تکنتیوم به سیستمهای بسته محدود است.


Tcm 95 (توجه کنید که m نشان دهنده حالت متا است) با نیمه عمر 61 روز در مطالعات ردیاب رادیواکتیوی استفاده می‌شود.


Tcm-99با (نیمه عمر 6.01 ساعت) در بسیاری از آزمایشهای ایزوتوپهای پزشکی بدلیل نیمه عمر کوتاهش و انرژی گامای ساطع شده از آن استفاده می‌شود.


ترکیبات تکنتوم ارگانیک در طراحی استخوان استفاده می‌شود.


تکنتیوم یک ابر رسانای عالی در دمای 11 کلوین و کمتر می‌باشد.


تکنتیوم برای نگهدارندگان ORNL به قیمت $60 در هر گرم در دسترس است.
ایزوتوپها
تکتنیوم یکی از دو عنصری می‌باشد که هیچگونه ایزوتوپ پایدار ندارد. عنصر دیگر Promethium می‌باشد. پایدارترین ایزوتوپهای رادیواکتیو آن ، Tc-97 با نیمه عمر 2.6 میلیون سال و Tc-99 با نیمه عمر 211100 سال می‌باشند. بیست و دو ایزوتوپ رادیواکتیو دیگر با وزن اتمی) از 87.933amu تا 112.931amu وجود دارد. بیشتر این ایزوتوپها بجز Tc-93 که نیمه عمرش 2.75 ساعت و Tc-95 که نیمه عمرش 20 ساعت و Tc-96 که نیمه عمرش 4.6 روز است، بقیه نمیه عمری کمتر از یک ساعت دارند.

تعداد بیشماری حالت متا نیز برای این عنصر وجود دارد که Tcm-97 از با نمیه عمر 90.1 روز از همه آنها پایدارتر می‌باشند و بعد از آن Tcm-95 با نیمه عمر 61 روز و Tcm-99 با نیمه عمر 6.01 ساعت در مرتبه بعدی قرار می‌گیرند. حالت Decay اولیه بعد از ایزوتوپ پایدار Tc-98 ، الکترون گیری و حالت اولیه بعد از آن تششع بتا و نمونه ای از الکترون گیری در حالت اولیه دو decay از عنصر Tc-100 می‌باشد. محصول تجزیه اولیه قبل از Tc-98 عنصر مولیبدن و محصول بعد از آن Ruthenium می‌باشد؛ ( با این وجود ، محصول تجزیه اولیه Tc-100 عنصر Mo می‌باشد. )

هشدارها
ترکیباتی که شامل این عنصر می‌شوند، به‌ندرت مورد مواجهه قرار می‌گیرند و تنها در موارد عملی این اتفاق می‌افتند. این ترکیبات در طبیعت وجود ندارند. Tc-99 از مواد آلوده کننده می‌باشد و باید با دستکش با آن کار شود. تمامی ایزوتوپهای تکتنیوم بسیار رادیواکتیو و در نتیجه سمی می‌باشند. تکتنیوم هیچ نقش بیولوژیکی ندارد.

رنیوم

رنیوم ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن ، Re و عدد اتمی آن ، 75 می‌باشد. Rhenium یک فلز انتقالی و چند ظرفیتی است که رنگ نقره‌ای مایل به سفید داشته ، از فلزات سنگین و نادر است. این عنصر از نظر شیمیایی همانند منگنز بوده و در برخی آلیاژها بکار برده می‌شود. Rhenium به‌صورت یک محصول جانبی در پالایش مولیبدنوم بدست می‌آید و آلیاژ Rhenium-Molybdenum یک ابر رسانا می‌باشد. این عنصر آخرین عنصری است که در طبیعت بوجود می‌آید.

تاریخچه
Rhenium آخرین عنصر طبیعی بود که کشف شد. این عنصر در سال 1925 ، توسط "Wlater Noddack" و "Ida Tacke" و "Otto Berg" در آلمان کشف شد. آنها بیان کردند که توانسته‌اند عنصری را از پلاتین در معدن Columbite جدا کنند. آنها این عنصر را در Gadolinite و Molybdenite نیز یافتند. در سال 1928 آنها توانستند که یک گرم از این عنصر را از 660 کیلوگرم Molybdenite استخراج کنند.

فرایند استخراج این عنصر بسیار پیچیده و پر هزینه بود و به همین دلیل تولید آن تا اوایل سال 1950 که آلیاژهای Tungsten-Rhenium و Molybdenum-Rhenium آماده شد، به تعویق افتاد. از آنجا که این آلیاژها کاربردهای زیادی در صنعت داشتند، تقاضا برای تولید Rhenium را از معادن سنگ Porphyry و مس در Molybdenite افزایش داد.

پیدایش
Rhenium به‌صورت طبیعی و آزاد و یا حتی به‌صورت ترکیبی با گونه‌های طبیعی در طبیعت یافت نمی‌شود. این عنصر به مقدار 0.001 ppm در پوسته کره زمین وجود دارد. این عنصر به‌صورت تجاری از Molybdenum که در معادن سولفید مس وجود دارد، استخراج می‌شود. برخی معادن Molybdenum حدوداً %0.002 تا 02% Rhenium دارند. فلز این عنصر با کم کردن Ammonium perrhentate با هیدروژن در دمای بالا بدست می‌آید.

خصوصیات قابل توجه
Rhenium ، یک فلز درخشان و سفید مایل به نقره‌ای است که بالاترین نقطه ذوب را در میان همه عناصر به جز تنگستن و کربن دارد. این عنصر همچنین بعد از عناصر پلاتین ، ایریدیوم و اوسمیوم بالاترین چگالی را داراست. حالتهای اکسیداسیون آن ، عبارتند از: -1،+1،+2،+3،+4،+5،+6،+7 که حالتهای +7،+6،+4،+2 و -1 از بقیه بیشتر است.

حالت تجاری این عنصر به‌صورت پودر است. این عنصر با انجام عمل فشار در خلاء یا هوای هیدروژنی محکم می‌شود. این فرایند ، شکل فشرده ای از این عنصر بوجود می‌آورد که 90% چگالی فلز را داراست. این فلز هنگام حرارت دادن بسیار رسانا شده ، به‌راحتی خم شده ، به شکل مارپیچ و یا رول در می‌آید. آلیاژ Rhenium-Molybdenum بسیار رسانا (ابر رسانا) می‌باشند.

کاربردها
این عنصر ، در ساخت کاتالیزور Platinum-Rhenium که در ساخت بنزین سوپر و بدون سرب کاربرد دارد ، بکار می‌رود.
به‌صورت آلیاژ سنگین که قطعات مختلف موتور هواپیما کاربرد دارد.
به‌صورت Filament در طیف سنج جرمی و اندازه گیرهای یونی استفاده می شود.
به‌عنوان ماده اضافه شونده به تنگستن و آلیاژهای مولیبدنی برای دادن خواص مفید به آنها استفاده می‌شود.
کاتالیزورهای Rhenium در مقابل واکنشهای شیمیایی بسیار مقاوم بوده ، در واکنشهای هیدروژنی استفاده می‌شوند.
با توجه به خاصیت پایداری و خورده نشدنی ، به‌عنوان ماده مخصوص برای اتصالات الکترونیکی استفاده می‌شود.
از ترموکوپل‌هایی که آلیاژ Rhenium و Tungsten دارند برای اندازه گیری دماهای بالا تا 2200 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود.
از سیم Rhenium در ساخت لامپهای فلاش دوربین‌های عکاسی استفاده می‌شود.
ایزوتوپها
Rhenmium که به‌صورت طبیعی بوجود می آید یک ایزوتوپ پایدار و یک ایزوتوپ رادیواکتیوی دارد که از نیم عمر بالایی برخوردار است. برای این عنصر 26 ایزوتوپ ناپایدار دیگر شناخته شده است.

هشدارها
در خصوص سمی بودن Rhenium اطلاعات کمی وجود دارد. از این رو بهتر است که با این عنصر با احتیاط کار شود.

بوهریوم

بوهریوم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Bh و عدد اتمی 107 قرار دارد. بوهریوم عنصری مصنوعی است که پایدارترین ایزوتوپ) آن Bh-262 دارای ((نیمه عمر 102ms می‌باشد.

تاریخچه
این عنصر در سال 1976 بوسیله یک گروه روسی به رهبری "Y. Oganessian" در موسسه مشترک تحقیقات اتمی دوبنا تولید گردید. این شخص ایزوتوپ Bh-261 را با نیمه عمر ms1-2 بدست آورد ( اطلاعات بعدی نیمه عمر ms10 را ارائه می‌کند. ) این گروه با بمباران بیسموت 204 بوسیله هسته‌های سنگین کروم 54 موفق به انجام آن شدند.

در سال 1981 یک گروه آلمانی به رهبری "P. Armbruster" و "G. Mnzenberg" در Gesellschaft fr Schwerionenforschung ( موسسه تحقیقاتی روی یونهای سنگین) در Darmstadt ضمن تایید نتایج کسب شده بوسیله گروه روسی و تولید بوهریوم ، اینبار موفق به تولید بوهریوم بادوام تر Bh-262 شدند. آلمانیها به احترام "نیلز بوهر" فیزیکدان دانمارکی به نام nielsbohrioum را برای این عنصر پیشنهاد دادند. روسها هم این نام را برای عنصر 105 ( dubnium )پیشنهاد دادند.

مدتها بحث و جدل نامگذاری عناصر از 101 تا 109 وجود داشت، بنابراین IUPAC نام موقتunnilseptium را با نشان Uns برای این عنصر انتخاب کرد. کمیته ای از IUPAC در سال 1994 پیشنهاد نمود تا عنصر 107 بوهریوم نامیده شود. درحالیکه این نام با نام سایر عناصر و اشخاص مورد احترام مطابقت داشت ( تنها نام خانوادگی گرفته شده بود) ، افراد بسیاری به علت احتمال اشتباه آن با بورون با این نام مخالفت کردند، اما به رغم آن در سال 1997 نام بوهریوم برای عنصر 107 بصورت بین‌المللی رسمیت یافت.

آهن

آهن ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Fe و عدد اتمی 26 وجود دارد. آهن فلزی است که در گروه 8 و دوره 4 جدول تناوبی قرار دارد.

تاریخچـــــه
اولین نشانه‌های استفاده از آهن به زمان سومریان و مصریان بر می‌گردد که تقریبا" 4000 سال قبل از میلاد با آهن کشف شده از شهاب سنگها اقلام کوچکی مثل سر نیزه و زیور آلات می‌ساختند. از 2000 تا 3000 سال قبل از میلاد ، تعداد فزاینده ای از اشیاء ساخته شده با آهن مذاب ( فقدان نیکل ، این محصولات را از آهن شهاب سنگی متمایز می‌کند ) در بین‌النهرین ، آسیای صغیر و مصر به چشم می‌خورد؛ اما ظاهرا" تنها در تشریفات از آهن استفاده می‌شد و آهن فلزی گرانبها حتی باارزش‌تر از طلا به‌حساب می‌آمد.

بر اساس تعدادی از منابع آهن ، بعنوان یک محصول جانبی از تصفیه مس تولید می‌شد - مثل آهن اسفنجی – و بوسیله متالوژی آن زمان قابل تولید مجدد نبوده است. از 1600 تا 1200 قبل از میلاد در خاورمیانه بطور روز افزون از آین فلز استفاده می‌شد، اما جایگزین کابرد برنز در آن زمان نشد.


تبر آهنی متعلق به عصر آهن سوئد در گاتلند سوئد یافت شده است. از قرن 10 تا 12 در خاورمیانه یک جابجایی سریع در تبدیل ابزار و سلاحهای برنزی به آهنی صورت گرفت. عامل مهم در این جابجائی ، آغاز ناگهانی تکنولوژیهای پیشرفته کار با آهن نبود، بلکه عامل اصلی ، مختل شدن تامین قلع بود. این دوره جابجایی که در زمانهای مختلف و در نقاط مختلفی از جهان رخ داد، دوره ای از تمدن به نام عصر آهن را بوجود آورد.

همزمان با جایگزینی آهن به جای برنز ، فرآیند کربوریزاسیون کشف شد که بوسیله آن به آهن موجود در آن زمان ، کربن اضافه می‌کردند. آهن را بصورت اسفنجی که مخلوطی از آهن و سرباره به همراه مقداری کربن یا کاربید است، بازیافت کردند. سپس سرباره آنرا با چکش‌کاری جدا نموده وم حتوی کربن را اکسیده می‌کردند تا بدین طریق آهن نرم تولید کنند.

مردم خاور میانه دریافتند که با حرارت دادن طولانی مدت آهن نرم در لایه ای از ذغال و آب دادن آن در آب یا روغن می‌توان محصولی بسیار محکم‌تر بدست آورد. محصول حاصله که دارای سطح فولادی است، از برنزی که قبلا" کاربرد داشت محکمتر و مقاوم‌تر بود. در چین نیز اولین بار از آهن شهاب سنگی استفاده شد و اولین شواهد باستان شناسی برای اقلام ساخته شده با آهن نرم در شمال شرقی نزدیک Xinjiang مربوط به قرن 8 قبل از میلاد بدست آمده است. این وسایل از آهن نرم و با همان روش خاورمیانه و اروپا ساخته شده بودند و گمان می‌رفت که برای مردم غیر چینی هم ارسال می‌کردند.

در سالهای آخر پادشاهی سلسله ژو ( حدود 550 قبل از میلاد) به سبب پیشرفت زیاد تکنولوژی کوره ، قابلیت تولید آهن جدیدی بوجود آمد. ساخت کوره‌های بلندی که توانایی حرارتهای بالای k 1300 را داشت، موجب تولید آهن خام یا چدن توسط چینِی‌ها شد. اگر سنگ معدن آهن را با کربن k 1470-1420 حرارت دهیم، مایع مذابی بدست می‌آید که آلیاژی با 5/96% آهن و 5/53% کربن است. این محصول محکم را می‌توان به شکلهای ریز و ظریفی در آورد. اما برای استفاده ، بسیار شکننده می‌باشند، مگر آنکه بیشتر کربن آنرا از بین ببرند.

از زمان سلسله ژو به بعد اکثر تولیدات آهن در چین به شکل چدن است. با این همه آهن بعنوان یک محصول عادی که برای صدها سال مورد استفاده کشاورزان قرار گرفته است، باقی ماند و تا زمان سلسله شین ( حدود 221 قبل از میلاد ) عظمت چین را واقعا" تحت تاثیر قرار نداد.

توسعه چدن در اروپا عقب افتاد، چون کوره‌های ذوب در اروپا فقط توانایی k 1000 را داشت. در بخش زیادی از قرون وسطی در اروپای غربی آهن را همچنان با روش تبدیل آهن اسفنجی به آهن نرم بدست می‌آوردند. تعدادی از قالب‌گیریهای آهن در اروپا بین سالهای 1150 و 1350 بعد از میلاد در دو منطقه در سوئد به نامهای Lapphyttan و Vinarhyttan انجام شد.

دانشمندان می‌پندارند شاید این روش بعد از این دو مکان تا مغولستان آن سوی روسیه ادامه یافته باشد، اما دلیل محکمی برای اثبات این فرضیه وجود ندارد. تا اواخر قرن نوزدهم در هر رویدادی یک بازار برای کالاهای چدنی بوجود آمد، مانند درخواست برای گلوله‌های توپ چدنی.

در آغاز برای ذوب آهن از زغال چوب هم بعنوان منبع حرارتی و هم عامل کاهنده استفاده می‌شد. در قرن 18 در انگلستان تامین کنندگان چوب کم شدند و از زغال سنگ که یک سوخت فسیلی است، بعنوان منبع جانشین استفاده شد. این نوآوری بوسیلـــه Abraham Darby انرژی لازم برای انقلاب صنعتی را تامین نمود.

پیدایـــــــش
آهن یکی از رایج‌ترین عناصر زمین است که تقریبا" 5% پوسته زمین را تشکیل می‌دهد.
آهن از سنگ معدن هماتیت که عمدتا" Fe2O3 می‌باشد، استخراج می‌گردد. این فلز را بوسیله روش کاهش با کربن که عنصری واکنش‌‌پذیرتر است جدا می‌کنند. این عمل در کوره بلند در دمای تقریبا" 2000 درجه سانتی‌گراد انجام می‌پذیرد.

در سال 2000 ، تقریبا" 1100 میلیون تن سنگ معدن آهن با رشد ارزش تجاری تقریبا" 25 میلیارد دلار آمریکا استخراج شد. درحالیکه استخراج سنگ معدن آهن در 48 کشور صورت می‌گیرد، چین ، برزیل ، استرالیا ، روسیه و هند با تولید 70% سنگ آهن جهان پنج کشور بزرگ تولید کنندگان آن به‌حساب می‌آیند. برای تولید تقریبا" 572 میلیون تن آهن خام 1100 میلیون تن سنگ آهن مورد نیاز است.

خصوصیات قابل توجه
جرم یک اتم معمولی آهن 56 برابر جرم یک اتم معمولی هیدروژن می‌باشد. عقیده بر این است که آهن ، دهمین عنصر فراوان در جهان است. Fe مخفف واژه لاتین ferrum برای آهن می‌باشد. این فلز ، از سنگ معدن آهن استخراج می‌شود و به‌ندرت به حالت آزاد (عنصری) یافت می‌گردد.

برای تهیه آهن عنصری ، باید ناخالصیهای آن با روش کاهش شیمیایی از بین برود. آهن برای تولید فولاد بکار می‌رود که عنصر نیست، بلکه یک آلیاژ و مخلوطی است از فلزات متفاوت ( و تعدادی غیر فلز بخصوص کربن ). هسته اتمهای آهن دارای بیشترین نیروی همگیر در هر نوکلئون هستند بنابراین آهن با روش همجوشی ، سنگین‌ترین و با روش شکافت اتمی ، سبکترین عنصری است که بصورت گرمازایی تولید می‌شود.

وقتی یک ستاره که دارای جرم کافی می‌باشد چنین کاری انجام دهد، دیگر قادر به تولید انرژی در هسته‌اش نبوده و یک ابر اختر پدید می‌آید. آهن رایج‌ترین فلز در جهان به حساب می‌آید. الگوهای جهان شناختی با یک جهان باز پیش‌بینی زمانی را می‌کند که در نتیجه واکنشهای همجوشی و شکافت هسته ، همه چیز به آهن تبدیل خواهد شد!

کاربردهــــــــــا
کاربرد آهن از تمامی فلزات بیشتر است و 95 درصد فلزات تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد. قیمت ارزان و مقاومت بالای ترکیب آن استفاده از آنرا بخصوص در اتومبیلها ، بدنه کشتی‌های بزرگ و ساختمانها اجتناب ناپذیر می‌کند. فولاد معروف‌ترین آلیاژ آهن است و تعدادی از گونه‌های آهن به شرح زیر می‌باشد:



آهن خام که دارای 5%-4% کربن و مقادیر متفاوتی ناخالصی از قبیل گوگرد ، سیلیکون و فسفر است و اهمیت آن فقط به این علت است که در مرحله میانی مسیر سنگ آهن تا چدن و فولاد قرار دارد.


چدن ، شامل 5/3%-2% کربن و مقدار کمی منگنز می‌باشد. ناخالصی‌های موجود در آهن خام مثل گوگرد و فسفر که خصوصیات آنرا تحت تاثیر منفی قرار می‌دهد، در چدن تا حد قابل قبولی کاهش می‌یابند. نقطه ذوب چدن بین k 1470-1420 می‌باشد که از هر دو ترکیب اصلی آن کمتر است و آنرا به اولین محصول ذوب شده پس از گرم شدن همزمان کربن و آهن تبدیل می‌کند. چدن بسیار محکم ، سخت و شکننده می‌باشد. چدن مورد استفاده حتی چدن گرمای سفید موجب شکستن اجسام می‌شود.


فولاد کربن شامل 5/1% - 5/0% کربن و مقادیر کم منگنز ، گوگرد ، فسفر و سیلیکون است.


آهن ورزیده ( آهن نرم) دارای کمتر از 5/0% کربن می‌باشد و محصولی محکم و چکش‌خوار است، اما به اندازه آهن خام گدازپذیر نیست. حاوی مقادیر بسیار کمی کربن است ( چند دهم درصد). اگر یک لبه آن تیز شود، به‌سرعت تیزی خود را از دست می‌دهد.


فولادهای آلیاژ حاوی مقادیر متفاوتی کربن بعلاوه فلزات دیگر مانند کروم ، وانادیم ، مولیبدن ، نیکل ، تنگستن و ... می‌باشد.


اکسیدهای آهن برای ساخت ذخیره مغناطیسی در کامپیوتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها اغلب با ترکیبات دیگری مخلوط شده و خصوصیات مغناطیسی خود را بصورت محلول هم حفظ می‌کنند.
ترکیبات
معمولترین حالات اکسیداسیون آهن عبارتند از:



حالت فروس 2+Fe
حالت فریک 3+Fe
حالت فریل 4+Fe که با تعدادی آنزیم ( مثلا" پیروکسیدازها ) پایدار شده است.
آهن ( VI) هم معروف است (اگرچه کمیاب می‌باشد). درصورتیکه به شکل فرات پتاسیم باشد، ( K2FeO ) یک اکسید کننده انتخابی برای الکلهای نوع اول می‌باشد. این ماده جامد فقط در شرائط خلاء و ارغوانی تیره پایدار است، هم به صورت محلول سوزآور و هم بصورت یک ماده جامد.
کاربید آهن Fe3C به نام سمنتیت معروف است.
بیولـــــــوژی
آهن ، اتم اصلی مولکول هِم ( بخشی از گلبول قرمز) و بنابراین جزء ضروری تمامی هموپروتئین‌ها محسوب می‌شود. به همین علت ، وجود این عنصر در حیوانات حیاتی می‌باشد. همچنین آهن غیر آلی در زنجیره‌های آهن – گوگرد بسیاری از آنزیمها یافت می‌شود. باکتریها اغلب از آهن استفاده می‌کنند. وقتی بدن در حال مبارزه با یک عفونت باکتریایی است، برای عدم دستیابی باکتری به آهن ، این عنصر را پنهان می‌کند.

ایزوتوپها
آهن بطور طبیعی دارای چهار ایزوتوپ پایدار Fe-54 , Fe56 , Fe-57 , Fe-58 می‌باشد. فراوانی نسبی ایزوتوپهای آهن در طبیعت تقریبا" Fe-54 8/5% ، Fe-56 7/91%، Fe-57 2/2% و Fe-58 3/0% است.Fe-60 که نوکلید پرتوزای غیر فعال است، دارای نیمه عمر 5,1 (Myr) می‌باشد. بیشتر تلاش گذشته برای اندازه گیری ترکیبات ایزوتوپی آهن به‌علت فرآیندهایی که توام با نوکلئوسنتز ( مانند مطالعات شهاب سنگها ) و شکل‌گیری کانی‌ها هستند، حول محور تعیین انواع مختلف Fe-60 صورت گرفته است.

در وهله‌های مختلف ، شهاب سنگهای Semarkona و Chervony Kut می‌توان بین تمرکز Ni-nickel|60 ( محصول اخترچه Fe-60 ) و فراوانی ایزوتوپهای پایدار آهن ارتباطی یافت که دلیلی برای وجود آهن 60 در زمان شکل‌گیری منظومه شمسی می‌باشد. احتمالا" انرژی آزاد شده توسط فروپاشی آهن 60 به همراه انرژی رها شده بر اثر فروپاشی نوکلئید پرتوزای Al-26 ، در ذوب مجدد و تفکیک اخترچه‌های بعد از شکل‌گیری آنها 4,6 میلیارد سال پیش تاثیر داشته است. فراوانی Ni-60 موجود در مواد فرازمینی نیز ممکن است آگاهی بیشتری در مورد منشاء منظومه شمسی و تاریخ ابتدایی آن ارائه نماید.

در بین ایزوتوپهای پایدار فقط آهن 57 دارای اسپین اتمی است،(2/1-). به همین خاطر آهن 57 در شیمی و بیوشیمی بعنوان یک ایزوتوپ اسپینی دارای کاربرد است.

هشدارهـــــــــا
مصرف بیش از حد آهن خوراکی ایجاد مسمومیت می‌کند، چون مقدار زیاد آهن فروس با پروکسیدهای بدن واکنش کرده ، تولید بنیانهای آزاد می‌کند. وقتی مقدار آهن در بدن طبیعی است، مکانیسمهای ضد اکسیداسیون خود بدن قادر به کنترل این فرآیند می‌باشد. اگر مقدار آهن بیش از نرمال باشد، مقادیر غیرقابل کنترل بنیانهای آزاد بوجود می‌آید.

مقدار کشنده آهن برای یک کودک 2 ساله تقریبا" 3 گرم بوده و یک گرم آن مسمومیت جدی در پی خواهد داشت. گزارشهایی مبنی بر مسمومیت کودکان در اثر مصرف 10 تا 50 عدد قرص سولفات آهن در کوتاه مدت وجود دارد.مصرف بیش از حد آهن بر اثر خوردن غیر عمدی داروها عامل جدی مرگ و میر در کودکان است. افزایش غیرقابل کنترل آهن در بدن ، موجب بروز بیماری به نام hemochromatosis می‌گردد. آهن اضافی در کبد جمع شده ، موجب بیماری آهن زدگی siderosis و آسیبهای عضوی می‌شود. به همین دلیل افرادیکه کمبود آهن ندارند، نباید مکملهای آهن مصرف کنند.

اوسمیوم

اوسمیوم ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Os و عدد اتمی آن 76 می‌باشد. یک فلز انتقالی سخت و شکننده به رنگ آبی متمایل به خاکستری یا آبی مایل به سیاه از خانواده پلاتین می‌باشد. اوسمیوم اگر سخترین فلز نباشد یکی از سخترین فلزهاست که در بعضی آلیاژها همراه پلاتین و ایریدیوم استفاده می‌شود. اوسمیوم به صورت غیرترکیبی به صورت آلیاژ در سنگ معدن پلاتین یافت می‌شود و تترواکسید آن برای رنگی کردن بافتها ( در آزمایشگاهها ) و در انگشت نگاری استفاده می‌شود. آلیاژهای اوسمیوم در نوک خودکارهای ساچمه‌ای و نقاط تماس الکتریکی و مواردی که نیاز به دوام و سختی بالایی دارند، استفاده می‌شود.

تاریخچه
اوسمیوم که یونانی آن osme به معنی رایحه می‌باشد. در سال 1803 توسط "Smithson Tennant" در لندن به همراه ایریدیوم در کنار عمل حل پلاتین در تیزاب سلطانی ( Aqua Regia ) کشف شد.

پیدایش
این فلز انتقالی به صورت طبیعی در iridiosmium یک آلیاژ طبیعی ایریدیوم و اوسمیوم و در خاکهای رودخانه مملو از پلاتین ، در کوهای اورال و آمریکای شمالی و جنوبی یافت می‌شود. این فلز همچنین در سنگ معدنهای نیکل دار ، در منطقه Sudbury , Ontario به همراه دیگر فلزات گروه پلاتین یافت می‌شود. اگر چه فلزات پلاتین در این معادن کم است، حجم بالای سنگ معدن نیکل فراوری شده ، بازیافت این فلز را نظر اقتصادی با صرفه می‌سازد.

خصوصیات قابل توجه
اوسمیوم به شکل فلز بوده و درخشان در دمای بالا می‌باشد. این فلز بسیار شکننده بوده ، با چگالی بسیار زیاد به رنگهای آبی و سفید می‌باشد. اما ساخت این فلز به صورت غیر طبیعی بی‌نهایت دشوار می‌باشد. ساختن پودر اوسمیوم ساده‌تر می‌باشد، ولی پودر اوسمیوم وقتی در معرض هوا قرار بگیرد، تترواکسید اوسمیوم ( OsO4) را که ماده ای بسیار سمی است، شکل می‌دهد. اکسید آن همچنین یک ماده اکسید کننده قوی بوده و بوی شدیدی دارد و در دمای 130 درجه سلسیوس به جوش می‌آید.

اوسمیوم به خاطر چگالی بالای آن معمولا به عنوان سخترین فلز که حتی از ایریدیوم هم سختتر است، شناخته می‌شود. البته محاسبات در شبکه فضایی از محاسبات معمولی که چگالی kg/m3 22650 را به ایریدیوم و kg/m3 22661 را به اوسمیوم اختصاص می‌دهد، دقیقتر بوده و نتایج مورد اطمینانتری را ارائه می‌دهد. بنابراین در حال حاظر نمی‌توان یک مرز مشخصی را از نظر چگالی برای اوسمیوم و ایریدیوم قائل شد، چرا که آنها کاملا به هم نزدیک هستند.

این فلز در میان خانواده پلاتین بیشترین دمای ذوب و پایینترین فشار بخار را داراست. حالتهای اکسیداسیون معمولی اوسمیوم +4 و +3 می‌باشد، ولی حالتهای اکسیداسیون +1 تا +8 نیز مشاهده شده است.

کاربردها
از آنجا که اکسید این فلز بی‌نهایت سمی می‌باشد، به‌ندرت به‌صورت خالص از آن استفاده می‌شود و اغلب به صورت آلیاژ با دیگر فلزات در مواردی که نیاز به دوام بالا دارند، کاربرد دارد. آلیاژ اوسمیوم به همراه دیگر فلزات پلاتین بسیار سخت بوده و در مواردی که نیاز به آلیاژهای سخت دارند، مانند نوک خودکار ، سوزنهای گرامافون ، لوله ، محور ابزار ، لوازم گوناگون و اتصالات الکترونیک کاربرد دارد.

تترو اکسید اوسمیوم برای تشخیص اثرانگشت و رنگ کردن بافتهای چرب برای اسلایدهای میکروسکپی کاربرد دارد. آلیاژ 90% پلاتین و 10% اوسمیوم در کاشتهای جراحی مانند ضربان ساز و جایگزینی دریچه های ریوی استفاده می‌شود.

ترکیبات
تتروکسید اوسمیوم OsO4 ، از ترکیبات آن می‌باشد.

ایزوتوپها
اوسمیوم هفت ایزوتوپ طبیعی دارد که پنج تا از آنها پایدارند: Os-187، Os-188، Os-189، Os-190 و Os-192 که فراوان ترین آنها می‌باشد. Os-184 , Os-186 نیمه عمر زیادی داشته و برای اهداف کاربردی می‌توان آنها را ایزوتوپ پایدار در نظر گرفت. Os-187 دخترخوانده Rhenium -187 بوده که نیمه عمر آن 4.56 x 1010 می‌باشد و اغلب با نسبت Os-187/Os-186 اندازه گیری می‌شود. این نسبت ، همانند نسبت Re-187/Os-187 که همانند شهاب سنگ برای تعیین عمر زمین استفاده می‌شود. به هر حال مهمترین کاربرد قابل توجه اوسمیوم در تعیین تاریخ در ترکیب با ایریدیوم ، برای تجزیه و تحلیل لایه‌های کوارتز صدمه دیده ( Shocked Quartz ) در طول K-T boundary که به انقراض دایناسورها در 65 میلیون سال پیش انجامید، می‌باشد.

هشدارها
تتروکسید اوسمیوم بسیار سمی است. غبار اوسمیوم در هوا حتی به میزان کم 7-10 گرم بر متر مکعب باعث گرفتگی ریه و آسیب به پوست و چشم می‌شود.

هاسیم

هاسیم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Hs و عدد اتمی 108 می‌باشد. هاسیم ، عنصری مصنوعی است که پایدارترین ایزوتوپ آن Hs-265 دارای نیمه عمر 2ms می‌باشد.

تاریخچـــــــه
این عنصر برای اولین بار در سال 1984 بوسیله یک گروه تحقیقاتی به رهبری "Peter Armbruster" و نیز بوسیله "Gottfried Mnzenberg" در موسسه تحقیقاتی یونهای سنگین واقع در Darmstadt ساخته شد و آنها نام این عنصر را از نام لاتین استان Hessen آلمان که این موسسه در آن واقع است اقتباس کردند.

مدتها بر سر نام‌گذاری عناصر از 101 تا 109 اختلاف وجود داشت تا اینکه IUPAC کلمه unniloctium ( نشان Uno ) را بعنوان نامی موقت برای این عنصر انتخاب کرد. سال1994 کمیته ای از IUPAC نام عنصر 108 را هاهنیم پیشنهاد نمود. با این وجود در سال1997 نام هاسیم بصورت جهانی برای عنصر 108 اتخاذ شد.

کبالت

کبالت ، عنصر شیمیایی است که با نشان Co و عدد اتمی 27 در جدول تناوبی قرار دارد.

تاریخچه
کبالت و ترکیبات آن در دوران باستان شناخته شد که برای آبی کردن رنگ شیشه از آنها استفاده می‌کردند. "George Brand" به خاطر کشف کبالت شهرت یافت. تاریخ کشف این عنصر در منابع مختلف ، متفاوت است، اما این کشف بین سالهای 1730 و 1737 اتفاق افتاده است. او موفق به اثبات این نکته شد که منبع رنگ آبی شیشه‌ها کبالت است. قبلا" بیسموت همراه کبالت را عامل رنگ آبی شیشه‌ها می‌دانستند.

در خلال قرن نوزدهم ، کبالت آبی (80 -70% کبالت جهان ) در Blaafarvaerket در نروژ ، به رهبری صنعتگر پروسی "Benjamin Wegner" تولید شد. "John Livingood" و "Glenn Seaborg" در سال 1938 کبالت 60 را کشف کردند. کلمه کبالت از واژه آلمانی kobalt یا kobold ، به معنی روح شیطان گرفته شده است. این نام را کارگران معدن به‌علت سمی و دردسرساز بودن این عنصر برای آن انتخاب کردند. ( کبالت سایر عناصر معدن را آلوده و کم عیار می‌کرد. )

پیدایش
کبالت ، بصورت فلز آزاد وجود ندارد و عموما" به‌صورت سنگ معدن یافت می‌شود. کبالت معمولا" به‌تنهایی استخراج نمی‌شود و به‌عنوان محصول جانبی فعالیتهای استخراج مس و نیکل بدست می‌آید.



سنگ معدنهای اصلی کبالت عبارتند از: کبالتیت ، اریتریت ، گلائوکودوت و اسکوترودیت. عمده‌ترین تولید کنندگان کبالت در جهان ، چین ، زامبیا ، روسیه و استرالیا هستند.

ترکیبات
به‌علت وجود حالتهای اکسیداسیون مختلف ، تعداد زیادی از ترکیبات کبالت وجود دارد. هر دو اکسید در دمای پایین ، ضدفرومغناطیس می‌باشند؛ CaO ، Co3O4 .

خصوصیات قابل توجه
کبالت ، عنصر فرومغناطیس سختی است که دارای رنگ خاکستری براقی می‌‌باشد.دمای کوری آن ، K1388 با ممنتم بور 6/1 – 7/1 در هر اتم است. این عنصر اغلب با نیکل همراه است و هر دوی آنها از اجزای مشخص فلز شهاب سنگی می‌باشند. پستانداران ، نیازمند مقدار بسیار کمی از نمکهای کبالت هستند. کبالت 60 که ایزوتوپ رادیواکتیو و مصنوعی کبالت است، یک ردیاب رادیواکتیو مهم و عامل معالج سرطان به‌شمار می‌آید. نفوذ پذیری نسبی کبالت ، دو سوم آهن است. کبالت ، فلزی عموما" دارای مخلوطی از دو ساختار شکل بلورین fcc و hcp با دمای انتقال fcc --> hcp K722 می‌باشد. حالات اکسیداسیون عادی کبالت ، شامل 2+ و3+ است، گرچه 1+ نیز دیده شده است.

کاربردها
آلیاژهایی از قبیل :
آلیاژهای دیرگداز ، برای قطعات توربین گاز موتورهای هواپیما.
آلیاژهای مقاوم در مقابل فرسایش و آسیب بر اثر کارکرد بالا.
فولاد ، در سرعتهای بسیار زیاد.
کاربیدهای روکشدار ( فلزات سخت هم نامیده می‌شوند ) و ابزارهای الماسه.
آهن ربا و واسطه ضبط مغناطیسی ( ازقبیل نوار کاست و ویدئو ).
کاتالیزور برای مصرف در صنایع شیمیایی و نفتی.
در آبکاری الکتریکی برای ظاهر ، استحکام و مقاوت در برابر اکسیداسیون.
عامل خشک کننده در رنگها ، جوهر و براق‌کننده‌ها.
لایه زیرین در لعابهای چینی.
رنگدانه ( کبالت آبی و سبز ).
الکترودهای باطری.
تایرهای رادیال تسمه فولادی.
کبالت –60 بعنوان منبع اشعه گاما دارای چندین کاربرد است :
در پرتو درمانی ( رادیوتراپی ) بکار می‌رود.
در استرلیزه کردن غذاها با روش تابشی ( پاستوریزه کردن سرد ) بکار می‌رود.
در رادیوگرافی صنعتی به‌منظور تشخیص عیوب ساختاری قطعات فلزات بکار می‌رود.
کاربردهای پزشکی
کبالت 60 ( Co-60) ، فلزی رادیواکتیو است که در پرتودرمانی کاربرد دارد. کبالت 60 دو اشعه X و گاما با انرژیهای 1.17MeV و 1.33MeV تولید می‌کند. منبع کبالت 60 تقریبا" به قطر 2 سانتیمتر است که نتیجه آن ، تشکیل یک نیم سایه هندسی است که لبه میدان تشعشع را نامشخص می‌کند. از ویژگیهای بد این فلز ،‌ تولید مقدار کمی غبار رقیق است که باعث بروز مشکلاتی در حفاظت مقابل اشعه می‌گردد.

منبع کبالت 60 تقریبا" برای 5 سال مفید است، اما بعد از این مدت هم بسیار رادیواکتیو می‌باشد و بنابراین دستگاههای کبالت در جوامع غربی که لیناکس متداول است، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. اولین دستگاه کبالت 60 درمانی ( بمب کبالت ) برای اولین در کانادا ساخته شد و نیز برای اولین بار در همانجا مورد استفاده قرار گرفت. در واقع اولین دستگاه در مرکز سرطانی Saskatoon به نمایش در آمده است.

نقش بیولوژیک
مقادیر کم کبالت برای بسیاری از موجودات زنده از جمله انسان ، حیاتی است. وجـــــــــــــــــود 0.3 تا 0.13 قسمت در میلیون کبالت در خاک برای سلامتی حیوانات علف‌خوار مفید است. این عنصر ، جزء اصلی ویتامین کبالامین یا ویتامین B-12 می‌باشد.

ایزوتوپها
کبالت ، بصورت طبیعی دارای 1 ایزوتوپ پایدار ( 59- Co) می‌باشد.22 رادیوایزوتوپ نیز شناخته شده که پایدارترین آنها Co-60 با نیمه عمر 5,2714 سال ، CO-57 با نیمه عمر 271,79 روز ، Co-56 با نیمه عمر 77,27 روز و Co-58 با نیمه عمر 70,86 روز هستند. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو ، دارای نیمه عمری کمتر از 18 ساعت هستند که اکثریت آنها نیمه عمری کمتر از 1 ثانیه دارند. این عنصر همچنین دارای 4 حالت برانگیختگی است که تمامی آنها نیمه عمری کمتر از 15 دقیقه دارند.

ایزوتوپهای کبالت از نظر وزن اتمی ، بین 50amu و amu 73 قرار دارند. حالت فروپاشی اصلی قبل از فراوانترین ایزوتوپ پایدار 59-Co ، الکترون گیری و حالت اصلی بعد از آن کاهش بتا می‌باشد.محصول فروپاشی اصلی پیش از 59-Co ایزوتوپهای عنصر 26 (آهن) و محصولات اصلی بعد از آن ایزوتوپهای عنصر 28 (نیکل) می‌باشند.

هشدارهــــــــــا
فلز کبالت پودر شده ، خطر آتش سوزی به همراه دارد. بهتر است همه ترکیبات کبالت را سمی در نظر گرفت، مگر اینکه خلاف آن ثابـت شده باشد. احتمالا"بیشتر ترکیبات کبالت خیلی زهرآگین نیستند. کبالت 60 ، ارسال کننده اشعه گامای قوی است، لذا تماس با این نوع کبالت خطر ابتلا به سرطان را ایجاد می‌کند. بلع کبالت 60 منجر به ورود مقداری کبالت درون بافتهای بدن می‌شود که به‌کندی از بدن خارج می‌شود.

کبالت 60 در مقابله‌های اتمی ، عاملی خطرساز است، چون ارسالهای نوترونی مقداری از آهن را به این ایزوتوپ رادیواکتیو تبدیل می‌کند. بعضی طراحی‌های تسلیحات اتمی ، عمدا" به گونه ای می‌باشد که میزان کبالت 60 را که بعنوان ذرات رادیواکتیو پراکنده می‌شوند، افزایش دهند. گاهی اوقات آنها را بمب کثیف یا بمب کبالت می‌نامند. خطر در مواقع غیر از جنگ اتمی ، استفاده نادرست ( یا سرقت ) از واحدهای رادیوتراپاتیک پزشکی است.

ردیوم

ردیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن ، Rh و عدد اتمی آن 45 می‌باشد. ردیوم که از فلزات انتقالی سخت است، از گروه پلاتین بوده ، به رنگ سفید مایل به نقره‌ای می‌باشد. این عنصر در معادن پلاتین یافت شده ، در ساخت آلیاژها و کاتالیزورها با پلاتین بکار می‌رود.

تاریخچه
ردیوم در سال 1803 ، توسط "William Hyde Wollaston" بعد از کشف پالادیوم کشف شد. Wollaston کشف خود را با استفاده از پلاتین خام که احتمالا از آفریقای جنوبی بدست آورده بود، در کشور انگلستان انجام داد. در این فرایند ، وی ابتدا پلاتین را در محلول Aqua Regia حل کرد و بعد از آن ، اسید بدست آمده را با اضافه کردن هیدروکسید سدیم به آن خنثی کرد. سپس با اضافه کردن کلرید آمونیاک به آن ، پلاتین را ته‌نشین کرد. عنصر پالادیوم نیز در ضمن مجاورت با سیانید جیوه جدا شد. ماده باقی مانده یک ماده قرمز رنگ به نام نمک کلرید ردیوم بود و ردیوم نیز با عمل احیا توسط گاز هیدروژن جدا شد.

پیدایش
استخراج صنعتی این عنصر ، بسیار دشوار و پیچیده است، چرا که این فلز در معادن به‌صورت ترکیبی با فلزات دیگر مانند پالادیوم ، نقره ، پلاتین و طلا وجود دارد. این عنصر بیشتر در معادن پلاتین یافت می‌شود و به‌صورت یک فلز آزاد و بی‌اثر که به‌سختی گداخته می‌شود وجود دارد. منابع اصلی این عنصر در ساحل رودخانه‌های کوه‌های اورال ، شمال و جنوب آمریکا و همچنین معادن سولفید نیکل و مس در Sudbury ، Ontario است.

اگرچه مقدار آن در Sudbury بسیار ناچیز می‌باشد، ولی وجود معادن بسیار زیاد نیکل ، استخراج ردیوم را نیز به‌صرفه می‌کند. با این وجود ، تولید سالیانه این عنصر تنها 7 تا 8 تن است و معادن ردیوم بسیار اندکند.

خصوصیات قابل توجه
ردیوم که از فلزات بادوام است، به رنگ سفید مایل به نقره‌ای بوده ، از قابلیت انعکاسی بالایی برخوردار است. در هوا هنگامی که به‌آرامی خنک می‌شود، به Resquioxide تبدیل می‌شود، اما در دماهای بالاتر مجددا به حالت فلز در می‌آید. نقطه ذوب ردیوم در مقایسه با پلاتین بالاتر و چگالیش کمتر است. این عنصر توسط اسیدها خورده نمی‌شود و تنها در محلول Aqua Regia حل می‌شود.

کاربردها
اولین استفاده این عنصر ، کاربرد آن به عنوان آلیاژ برای محکم کردن پلاتین و پالادیوم است. این آلیاژها در کوره‌ها ، تزریق مواد مخصوص برای تولید رشته‌های شیشه‌ای اجزاء ترموکوپلها ، الکترودهای سیستم جرقه‌زنی هواپیماها و ظروف ضد حرارت آزمایشگاه‌ها کاربرد دارند.
بدلیل مقامت الکتریکی پایین آن و همچنین مقاومت در برابر خوردگی در ساخت مواد تماس الکتریکی کاربرد دارد.
ردیوم روکش شده که توسط عمل Electroplating یا تبخیر بدست می‌آید، بسیار محکم بوده ، در ساخت ابزار چشمی کاربرد دارد.
این عنصر در جواهرات نیز به‌عنوان عنصر تزئینی استفاده می‌شود.
این عنصر همچنین به مقدار زیاد به‌عنوان کاتالیزور در فرایندهای صنعتی گوناگون استفاده می‌شود. (برای نمونه این عنصر در سیستم کاتالیزوری Catalytic Converters خودروها استفاده می‌شود. )
ایزوتوپها
ردیومی که به‌صورت طبیعی بوجود می‌آید، تنها از یک ایزوتوپ تشکیل شده است. (Rh-103 ). پایدارترین ایزوتوپهای رادیواکتیوی ، Rh-101 با نیمه عمر 3.3 سال و Rh-102 با نیمه عمر 207 روز و Rh-99 با نیمه عمر 16.1 روز می‌باشند. بیست ایزوتوپ رادیواکتیوی دیگر نیز برای این عنصر شناخته شده است که وزن اتمی آنها از 92.926 (Rh-93) تا 116.925(Rh-20.8) در واحد amu گسترده شده است.

بیشتر آنها بجز Rh-100 که نیمه عمرش 20.8 ساعت و Rh-105 که نیمه عمرش 35.36 ساعت است، بقیه نیمه عمری کمتر از یک ساعت دارند. برای این عنصر تعداد بی‌شماری Meta State نیز وجود دارد که پایدارترین آنها Rhm-102 با نیمه عمر 2.9 سال و Rhm-101 با نیمه عمر 4.3 روز می‌باشند. حالت Decay اولیه قبل از ایزوتوپ پایدار Rh-103 الکترون گیری و حالت اولیه بعد از آن Beta Emission است. محصول Decay اولیه قبل از Rh-103 عنصر Ruthenium و محصول اولیه بعد از آن پالادیوم می‌باشد.

هشدارها
ترکیباتی که حاوی Rhodium می‌باشند، به‌ندرت در دسترس انسانها قرار میگیرد، ولی به هر حال آنها به‌شدت سمی و سرطان‌زا هستند. ترکیبات ردیوم پوست انسان را به‌شدت لکه‌دار کرده و می‌سوزاند. این عنصر هنچگونه نقش بیولوژیکی در زندگی انسانها ندارد.

ایریدیم

ایریدیم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که دارای نشان Ir و عدد اتمی 77 می‌باشد. ایریدیم عنصری سنگین ، بسیار سخت ، شکننده و فلز واسطه سفید رنگ از خانواده پلاتین می‌باشد که در آلیاژهای بسیار محکم که تحمل حرارتهای بالا را دارد، بکار می‌رود. این عنصر در آلیاژهای طبیعی با پلاتین و اسمیم وجود دارد.

ایریدیم چون مقاوم‌ترین عنصر در برابر فرسایش بوده ، نیز به‌علت ارتباط آن با انقراض دایناسورها از اهمیت خاصی برخوردار است. این عنصر در دستگاههای پُرحرارت ، اتصالات برقی و بعنوان عامل سخت‌کننده برای پلاتین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچــــــــه
ایریدیم را ( واژه لاتین iris به معنی رنگین کمان ) "Smithson Tennant" سال 1803 در لندن به همراه اسمیم در پس‌مانده تیره رنگ پلاتین خام محلول در تیزاب سلطانی ( مخلوط هیدروکلریک و اسید نیتریک کشف نمود. نام این عنصر از نام لاتین واژه رنگین‌کمان اقتباس شده ، چون نمکهای آن بسیار رنگارنگ هستند.

بنا بود در پاریس میله متر استاندارد از این فلز ساخته شود که آلیاژی 90% پلاتین و 10% ایریدیم است. در سال 1960 ، نوار اندازه‌گیری پاریس ، جایگزین تعریف واحد پایه درازا شد؛ ( به کریپتون مراجعه کنید ). حادثه KT ( انقراض دوران سوم و کرتاسه ) که مرز زمانی بین دوران کرتاسه و دوران سوم زمین شناسی را مشخص می‌کند، بوسیله لایه نازک ایریدیم شناسایی شد.

به عقیده بسیاری از دانشمندان از جمله Luis Alvarez از برکلی کالیفرنیا ، این ایریدیم منشاء فرا زمینی دارد و به یک اخترچه یا ستاره دنباله‌دار منتسب می‌شود که احتمالا" نزدیک جایی که امروزه شبه جزیره یوکاتان نامیده می‌شود، سقوط کرده است. با اینهمه دانشمندان دیگری از جمله M. McLean از موسسه پلی تکنیک ویرجینیا معتقدند که ایریدیم منشا آتشفشانی دارد. هسته زمین غنی از اریدیم می‌باشد و بعنوان مثال Piton de la Fournaise در R鵮ion امروزه همچنان ایریدیم آزاد می‌کند.

پیدایــــــــــش
ایریدیم در طبیعت بصورت غیر ترکیب با پلاتین و سایر فلزات گروه پلاتین در ذخائر آبرفتی یافت می‌شود. آلیاژهای طبیعی این عنصر شامل Osmiridium و Iridiosmium است که هر دوی آنها مخلوطی از ایریدیم و اسمیم می‌باشند. ایریدیم بصورت تجاری بعنوان محصول فرعی از استخراج و پردازش نیکل بازیافت می‌شود.

خصوصیات قابل توجه
ایریدیم که فلزی از خانواده پلاتین می‌باشد، مانند پلاتین سفید رنگ است، اما اثری از زرد کم رنگ در آن وجود دارد. به‌سبب سختی و شکنندگی بسیار زیاد این عنصر ، برش ، شکل دادن و کار با آن دشوار است. ایریدیم مقاوم‌ترین فلز شناخته شده در مقابل فرسایش به‌حساب می‌آید.

ایریدیم تحت تاثیر هیچ اسید یا تیزاب سلطانی ( آمیزه ای از اسید نیتریک و اسید هیدروکلریک ) قرار نمی‌گیرد، ولی مورد حمله نمکهای مذاب مثل NaCl و NaCN قرار می‌گیرد. چگالی این عنصر تنها کمی از اسمیم که سنگین‌ترین عنصر شناخته شده به‌حساب می‌آید، کمتر است. بنابراین احتمالا" محاسبه چگالی از روی شبکه فضائی ، نسبت به اندازه گیری واقعی ، اطلاعات دقیق‌تری در مورد این عناصر ارائه می‌کند و چگالی 22650 را برای ایریدیم در مقابل 22661 برای اسمیم تعیین می‌کند. لذا انتخاب قطعی بین این دو در حال حاضر ممکن نمی‌باشد. ولی دستیابی به آن بسیار نزدیک است.

کاربردهـــــــــا
اصلی‌ترین مورد استفاده اریدیم بعنوان عامل سخت‌کننده در آلیاژهای پلاتین است.
برای ساخت دیگ کوره و وسایلی که به دمای بالا نیاز دارند.
اتصالات برقی ( بارزترین نمونه آنها شمعهای اتومبیل Pt/Lr است. )
آلیاژهای اسمیم/ایریدیم در نوک خودکارها و قطب نماها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
زمانی ایریدیم بصورت آلیاژ با پلاتین در سوراخهای مخزن توپهای سنگین و به حالت پودری ( ایریدیم سیاه ) برای سیاه رنگ کردن(چینی بکار می‌رفت.
ایزوتوپهـــــــا
ایریدیم دارای ایزوتوپهای طبیعی و تعداد زیادی رادیوایزوتوپ می‌باشد که پایدارترین آنها Ir-192 دارای نیمه عمر 73,83 روز است. Ir-192 بصورت پلاتین متلاشی می‌شود، در صورتیکه بیشتر رادیوایزوتوپهای دیگر به شکل اسمیـــم فروپـاش می‌شوند.