لماذا كتلته الذرية بهذا التباين؟
للرصاص أربعة نظائر مستقرة: 204 و206 و207 و208. والغريب من أين تأتي ثلاثة منها.
فالرصاص 204 بدئي: موجود منذ تكوّن المجموعة الشمسية. أما الثلاثة الأخرى فهي إشعاعية المنشأ، أي نواتج نهائية لسلاسل اضمحلال.
يورانيوم 238 → ... → رصاص 206
يورانيوم 235 → ... → رصاص 207
ثوريوم 232 → ... → رصاص 208وتمرّ كل سلسلة باثنتي عشرة مرحلة تقريبًا وتنتهي حين تبلغ نواة مستقرة، وهي في الحالات الثلاث رصاص.
والنتيجة أن التركيب النظائري لعينة يتوقف على التاريخ الجيولوجي لصخرها. فالغالينا المتكوّنة قرب معادن يورانيوم تراكم رصاصًا 206؛ والمرتبطة بالثوريوم تراكم رصاصًا 208.
وتنشر IUPAC مجالًا من 206.14 إلى 207.94 وحدة، وهو الأوسع بالقيمة المطلقة في الجدول الدوري كله.
ولذلك التباين استعمال باهر. فقد استعمله كلير باترسون عام 1956 لتحديد عمر الأرض بقياس النسب النظائرية للرصاص في نيزك كانيون ديابلو. فحصل على 4550 مليون سنة، وهو الرقم المعتمد إلى اليوم.
لماذا هو آخر عنصر مستقر؟
بسبب بنية النواة. فكما تنتظم الإلكترونات في أغلفة تنتظم البروتونات والنيوترونات كذلك، وثمة أعداد تكمل غلافًا: 2 و8 و20 و28 و50 و82 و126. وتسمى الأعداد السحرية.
والنواة ذات العدد السحري من البروتونات أو النيوترونات مترابطة على نحو خاص. والرصاص 208 فيه 82 بروتونًا و126 نيوترونًا: فهو سحري مضاعف، وأثقل نواة مستقرة موجودة.
وابتداءً من ذلك يفوق التنافر الكهرساكن بين ذلك العدد من البروتونات ما تستطيع القوة النووية الشديدة تعويضه، فتصير العناصر كلها مشعّة.
⚠️ وقد عُدّ البزموت، وهو العنصر 83، مستقرًّا قرنين تقريبًا. وفي 2003 قيس اضمحلاله ألفا: فعمر نصفه نحو 2 × 10¹⁹ سنة، أي مليار ضعف عمر الكون. فهو مشعّ بالتعريف ومستقر لكل الأغراض العملية.
وذلك الاستقرار النووي يفسّر أيضًا لماذا تنتهي السلاسل الإشعاعية حيث تنتهي. فالرصاص قاع البئر.
لماذا استُعمل كثيرًا رغم معرفة سمّيته؟
لأنه سهل التشغيل. فهو ينصهر عند 327 °م، وهي حرارة تبلغها نار موقدة جيدًا. وهو طريّ، يُقولب ويُدرفل ويُلحم بلا عناء. ويقاوم التآكل بتكوين طبقة كربونات قاعدية.
وقد استعمله الرومان في أنابيب الماء — وكلمة plumbing في الإنجليزية من plumbum —، وفي أواني المائدة، وفي مستحضرات التجميل، ومحلّيًا: فخلات الرصاص حلوة المذاق وكانت تُضاف إلى النبيذ.
وكانت السمّية معروفة. فقد كتب فيتروفيوس، في القرن الأول قبل عصرنا، أن الماء المنقول في أنابيب فخارية أصحّ من المنقول في الرصاص، ولاحظ شحوب عمال المصاهر.
وسبب استمرار استعماله هو السبب المعتاد: كان ينجح، وكان رخيصًا، وكان الضرر بطيئًا منتشرًا.
وضاعف القرن العشرون التعرّض. فقد نشر رابع إيثيل الرصاص في البنزين، المُدخَل عام 1923، الرصاص في جوّ الكوكب كله. وترك الطلاء الرصاصي بقايا في ملايين المساكن. وأضافت لحامات علب الحفظ وأنابيب المنازل مزيدًا.
كيف أُخرج من البنزين؟
بفضل جيوكيميائي كان يبحث عن شيء آخر.
فقد كان كلير باترسون يحاول تأريخ الأرض ويحتاج إلى قياس الرصاص بدقة قصوى. فوجد عيّناته ملوثة برصاص بيئي بكميات تجعل التحليل مستحيلًا. فاضطر إلى ابتكار الغرفة النظيفة الحديثة ليتمكن من العمل.
وعند بحثه في أصل ذلك التلوث قارن لبّات جليدية من غرينلاند من حقب مختلفة. فوجد أن الرصاص الجوّي تضاعف أكثر من مئتي مرة منذ بداية العصر الصناعي، وأن أحدّ الارتفاعات يتزامن مع إدخال البنزين المرصص.
ونشر النتائج عام 1965. فردّت الصناعة الكيميائية بضغط مؤسسي، وتمويل دراسات مضادة، وهجوم على مصداقيته؛ وخسر باترسون عقود بحث.
لكن الدليل فرض نفسه في النهاية. فبدأت الولايات المتحدة بسحب الرصاص عام 1975 وحظرته عام 1996. وكان آخر بلد يتخلى عنه الجزائر، في تموز 2021.
⚠️ وكان الأثر قابلًا للقياس وسريعًا. فقد هبط متوسط تركيز الرصاص في دم الأطفال الأمريكيين بأكثر من 90 % بين 1976 و1999. وقد ربطت دراسات عدة التعرض للرصاص في الطفولة بتطور معدلات الجريمة العنيفة بعد عقدين، وإن كانت السببية لا تزال موضع نقاش.
فيمَ لا يزال يُستعمل؟
الاستعمال المهيمن، بأكثر من ثلاثة أرباع الاستهلاك، هو بطاريات الرصاص الحمضية.
وهي تقنية من 1859 لا تزال قائمة لأنها تفعل ما لا تفعله سواها: تسليم تيار كبير دفعة واحدة بكلفة منخفضة. فتشغيل محرك يقتضي مئات الأمبيرات لثوانٍ، وبطارية الرصاص تفعل ذلك جيدًا ورخيصًا.
وإعادة تدويرها استثنائية أيضًا. فأكثر من 95 % من رصاص البطاريات يُستعاد في كثير من البلدان، وهو من أعلى المواد نسبةَ إعادة تدوير في العالم.
ويُستعمل أيضًا درعًا أمام الإشعاع المؤيّن، لأن كثافته العالية وعدده الذري الكبير يجعلانه بالغ النجاعة في امتصاص الأشعة السينية وغاما. فمآزر التصوير الشعاعي وحاويات المواد المشعّة من رصاص.
وفي الأثقال الموازنة والصابورة والذخيرة تكون كثافته هي الخاصة المطلوبة، وإن قُيّدت ذخيرة الصيد الرصاصية في بلدان كثيرة بسبب تسمم الطيور المائية.
أما الاستعمالات التي كانت تعني تماسًّا بشريًّا — أنابيب الماء، والطلاء، والبنزين، ولحام الأغذية، ومستحضرات التجميل — فقد اختفت من تنظيمات معظم البلدان، وإن بقيت بقاياها في مبانٍ قديمة وفي تربة حضرية.