ماذا تسمى ذرات العنصر نفسه التي لها أعداد نيوترونات مختلفة

تسمى ذرات العنصر نفسه التي لها أعداد نيوترونات مختلفة

نظائر العناصر الالكترونية .

حين نتسأل عن ماذا تسمى ذرات العنصر نفسه التي لها أعداد نيوترونات مختلفة فيكون الجواب هو نظائر العناصر الالكترونية  فأن العناصر تتكون من عائلات تعرف بالنظائر، فالنظائر تعتبر أعضاء في عائلة عنصر لها ذات عدد البروتونات ولكن تختلف الأعداد من النيوترونات.

ما يحدد عدد البروتونات داخل النواة هو العدد الذري للعنصر داخل الجدول الدوري فعلى سبيل المثال ، يشتمل الكربون على ستة بروتونات وهو العدد الذري 6 ويتواجد الكربون بصورة طبيعية في ثلاثة نظائر هم: الكربون 12 ، الذي يشتمل على 6 نيوترونات زائد 6 بروتونات يساوي 12 ، والكربون 13 ، الذي يحتوي على 7 نيوترونات ، والكربون 14 الذي يشتمل على 8 النيوترونات، كل عنصر له عدده الخاص من النظائر.

يمكن أن تتسبب إضافة حتى نيوترون واحد إلى تغيير خصائص النظير بصورة كبيرة فيعتبر الكربون 12 مستقرًا ، مما يدل أنه لا يخضع أبدًا للاضمحلال الإشعاعي فالكربون 14 غير مستقر وخاضع للاضمحلال الإشعاعي بعمر نصف يبلغ قرابة 5730 سنة بمعنى أن هذا الاضمحلال فكمية الكربون -14 في جسم ما تعمل كساعة ، وتوضح عمر الجسم داخل عملية تعرف بـ”التأريخ الكربوني”.

تتمتع النظائر بخصائص مميزة، وهذه الخصائص تجعلها ذات فائدة في تطبيقات التشخيص والعلاج كما إنها هامة في الطب النووي ، واستكشاف النفط والغاز ، والبحوث الأساسية ، والأمن القومي.[1]

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للنظائر

الخواص الكيميائية

بشكل عام تكون الخصائص الكيميائية لنظائر أي عنصر متطابقة تقريبًا ولكن الاستثناء في هذه الحالة تأتي في نظائر الهيدروجين لأن عدد النيوترونات لها تأثير ضخم على حجم نواة ذرة الهيدروجين وحين نتحدث عن الخواص الكيميائية لنظائر عنصر محدد فإنها تكاد تكون متطابقة أو متشابهة، تُظهر النظائر المختلفة سلوكيات كيميائية متطابقة تقريبًا ولكن عندما يرتبط الأمر بالخصائص الفيزيائية للنظائر مثل الكتلة ، ونقطة الانصهار أو الغليان ، والكثافة ، ونقطة التجمد ، فكلها مختلفة.

الخصائص الفيزيائية

تختلف الخصائص الفيزيائية للنظائر بعنصر محدد عن بعضها البعض وهذا لأن الخصائص الفيزيائية لأي نظير تقوم على الكتلة وقد تختلف كتلة كل نظير لعنصر واحد عن بعضها البعض كما تُستخدم عمليات مثل التقطير التجزيئي والانتشار لفصل النظائر عن بعضها البعض ويتم الاستفادة من حقيقة أن النظائر لها خصائص فيزيائية متنوعة وتعتمد الخصائص الفيزيائية لأي نظير في الأغلب على كتلة كل نظير كما توفر لنا معرفة الاختلافات التمييز بين نظير وآخر.[2]

أنواع النظائر

أن أنواع النظائر إما مستقرة أو مشعة.

في الاغلب ما تسمى النظائر المشعة بالنظائر المشعة أو النويدات المشعة كما تُعرف النظائر التي لا تتحلل إشعاعيًا بالنظائر المستقرة أو النويدات المستقرة وبحسب النتائج فهناك قرابة 339 نويدات أو نظائر متاحة بشكل طبيعي على كوكب الأرض لهذا ، يقال أن 286 نويدات بدائية يعتقد أنها كانت متوفرة منذ أن تكون النظام الشمسي.

ما استخدامات النظائر

• يستعمل التأريخ الكربوني الكربون 14 ، وهو أحد نظائر الكربون وقد يوجد هذا النظير للكربون داخل الغلاف الجوي ككربون مشع وتساهم كمية الكربون 14 التي تم الحصول عليها بالحفريات علماء الحفريات على حساب عمر الحفريات.
• تعرف نظائر اليورانيوم باستعملاها في المفاعلات النووية كما يستعمل اليورانيوم 235 كوقود في المفاعلات النووية.
• كما تستعمل  النظائر المشعة للأمور الطبية وهي تستعمل للكشف عن الأورام والجلطات الدموية وما إلى هذا.
• الزرنيخ 74 هو من أحد نظائر الزرنيخ ، تستعمل لتحديد وجود الورم ومثله، يستعمل الصوديوم 24 للكشف عن جلطات الدم.
• يستعمل نظير الكوبالت (الكوبالت -60) للكربون في علاج السرطان.
• يساهم نظير اليود (اليود 131) للكربون في علاج تضخم الغدة الدرقية.[3]

أهم الحقائق عن النظائر

• كل العناصر لها نظائر.
• يوجد كما ذكرنا نوعان أساسيان من النظائر: المستقرة وغير المستقرة (المشعة).
• يوجد 254 نظيرًا ثابتًا معروفًا.
• كل النظائر الاصطناعية (المصنوعة بالمختبرات) غير مستقرة وبالتالي هي مشعة ويطلق عليها العلماء النظائر المشعة.
• يمكن أن تتواجد بعض العناصر فقط في صورة غير مستقرة وعلى سبيل المثال ، اليورانيوم.
• الهيدروجين يعتبر العنصر الوحيد الذي له نظائر بأسماء فريدة: الديوتيريوم للهيدروجين مع نيوترون واحد والتريتيوم للهيدروجين مع نيوترونين.

الفرق بين أيزوبارات والنظائر

اولاً النظائر:

النظير تعتبر هي تباين لعنصر له ذات العدد الذري ولكن رقم الكتلة مختلف، تشتمل مجموعة نظائر أي عنصر دوماً على ذات عدد البروتونات والإلكترونات وسوف يختلفون في عدد النيوترونات التي تحتفظ بها نواتهم الخاصة ومن الأمثلة على مجموعة النظائر الهيدروجين -1 (البروتيوم) ، والهيدروجين، -2 (الديوتيريوم) ، والهيدروجين -3 (التريتيوم).

ثانياً الأيزوبارات:

تعتبر الأيزوبارات هي أنواع كيميائية لها ذات العدد من النكليونات ولكن بأعداد ذرية مختلفة وهي ستختلف من جانب العدد الذري ، وعدد البروتونات ، وعدد الإلكترونات ، وعدد النيوترونات ولكن مع هذا، سيكون لهم دومًا ذات العدد من النيوكليونات ولهذا ، سيكون مجموع عدد البروتونات وعدد النيوترونات هو ذاته دائمًا في مجموعة من خطوط تساوي الضغط ومثال على مجموعة من الأيزوبار هو الكلور 40 والأرجون 40 والكبريت 40 والكالسيوم 40 والبوتاسيوم 40، وهذا يعني ببساطة أن النظائر تشتمل على ذات الأعداد الذرية ولكن بأعداد كتل مختلفة بينما تملك الأيزوبار ذات أعداد الكتلة لكن الأعداد الذرية مختلفة.[5]

أسئلة مهمة عن النظائر

1. من اكتشف النظائر؟

في عام 1913 ، خلال شرح جوانب النشاط الإشعاعي ، قدم فريدريك سودي مفهوم النظائر وقد اكتشف طومسون أول نظير مستقر في النيون.

2. لماذا توجد النظائر؟

قد تكون هناك أنواع مختلفة من ذرات عنصر كيميائي وقد يشار إلى هذه النظائر وهم لهم ذات عدد الإلكترونات من البروتونات ، ولكن أرقام نيوترونية مختلفة ومع هذا، فإن للنظائر أعداد كتل مختلفة ، لأن لها أعداد نيوترونية مختلفة.

3. ما هي النظائر الطبيعية؟

النظائر تعد ذرات ذات كتل مختلفة من ذات العنصر من خلال توافر أعداد مختلفة من النيوترونات في نواتهم يحصلون على هذه الكتل المختلفة ومع ذلك ، فهي من ذات النوع من الذرات ، لأن لها نفس عدد البروتونات في نواتها.

4. كيف هي النظائر مفيدة؟

تتمتع كل نظائر عنصر ما بذات السلوك الكيميائي ، لكن النظائر غير المستقرة يحدث لها تدهور تلقائي تنبعث منه إشعاعات وتصل إلى حالة مستقرة، يعد نشاط النظائر المشعة مفيدًا في حفظ الطعام ، وتحديد الأشياء الأثرية ، والتشخيص الطبي والعلاج.

5. ما الذي يسبب النظير؟

تعرف ذرات نفس العنصر نظائر بأعداد مختلفة من النيوترونات تشتمل على الكثير من العناصر على واحد أو أكثر من النظائر المشعة. هذه تسمى النظائر المشعة. نواتها غير مستقرة ، وتتحلل أو تنخفض ، وتنبعث منها إشعاعات.

6. ما هي تطبيقات النظائر؟

• أحد التطبيقات المهمة للنظائر هو تحديد التوقيع النظيري لعينات العنصر عبر تحليل النظائر. يتم ذلك بشكل عام من خلال عملية قياس الطيف الكتلي لنسبة النظائر.
• يمكن تحديد آلية التفاعل الكيميائي بمساعدة استبدال النظائر. يمكن قياس التغير في معدل التفاعل بناءً على تأثير النظائر الحركية.
• يمكن أيضًا استخدام النظائر لتحديد تركيز العديد من العناصر / المواد عن طريق التخفيف بالنظائر.

7. ما هي النظائر الثلاثة للهيدروجين؟

تم سرد نظائر الهيدروجين الثلاثة .

1. البروتيوم  يشتمل نظير الهيدروجين هذا على بروتون واحد ، وإلكترون واحد ، ولا يشتمل على نيوترونات.
2. الديوتيريوم  يشتمل نظير الهيدروجين هذا على 1 بروتون و 1 إلكترون و 1 نيوترون.
3. التريتيوم يشتمل نظير الهيدروجين هذا على 1 بروتون و 1 إلكترون و 2 نيوترون كما يمكن أيضًا ملاحظة أن نظير الهيدروجين هذا مشع.

ماريان ابونجم