ما هي النظائر
ما هي النظائر
تُعرَّف النظائر على أنها ذرات عنصر معين لها نفس العدد الذري ولكن عدد كتلة مختلف. كلاهما لهما نفس العدد الذري ، وهو ستة بروتونات.12ج و 13ج) أولهم (12ج) الذي يحمل ستة نيوترونات ، والثاني (13ج) يحتوي على سبعة نيوترونات ، ويذكر أنه من بين جميع العناصر الموجودة في الجدول الدوري هناك واحد وعشرون عنصرًا نقيًا فقط ، وهو المقصود بالعنصر الذي لا يتكون أكثر من نوكليد ، ومن بين هذه العناصر النقية. العناصر نذكر ما يلي:
ألمنيوم (Al).
اللوز (ثنائي).
كوبالت (كو).
اليود (أنا).
البريليوم (كن).
ذهب (Au).
المنغنيز (مينيسوتا).
للفوسفور (P).
الروديوم (Rh).
الثوليوم (تم).
تعريف النظائر المشعة
تُعرَّف النظائر المشعة أو النظائر غير المستقرة بأنها ذرات تحتوي على مزيج غير مستقر من البروتونات والنيوترونات ، أو التي تحتوي في نواتها على فائض من الطاقة ، وهو ما يحدث عندما يكون عدد النيوترونات في الذرة قليلًا جدًا أو كبيرًا جدًا ، لذلك تميل الذرة يتفكك ويصبح غير مستقر يذكر أن النظائر المختلفة لنفس العنصر تحتوي على نفس عدد البروتونات في نواتها الذرية ، ولكن تحتوي على أعداد مختلفة من النيوترونات.
أنواع النظائر المشعة
تنقسم النظائر المشعة إلى نوعين على النحو التالي:
النظائر المشعة الطبيعية
هي النظائر الموجودة في الطبيعة ، والتي تنتج عن خلق الكون لتفاعل جسيمات الغلاف الجوي مع الأشعة الكونية ، وعلى الرغم من توفر آلاف الأنواع من النظائر المشعة ، إلا أنه لا يوجد سوى أقل من مائة نوع في الطبيعة ، وتتميز هذه العناصر بنصف عمرها الطويل ، وبعضها يبلغ من العمر مليارات السنين ، ويقال أن النظائر المشعة الطبيعية تظل في حالة انقسام مستمر نتيجة انبعاث أشعة جاما أو بيتا أو ألفا. وأشهر أنواع النظائر الطبيعية هي الثوريوم واليورانيوم 235 ، لكن هذه النظائر لا تستحوذ على اهتمام الإنسان في المجالات الطبية أو العلمية نتيجة ارتفاع تكلفة دراستها والتنقيب عنها.
النظائر المشعة الصناعية
النظائر المشعة الصناعية هي تلك المسرعات والمفاعلات النووية التي يصنعها الإنسان للحصول على الطاقة النووية أو لإجراء الدراسات العلمية ، حيث تعمل جميع مسرعات الجسيمات والمفاعلات النووية والمولدات ذات النظائر المشعة المعروفة باسم السيكلوترونات على إنتاج النويدات المشعة ، وهي مفيدة للإنسان في كثير المجالات ، بما في ذلك المجالات الطبية لتشخيص وعلاج الأمراض ، ومجال البحوث الكيميائية والنووية ، أو دراسة الهياكل البيولوجية وتأريخ القطع الأثرية.
التحضير الاصطناعي للنظائر
يتم تحضير النظائر بشكل مصطنع عن طريق قصف ذرات العنصر بقذيفة من الآتي (نيوترون ، بروتون ، ديوترون ، أشعة ألفا ، أو أشعة سينية عالية الطاقة ، والنيوترون من أفضل هذه المقذوفات وأكثرها كفاءة ، ومن المعروف مدى نجاح التفاعل الذي يحدث بين الأشعة المقذوفة وذرات العنصر الذي يعتمد بشكل أساسي على طاقة هذه الجزيئات ، والتي تُقاس بوحدة تُعرف باسم تفاعل المقطع العرضي للذرات.
من خلال هذا القياس ، يتضح أن ذرات النيوترونات البطيئة منخفضة الطاقة لها مقطع عرضي أكبر من هذه النيوترونات ذات الطاقة الأسرع والأكبر ، ومن الناحية التاريخية لتصنيع النظائر للمواد ، بدأت هذه العمليات في المختبرات الكيميائية منذ الثلاثينيات. من القرن العشرين بواسطة السيكلوترون ، الجهاز المستخدم لكسر نوى الذرات.
أمثلة على النظائر
هناك العديد من الأمثلة على النظائر ، بما في ذلك ما يلي:
- يحتوي اليورانيوم على عدد كتلته 235 ، واليورانيوم برقم كتلي 238 ، وكلاهما نظائر لعنصر الكربون ، والمتوفرة بشكل طبيعي في قشرة الأرض ، ولهما متوسط عمر.
- يحتوي الكربون على عدد كتلته 12 ، وكربون برقم كتلته 14 ، وكلاهما نظائر لعنصر الكربون ، حيث يحتوي كل منهما على ستة بروتونات ، بينما يختلفان في عدد البروتونات ، وهو نظير مستقر ، بينما يحتوي الكربون 14 على 18 نيوترونًا ، وهو نظير مشع.
يستخدم النظائر
هناك العديد من الاستخدامات والحقائق المهمة حول النظائر ، بما في ذلك ما يلي:
- يوجد أكثر من ألف نظير مشع للعديد من العناصر المختلفة ، خمسون منها في الطبيعة ، بينما يتم تحضير الباقي صناعياً في المختبرات.
- تدخل النظائر في المجالات الطبية ، بما في ذلك الكوبالت -60 ، الذي له الفضل في محاربة انتشار الخلايا السرطانية في جسم الإنسان.
- تُستخدم بعض النظائر المشعة في المجالات الطبية من خلال عمليات تتبع البحث ، بما في ذلك تتبع مراحل التمثيل الغذائي في جسم الإنسان.
- يستخدم اليود 131 لعلاج فرط نشاط الغدة الدرقية.
- تستخدم نظائر المقياس الصناعي لقياس سماكة الصفائح المعدنية والبلاستيك.
- تستخدم النظائر المشعة كبديل لأجهزة الأشعة السينية لفحص المعادن بحثًا عن الروائح والعيوب التي تجعلها غير صالحة للاستعمال.
