النظائر
النظائر هي ذرات لها نفس العدد من البروتونات ، لكن بأعداد مختلفة من النيوترونات بمعنى آخر لديها أوزان ذرية مختلفة ، يمكن اعتبار النظائر على أنها أشكال مختلفة من عنصر واحد .
انواع النظائر
النظائر هي نسخ بديلة للعناصر التي لها كتلة ذرية مختلفة ولكن لها نفس العدد الذري ، الرقم الذري لعنصر ما هو ببساطة عدد البروتونات الموجودة في الذرة ، بينما تعتمد الكتلة الذرية على عدد النيوترونات الموجودة فيه .
تحتوي نظائر العنصر نفسه على كميات مختلفة من النيوترونات ، على الرغم من أن عدد البروتونات لم يختلف ، يتم تقسيم النظائر إلى نوعين رئيسيين ؛ مشع ومستقر ، لكل نوع من الأنواع استخدام واسع في العديد من الصناعات ومجالات الدراسة .
النظائر المستقرة
تتمتع النظائر المستقرة بمزيج ثابت من النيوترونات والبروتونات ولا تعرض أي علامات على التحلل أو التفكك ، يأتي هذا الاستقرار من كمية النيوترونات الموجودة في الذرة .
إذا كانت الذرة تحتوي على عدد كبير جدا أو قليل جدا من النيوترونات ، فهي غير مستقرة وتميل إلى التفكك ، نظرا لأن النظائر المستقرة لا تتحلل فإنها لا تنتج الإشعاع ولا تعتبر مسببة لمخاطر صحية مرتبطة بها .
استخداماتها :
- يستخدم العلماء الذين يقومون بتجارب بيئية وإيكولوجية نظائر مستقرة من الأكسجين والهيدروجين والكبريت والنيتروجين والكربون .
- استخدامها في الكيمياء الجيولوجية يكون عبر دراسة العلماء التركيب الكيميائي للمواد الجيولوجية ، مثل المعادن والصخور .
- يمكن اعتبار النظائر المستقرة بمثابة أدوات يمكن الاعتماد عليها لتحديد العديد من الحقائق حول المواد الجيولوجية مثل أعمارها ومصدر تكونها .
تعريف النظائر المشعة
تحتوي النظائر المشعة على مزيج غير مستقر من البروتونات والنيوترونات ، مما يؤدي إلى تحلل هذه النظائر بسهولة ، وتنبعث منها إشعاعات تشمل أشعة ألفا وبيتا وجاما .
يصنف العلماء النظائر المشعة وفقا لعملية نشأتها على أساس العمر الطويل ومنشأها الكوني ، وكذلك ذات المنشأ البشري أو الإشعاعي :
- ظهرت النظائر المشعة ذات العمر الطويل منذ بداية الخليقة أثناء تكون النظام الشمسي منذ البدء .
- بينما تحدث النظائر المشعة الكونية كرد فعل للغلاف الجوي للأشعة الكونية المنبعثة من النجوم بالتأكيد .
- تأتي النظائر البشرية المنشأ من أنشطة نووية من صنع الإنسان ، مثل اختبار الأسلحة وإنتاج الوقود النووي في حين أن النظائر المشعة هي النتيجة النهائية للتحلل الإشعاعي .
استخداماتها :
- تجد النظائر المشعة استخدامات واسعة في الزراعة وصناعة الأغذية ومكافحة الآفات وعلم الآثار والطب .
- يستخدم تأريخ الكربون المشع في قياس عمر العناصر الحاملة للكربون كنظير مشع يعرف بالكربون 14 أو 14C .
- أما في الطب يتم استخدام أشعة جاما المنبعثة من العناصر المشعة للكشف عن الأورام داخل جسم الإنسان .
- عملية تعريض الطعام إلى مستوى خاضع للرقابة من أشعة جاما ، يعمل على قتل أنواع كثيرة من البكتيريا ، مما يجعل الغذاء أكثر صحة وأمان للتناول .
نظائر الكربون
تشتمل نظائر الكربون على نظيري الإشعاع 14Cوالنظائر المستقرة ( 12C ، 13C ) ، عندما يتم استخدام الكربون غير العضوي في صنع مركبات عضوية ، يكون 12C أكثر ارتباطا ويتفاعل بسهولة بطريقة أكبر من 13C، وذلك بسبب كتلته الخفيفة ، وهذا يعني أن المادة العضوية تميل إلى أن تصبح مخصبة في 12C بالنسبة للكربون غير العضوي الذي تم استخلاصه منه قبل ذلك .
تقاس الكسور النظائرية المستقرة بالنسبة إلى المعيار ، في حالة الكربون المعيار هو معيار PDB ، عادة ما تكون الكسور النظائرية صغيرة وبالتالي يتم قياس القيم بالأجزاء لكل ألف (‰) ويتم التعبير عنδ 13 C ‰ كقيمة كما يلي :
δ 13 C ‰ = [ ( 13 C / 12 C sample – 13 C / 12 C standard ) / ( 13 C / 12 C standard ) ] * 1000
جدول النظائر
يقدم هذا الجدول الأوزان الذرية القياسية لتقديرات الأوزان الذرية الموجودة في المواد العادية ، وكذلك نظائرها المستقرة أو المشعة ، باستخدام جميع النظائر المستقرة والنظائر المشعة المختارة ، التي لها فترات عمر طويلة نسبيا ولها التركيبات النظرية الأرضية المميزة .
