نظائر عناصر كيميائية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة

نظائر العناصر الكيميائية هي أشكال من للعنصر الكيميائيذرات لذرتها نفس [[عدد ذري|العدد من القول بأن له نظير واحد ثابت .

عند تطبيق عملية التسمية العلمية فإن النظير ( النيوكليد ) محدد بإسم العنصر متبوعا بشرطة ثم عدد النوكلونات ( البروتونات والنيوترونات ) الموجودة فى نواة الذرة ( مثال , هيليوم-3 . كربون-12 , كربون-14 , حديد-57 , يورانيوم-238 ) . وعند إستخدام الإختصارات فإنه يتم وضع رقم النوكلونات اعلى رمز العنصر ( ³He, ¹²C, ¹⁴C, ⁵⁷Fe, ²³⁸U )

فهرست 1 إختلاف الخواص بين النظائر 2 التواجد فى الطبيعة 3 تطبيقات النظائر 3.1 إستخدام الخواص الكيميائية 4 شاهد أيضا 5 وصلات خارجية 6 المصادر

[تحرير] إختلاف الخواص بين النظائر

فى النواة المتعادلة , عدد الإلكترونات يساوى عدد البروتونات . وعلى هذا فإن النظائر المختلفة يكون لها نفس عدد الإلكترونات ونفس الشكل الإلكتروني . ونظرا لأن تصرف الذرة كيميائيا يتم تحديده بالتركيب الإلكتروني , فإن النظائر تقريبا تسلك نفس السلوك الكيميائي . الإستثناء الأساسي أنه نظرا لوجود إختلاف فى كتلتها , فإن النظائر الثقيلة تميل لأن تتفاعل بصورة أبطأ من النظائر الأخف لنفس العنصر .( تسمى هذه الظاهرة تأثير حركة النظائر ).

وتأثير الكتلة يلاحظ بشدة عند النظر للبروتيوم (¹H) مقابل ديتيريوم (²H), نظرا لأن الديتريوم له ضعف كتلة البروتيوم . أما بالنسبة للعناصر الأثقل فإن تأثير الكتلة النسبي بين النظائر يقل ويكاد ينعدم كلما زاد ثقل العنصر .

وبالمثل , فإنه لجزيئين يختلفان فقط فى طبيعة النظير المكون لكل "متناظرين" منهما سيكون لهما تقريبا نفس نفس التركيب الإلكتروني , وعلى هذا سيكون لهما خواص فيزيائية وكيميائية متشابهه . الأشكال الإهتزازية للجزيء يتم تحديدها بشكل الجزيء وكتلة الذرات المكونة له . وبالتالى فإن هذان المتناظران سيكون لهما شكلان إهتزازيان مختلفان . حيث ان الشكل الإهتزازي يسمح للجزيء بإمتصاص الفوتونات الملائمة لطاقة هذا الإهتزاز , ويتبع ذلك أن يكون للمتناظرين خواص ضوئية مختلفة فى المنطقة تحت الحمراء .

وبالرغم من أن النظائر لها تقريبا نفس الخواص الإلكترونية والكيميائية , فإن سلوكها الجزيئي مختلف تماما . تتكون النواة الذرية من بروتونات ونيترونات مرتبطة معا بقوى نووية قوية . ونظرا لأن البروتونات لها شحنة موجبة , فإنها تدفع بعضها البعض . وتقوم النيوترونات بعمل بعض الفصل بين الشحنات الموجبة , مما يقلل من التنافر الكهرستاتيكي , وتساعد على ثبات النواة . وبزيادة عدد البروتونات , تزداد الحاجة لنيوترونات أكثر لعمل ثبات للنواة . فمثلا , على الرغم من أن نسبة نيوترون / بروتون فى ³He هى 1 / 2 , فإن نيوترون / بروتون فى ²³⁸U أكبر وتصل إلى 3 / 2 . وفى حالة وجود نيوترونات أقل أو أكثر من المفترض , فإن النواة تكون غير مستقرة , وينتج الإضمحلال النووي .

[تحرير] التواجد فى الطبيعة

يمكن لعدة نظائر لنفس العنصر أن تتواجد فى الطبيعة . ونسبة التواجد لنظير تتناسب بشدة مع ميله ناحية الإضمحلال النووي , النيوكليدات التى تعيش لفترة قصيرة تضمحل سريعا , بينما تعيش مكوناتها . وهذا لا يعنى أن هذه الأصناف تختفى تماما , نظرا لأن كثير منها يتكون أثناء إضمحلال الأصناف ذات العمر الأطول . يتم حساب الكتل الذرية للعناصر بعمل متوسط للنظائر التى لها كتل مختلفة .

وبالتوافق مع علم الكون , فإن كل النيوكليدات ما عدا نظائر الهيدروجين والهيليوم نتجت من النجوم والسوبرنوفا . ويكون تواجدها الطبيعي ناتجا من الكميات الناتجة أثناء تلك العمليات الكونية , وأيضا توزيعها فى المجرة , ومعدلات إضمحلالها . وبعد الإتندماج المبدئي للنظام الشمسي , توزعت النظائر طبقل لكتلها ( شاهد أصل النظام الشمسي . تركيب نظائر العناصر يختلف على كل كوكب , مما يجعل من الممكن تحديد أصل النيازك .

[تحرير] تطبيقات النظائر

هناك كثير من التطبيقات التى يتم إستخدام الخواص المختلفة للنظائر فيها .

[تحرير] إستخدام الخواص الكيميائية

• أحد أهم التطبيقات هو التسمية بالنظائر , بإستخدام النظائر الغير عادية كأثر أو علامة فى التفاعلات الكيميائية . وفى الحالات الطبيعية , فإن ذرات عنصر معين لا يمكن تمييزها عن بعضها . ولكن بإستخدان النظائر التى لها كتل مختلفة يمكن تمييزها بواسطة سبكترومتري الكتلة أو مطياف الأشعة تحت الحمراء . ولو تم إستخدام نظائر نشيطة إشعاعيا , يمكن تحديدها عن طريق الأشعة التى تنبعث منها ( وهذا ما يسمي تسمية بالنظائر المشعة .

• وهناك تقنية أخرى مشابهه للتسمية بالنظائر المشعة وهى حساب الزمن بالإشعاع ( وأشهرها حساب الزمن بالكربون المشع ) ويمكن إستخدامها لدراسة الخواص الكيميائية التى لا يمكن للتجارب العادية ملاحظتها , بإستخدام أثار النظائر .

• كما يمكن إستخدام إستبدالات النظائر لتحديد ألية التفاعل خلال تأثير النظير الحركي .

• عنصر أ
• عنصر ب
• عنصر ج

1. عنصر 1
2. عنصر 2
3. عنصر 3==إستخدام الخواص النووية==

• تعتمد كثير من تقنيات المطياف على الخواص النووية المتفردة للنظائر . فمثلا " مطياف الرنين النووي المغناطيسي " NMR " يتم إستخدامه فقط للنظائر التى لها قيمة دوران غير صفرية . وأكثر النظائر إستخداما مع مطياف رنين نووي مغناطيسي ¹H , ²D , ¹³C , ³¹P .

• مطياف موس باوير يعتمد أيضا على الإنتقالات النووية لنظائر معينة مثل ⁵⁷Fe .

• كما أن النيوكليدات الإشعاعية لها إستخدامات مهمة . نظرا لأن تطوير كل من القوة النووية والأسلحة النووية تتطلب كميات كبيرة من النظائر . كما أن فصل النظائر تمثل تحدي تقني معقد .

[تحرير] شاهد أيضا

• جدول النظائر المقسم .
• جدول النظائر الكامل .
• قائمة جسيمات .
• النظائر هى نيوكليدات لها نفس عدد البروتونات , بالمقارنة :
  • متعادلات النيوترونات هى نيوكليدات لها نفس عدد النيوترونات .
  • أيسوبار هى النيوكليدات لها نفس عدد الكتلة , أى مجموع البروتونات والنيوترونات .
  • المتشابهات النووية هى حالات مثارة مختلفة لنفس نوع النيوكليدات . الشكل الإنتقالي من أحد النظائر للأخر يصاحبه إنبعاث أو إمتصاص أشعة جاما , أو عملية التحول الداخلي . ( لا يجب الخلط بين ذلك وبين المتشابهات الكيميائية ) .

[تحرير] وصلات خارجية

• الوزن الذري لكل النظائر
• Atomgewichte, Zerfallsenergieen und Halbwärtszeiten aller Isotope
• إستطلاع جدول النظائر

[تحرير] المصادر

• ويكيبيديا الإنجليزية .