ما هي العناصر النظائر؟

جميع العناصر نظائر. على الرغم من أن كل ذرات عنصر معين لها نفس العدد الذري (عدد البروتونات) ، يختلف الوزن الذري (عدد البروتونات والنيوترونات معًا). يشير مصطلح "النظير" إلى هذا التباين في الوزن الذري - ذرتان لهما نفس عدد البروتونات وعدد مختلف من النيوترونات هما نظيران لنفس العنصر.

البروتونات هي جسيمات موجبة الشحنة في نواة الذرة. تحمل الذرة ككل شحنة متعادلة ، لذلك يتم موازنة كل بروتون موجب الشحنة بجسيم سالب الشحنة. هذه الجسيمات السلبية - الإلكترونات - تدور خارج النواة. يحدد التكوين المداري للإلكترونات كيف تتفاعل الذرة وتترابط مع الذرات الأخرى ، مما يعطي كل عنصر خصائصه الكيميائية والفيزيائية المحددة. كل عنصر له رقم ذري فريد مطبوع فوق الاختصار الكيميائي في الجدول الدوري.

النيوترونات هي جسيمات دون ذرية لا تحمل أي شحنة ، وبالتالي فإن عدد النيوترونات في نواة الذرة لا يؤثر على عدد الإلكترونات أو تكوينها المداري. ذرتان لهما نفس عدد البروتونات وعدد مختلف من النيوترونات سيكون لهما نفس الخصائص الفيزيائية والكيميائية ولكن الأوزان الذرية مختلفة. هاتان الذرتان نظائر مختلفة لنفس العنصر. على سبيل المثال ، النظير الأكثر شيوعًا للهيدروجين هو H-1 ، مما يعني أن الذرة تحتوي على بروتون واحد ولا تحتوي على نيوترونات ، ولكن يوجد أيضًا نظائر H-2 و H-3 ، مع نيوترون واحد واثنين على التوالي. يعطي الجدول الدوري متوسط ​​الوزن الذري لعنصر تحت الرمز الكيميائي للعنصر.

غالبًا ما تكون النظائر الأثقل للذرة غير مستقرة وستتحلل إلى نظائر أخف بمرور الوقت. يطلق هذا الاضمحلال الذري طاقة على شكل إشعاع ألفا وبيتا وجاما. الهيدروجين 3 ، على سبيل المثال ، مشع وسوف يتحلل إلى هيدروجين -2. تحتوي جميع العناصر على نظائر مشعة تتحلل بمعدلات متفاوتة. يُقاس معدل الانحلال بنصف عمر - مقدار الوقت الذي يستغرقه نصف النظائر المشعة في عينة من عنصر معين لتتحلل إلى نظائر أخف. عمر النصف للهيدروجين 3 هو 12.32 سنة.

يستخدم الباحثون والمهنيون الطبيون على نطاق واسع النظائر المشعة. من خلال قياس كمية نظير الكربون 14 المشع الذي يحدث بشكل طبيعي ، يمكن لعلماء الآثار وعلماء الأحافير تحديد العمر التقريبي للحفريات أو القطع الأثرية. يستخدم الأطباء نظير اليود 131 والباريوم 137 اقتفاء الأثر المشعة للكشف عن مشاكل القلب وأورام المخ والتشوهات الأخرى ، ويعمل الكوبالت 60 كمصدر إشعاعي لوقف تطور الأورام السرطانية.