ما هو النظير؟

يحتوي كل عنصر على عدد فريد من البروتونات ، يُشار إليه برقمه الذري وموقعه في الجدول الدوري. إلى جانب البروتونات ، تحتوي نوى جميع العناصر ، باستثناء الهيدروجين ، أيضًا على نيوترونات ، وهي جسيمات متعادلة كهربائيًا لها نفس كتلة البروتونات. عدد البروتونات في نواة عنصر معين لا يتغير أبدًا ، أو سيصبح عنصرًا مختلفًا. ومع ذلك ، يمكن أن يتغير عدد النيوترونات. كل اختلاف في عدد النيوترونات في نواة عنصر معين هو نظير مختلف لهذا العنصر.

تأتي كلمة "نظير" من الكلمات اليونانية ايزوس (يساوي) و توبوس (مكان) ، مما يدل على أن نظائر عنصر ما تحتل نفس المكان في الجدول الدوري ، على الرغم من أن لها كتل ذرية مختلفة. على عكس العدد الذري الذي يساوي عدد البروتونات في النواة ، فإن الكتلة الذرية هي كتلة كل البروتونات والنيوترونات.

إحدى الطرق للدلالة على النظير هي كتابة رمز العنصر متبوعًا برقم يشير إلى العدد الإجمالي للنيوكليونات في نواته. على سبيل المثال ، يحتوي أحد نظائر الكربون على 6 بروتونات و 6 نيوترونات في نواته ، لذا يمكنك الإشارة إليه على أنه C-12. نظير آخر ، C-14 ، له نيوترونان إضافيان.

هناك طريقة أخرى للدلالة على النظائر وهي باستخدام الحروف المنخفضة والمرتفعة قبل رمز العنصر. باستخدام هذه الطريقة ، يمكنك الإشارة إلى الكربون -12 كـ

كل عنصر يحدث في الطبيعة له أشكال متعددة من النظائر ، وقد تمكن العلماء من تخليق المزيد في المختبر. إجمالًا ، هناك 275 نظيرًا للعناصر المستقرة وحوالي 800 نظير مشع. نظرًا لأن كل نظير له كتلة ذرية مختلفة ، فإن الكتلة الذرية المدرجة لكل عنصر في الجدول الدوري هي متوسط ​​كتل جميع النظائر مرجحًا بالنسبة المئوية الإجمالية لكل نظير موجود فيه طبيعة.

على سبيل المثال ، في أبسط أشكالها ، تتكون نواة الهيدروجين من بروتون واحد ، ولكن هناك نظيران موجودان بشكل طبيعي ، الديوتيريوم (²₁H) ، الذي يحتوي على بروتون واحد ، والتريتيوم (³₁H) ، التي لديها اثنين. نظرًا لأن الشكل الذي لا يحتوي على بروتونات هو الأكثر وفرة إلى حد بعيد ، فإن متوسط ​​الكتلة الذرية للهيدروجين لا يختلف كثيرًا عن 1. إنه 1.008.

تكون الذرات أكثر استقرارًا عندما يتساوى عدد البروتونات والنيوترونات في النواة. غالبًا لا تؤدي إضافة نيوترون إضافي إلى الإخلال بهذا الاستقرار ، ولكن عندما تضيف اثنين أو أكثر ، فإن طاقة الربط التي تحافظ على النوكليونات معًا قد لا تكون قوية بما يكفي لتثبيتها. تتخلص الذرات من النيوترونات الزائدة ومعها كمية معينة من الطاقة. هذه العملية هي نشاط إشعاعي.

جميع العناصر ذات الأعداد الذرية الأعلى من 83 مشعة بسبب العدد الكبير من النكليونات في نواتها. عندما تفقد الذرة نيوترونًا لتعود إلى تكوين أكثر استقرارًا ، فإن خصائصها الكيميائية لا تتغير. ومع ذلك ، فإن بعض العناصر الأثقل قد تطلق بروتونًا لتحقيق تكوين أكثر استقرارًا. هذه العملية عبارة عن تحويل لأن الذرة تتغير إلى عنصر مختلف عندما تفقد بروتونًا. عندما يحدث هذا ، فإن الذرة التي تخضع للتغيير هي النظير الأصلي ، والنظير المتبقي بعد التحلل الإشعاعي هو النظير الابنة. مثال على التحويل هو اضمحلال اليورانيوم 238 إلى الثوريوم 234.