ما هي النظائر؟

النظائر (بالإنجليزية: Isotopes) هي ذرات لنفس العنصر الكيميائي، تتشابه في عدد البروتونات والإلكترونات، ولكن تختلف في عدد النيوترونات، وبعبارة أخرى، النظائر هي متغيرات من العناصر التي تختلف في العدد الإجمالي للنيوترونات في نواتها، على سبيل المثال، تعد ذرات الكربون الآتية؛ الكربون-14، الكربون-13، الكربون-12، نظائر لعنصر الكربون، حيث يحتوي الكربون-14 على 8 نيوترونات، ويحتوي الكربون-13 على 7 نيوترونات، أما الكربون-12 فيحتوي على 6 نيوترونات.[١][٢][٣]


ويتم تحديد العدد الإجمالي للنيوترونات في نواة النظير عن طريق طرح العدد الذري (عدد الإلكترونات أو البروتونات) للعنصر من العدد الكتلي (مجموع البروتونات والنيوترونات) للنظير، على سبيل المثال، يمتلك نظير الكربون-12 عددًا كتليًا يبلغ 12، والعدد الذري للكربون يساوي 6، لذلك، سيكون عدد للنيوترونات في نظير الكربون-12 يساوي 6.[١][٢]




يعد الكيميائي البريطاني فريدريك سودي في عام 1913 أول عالم استخدم مصطلح النظير، حيث استوحى الكلمة من الكلمات اليونانية isos وتعني يساوي وكلمة topos وتعني المكان، وذلك لأن النظائر تحتل نفس المكان في الجدول الدوري، على الرغم من أن لها أوزانًا ذرية مختلفة.




كيف تكتب النظائر؟

يتم تمثيل النظائر بشكل أساسي بطريقتين مختلفتين:[١][٢]

  • كتابة اسم العنصر متبوعًا بشرطة والعدد الكتلي للنظير، على سبيل المثال، يعتبر اليورانيوم-235 واليورانيوم-239 نظيرين مختلفين لعنصر اليورانيوم.
  • باتباع رمز AZE، المعروف باسم الترميز القياسي (standard notation)، حيث يتضمن ذلك كتابة رمز العنصر ووضع بادئة للعدد الذري بخط منخفض والعدد الكتلي بخط مرتفع، على سبيل المثال، يمكن تمثيل نظير اليورانيوم 235 على أنه 235U92 ويمكن تمثيل نظير اليورانيوم 239 على أنه 239U92.


ما الفرق بين النظائر المستقرة والنظائر البدائية والنظائر المشعة؟

فيما يلي ذكر للفروقات الأساسية بين النظائر المستقرة والنظائر البدائية والنظائر المشعة:[١][٢]

  • النظائر المشعة (Radioactive Isotopes): هي النظائر التي تحتوي على نوى ذرية غير مستقرة تخضع للاضمحلال الإشعاعي، مثل الكربون-14 والتريتيوم (الهيدروجين-3) والكلور-36 واليورانيوم-235 واليورانيوم-238.
  • النويدات المستقرة أو النظائر المستقرة (stable nuclides or stable isotopes): وهي النظائر التي تتمتع بنصف عمر طويل (في حدود مئات الملايين من السنين)، مثل الكربون -12، والكربون -13، والأكسجين -16، والأكسجين -17، والأكسجين -18.
  • النويدات البدائية (Primordial Isotopes): هي النويدات الموجودة منذ تكوين النظام الشمسي، وتشمل 286 نظيرًا من بين 339 نظيرًا موجودًا بشكل طبيعي على الأرض.


ما هي تطبيقات النظائر؟

فيما يلي عدة تطبيقات يمكن استخدام النظائر فيها:[١][٣]

  • تحديد التوقيع النظيري (isotopic signature) وهو مجموعة النسب بين كمية النظائر المختلفة لعنصر ما في عينة ما، ويتم ذلك من خلال عملية قياس الطيف الكتلي لنسبة النظائر.
  • تحديد آلية التفاعل الكيميائي بمساعدة استبدال النظائر، حيث يمكن قياس التغير في معدل التفاعل بناءً على تأثير النظائر الحركية.
  • تحديد تركيز العديد من العناصر أو المواد عن طريق التخفيف بالنظائر.

المراجع

  1. ^ أ ب ت ث ج "Isotope Meaning", byjus, Retrieved 2/5/2023. Edited.
  2. ^ أ ب ت ث "Isotope Definition and Examples in Chemistry", thoughtco, Retrieved 2/5/2023. Edited.
  3. ^ أ ب "What are Isotopes?", iaea, Retrieved 2/5/2023. Edited.