كم عدد نيوترونات عنصر الحديد؟

تعتمد معرفة عدد نيوترونات العنصر على فهم طبيعة كل من العدد الذري والعدد الكتلي للعنصر، وذلك لأن عدد النيوترونات يمكن معرفته من خلال العدد الكتلي الذي يعتمد على العدد الذري، فالعدد الذري للعنصر (بالإنجليزية: Atomic number) هو عدد البروتونات الموجودة في نواة ذرة العنصر، بينما العدد الكتلي (بالإنجليزية: Mass number) هو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في نواة ذرة العنصر، وهو يختلف باختلاف نظائر العنصر، والنظائر هي ذرات لنفس العنصر تتطابق في العدد الذري، لكنها تختلف في العدد الكتلي، أي أنها ذرات لها نفس عدد البروتونات، لكنها تختلف في عدد النيوترونات.[١]


بناءً على هذا، فإن العدد الذري ثابت لا يتغير، ولذلك فإن العدد الذري لجميع نظائر الحديد يساوي 26، أي أنه يمتلك 26 بروتونًا، أما بالنسبة لعدد النيوترونات في أنوية ذرات عنصر الحديد، فإنه يختلف باختلاف نظائره، فعلى سبيل المثال، نظير الحديد الأوسع انتشارًا Fe-56 يمتلك 30 نيوترونًا، ويمكن معرفة ذلك من خلال طرح عدد البروتونات (26) من العدد الكتلي (56)، أي أن عدد نيوترونات الحديد 56 هو 56-26= 30 نيوترونًا.[١]


نظائر عنصر الحديد

تمتلك جيع نظائر العنصر نفس عدد البروتونات والإلكترونات في الذرة المتعادلة، وتختلف في عدد النيوترونات، ويوجد لعنصر الحديد 4 نظائر مستقرة في الطبيعة، وتمتلك جميع هذه النظائر 26 بروتونًا و 26 إلكترونًا؛ لكنها تختلف في عدد النيوترونات، وفي نسبة انتشارها في الطبيعة، وذلك كما يأتي:[٢]

  • النظير Fe-56: هو أكثر النظائر انتشارا في الطبيعة، حيث تشكل نسبته 91.754%، وهو يمتلك 30 نيوترونًا في نواته.
  • النظير Fe-54: هو ثانِ أكثر نظائر الحديد انتشارًا، حيث تشكل نسبة انتشاره في الطبيعة 5.845% من إجمالي النسبة الكلية للحديد، ويمتلك هذا النظير 28 نيوترونًا في نواته.
  • النظير Fe-57: هو ثالث نظائر الحديد انتشارًا؛ بنسبة 2.12%، وله 31 نيوترونًا.
  • النظير Fe-58: هو أقل نظائر الحديد انتشارًا؛ بنسبة تشكل 0.28% فقط، وله 32 نيوترونًا.


كما أن لعنصر الحديد نظيرين غير مستقرين، يسميان بالنظائر المشعة، ويمر هذان النظيران بالاضمحلال النووي من أجل الوصول إلى حالة الاستقرار، ولهذان النظيرين مسارات اضمحلال متعددة كغيرهما من النظائر المشعة، وهما كالآتي:[٢]

  • النظير Fe-55: يمتلك هذا النظير 29 نيوترونًا، ويمر بمسار اضمحلال التقاط الإلكترون (Electron capture) حتى يصل للاستقرار النووي.
  • النظير Fe-60: يمتلك هذا النظير 34 نيوترونًا، ويمر بمسار اضمحلال تحلل بيتا (Beta decay) حتى يصل للاستقرار النووي.


أهمية النيوترونات في الاستقرار النووي للحديد

تكمن أهمية النيوترونات في دورها في الاستقرار النووي، وهو نسبة استقرار نواة ذرة العنصر، وذلك لأن النيوترونات تقوم بجذب بعضها البعض وبجذب البروتونات أيضًا، مما يساعد على تعويض التنافر الكهربائي الناتج بين البروتونات بسبب شحنتها الموجبة، وبما أن الاستقرار النووي يعتمد بشكل مباشر على عدد النيوترونات، فإن استقرار عنصر الحديد يعتمد على نظائره المختلفة، ومن أجل تحديد استقرار النظير، يتم إيجاد نسبة عدد النيوترونات إلى البروتونات لتحديد نسبة ثبات هذا النظير؛ من خلال قسمة نسبة النيوترون على نسبة البروتون (N/Z)، ولذلك فإن النظائر الغير مستقرة تخضع للاضمحلال الإشعاعي كما ذكر سابقًا، حيث تتحلل النظائر غير المستقرة من خلال مسارات التحلل الإشعاعي المختلفة، حتى تصل إلى مرحلة الاستقرار.[٣]







المراجع

  1. ^ أ ب nick conner (21/11/2020), Mass of Iron Atomic,mass of Iron is 55.845 u. "iron ", periodic-table, Retrieved 18/8/2021. Edited.
  2. ^ أ ب "iron-protons-neutrons-electrons", material-properties, Retrieved 18/8/2021. Edited.
  3. ↑ nick conner (14/12/2019), "what-is-nuclear-stability-definition", radiation-dosimetry, Retrieved 18/8/2021. Edited.