في هذه الفقرة سنتعلم كيفية تعريف النظائر العنصرية وتحديدها ونقدم بعض الخصائص والاستخدامات الخاصة بها ونحتسب الكتلة الذرية النسبية للعنصر من وجود النظائر المختلفة. تمت ترتيب ذرات العنصر نفسه بواسطة النظائر حيث يكون لها نفس عدد النيوترونات ولكنها تختلف في عدد البروتونات وتم تنظيم جميع أنواع العناصر الكيميائية في جدول دوري يسمى جدول دوري مندليف العناصر وفقا لخصائصها الكيميائية كما أن تحتوي نواة الذرة على جسيمات مشحونة إيجابيا و جسيمات غير مشحونة وجميع الذرات لها نفس عدد الجسيمات المشحونة الموجودة في نواتها وهذا العدد يمثله العدد الذري الموجود في الجدول الدوري.
جدول المحتويات
النظائر ذرات العنصر نفسه ولها عدد النيوترونات
لدى البروتونات شحنة إيجابية بينما الإلكترونات لديها شحنة سالبة، والنيوترونات لديها شحنة متعادلة يتم تعريف النظائر للعنصر بأنها تمتلك نفس العدد الذري ولكن بتباين في العدد الكتلي. بسبب الاختلاف في عدد النيوترونات بين العناصر.
تعريف العدد الذري
العدد الذري يدل على عدد البروتونات الموجودة في نواة الذرة كما يمثل العدد الذري أيضا رقم العنصر في الجدول الدوري ويتراوح بين 1 إلى 118.
- بناء على ذلك ستكون لدى جميع ذرات الأكسجين ثمانية بروتونات وتحتوي جميع ذرات البورون على خمسة بروتونات ومع ذلك ليست لدى جميع ذرات عنصر محدد نفس عدد النيوترونات في النواة.
- إذا اخترنا عينة من كل ذرة البورون المتوفرة بشكل طبيعي وستلاحظ وجود نوعين من ذرات البورون .
تعريف النظائر
تعنى كلمة “نظير” في اللغة الإنجليزية نفس المعنى مثل كلمة “isotope” والتي هي مشتقة من كلمتين يونانيتين”isos” التي تعني نفس و”topos” التي تعني مكانا أو موضعا قدمت الطبيبة الاسكتلندية مارجريت اتوود أول اقتراح لاستخدام هذا المصطلح لوصف فكرة قدمها عالم الكيمياء فريدريك سودي وهي فكرة أن أنواعا مختلفة من الذرات يمكن أن تشترك في نفس المكان (العدد الذري) في الجدول الدوري.
النظائر ذرات العنصر نفسه
يتمتع جميع النظائر بخواص كيميائية تقريبا متطابقة ويرجع ذلك إلى أن الخواص الكيميائية مثل التفاعلية يتم تحديدها بواسطة عدد البروتونات والإلكترونات في الذرة ومع ذلك هناك اختلاف في استقرار النواة بين النظائر.
- في داخل النواة تتواجد البروتونات ذات الشحنات الموجبة وتتبادل بعضها بالاندفاع الشديد ومع ذلك تحدث أيضا العديد من القوى التجاذبية القصيرة المدى بين البروتونات والنيوترونات أو بين البروتونات نفسها.
- عندما تتفوق قوة الجذب على قوة الاندفاع فإن النواة تكون مستقرة ولكن عندما تسود قوة الاندفاع يصبح النواة غير مستقرة وتنبعث منها جسيمات أو إشعاعات لاستعادة استقراره يمكن أن يؤثر وجود عدد قليل جدا أو كثير جدا من النيوترونات في التوازن بين القوتين ويجعل النواة غير مستقرة ومشعة.
- للنظائر المشعة العديد من الاستخدامات المفيدة في مجالات الطب والصناعات المختلفة.
- يستخدم اليود-131 وهو مادة تحتوي على 78 نيوترونا وفي علاج مشاكل الغدة الدرقية.
- أما الكوبالت-60 الذي يحتوي على 33 نيوترونا والسيزيوم-137 يستخدمان في علاج السرطان. وأما الأمريسيوم-241 الذي يحتوي على 146 نيوترونا فيستخدم في أجهزة الاكتشاف الحسية للدخان.
- كذلك يستخدم اليورانيوم-235 في تشغيل المفاعلات النووية ويستخدم النيكل-63 في الكشف عن المواد المتفجرة.
اقرأ أيضًا: بحث علمي جاهز وأهمية الأبحاث العلمية
اختلاف الخواص بين النظائر
في الذرة المحايدة تتساوى كمية الإلكترونات مع كمية البروتونات وبذلك فإن الأنواع المختلفة من النظائر لأي عنصر تحتوي على العدد ذاته من الإلكترونات وتمتاز بالبنية الإلكترونية نفسها وبما أن السلوك الكيميائي للذرة يتوقف إلى حد كبير على تكوينها الإلكتروني فإن النظائر تتمتع إجمالا بخصائص كيميائية متشابهة.
- الاستثناء الوحيد يكمن في أنه بالنظر إلى الاختلاف في الكتلة بين النظائر تميل النظائر ذات الكتلة الأعلى إلى التفاعل بمعدل أقل من النظائر الأخف وزنا للعنصر ذاته ويعرف هذا الاختلاف في السرعة التفاعلية بين النظائر بتأثير الحركة النظيرية.
- يلاحظ تأثير الكتلة لذرة الهيدروجين (1H) مقارنة بذرة الديوتريوم (2H) وذلك لأن كتلة الديوتريوم ضعف كتلة الهيدروجين يتكون الهيدروجين من بروتون واحد في حين تحتوي نواة الديوتيريوم على بروتون ونيوترون على الرغم من ذلك تظل الصفات الكيميائية لكلا النظيرين متشابهة لكنهما يختلفان في معدلات انتشارها.
- بالنسبة للعناصر الأثقل يصبح تأثير الكتلة النسبي بين النظائر أقل ويميل إلى الاختفاء مع زيادة وزن العنصر.
اقرأ أيضًا: إذاعة مدرسية عن الشهداء بالفقرات كاملة!
