ما النظير؟
النظائر هي ذرات للعنصر نفسه لها العدد نفسه من البروتونات، لكنها تختلف في عدد النيوترونات. بما أن البروتونات هي التي تحدد نوع العنصر، فإن ذرات الكربون كلها تحتوي على 6 بروتونات. لكن بعضها يحتوي على 6 نيوترونات، وبعضها على 7، وبعضها على 8؛ لذلك توجد نظائر للكربون مثل كربون-12 وكربون-13 وكربون-14.
إذا تغير عدد البروتونات تغير العنصر كله. أما إذا تغير عدد النيوترونات فقط، فنحن غالبًا نتحدث عن نظير للعنصر نفسه. هذه نقطة امتحانية ممتازة: العنصر يحدده عدد البروتونات، والنظير يختلف بعدد النيوترونات.
العدد الذري والعدد الكتلي
- العدد الذري: عدد البروتونات في نواة الذرة. وهو يحدد اسم العنصر.
- العدد الكتلي: مجموع عدد البروتونات والنيوترونات.
- عدد النيوترونات: العدد الكتلي - العدد الذري.
مثال: كربون-14 عدده الذري 6، أي فيه 6 بروتونات. العدد الكتلي 14، إذن عدد النيوترونات = 14 - 6 = 8 نيوترونات.
نظائر مستقرة ونظائر مشعة
بعض النظائر مستقرة، أي لا تتحلل تلقائيًا بسرعة ملحوظة. وبعضها مشع، أي أن نواتها غير مستقرة وتتحول بمرور الزمن إلى نواة أخرى وتطلق إشعاعًا. النظائر المشعة مهمة في الطب والطاقة والدراسات الجيولوجية، لكنها تحتاج تعاملًا حذرًا حسب نوعها وشدتها.
في الجيولوجيا، تفيد النظائر المشعة لأنها تتحلل بمعدلات معروفة. هذه الخاصية تسمح باستخدامها في التأريخ الإشعاعي لتقدير أعمار الصخور أو المواد العضوية، مثل استخدام الكربون-14 في مواد كانت جزءًا من كائنات حية حديثة نسبيًا.
أمثلة على النظائر
- كربون-12: مستقر وشائع.
- كربون-14: مشع ويستخدم في التأريخ بالكربون المشع.
- يورانيوم-238: مشع ويستخدم في تأريخ صخور قديمة جدًا لأنه يتحلل ببطء شديد.
مثال امتحاني محلول
السؤال: ذرتان لهما 8 بروتونات، لكن الأولى فيها 8 نيوترونات والثانية فيها 10 نيوترونات. ماذا نسميهما؟
الحل: نظيرين للعنصر نفسه؛ لأن عدد البروتونات متساو وعدد النيوترونات مختلف.
السؤال: كيف نحسب عدد النيوترونات؟
الحل: نطرح العدد الذري من العدد الكتلي.