نظائر البريليوم
للبريليوم ( 4Be ) 11 نظيراً معروفاً و3 متماكبات معروفة ، ولكن واحداً فقط من هذه النظائر ( 9يُعدّ البريليوم عنصرًا مستقرًا ونظيرًا بدائيًا . ولذلك، يُعتبر عنصرًا أحادي النظائر . وهو أيضًا عنصر أحادي النظير ، لأن نظائره الأخرى لها أعمار نصفية قصيرة جدًا، بحيث لا يكون أي منها بدائيًا، كما أن وفرتها منخفضة للغاية. يتميز البريليوم بكونه العنصر الأحادي النظائر الوحيد الذي يحتوي على عدد زوجي من البروتونات ( عدد ذري زوجي ) وعدد فردي من النيوترونات ؛ [ 2 ] أما العناصر الأحادية النظائر الأخرى البالغ عددها 25 عنصرًا، فلها جميعًا أعداد فردية من البروتونات (عدد ذري فردي) وأعداد زوجية من النيوترونات، وبالتالي فإن مجموع كتلتها يظل فرديًا.
من بين النظائر المشعة العشرة للبريليوم، الأكثر استقراراً هي 10يبلغ عمر النصف له 1.387 مليون سنة و 7يبلغ عمر النصف لنظير Be 53.22 يومًا. أما جميع النظائر المشعة الأخرى، فيبلغ عمر النصف لها أقل من 15 ثانية.
إن نسبة النيوترون إلى البروتون 1:1 التي تُلاحظ في النظائر المستقرة للعديد من العناصر الخفيفة (حتى الأكسجين ، وفي العناصر ذات العدد الذري الزوجي حتى الكالسيوم ) تُمنع في البريليوم بسبب عدم الاستقرار الشديد لـ 8كن باتجاه الانقسام إلى قسمين 4يمكن رؤية نوى الهيليوم إما عن طريق تحلل ألفا أو نوع من الانشطار ؛ وفي كلتا الحالتين، يكون عمر النصف فقط8.2 × 10⁻¹⁷ ثانية ، وهي مدة قصيرة بما يكفي لاعتبارها عادةً غير مرتبطة. وهذا، كما هو الحال مع عدم الاستقرار النسبي لجميع نظائر الليثيوم والبريليوم والبورون، يُعزى إلى الارتباط القوي للغاية لنواة الهيليوم-4 .
يُمنع عنصر البريليوم من تكوين نظير مستقر يحتوي على 4 بروتونات و6 نيوترونات بسبب النسبة غير المتوازنة بين النيوترونات والبروتونات، وهي نسبة غير طبيعية بالنسبة لعنصر خفيف كهذا. ومع ذلك، فإن هذا النظير، البريليوم-10، يتمتع بعمر نصف يزيد عن مليون سنة وطاقة اضمحلال أقل من 1 ميغا إلكترون فولت، مما يدل على استقرار غير عادي في ظل هذه الظروف.
يُعتقد أن معظم البريليوم الموجود في الكون قد تشكل عن طريق التخليق النووي للأشعة الكونية من خلال تفتت الأشعة الكونية في الفترة ما بين الانفجار العظيم وتكوين النظام الشمسي. النظائر 7كن و 10يُعد كل من Be من النظائر الكونية لأنهما يتم إنتاجهما في النظام الشمسي باستمرار بمعدل تحللهما عن طريق التفتت، [ 4 ] كما هو الحال مع الكربون-14 .
قائمة النظائر
| النظير [ n 2 ] | Z | شمال | الكتلة النظيرية ( دالتون ) [ 5 ] [ n3 ] [ n4 ] | سنة الاكتشاف [ 6 ] [ 7 ] | نصف العمر [ 1 ] [ عرض الرنين ] | نمط الاضمحلال [ 1 ] [ n 5 ] | النظير الناتج [ n 6 ] | الدوران والتكافؤ [ 1 ] [ ن 7 ] | الوفرة النظائرية | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| طاقة الإثارة | |||||||||||||||||||
| 6كن [ ن 8 ] | 4 | 2 | 6.019 726 (6) | 1958 | 5.0(3) zs [91.6(5.6) كيلو إلكترون فولت ] | 2 بنس | 4هو | 0+ | |||||||||||
| 7كن [ رقم 9 ] | 4 | 3 | 7.016 928 71 (8) | 1938 | 53.22(6) د | ε | 7لي | 3/2− | أثر [ رقم 10 ] | ||||||||||
| 8كن [ رقم 11 ] | 4 | 4 | 8.005 305 10 (4) | 1932 | 81.9(3.7) كما [5.58(25) إلكترون فولت ] | α [ n 1 ] | 4هو | 0+ | |||||||||||
| 9كن [ رقم 12 ] | 4 | 5 | 9.012 183 06 (8) | 1921 | مستقر | 3/2− | 1 | ||||||||||||
| 10يكون | 4 | 6 | 10.013 534 69 (9) | 1935 | 1.387(12) × 10 6 y [ nb 1 ] | β − | 10ب | 0+ | أثر [ رقم 10 ] | ||||||||||
| 11كن [ رقم 13 ] | 4 | 7 | 11.021 661 08 (26) | 1958 | 13.76(7) ثانية | β − (96.7(1)% ) | 11ب | نصف+ | |||||||||||
| β − α (3.3(1)% ) | 7لي | ||||||||||||||||||
| β − p (0.0013(3)% ) | 10يكون | ||||||||||||||||||
| 12يكون | 4 | 8 | 12.026 9221 (20) | 1966 | 21.46(5) مللي ثانية | β − (99.50(3)% ) | 12ب | 0+ | |||||||||||
| β − n (0.50(3)% ) | 11ب | ||||||||||||||||||
| 12 متريكون | 2251(1) كيلو إلكترون فولت | 2003 | 233(7) ns | هو - هي | 12يكون | 0+ | |||||||||||||
| 13يكون | 4 | 9 | 13.036 135 (11) | 1983 | 1.0(7) zs | ن ؟ | 12يكون | (1/2−) | |||||||||||
| 14كن [ رقم 14 ] | 4 | 10 | 14.042 89 (14) | 1973 | 4.53(27) مللي ثانية | β − n (86(6)% ) | 13ب | 0+ | |||||||||||
| β − (>9.0 (6.3)٪ ) | 14ب | ||||||||||||||||||
| β − 2n (5(2)% ) | 12ب | ||||||||||||||||||
| β − t (0.02(1)% ) | 11يكون | ||||||||||||||||||
| β − α (<0.004% ) | 10لي | ||||||||||||||||||
| 15يكون | 4 | 11 | 15.053 49 (18) | 2013 | 790(270) سنة | ن | 14يكون | (5/2+) | |||||||||||
| 16يكون | 4 | 12 | 16.061 67 (18) | 2012 | 650(130) سنة [0.73(18) ميغا إلكترون فولت ] | 2ن | 14يكون | 0+ | |||||||||||
| رأس وتذييل هذا الجدول: | |||||||||||||||||||
- 1 2 يمكن اعتبارها أيضًا انشطارًا تلقائيًا ، كما هو الحال في 8ينقسم إلى قسمين متساويين 4نوى الهيليوم
- ↑ m Be – نظير نووي مثار.
- ↑ () – يتم إعطاء عدم اليقين (1 σ ) بشكل موجز بين قوسين بعد الأرقام الأخيرة المقابلة.
- ↑ # – الكتلة الذرية المميزة بـ # : القيمة وعدم اليقين مستمدان ليس من البيانات التجريبية البحتة، ولكن جزئيًا على الأقل من الاتجاهات من سطح الكتلة (TMS).
- ↑ أنماط التحلل:
المفوضية الأوروبية: التقاط الإلكترون هو - هي: التحول المتماثل ن: انبعاث النيوترونات ص: انبعاث البروتون - ↑ رمز غامق كعلامة فرعية – المنتج الفرعي مستقر.
- ↑ () قيمة الدوران - تشير إلى الدوران مع وسائط التعيين الضعيفة.
- ↑ وسيط في سلسلة البروتون-بروتون (الخطوة النهائية من PP I).
- ↑ تم إنتاجه في عملية التخليق النووي للانفجار العظيم ، ولكنه ليس بدائيًا، حيث تحلل بسرعة إلى 7 ليثيوم
- 1 2 نويدة كونية
- ↑ منتج وسيط لعملية ألفا الثلاثية في التخليق النووي النجمي
- ↑ النواة البورومية
- ↑ يحتوي على نيوترون هالة واحد
- ↑ يحتوي على 4 نيوترونات هالة
بريليوم-7
البريليوم-7 نظيرٌ يبلغ عمر النصف له 53.22 يومًا، ويتولد طبيعيًا كنويدة كونية. [ 4 ] وهو أيضًا منتج ثانوي مزعج في المفاعلات النووية ومسرعات الجسيمات. معدل تحلل البريليوم -7 قصير العمريتم التحكم جزئياً في انتقال البيروفسكايت من الهواء إلى الأرض بواسطة الطقس. 7يُعدّ تحلل البيريليوم في الشمس (قد يختلف عمر النصف في النجوم اختلافًا كبيرًا عن المعتاد، حيث يتم التقاط إلكترون حرّ وليس إلكترونًا مرتبطًا) أحد مصادر النيوترينوات الشمسية ، وهو أول نوع يتم رصده على الإطلاق باستخدام تجربة هومستيك . وجود 7يُستخدم وجود العناصر في الرواسب غالبًا لتحديد أنها حديثة، أي أقل من 3-4 أشهر تقريبًا، أو ما يعادل نصف عمرين تقريبًا .كن . [ 8 ]

بريليوم-8
يتحلل البريليوم-8 فورًا إلى جسيمين ألفا ، إذ تزيد طاقته الكلية بنحو 92 كيلو إلكترون فولت عن طاقة جسيمَي ألفا، وحاجز كولوم اللازم للتحلل ضئيل للغاية. يُعدّ هذا الأمر غير معتاد بين النوى الخفيفة ذات العدد الذري المتساوي (N = Z) ، ويُشكّل عائقًا في عملية التخليق النووي النجمي ، التي تتطلب التقاط جسيم ألفا ثالث على الفور، فيما يُعرف باندماج ثلاثة جسيمات ألفا ، لتكوين الكربون-12 المستقر، ومن ثم جميع العناصر الأثقل.
بريليوم-10

يبلغ عمر النصف للبريليوم-10 ( 10Be ) 1.387 مليون سنة، ويتحلل بيتا إلى بورون-10 مستقر بطاقة قصوى تبلغ 556.0 كيلو إلكترون فولت:
- 10 Be → 10 B + e − .
يتشكل البريليوم-10 في الغلاف الجوي للأرض بشكل رئيسي عن طريق تفتت النيتروجين والأكسجين بفعل الأشعة الكونية . [ 9 ] [ 10 ] [ 4 ]
نظرًا لأن البريليوم يميل إلى التواجد في محاليل ذات درجة حموضة أقل من 5.5 تقريبًا (وقد تكون درجة حموضة مياه الأمطار فوق العديد من المناطق الصناعية أقل من 5)، فإنه يذوب وينتقل إلى سطح الأرض عبر مياه الأمطار. ومع ازدياد قلوية الهطول المطري بسرعة ، يترسب البريليوم من المحلول. وبذلك، يتراكم البريليوم -10 الكوني على سطح التربة ، حيث لا يحد عمر النصف الطويل نسبيًا من مدة بقائه هناك.
استُخدم نظير البريليوم -10 ونواتجه المشتقة منه في تحديد عمر التعرض السطحي لدراسة تآكل التربة ، وتكوين التربة من الغطاء الصخري ، وتطور التربة اللاتيريتية ، وعمر العينات الجليدية . [ 11 ] كما يتكون هذا النظير في الانفجارات النووية نتيجة تفاعل النيوترونات السريعة مع الكربون -13 الموجود في ثاني أكسيد الكربون في الهواء، وهو أحد المؤشرات التاريخية للنشاط السابق في مواقع التجارب النووية. يُعد تحلل البريليوم -10 نظيرًا مهمًا يُستخدم كمقياس بيانات بديل للنويدات الكونية لتوصيف الخصائص الشمسية وغير الشمسية للماضي من العينات الأرضية. [ 12 ]
يعتمد معدل إنتاج البريليوم-10 على نشاط الشمس. فعندما يكون النشاط الشمسي منخفضًا (انخفاض عدد البقع الشمسية وضعف الرياح الشمسية )، يضعف الحاجز الواقي من الأشعة الكونية الموجود خلف صدمة النهاية (انظر: الأشعة الكونية#تدفق الأشعة الكونية ). وهذا يعني إنتاج كميات أكبر من البريليوم-10، ما يسمح برصده بعد آلاف السنين. وبالتالي، يمكن استخدام البريليوم-10 كمؤشر على أحداث مياكي ، مثل ذروة الكربون-14 في الفترة 774-775 . وقد يكون له تأثير على المناخ [ 13 ] (انظر: الحد الأدنى الهوميري ). وبينما تخضع النظائر الكونية الأخرى لدورات مماثلة، فإن معدل إنتاجه المرتفع، وعمر النصف الطويل، وثباته النسبي في البيئة، تجعله الأنسب لهذا الغرض.
سلاسل التحلل
تتحلل نظائر البريليوم الأثقل من نظير البريليوم 9 المستقر عبر تحلل بيتا أو مزيج من تحلل بيتا وانبعاث النيوترونات. ومع ذلك، 8ينقسم إلى قسمين لينتج عنه 4هو . ثم، 7يتحلل البريليوم فقط عن طريق التقاط الإلكترون ، وهو أمر نادر الحدوث في عنصر خفيف كهذا. ولهذا السبب، يمكن تقليل عمر النصف له اصطناعياً بنسبة 0.83% عن طريق الاحتواء الداخلي ( 7Be @C60 ) . [ 14 ] أما النظائر الأخف وزناً فتتحلل حصراً عن طريق انبعاث البروتونات ، وهي أيضاً (مثل 8Be ) غير مرتبطة. ويمكن تلخيص تحلل جميع نظائر البريليوم المعروفة كما يلي:
انظر أيضاً
منتجات مشتقة أخرى غير البريليوم
ملحوظات
- ↑ لاحظ أن NUBASE2020 يستخدم السنة المدارية للتحويل بين السنوات ووحدات الزمن الأخرى، وليس السنة الميلادية . العلاقة بين السنوات ووحدات الزمن الأخرى في NUBASE2020 هي كما يلي: سنة واحدة = 365.2422 يومًا = 31556926 ثانية
مراجع
- 1 2 3 4 كونديڤ، إف جي؛ وانغ، إم؛ هوانغ، دبليو جي؛ نعيمي، إس؛ أودي، جي. (2021). "تقييم NUBASE2020 للخواص النووية" (ملف PDF) . الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- 1 2 "الأوزان الذرية القياسية: البريليوم" . CIAAW . 2013.
- ↑ بروهاسكا، توماس؛ إيرجيهير، جوهانا؛ بينيفيلد، جاكلين؛ بوهلكه، جون ك.؛ تشيسون، ليزلي أ.؛ كوبلين، تايلر ب.؛ دينغ، تيبينغ؛ دان، فيليب جيه إتش؛ غرونينغ، مانفريد؛ هولدن، نورمان إي.؛ ماير، هارو إيه جيه (2022-05-04). "الأوزان الذرية القياسية للعناصر 2021 (تقرير فني من الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية)" . الكيمياء البحتة والتطبيقية . doi : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 .
- 1 2 3 س. ف. بولويانوف؛ ج. أ. كوفالتسوف؛ أ. ل. ميشيف؛ إ. ج. أوسوسكين (2016). "إنتاج النظائر الكونية 7Be ، 10Be ، 14C ، 22Na ، و 36 Cl في الغلاف الجوي: التوزيعات الارتفاعية لوظائف الإنتاج". مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الغلاف الجوي . 121 (13): 8125-8136 . arXiv : 1606.05899 . Bibcode : 2016JGRD..121.8125P . doi : 10.1002/2016JD025034 . S2CID 119301845 .
- ↑ وانغ، مينغ؛ هوانغ، دبليو جيه؛ كونديڤ، إف جي؛ أودي، جي؛ نعيمي، إس. (2021). "تقييم الكتلة الذرية AME 2020 (الجزء الثاني). الجداول والرسوم البيانية والمراجع*". الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
- ↑ مجموعة بيانات FRIB النووية. "مشروع اكتشاف النويدات، قاعدة بيانات النظائر" . doi : 10.11578/frib/2279152 .
- ↑ مجموعة بيانات FRIB النووية. "مشروع اكتشاف النوى، قاعدة بيانات النظائر" . doi : 10.11578/frib/2572219 .
- 1 2 ياماموتو، ماسايوشي؛ ساكاغوتشي، آيا؛ ساساكي، كييتشي؛ هيروسي، كاتسومي؛ إيغاراشي، ياسوهيتو؛ كيم، تشانغ كيو (يناير 2006). "التغير الموسمي والمكاني لترسب نظيري الرصاص 210 والبريليوم 7 في الغلاف الجوي: خصائص الجانب الياباني المطل على بحر اليابان". مجلة النشاط الإشعاعي البيئي . 86 (1): 110-131 . doi : 10.1016/j.jenvrad.2005.08.001 . PMID 16181712 .
- ↑ كوفالتسوف، ج. أ.؛ أوسوسكين، إ. ج. (2010). "نموذج عددي ثلاثي الأبعاد جديد لإنتاج النظير الكوني 10Be في الغلاف الجوي". رسائل علوم الأرض والكواكب ، 291 ( 1-4 ): 182-199 . Bibcode : 2010E & PSL.291..182K . doi : 10.1016/j.epsl.2010.01.011 .
- ↑ ج. بير؛ ك. مكراكين؛ ر. فون شتايغر (2012). النويدات المشعة الكونية: النظرية والتطبيقات في البيئات الأرضية والفضائية . فيزياء بيئات الأرض والفضاء. المجلد 26. فيزياء بيئات الأرض والفضاء، سبرينغر، برلين. doi : 10.1007/978-3-642-14651-0 . ISBN 978-3-642-14650-3. S2CID 55739885 .
- ↑ بالكو، جريج؛ شوستر، ديفيد ل. (2009). " التأريخ بالدفن باستخدام نظائر الألومنيوم -10 والبريليوم -21 والنيون " (ملف PDF) . رسائل علوم الأرض والكواكب . 286 ( 3-4 ): 570-575 . رمز Bibcode : 2009E و PSL.286..570B . doi : 10.1016/j.epsl.2009.07.025 . مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 23 سبتمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 ديسمبر 2012 .
- ↑ بالياري، كيارا إي.؛ إف. مخالدي؛ إف. أدولفي؛ إم. كريستل؛ سي. فوكنهوبر؛ بي. غاوتشي؛ جيه. بير؛ إن. بريم؛ تي. إرهاردت؛ إتش.-إيه. سينال؛ إل. واكر؛ إف. فيلهيمز؛ آر. موشيلر (2022). " النظائر المشعة الكونية تكشف عن عاصفة جسيمات شمسية شديدة قرب الحد الأدنى الشمسي قبل 9125 سنة" . نات. كوميون . 13 (214): 214. Bibcode : 2022NatCo..13..214P . doi : 10.1038/s41467-021-27891-4 . PMC 8752676. PMID 35017519 .
- ↑ فيليب بول (19 ديسمبر 2001). "الشمس المتذبذبة تُغير المناخ". مجلة نيتشر . doi : 10.1038/news011220-9 .
- ↑ أوتسوكي، ت.؛ يوكي، هـ.؛ موتو، م.؛ كاساجي، ج.؛ أونو، ك. (9 سبتمبر 2004). "زيادة معدل اضمحلال التقاط الإلكترون لنظير البريليوم-7 المحصور في أقفاص C60" . مجلة Physical Review Letters . 93 (11) 112501. Bibcode : 2004PhRvL..93k2501O . doi : 10.1103/PhysRevLett.93.112501 . PMID 15447332. تاريخ الاسترجاع: 23 فبراير 2022 .
- نظائر البريليوم
- البريليوم
- قوائم النظائر حسب العنصر
