عنصر أحادي النظير

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
 أحادي النواة وأحادي النظائر (19  عنصرًا) عنصران أحاديا النواة، لكنهما مشعّان ( البزموت والبروتكتينيوم )  

العنصر أحادي النواة أو العنصر أحادي الموقع [ 1 ] هو أحد العناصر الكيميائية الـ 21 [ 2 ] الموجودة بشكل طبيعي على الأرض على هيئة نواة واحدة (قد تكون مستقرة أو غير مستقرة ). تتميز هذه النواة بكتلة ذرية مميزة. وبالتالي، يهيمن على وفرة نظائر العنصر الطبيعية نظير واحد إما مستقر أو طويل العمر. يوجد 19 عنصرًا في الفئة الأولى (أحادية النظائر وأحادية النواة)، وعنصران ( البزموت [ a ] والبروتكتينيوم ) في الفئة الثانية (أحادية النواة ولكنها ليست أحادية النظائر ، إذ لا تحتوي على نواة مستقرة واحدة). ترد قائمة بالعناصر الـ 21 أحادية النواة في نهاية هذه المقالة. 

من بين العناصر الستة والعشرين أحادية النظائر، والتي لها، بحكم تعريفها، نظير مستقر واحد فقط، لا تُعتبر سبعة منها أحادية النوى، وذلك لوجود نسبة كبيرة من نظير مشع طويل العمر ( بدائي ). وهذه العناصر هي: الفاناديوم ، والروبيديوم ، والإنديوم ، واللانثانوم ، واليوروبيوم ، واللوتيتيوم ، والرينيوم .

الاستخدام في علم القياس

تم تعريف العديد من وحدات القياس تاريخياً، أو لا تزال تُعرَّف، بالرجوع إلى خصائص مواد معينة، والتي كانت في كثير من الحالات موجودة في الطبيعة على شكل مخاليط من نظائر متعددة، على سبيل المثال:

وحدةالأبعادالمادة المرجعيةالعقار ذو الصلةعدد النظائر الشائعةالوضع الحالي (2022)
ثانيةوقتالسيزيومتردد الانتقال فائق الدقة1لا تزال قيد الاستخدام وهي واحدة من وحدات النظام الدولي السبع الأساسية [ 3 ]
مترطولكريبتونطول الموجة الانتقالية6أُعيد تعريفها في عام 1983 [ 4 ]
عديددرجة حرارةماءنقطة الانصهار ، ونقطة الغليان ، والنقطة الثلاثية2 من الهيدروجين و 3 من الأكسجينأُعيد تعريفها في عام 2019 [ 5 ] أو أصبحت غير صالحة للاستخدام
السعرات الحرارية ووحدة الحرارة البريطانيةطاقةماءالقدرة الحرارية النوعية2 من الهيدروجين و 3 من الأكسجينأُعيد تعريف السعرات الحرارية بوحدة الجول ، بينما لا تزال وحدة BTU مستخدمة. [ 6 ] لا تُعد أي من الوحدتين جزءًا من النظام الدولي للوحدات (SI) ، ولا يُوصى باستخدامها فيه.
الخلدكمية المادةالكربونالكتلة الذرية3أُعيد تعريفها في عام 2019 [ 7 ]
دالتونكتلةالكربونالكتلة الذرية3لا يزال قيد الاستخدام ومقبول للاستخدام في (ولكن ليس جزءًا من) النظام الدولي للوحدات [ 8 ]
كانديلاشدة الإضاءةبلاتينيومالإضاءة عند نقطة الانصهار6أُعيد تعريفها في عام 1979 [ 9 ]
مليمتر من الزئبقضغطالزئبقكثافة7أُعيد تعريفها باستخدام نظام الباسكال ، وهي ليست جزءًا من النظام الدولي للوحدات (SI) ولا يُنصح باستخدامها فيه.

نظرًا لأن العينات المأخوذة من مصادر طبيعية مختلفة قد تحتوي على نسب نظائرية متفاوتة بشكل طفيف، فإن الخصائص ذات الصلة قد تختلف بين العينات. إذا اقتصر التعريف على الإشارة إلى مادة دون التطرق إلى تركيبها النظائري، فقد يؤدي ذلك إلى قدر من الغموض في التعريف واختلاف في التطبيقات العملية للوحدة بين المختبرات المختلفة، كما لوحظ مع الكلفن قبل عام 2007. [ 10 ] أما إذا اقتصر التعريف على نظير واحد فقط (كما هو الحال مع الدالتون) أو على نسبة نظائرية محددة، مثل مياه المحيط القياسية فيينا ، فإن ذلك يزيل مصدرًا للغموض والاختلاف، ولكنه يضيف صعوبات تقنية (كتحضير عينات بنسبة نظائرية مطلوبة) وعدم يقين (بشأن مدى اختلاف عينة مرجعية فعلية عن النسبة الاسمية). إن استخدام العناصر أحادية النظير كمواد مرجعية يتجاوز هذه المشكلات، والجدير بالذكر أن المادة الوحيدة المرجعية في أحدث إصدار من النظام الدولي للوحدات هي السيزيوم، وهو عنصر أحادي النظير.

تُعدّ العناصر أحادية النظير ذات أهمية علمية أيضاً، إذ يُمكن قياس أوزانها الذرية بدقة عالية، نظراً لقلة هامش الخطأ المرتبط بوفرة النظائر الموجودة في عينة معينة. بعبارة أخرى، بالنسبة لهذه العناصر، يتطابق الوزن الذري القياسي مع الكتلة الذرية (النظيرية) . [ 2 ]

عملياً، لا يُستخدم في قياس الوزن الذري القياسي سوى 11 عنصراً من العناصر أحادية النظير. وهذه العناصر هي: الألومنيوم ، والبزموت ، والسيزيوم ، والكوبالت ، والذهب ، والمنغنيز ، والفوسفور، والسكانديوم ، والصوديوم، والتيربيوم ، والثوريوم . [ 11 ]

في مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (NMR)، تُعدّ النوى المستقرة الثلاث الأكثر حساسية هي الهيدروجين-1 ( 1H )، والفلور-19 ( 19F )، والفوسفور-31 ( 31P ). الفلور والفوسفور أحاديا النظائر، والهيدروجين كذلك تقريبًا. تُمكّن مطيافية الرنين المغناطيسي النووي للهيدروجين -1 ، والفلور -19 ، والفوسفور -31 من تحديد ودراسة المركبات التي تحتوي على هذه العناصر.

التلوث بالنظائر النزرة غير المستقرة

توجد تراكيز ضئيلة من النظائر غير المستقرة لبعض العناصر أحادية النواة في العينات الطبيعية. على سبيل المثال، يُنتج البريليوم-10 ( 10Be )، الذي يبلغ عمر النصف له 1.387 مليون سنة، بواسطة الأشعة الكونية في الغلاف الجوي العلوي للأرض ؛ ويُنتج اليود-129 ( 129I )، الذي يبلغ عمر النصف له 16.1 مليون سنة، بواسطة آليات كونية ونووية مختلفة؛ ويُنتج السيزيوم-137 ( 137Cs )، الذي يبلغ عمر النصف له 30.04 سنة، بواسطة الانشطار النووي . تُستخدم هذه النظائر في مجموعة متنوعة من التطبيقات التحليلية والجنائية. 

قائمة العناصر أحادية النظير الـ 21

عنصرالأكثر استقرارًاZ ( p )N ( n )الكتلة النظيرية ( دالتون ) [ 12 ]نصف العمر [ 13 ]ثاني أكثر استقرارًاN ( n )نصف العمر [ 13 ]
البريليوم9 كن459.012 183 06(8)مستقر10 كن61.387(12) × 10 6  ص
الفلور19 فهرنهايت91018.998 403 1621(9)مستقر18 فهرنهايت9109.734(8)  دقيقة
الصوديوم23 نا111222.989 769 2820(19)مستقر22 نا112.6019(6)  ص
الألومنيوم27 أ131426.981 538 41(5)مستقر26 أ137.17(24 ) × 10⁵ ص 
الفوسفور31 نقطة151630.973 761 9977(8)مستقر33 نقطة1825.35(11)  د
السكانديوم45 Sc212444.955 907 1(7)مستقر46 Sc2583.757(14)  د
المنغنيز55 مليون253054.938 043 04(28)مستقر53 مليون283.7(4) × 10 6  ص
الكوبالت59 شركة273258.933 193 5(4)مستقر60 شركة335.2714(6)  ص
الزرنيخ75 As334274.921 594 6(9)مستقر73 آس4080.30(6)  د
الإيتريوم89 Y395088.905 838 2(4)مستقر88 Y49106.629(24)  د
النيوبيوم93 نب415292.906 3732(16)مستقر92 نيب513.47(24) × 10 7  y
الروديوم103 Rh4558102.905 4941(25)مستقر101 Rh574.07(5)  ص
اليود127 أنا5374126.904 473(4)مستقر129 أنا761.614(12) × 10 7  y
السيزيوم133 سيز5578132.905 451 959(9)مستقر135 سي إس801.33(19) × 10 6  ص
براسيوديميوم141 Pr5982140.907 6596(16)مستقر143 Pr8413.57(2)  د
تيربيوم159 تيرابايت6594158.925 3537(12)مستقر158 تيرابايت93180(11)  y
الهولميوم165 هو6798164.930 329 1(8)مستقر من الناحية الرصدية163 هو964570(25)  y
الثوليوم169 طن متري69100168.934 219 0(8)مستقر من الناحية الرصدية171 طن متري1021.92(1)  ص
ذهب197 أستراليا79118196.966 570 1(6)مستقر من الناحية الرصدية195 أستراليا116186.01(6)  د
البزموت209 بي83126208.980 3986(15)2.01(8) × 10 19  y210 متر1273.04(6) × 10 6  ص
بروتاكتينيوم231 باسكال91140231.035 8825(19)3.265(20) × 10 4  ص233 باسكال14226.975(13)  د

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ حتى عام 2003، كان يُعتقد أن البزموت -209 ينتمي إلى الفئة الأولى. ثم اكتُشف أن عمر النصف له يبلغ حوالي 10 ^19 سنة، أي ما يُعادل مليار ضعف عمر الكون. انظر البزموت

مراجع

  1. ↑ هاوسكروفت، سي إي؛ شارب، إيه جي (2012). الكيمياء غير العضوية (  الطبعة الرابعة). برنتيس هول. ص  2. ISBN 978-0273742753.
  2. 1 2 "العناصر أحادية النظائر" . CIAAW . 2021. تستخدم CIAAW مصطلح أحادي النظائر للدلالة على ما نسميه أحادي النوى ، كما أنها تحذف اليوروبيوم والرينيوم من الملاحظة.
  3. ↑ "ثانياً - المكتب الدولي للأوزان والمقاييس" .
  4. ↑ "متر - المكتب الدولي للأوزان والمقاييس" .
  5. ↑ "كيلفن - المكتب الدولي للأوزان والمقاييس" .
  6. ↑ "وحدات حرارية بريطانية (Btu) - إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA)" .
  7. ↑ "الخلية - المكتب الدولي للأوزان والمقاييس" .
  8. ↑"SI Brochure - 9th ed". Bureau International des Poids et Mesures.
  9. ↑"Candela - BIPM".
  10. ↑"Resolution 10 - BIPM".
  11. ↑IUPAC list of mononuclidics for metrology purposes - This appears to be obsolete, and thorium is no longer considered mononuclidic either.
  12. ↑Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*". Chinese Physics C. 45 (3) 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
  13. 12Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties"(PDF). Chinese Physics C. 45 (3) 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.