مقالات

4.8: النظائر: عندما يختلف عدد النيوترونات


أهداف التعلم

  • اشرح ما هي النظائر وكيف يؤثر النظير على الكتلة الذرية للعنصر.
  • حدد عدد البروتونات والإلكترونات والنيوترونات لعنصر برقم كتلي محدد.

تحتوي جميع ذرات العنصر نفسه على نفس عدد البروتونات ، لكن بعضها قد يحتوي على أعداد مختلفة من النيوترونات. لكن بعض ذرات الكربون تحتوي على سبعة أو ثمانية نيوترونات بدلاً من الستة المعتادة. تسمى ذرات نفس العنصر التي تختلف في عدد النيوترونات بها النظائر. تحدث العديد من النظائر بشكل طبيعي. عادةً ما يكون نظير أو نظير للعنصر هو الأكثر استقرارًا وشيوعًا. تمتلك النظائر المختلفة لعنصر ما نفس الخصائص الفيزيائية والكيميائية عمومًا لأنها تحتوي على نفس عدد البروتونات والإلكترونات.

مثال: نظائر الهيدروجين

الهيدروجين مثال على عنصر له نظائر. تم نمذجة ثلاثة نظائر للهيدروجين في الشكل ( PageIndex {1} ). تحتوي معظم ذرات الهيدروجين على بروتون واحد ، وإلكترون واحد ، ويفتقر إلى النيوترون. هذه الذرات تسمى فقط الهيدروجين. تحتوي بعض ذرات الهيدروجين على نيوترون واحد أيضًا. هذه الذرات هي النظير المسمى الديوتيريوم. تحتوي ذرات الهيدروجين الأخرى على نيوترونين. هذه الذرات هي النظير المسمى التريتيوم.

الشكل ( PageIndex {1} ): النظائر الثلاثة الأكثر استقرارًا للهيدروجين: البروتيوم (أ = 1) والديوتيريوم (أ = 2) والتريتيوم (أ = 3). (CC SA-BY 3.0 ؛ Balajijagadesh).

بالنسبة لمعظم العناصر بخلاف الهيدروجين ، تتم تسمية النظائر بعدد كتلتها. على سبيل المثال ، ذرات الكربون التي تحتوي على 6 نيوترونات معتادة لها عدد كتلتها 12 (6 بروتونات + 6 نيوترونات = 12) ، لذلك يطلق عليها اسم الكربون -12. ذرات الكربون التي تحتوي على 7 نيوترونات لها كتلة ذرية 13 (6 بروتونات + 7 نيوترونات = 13). هذه الذرات هي نظير يسمى الكربون 13.

مثال ( PageIndex {1} ): نظائر الليثيوم

  1. ما هو العدد الذري والعدد الكتلي لنظير الليثيوم المحتوي على 3 نيوترونات؟
  2. ما هو العدد الذري والعدد الكتلي لنظير الليثيوم المحتوي على 4 نيوترونات؟

المحلول

تحتوي ذرة الليثيوم على 3 بروتونات في نواتها بغض النظر عن عدد النيوترونات أو الإلكترونات.

أ.

[ start {align} text {atomic number} = left ( text {number of protons} right) & = 3 nonumber left ( text {number of neutrons} right) & = 3 غير رقم نهاية {محاذاة} غير رقم ]

[ start {align} text {mass number} & = left ( text {number of protons} right) + left ( text {number of neutrons} right) nonumber text {mass number} & = 3 + 3 nonumber & = 6 nonumber end {align} nonumber ]

ب.

[ start {align} text {atomic number} = left ( text {number of protons} right) & = 3 nonumber left ( text {number of neutrons} right) & = 4 غير رقم نهاية {محاذاة} غير رقم ]

[ start {align} text {mass number} & = left ( text {number of protons} right) + left ( text {number of neutrons} right) nonumber text {mass number} & = 3 + 4 nonumber & = 7 nonumber end {align} nonumber ]

لاحظ أنه نظرًا لأن ذرة الليثيوم تحتوي دائمًا على 3 بروتونات ، فإن العدد الذري للليثيوم دائمًا هو 3. ومع ذلك ، فإن العدد الكتلي هو 6 في النظير مع 3 نيوترونات ، و 7 في النظير مع 4 نيوترونات. في الطبيعة ، توجد نظائر معينة فقط. على سبيل المثال ، يوجد الليثيوم كنظير يحتوي على 3 نيوترونات ، وكنظيرًا يحتوي على 4 نيوترونات ، ولكنه لا يوجد كنظير يحتوي على نيوترونين أو كنظير يحتوي على 5 نيوترونات.

استقرار النظائر

تحتاج الذرات إلى نسبة معينة من النيوترونات إلى البروتونات للحصول على نواة مستقرة. يؤدي وجود عدد كبير جدًا أو قليل جدًا من النيوترونات مقارنة بالبروتونات إلى نواة غير مستقرة أو مشعة والتي ستتفكك عاجلاً أم آجلاً إلى شكل أكثر استقرارًا. هذه العملية تسمى الاضمحلال الإشعاعي. العديد من النظائر لها نوى مشعة ، ويشار إلى هذه النظائر بالنظائر المشعة. عندما تتحلل ، فإنها تطلق جزيئات قد تكون ضارة. هذا هو السبب في أن النظائر المشعة خطيرة ولماذا يتطلب العمل معها بدلات خاصة للحماية. يعتبر نظير الكربون المعروف باسم الكربون 14 مثالاً على النظائر المشعة. في المقابل ، فإن نظائر الكربون المسماة كربون 12 و كربون 13 مستقرة.

هذه المناقشة الكاملة للنظائر تعيدنا إلى نظرية دالتون الذرية. وفقًا لدالتون ، فإن ذرات عنصر معين متطابقة. ولكن إذا كان من الممكن أن تحتوي ذرات عنصر معين على أعداد مختلفة من النيوترونات ، فيمكن أن يكون لها كتل مختلفة أيضًا! كيف افتقد دالتون هذا؟ اتضح أن العناصر الموجودة في الطبيعة توجد كخلائط منتظمة ثابتة من نظائرها التي تحدث بشكل طبيعي. بعبارة أخرى ، تحتوي قطعة الليثيوم دائمًا على كلا النوعين من الليثيوم الطبيعي (النوع الذي يحتوي على 3 نيوترونات والنوع الذي يحتوي على 4 نيوترونات). علاوة على ذلك ، فإنه يحتوي دائمًا على الاثنين بنفس الكميات النسبية (أو "الوفرة النسبية"). في قطعة من الليثيوم ، سيكون (93 ٪ ) دائمًا من الليثيوم مع 4 نيوترونات ، بينما الباقي (7 ٪ ) سيكون دائمًا من الليثيوم بثلاثة نيوترونات.

جرب دالتون دائمًا قطعًا كبيرة من عنصر - وهي القطع التي تحتوي على جميع النظائر الطبيعية لهذا العنصر. نتيجة لذلك ، عندما أجرى قياساته ، كان في الواقع يلاحظ متوسط ​​الخصائص لجميع النظائر المختلفة في العينة. بالنسبة لمعظم أغراضنا في الكيمياء ، سنفعل الشيء نفسه ونتعامل مع متوسط ​​كتلة الذرات. لحسن الحظ ، وبغض النظر عن وجود كتل مختلفة ، فإن معظم الخصائص الأخرى للنظائر المختلفة متشابهة.

هناك طريقتان رئيسيتان يُظهر بهما العلماء بشكل متكرر العدد الكتلي للذرة التي يهتمون بها. ومن المهم ملاحظة أن الرقم الكتلي هو ليس الواردة في الجدول الدوري. تتضمن هاتان الطريقتان كتابة رمز نووي أو بإعطاء اسم العنصر مع الرقم الكتلي المكتوب.

لكتابة أ الرمز النووي، يتم وضع رقم الكتلة في الجزء العلوي الأيسر (مرتفع) للرمز الكيميائي ويتم وضع الرقم الذري في الجزء السفلي الأيسر (منخفض) من الرمز. يتم رسم الرمز النووي الكامل للهليوم 4 أدناه:

الرموز النووية التالية تخص نواة نيكل بها 31 نيوترونًا ونواة يورانيوم بها 146 نيوترونًا.

[ ce {^ {59} _ {28} ني} ]

[ ce {^ {238} _ {92} U} ]

في نواة النيكل المذكورة أعلاه ، يشير العدد الذري 28 إلى أن النواة تحتوي على 28 بروتونًا ، وبالتالي ، يجب أن تحتوي على 31 نيوترونًا حتى يكون عدد كتلتها 59. ونواة اليورانيوم بالتحديد تحتوي على 146 نيوترونًا.

هناك طريقة أخرى لتمثيل النظائر وهي إضافة واصلة ورقم الكتلة إلى الاسم الكيميائي أو الرمز. وبالتالي فإن النواتين ستكونان Nickel-59 أو Ni-59 و Uranium-238 أو U-238 ، حيث 59 و 238 هما عدد الكتلة للذرتين ، على التوالي. لاحظ أن أرقام الكتلة (وليس عدد النيوترونات) مكتوبة بجانب الاسم.

مثال ( PageIndex {2} ): البوتاسيوم -40

كم عدد البروتونات والإلكترونات والنيوترونات في ذرة (^ {40} _ {19} ce {K} )؟

المحلول

[ text {العدد الذري} = يسار ( نص {عدد البروتونات} يمين) = 19 ]

بالنسبة لجميع الذرات الخالية من الشحنات ، فإن عدد الإلكترونات يساوي عدد البروتونات.

[ نص {عدد الإلكترونات} = 19 ]

العدد الكتلي ، 40 ، هو مجموع البروتونات والنيوترونات.

لإيجاد عدد النيوترونات ، اطرح عدد البروتونات من العدد الكتلي.

[ نص {عدد النيوترونات} = 40 - 19 = 21. ]

مثال ( PageIndex {3} ): Zinc-65

كم عدد البروتونات والإلكترونات والنيوترونات الموجودة في ذرة الزنك -65؟

المحلول

[ text {عدد البروتونات} = 30 ]

بالنسبة لجميع الذرات الخالية من الشحنات ، فإن عدد الإلكترونات يساوي عدد البروتونات.

[ نص {عدد الإلكترونات} = 30 ]

العدد الكتلي 65 هو مجموع البروتونات والنيوترونات.

لإيجاد عدد النيوترونات ، اطرح عدد البروتونات من العدد الكتلي.

[ text {عدد النيوترونات} = 65 - 30 = 35 ]

تمرين ( PageIndex {3} )

كم عدد البروتونات والإلكترونات والنيوترونات في كل ذرة؟

  1. (^ {60} _ {27} ce {Co} )
  2. Na-24
  3. (^ {45} _ {20} ce {Ca} )
  4. 90 ريال
الجواب أ:
27 بروتون ، 27 إلكترون ، 33 نيوترون
الجواب ب:
11 بروتونًا ، 11 إلكترونًا ، 13 نيوترونًا
الجواب ج:
20 بروتون ، 20 إلكترون ، 25 نيوترون
الجواب د:
38 بروتون ، 38 إلكترون ، 52 نيوترون

ملخص

  • عدد البروتونات هو نفسه دائمًا في ذرات العنصر نفسه.
  • يمكن أن يختلف عدد النيوترونات ، حتى في ذرات العنصر نفسه.
  • تُعرف ذرات نفس العنصر التي تحتوي على نفس عدد البروتونات ، ولكن بأعداد مختلفة من النيوترونات النظائر.
  • تحتوي جميع نظائر أي عنصر على نفس عدد البروتونات ، لذا فإن لها نفس العدد الذري (على سبيل المثال ، العدد الذري للهيليوم دائمًا هو 2).
  • تحتوي نظائر عنصر معين على أعداد مختلفة من النيوترونات ، لذلك فإن النظائر المختلفة لها أعداد كتل مختلفة.

المساهمات والسمات


4.9: الكتلة الذرية - متوسط ​​كتلة ذرات العنصر

نادرًا ما نتعامل في الكيمياء مع نظير واحد فقط لعنصر ما. نستخدم مزيجًا من نظائر عنصر ما في التفاعلات الكيميائية والجوانب الأخرى للكيمياء ، لأن جميع نظائر العنصر تتفاعل بنفس الطريقة. هذا يعني أننا نادرًا ما نحتاج إلى القلق بشأن كتلة نظير معين ، ولكن بدلاً من ذلك نحتاج إلى معرفة متوسط ​​كتلة ذرات العنصر. باستخدام كتل النظائر المختلفة ومدى وفرة كل نظير ، يمكننا إيجاد متوسط ​​كتلة ذرات العنصر. ال الكتلة الذرية من عنصر هو متوسط ​​الكتلة المرجحة للذرات في عينة طبيعية من العنصر. عادةً ما يتم الإبلاغ عن الكتلة الذرية بوحدات الكتلة الذرية.


إذا جمعت كل الطاقة التي ستحتاجها لكل قطعة ، فستشتق طاقة ربط الجاذبية للجسم: وهذا يعتمد على كميتين: كتلة (م) و نصف القطر (ص) من الجسد.

الصيغة أعلاه هي "تناسب" ، فهي تخبرنا كيف تتناسب طاقة الربط مع كتلة الجسم ونصف قطره. يعتمد المقدار الثابت الذي نحتاجه على تفاصيل كيفية توزيع المادة في الكائن. على سبيل المثال ، الكرة ذات الكثافة المنتظمة سيكون لها ثابت 3/5.

بالنسبة للأرض ، تبلغ طاقة ربط الجاذبية حوالي 2 × 10 32 جول ، أو حوالي 12 يومًا من إجمالي إنتاج الطاقة للشمس!


المياه السطحية والجوفية ، التجوية والتربة

7.9.1.2.1 المبادئ الأساسية

النظائر هي ذرات من نفس العنصر لها أعداد مختلفة من النيوترونات ولكن لها نفس عدد البروتونات والإلكترونات. الفرق في عدد النيوترونات بين النظائر المختلفة لعنصر ما يعني أن النظائر المختلفة لها كتل مختلفة. يشير الرقم المرتفع الموجود على يسار اختصار العنصر إلى عدد البروتونات بالإضافة إلى النيوترونات في النظير. على سبيل المثال ، من بين نظائر الهيدروجين ، يحتوي الديوتيريوم (المشار إليه بـ 2 H أو D) على نيوترون واحد وبروتون واحد. هذا ما يقرب من ضعف كتلة البروتيوم (1 ساعة) ، بينما يحتوي التريتيوم (3 ساعات) على ما يقرب من ثلاثة أضعاف كتلة البروتيوم.

تحتوي النظائر المستقرة على نوى لا تتحلل إلى نظائر أخرى على المقاييس الزمنية الجيولوجية ، ولكنها قد تنتج نفسها عن طريق اضمحلال النظائر المشعة. تحتوي النظائر المشعة (غير المستقرة) على نوى تتحلل تلقائيًا بمرور الوقت لتكوين نظائر أخرى. على سبيل المثال ، يتم إنتاج 14 C ، وهو نظير مشع للكربون ، في الغلاف الجوي عن طريق تفاعل نيوترونات الأشعة الكونية مع 14 N. مع نصف عمر حوالي 5730 عامًا ، تتحلل 14 درجة مئوية إلى 14 N عن طريق انبعاث a جسيم بيتا. يسمى المستقر 14 N الناتج عن الاضمحلال الإشعاعي بالنيتروجين "المشع". لا يركز هذا الفصل فقط على النظائر المستقرة وغير المشعة للعديد من العناصر (الهيدروجين والأكسجين والكربون والنيتروجين والكبريت) ولكنه يتضمن أيضًا مناقشة موجزة للنظائر المشعة لهذه العناصر (3 H ، 14 C ، 35 S) التي تعتبر هيدرولوجية مهمة اقتفاء أثر. للحصول على مناقشة أكثر شمولاً لأساسيات الكيمياء الجيولوجية للنظائر ، انظر الفصول في Clark and Fritz (1997) وفصل Kendall and Caldwell (1998) في Kendall and McDonnell (1998).


فصل النظائر عن طريق طرق متعددة

ملخص الناشر

يمكن فصل نظائر عنصر ما عن طريق عمليات أحادية المرحلة أو متعددة المراحل. يصف هذا الفصل الطرق متعددة المراحل لفصل النظائر. الطريقة ذات المرحلة الواحدة ذات الأهمية هي الطريقة الكهرومغناطيسية. تتيح الطريقة الكهرومغناطيسية تحقيق عمليات التخصيب الكبيرة في مرحلة واحدة وهي متعددة الاستخدامات لأنه يمكن استخدام نفس الجهاز لفصل نظائر أي عنصر. تعتمد طرق الفصل الأخرى على حقيقة أن هناك اختلافات طفيفة في خصائص المواد النظيرية ، ونتيجة لذلك تحدث عمليات فصل طفيفة للنظائر في مجموعة متنوعة من العمليات الكيميائية والفيزيائية البسيطة مثل التقطير أو الانتشار. الطرق المهمة متعددة المراحل للفصل هي التحليل الكهربائي ، والتقطير التجزيئي ، وطرق التبادل الكيميائي ، والانتشار الغازي والحراري ، على الرغم من استخدام العديد من الطرق الأخرى لإنتاج فصل جزئي للنظائر.


البروتونات والنيوترونات في التيتانيوم

التيتانيوم هو عنصر كيميائي برقم ذري 22 مما يعني وجود 22 بروتونًا في نواتها. العدد الإجمالي للبروتونات في النواة يسمى العدد الذري من الذرة ويتم إعطاء الرمز Z. وبالتالي ، فإن إجمالي الشحنة الكهربائية للنواة هو + زي ، حيث تساوي e (الشحنة الأولية) 1،602 × 10-19 كولوم.

يُطلق على العدد الإجمالي للنيوترونات في نواة الذرة اسم عدد النيوترونات من الذرة ويتم إعطاء الرمز N. العدد النيوتروني بالإضافة إلى العدد الذري يساوي عدد الكتلة الذرية: N + Z = أ. يُعرف الفرق بين العدد النيوتروني والعدد الذري باسم فائض النيوترون: D = N - Z = A - 2Z.

بالنسبة للعناصر المستقرة ، توجد عادة مجموعة متنوعة من النظائر المستقرة. النظائر هي نويدات لها نفس العدد الذري وبالتالي فهي نفس العنصر ، ولكنها تختلف في عدد النيوترونات. أعداد كبيرة من نظائر نموذجية التيتانيوم نكون 46-50.

الرئيسية نظائر التيتانيوم

يتكون التيتانيوم الموجود طبيعياً من خمسة نظائر مستقرة: 46 Ti ، 47 Ti ، 48 Ti ، 49 Ti ، و 50 Ti ، مع 48 Ti هو الأكثر وفرة (73.8٪ وفرة طبيعية). تتراوح نظائر التيتانيوم في الكتلة الذرية من 38.01 u (38 Ti) إلى 62.99 u (63 Ti).

يتكون Titanium-46 من 22 بروتونًا و 24 نيوترونًا و 22 إلكترونًا.

يتكون Titanium-47 من 22 بروتونًا و 25 نيوترونًا و 22 إلكترونًا.

يتكون Titanium-48 من 22 بروتونًا و 26 نيوترونًا و 22 إلكترونًا.

يتكون التيتانيوم -49 من 22 بروتونًا و 27 نيوترونًا و 22 إلكترونًا.

يتكون التيتانيوم -50 من 22 بروتونًا و 28 نيوترونًا و 22 إلكترونًا.

يتكون Titanium-44 من 22 بروتونًا و 22 نيوترونًا و 22 إلكترونًا. يتم إنتاج التيتانيوم -44 بوفرة نسبية في عملية ألفا في التركيب النووي النجمي والمراحل الأولى لانفجارات المستعر الأعظم. يمكن تحديد عمر المستعرات الأعظمية من خلال قياسات انبعاثات أشعة جاما من التيتانيوم -44 ووفرتها.

النظائر المستقرة

النظائر وفرة رقم النيوترون
46 تي 8.25% 24
47 تي 7.44% 25
48 تي 73.72% 26
49 تي 5.41% 27
50 تي 5.18% 28

النظائر النموذجية غير المستقرة

النظائر نصف الحياة وضع الاضمحلال منتج
44 تي 60.0 (11) ذ التقاط الإلكترون 44 ش
51 تي 5.76 (1) دقيقة تسوس بيتا 51 فولت

أوجد عدد الإلكترونات

بالنسبة للذرة المحايدة ، يكون عدد الإلكترونات هو نفسه عدد البروتونات.

في كثير من الأحيان ، يختلف عدد البروتونات والإلكترونات ، لذلك تحمل الذرة صافي شحنة موجبة أو سالبة. يمكنك تحديد عدد الإلكترونات في أيون إذا كنت تعرف شحنتها. يحمل الكاتيون شحنة موجبة ويحتوي على عدد من البروتونات أكثر من الإلكترونات. يحمل الأنيون شحنة سالبة ويحتوي على إلكترونات أكثر من البروتونات. لا تحتوي النيوترونات على شحنة كهربائية صافية ، لذا فإن عدد النيوترونات لا يهم في الحساب. لا يمكن أن يتغير عدد بروتونات الذرة عن طريق أي تفاعل كيميائي ، لذلك تضيف أو تطرح الإلكترونات للحصول على الشحنة الصحيحة. إذا كان الأيون يحتوي على شحنة 2+ ، مثل Zn 2+ ، فهذا يعني أن هناك بروتونين أكثر من الإلكترونات.

إذا كان للأيون شحنة 1- (مكتوبة ببساطة بخط مرتفع ناقص) ، فهذا يعني أن عدد الإلكترونات يفوق عدد البروتونات. بالنسبة لـ F - ، فإن عدد البروتونات (من الجدول الدوري) هو 9 وعدد الإلكترونات هو:


4.8: النظائر: عندما يختلف عدد النيوترونات

(أ) تحتوي نواة ذرة معينة على عدد نواة 14 ورقم بروتون هو 6.

(ط) اذكر المقصود برقم النوكليون ورقم البروتون.

ال عدد النكليون هو مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في النواة (أو العدد الكتلي للنواة).

ال رقم البروتون هو العدد أو البروتونات في النواة (أو العدد الذري للنواة).

كلاهما يجب شرحهما بشكل صحيح للعلامة. لا يتم منح نصف علامات من قبل المجلس.

(2) احسب عدد النيوترونات في نواة هذه الذرة.

14 - 6 = 8

(3) احسب الشحنة المحددة للنواة ، في C kg -1.

تحتاج إلى وضع هذا بعناية - هناك ثلاث علامات لذلك يريدون منك أن تظهر تفكيرًا واضحًا في عملك!

يعطونك الوحدة ، لذلك من السهل معرفة ما يجب القيام به - الشحن على النواة (في كولوم) مقسومًا على كتلة النواة (بالكيلوجرام)

المسؤول عن النواة:

هناك ستة بروتونات - الجسيمات الوحيدة المشحونة ، ولها نفس شحنة الإلكترون.

الشحن = 6 × 1.60 × 10-19

الشحن = 9.60 × 10-19 درجة مئوية

كتلة النواة:

هناك 8 نيوترونات و 6 بروتونات:

الكتلة = 8 (1.675 × 10 -27) + 6 (1.673 × 10 -27)

الكتلة = 2.34 × 10-26 كجم (العامل الآخر هو 3sf فقط - لذلك هذا كل ما هو مطلوب)

تهمة محددة

= 9.60 × 10-19 / 2.34 × 10-26 درجة مئوية كجم -1

= 4.10 × 10 7 ج كجم -1

(ب) الشحنة النوعية لنواة نظير آخر للعنصر هي 4.8 × 10 7 C kg -1.

(ط) اذكر المقصود بالنظير.

جميع الاختلافات في نوى ذرات نفس العنصر هي نظائر. لا يوجد شيء اسمه نسخة "عادية" من عنصر. على الرغم من أنه قد يكون هناك واحد مشترك.

هناك شيئان يريدون منك توضيحهما:

- تحتوي نظائر عنصر ما على نوى تحتوي على نفس عدد البروتونات مثل بعضها البعض و

- النظائر المختلفة لنفس العنصر لها أعداد مختلفة من النيوترونات عن بعضها البعض

لذلك عادة ما يقدمون علامتين لتعريف النظير - لذلك تعلمه!

تحتوي نوى نظائر عنصر ما على نفس عدد البروتونات مثل بعضها البعض ولكن على أعداد مختلفة من النيوترونات. /> هذا يمنحهم نفس الخصائص الكيميائية ولكن خصائص فيزيائية مختلفة.

(2) احسب عدد النيوترونات في هذا النظير.

يترك

N = عدد النواة و

يجب تقريب كتلة النواة بمتوسط ​​1.674 × 10 -27

4.8 × 10 7 = 6 × 1.60 × 10-19 / (N × 1.67 × 10-27)

العدد = 6 × 1.60 × 10-19 / (1.67 × 10-27 × 4.8 × 10 7)

أو سبب بطريقة أخرى.

كلاهما لهما نفس عدد البروتونات ، لكنهما يختلفان في عدد النيوترونات.

لذلك ، شحنة محددة A / شحنة محددة B = mب/ مأ

لأن كتلة النيوترون والبروتون هي نفسها تقريبًا.

مب/مأ = عدد النوكليون B / nucleon number of A

مب/مأ = 0.854

لذلك ، عدد النوكليون B = 0.854 × 14 = 12

لذلك فإن عدد النواة A = 12

وعدد النيوترونات = 12-6 = 6

(إجمالي 10 درجات)

اتبعني.

علم الفيزياء الحاسوبية - وسيلة تعليمية مساعدة على شبكة الإنترنت - لطلاب الفيزياء ومعلميهم وأولياء أمورهم.


الذرات - الأساسيات التي نلاحظها اليوم

يتكون كل عنصر كيميائي ، مثل الكربون والأكسجين ، من ذرات. يُعتقد أن كل ذرة تتكون من ثلاثة أجزاء أساسية.

تحتوي النواة على بروتونات (جسيمات صغيرة لكل منها شحنة كهربائية موجبة واحدة) ونيوترونات (جسيمات بدون أي شحنة كهربائية). تدور الإلكترونات حول النواة (جزيئات صغيرة لكل منها شحنة كهربائية سالبة واحدة).

قد تختلف ذرات كل عنصر بشكل طفيف في عدد النيوترونات داخل نواتها. تسمى هذه الاختلافات نظائر هذا العنصر. بينما يختلف عدد النيوترونات ، فإن كل ذرة من أي عنصر لها دائمًا نفس عدد البروتونات والإلكترونات.

لذلك ، على سبيل المثال ، تحتوي كل ذرة كربون على ستة بروتونات وستة إلكترونات ، لكن عدد النيوترونات في كل نواة يمكن أن يكون ستة أو سبعة أو حتى ثمانية. لذلك ، يحتوي الكربون على ثلاثة نظائر (متغيرات) ، وهي كربون -12 ، وكربون -13 ، وكربون -14 (الشكل 1).


النظائر

إن تاريخ الذرة مليء ببعض هذه الاختلافات. على الرغم من أن جون دالتون ذكر في نظريته الذرية لعام 1804 أن جميع ذرات عنصر ما متطابقة ، بدأ اكتشاف النيوترون في إظهار أن هذا الافتراض لم يكن صحيحًا. أعطت دراسة المواد المشعة (العناصر التي تطلق الجزيئات تلقائيًا لتكوين عناصر جديدة) بواسطة فريدريك سودي (1877-1956) أدلة مهمة حول التركيب الداخلي للذرات. أظهر عمله أن بعض المواد ذات الخصائص الإشعاعية المختلفة والأوزان الذرية المختلفة كانت في الواقع نفس العنصر. لقد صاغ المصطلح النظير من الجذور اليونانية isos (íσος "متساوية") و topos (τóπος "مكان"). ووصف النظائر بأنها "بالعامية ، ذراتها لها جوانب خارجية متطابقة ولكن دواخل مختلفة." فاز سودي بجائزة نوبل في الكيمياء عام 1921 عن عمله.

كما ذكرنا سابقًا ، ليست كل ذرات عنصر معين متطابقة. على وجه التحديد ، يمكن أن يكون عدد النيوترونات متغيرًا للعديد من العناصر. على سبيل المثال ، يوجد الكربون الموجود بشكل طبيعي في ثلاثة أشكال. كل ذرة كربون لها نفس عدد البروتونات (6) ، وهو العدد الذري لها. تحتوي كل ذرة كربون أيضًا على ستة إلكترونات من أجل الحفاظ على الحياد الكهربائي. لكن عدد النيوترونات يختلف بستة أو سبعة أو ثمانية. النظائر هي ذرات لها نفس العدد الذري ، لكنها تختلف في أعداد كتلتها بسبب تغير في عدد النيوترونات.

يمكن الإشارة إلى نظائر الكربون الثلاثة على أنها كربون -12 [لاتكس] يسار (^ <12> _6 نص right) [/ latex]، carbon-13 [latex] left (^ <13> _6 text right) [/ latex] ، و carbon-14 [latex] left (^ <14> _6 text right) [/ لاتكس]. تتكون معظم العناصر بشكل طبيعي من خليط من النظائر. يحتوي الكربون على ثلاثة نظائر طبيعية ، بينما يمكن أن تحتوي بعض العناصر الثقيلة على العديد من النظائر. يحتوي القصدير على عشرة نظائر مستقرة ، أكثر من أي عنصر آخر. على المدى نوكليد يشير إلى نواة نظير معين لعنصر ما. ذرة الكربون هي واحدة من ثلاثة نويدات مختلفة.

بينما يؤثر وجود النظائر على كتلة الذرة ، إلا أنه لا يؤثر على تفاعلها الكيميائي. يخضع السلوك الكيميائي لعدد الإلكترونات وعدد البروتونات. يتصرف الكربون 13 كيميائيًا تمامًا بنفس الطريقة التي يتصرف بها الكربون 12 الأكثر وفرة.


شاهد الفيديو: النظائر - الصف الاول الثانوى 2019 (شهر اكتوبر 2021).