كل ما تحتاج إلى معرفته عن النظائر الكيميائية

ما هي النظائر

يمكن تعريف النظائر بأنّها عبارة عن ذرات من عنصر معين تحمل نفس العدد الذري ولكنها تختلف في العدد الكتلي، وهناك تصنيف يُدعى “النويدات” والذي يختلف عن النظائر في أنّ ذرات العنصر الواحد تتشارك فيما بينها بالعدد الكتلي لا بالعدد الذري، فلو أخذنا على سبيل المثال ذرة الكربون التي يَنتُج منها نوعان من النظائر واللذان يحملان نفس العدد الذري وهو 6 بروتونات (¹²C و ¹³C)،
فالأول (¹²C) يحمل 6 نيوترونات، و(¹³C) يحمل 7 نيوترونات، ومن المعلوم أنّه من بين جميع عناصر الجدول الدوري يوجد فقط 21 عنصراً نقياً (العنصر النقي هو الذي لا يُشكل أكثر من نويد)، ومن تلك العناصر النقية ما يلي:¹

• الألومنيوم (Al).
• البزموت (Bi).
• الكوبالت (Co).
• اليود (I).
• البيريليوم (Be).
• الذهب (Au).
• المنغنيز (Mn).
• الفسفور (P).
• الروديوم (Rh).
• الثليوم (Tm).

تحضير النظائر صناعياً

يتمّ تحضير النظائر صناعياً عن طريق قذف ذرات العنصر بأحد المقذوفات التالية: أشعة ألفا، أو الديوترون، أو البروتون، أو النيوترون، أو الأشعة السينية (X-rays) ذات الطاقة العالية، مع العلم أنّ النيوترون يُعد أفضل تلك المقذوفات وأكثرها كفاءة، ومن المعلوم أنّ مدى نجاح التفاعل بين ذرات العنصر والأشعة المقذوفة يعتمد بشكل كبير على طاقة تلك الجزيئات، والتي تُقاس بوحدة تسمى (التفاعل عبر المقطع العرضي للذرات Reaction cross section)، فمن خلال هذا المقياس يتبيّن أنّ ذرات النيوترون البطيئة وذات الطاقة المتدنية تملك مقطعاً عرضياً أكبر من تلك النيوترونات ذات الطاقة الأكبر والأسرع.²

ومن الناحية التاريخية لعملية التصنيع لنظائر المواد فقد بدأت تلك العمليات في المختبرات الكيميائية في ثلاثينيات القرن العشرين باستخدام جهاز يسمى السيكلوترون (بالإنجليزية: Cyclotron) وهو جهاز لتحطيم نوى الذرات.²

حقائق عن النظائر واستخداماتها

من أبرز حقائق واستخدامات النظائر:³

• يوجد ما يقارب 1,000 من النظائر المشعة لعناصر مختلفة، ويوجد 50 منها في الطبيعة، والباقي يتمّ تحضيره في المختبرات صناعياً.
• تُستخدم النظائر في المجال الطبي مثل الكوبالت 60 (Cobalt-60) الذي له الفضل في محاربة انتشار الخلايا السرطانية في جسم الإنسان.
• تُستخدم بعض النظائر الإشعاعية طبياً في عمليات التتبع البحثي مثل تتبع مراحل عملية الأيض عند الإنسان.
• يُستخدم اليود 131 (Iodine-131) في معالجة فرط نشاط الغدة الدرقية.
• تُستخدم النظائر على النطاق الصناعي في قياس سماكات الصفائح البلاستيكية والمعدنية.
• تُّستخدم النظائر المشعة بدلاً من أجهزة الأشعة السينية X-ray لفحص المعادن من أيّ أعطال وعيوب تحول دون استخدامها.