الامارات 7 - تعريف منحنى الاستقرار النووي
يُعرف منحنى الاستقرار النووي بأنه رسم بياني يمثل استقرار العناصر، حيث يُظهر حزامًا من النقاط. يُمثل المحور السيني عدد البروتونات في الذرة، بينما يُمثل المحور الصادي عدد النيوترونات.
تفاصيل المنحنى:
في الجزء العلوي الأيمن من حزام الاستقرار، توجد النويدات المشعة التي تتحلل عن طريق اضمحلال ألفا.
في الجزء السفلي من الحزام، توجد النويدات التي تُصدر بوزيترونات أو تلتقط إلكترونات، بينما في الأعلى نجد الأنوية المسؤولة عن انبعاثات بيتا.
العناصر التي يتجاوز عددها الذري 83 تُعتبر مشعة وغير مستقرة.
نسبة النيوترونات إلى البروتونات
يمكن استخدام نسبة النيوترونات إلى البروتونات للتنبؤ باستقرار الأنوية. يتضمن منحنى الاستقرار خطًا مستقيمًا يعكس الأنوية التي تتساوى فيها نسبة النيوترونات إلى البروتونات، والتي تكون عادةً 1:1. على سبيل المثال، تحتوي ذرة النيتروجين على 7 بروتونات و7 نيوترونات. مع زيادة كتلة الأنوية، يزداد عدد النيوترونات مقارنةً بالبروتونات؛ فعلى سبيل المثال، تحتوي ذرة الحديد-56 على 30 نيوترون و26 بروتون (نسبة 1.15)، بينما يحتوي الرصاص-207 على 125 نيوترون و82 بروتون (نسبة 1.52).
تتطلب الأنوية الأثقل عددًا أكبر من النيوترونات للتغلب على قوى التنافر بين البروتونات، مما يساعد في الحفاظ على استقرار النواة. تتراوح نسبة النيوترونات إلى البروتونات في الأنوية المستقرة بين 1:1 و1:1.5، باستثناء نظيري الهيدروجين المستقرين H-1 وH-3 اللذين يمتلكان نسبة أقل من 1.
قاعدة الأعداد الزوجية والفردية
تميل الأنوية التي تحتوي على أعداد زوجية من النيوترونات والبروتونات إلى أن تكون أكثر استقرارًا من تلك ذات الأعداد الفردية. من بين 264 نواة مستقرة، تمتلك 157 منها أعدادًا زوجية من البروتونات والنيوترونات، بينما 5 فقط تحتوي على أعداد فردية.
الأعداد السحرية
توجد أعداد معينة من البروتونات والنيترونات تكون أكثر استقرارًا، وتُعرف بالأعداد السحرية. يكون للذرات استقرار أكبر عندما يكون عدد النيوترونات وعدد البروتونات فيها هو العدد السحري. من بين هذه الأعداد، نجد الهيليوم (He₂⁴) والأكسجين (O₈¹⁶) والكالسيوم (Ca₂₀⁴⁰). الأعداد السحرية للبروتونات تشمل: 2، 8، 20، 28، 50، 82، 114، بينما الأعداد السحرية للنيوترونات تشمل: 2، 8، 20، 28، 50، 82، 126، 184.
يُعرف منحنى الاستقرار النووي بأنه رسم بياني يمثل استقرار العناصر، حيث يُظهر حزامًا من النقاط. يُمثل المحور السيني عدد البروتونات في الذرة، بينما يُمثل المحور الصادي عدد النيوترونات.
تفاصيل المنحنى:
في الجزء العلوي الأيمن من حزام الاستقرار، توجد النويدات المشعة التي تتحلل عن طريق اضمحلال ألفا.
في الجزء السفلي من الحزام، توجد النويدات التي تُصدر بوزيترونات أو تلتقط إلكترونات، بينما في الأعلى نجد الأنوية المسؤولة عن انبعاثات بيتا.
العناصر التي يتجاوز عددها الذري 83 تُعتبر مشعة وغير مستقرة.
نسبة النيوترونات إلى البروتونات
يمكن استخدام نسبة النيوترونات إلى البروتونات للتنبؤ باستقرار الأنوية. يتضمن منحنى الاستقرار خطًا مستقيمًا يعكس الأنوية التي تتساوى فيها نسبة النيوترونات إلى البروتونات، والتي تكون عادةً 1:1. على سبيل المثال، تحتوي ذرة النيتروجين على 7 بروتونات و7 نيوترونات. مع زيادة كتلة الأنوية، يزداد عدد النيوترونات مقارنةً بالبروتونات؛ فعلى سبيل المثال، تحتوي ذرة الحديد-56 على 30 نيوترون و26 بروتون (نسبة 1.15)، بينما يحتوي الرصاص-207 على 125 نيوترون و82 بروتون (نسبة 1.52).
تتطلب الأنوية الأثقل عددًا أكبر من النيوترونات للتغلب على قوى التنافر بين البروتونات، مما يساعد في الحفاظ على استقرار النواة. تتراوح نسبة النيوترونات إلى البروتونات في الأنوية المستقرة بين 1:1 و1:1.5، باستثناء نظيري الهيدروجين المستقرين H-1 وH-3 اللذين يمتلكان نسبة أقل من 1.
قاعدة الأعداد الزوجية والفردية
تميل الأنوية التي تحتوي على أعداد زوجية من النيوترونات والبروتونات إلى أن تكون أكثر استقرارًا من تلك ذات الأعداد الفردية. من بين 264 نواة مستقرة، تمتلك 157 منها أعدادًا زوجية من البروتونات والنيوترونات، بينما 5 فقط تحتوي على أعداد فردية.
الأعداد السحرية
توجد أعداد معينة من البروتونات والنيترونات تكون أكثر استقرارًا، وتُعرف بالأعداد السحرية. يكون للذرات استقرار أكبر عندما يكون عدد النيوترونات وعدد البروتونات فيها هو العدد السحري. من بين هذه الأعداد، نجد الهيليوم (He₂⁴) والأكسجين (O₈¹⁶) والكالسيوم (Ca₂₀⁴⁰). الأعداد السحرية للبروتونات تشمل: 2، 8، 20، 28، 50، 82، 114، بينما الأعداد السحرية للنيوترونات تشمل: 2، 8، 20، 28، 50، 82، 126، 184.