نظائر الكالسيوم

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

للكالسيوم (Ca) أربعة وعشرون نظيراً معروفاً تتراوح أعداد الكتلة لها بين 34 و 57. هنالك خمسة نظائر مستقرة للكالسيوم وهي كالسيوم-40 40Ca وكالسيوم-42 42Ca وكالسيوم-43 43Ca وكالسيوم-44 44Ca وكالسيوم-46 46Ca وذلك بالإضافة إلى وجود نظير شبه مستقر وهو النظير كالسيوم-48، الذي لديه عمر نصف طويل نسبياً بحيث أنه يعد عملياً مستقر.

من أطول نظائر الكالسيوم المشعة عمراً بالإضافة إلى النظير كالسيوم-48 48Ca هو النظير كالسيوم-41 41Ca. لباقي نظائر الكالسيوم المشعة نصف عمر أقل من 163 يوم، وأغلبها دون الدقيقة الواحدة. أقل نظائر الكالسيوم المشعة ثباتاً هو النظير كالسيوم-34 34Ca بعمر نصف أقل من 35 نانو ثانية. أكثر نظائر الكالسيوم المشعة المصطنعة ثباتاً هو النظير كالسيوم-45 بعمر نصف يبلغ 163 يوم.

كالسيوم-40[عدل]

يعد النظير كالسيوم-40 40Ca أكثر نظائر الكالسيوم وفرة طبيعية، حيث يشكل 97% من عنصر الكالسيوم في الطبيعة. يتشكل هذا النظير كناتج اضمحلال للنظير بوتاسيوم-40 40K بالإضافة إلى أرغون-40.

كالسيوم-41[عدل]

يعد النظير كالسيوم-41 41Ca من أحد النظائر المشعة ذات الأصل الكوني، ولهذا النظير عمر نصف مقداره 102000 سنة. على العكس من أغب النظائر الكونية والتي تنتج في الغلاف الجوي للأرض فإن النظير كالسيوم-41 ينتج من تنشيط النيوترونات في النظير كالسيوم-40 40Ca في القشرة الأرضية. لكنه على الرغم من ذلك نادر الوجود في الطبيعة. يضمحل النظير كالسيوم-41 عن طريق اصطياد إلكترون إلى النظير المستقر بوتاسيوم-41.

كالسيوم-48[عدل]

يعد النظير كالسيوم-48 من أحد نظائر الكالسيوم النادرة في الطبيعة، حيث يشكل 0.187% فقط من الوفرة الطبيعية للكالسيوم.[1] يتكون هذا النظير من 20 بروتون و28 نيوترون. على الرغم من أن النواة غنية بالنيوترونات مقارنةً مع وزنها الخفيف، إلا أن طريق الاضمحلال الوحيد له هو عن طريق اضمحلال بيتا المضاعف نادر الحدوث. يبلغ نصف العمر لهذا النظير 4.3×1019 سنة،[2] بحيث يمكن اعتباره عملياً نظيراً مستقراً. من أحد العوامل الذي يؤثر على ثبات هذا النظير كون العددين 20 و 28، وهما عدد البروتونات والنيوترونات على الترتيب، عددين سحريين، مما يجعل 48Ca ذات نواة مضاعفة العدد السحري.

تعد نواة النظير كالسيوم-48 أخف نواة معروفة تخضع لعملية اضمحلال بيتا المضاعف، والوحيدة ذات البنية البسيطة نسبياً لتخضع لعملية تحليل باستخدام نموذج الغلاف النووي، كما أنها تطلق بهذه العملية طاقة مقدارها 4.27 ميغا إلكترون فولت، والتي أكبر طاقة مرسلة بهذه العملية.[2]

بما أن النظير كالسيوم-48 مستقر وغني بالنيوترونات فذلك يجعله كأحد المواد القيّمة كمادة بادئة لإنتاج النوى في مسرّعات الجسيمات وذلك عن طريق التشظية [3] وعن طريق تفاعلات الاندماج مع النوى الأخرى، على سبيل المثال، استخدامه في إنتاج عنصر الأنون أوكتيوم.[4]

جدول النظائر[عدل]

الرمز Z(ب) N(ن) كتلة النظير (u) عمر النصف نمط
الاضمحلال[5][n 1]
ناتج
الاضمحلال[n 2]
لف
مغزلي
تركيب
النظائر
التمثيلي
(كسر مولي)
مجال التفاوت
الطبيعي
(كسر مولي)
34Ca 20 14 34.01412 <35 نانو ثانية p 33K 0+
35Ca 20 15 35.00494 25.7 ميلي ثانية β+ >99.9% 35K 1/2+#
β+, p <0.1% 34Ar
36Ca 20 16 35.99309 102 ميلي ثانية β+, p 56.8% 35Ar 0+
β+ 43.2% 36K
37Ca 20 17 36.985870 181.1 ميلي ثانية β+, p 74.5% 36Ar (3/2+)
β+ 25.5% 37K
38Ca 20 18 37.976318 440 ميلي ثانية β+ 38K 0+
39Ca 20 19 38.9707197 859.6 ميلي ثانية β+ 39K 3/2+
40Ca [n 3] 20 20 39.96259098 مستقر 0+ 0.96941 0.96933-

0.96947

41Ca 20 21 40.96227806 1.02×105 سنة EC 41K 7/2- نادر [n 4]
42Ca 20 22 41.95861801 مستقر 0+ 0.00647 0.00646-

0.00648

43Ca 20 23 42.9587666 مستقر 7/2- 0.00135 0.00135-

0.00135

44Ca 20 24 43.9554818 مستقر 0+ 0.02086 0.02082-

0.02092

45Ca 20 25 44.9561866 162.67 يوم β- 45Sc 7/2-
46Ca 20 26 45.9536926 مستقر 0+ 4×10−5 4×10−5-

4×10−5

47Ca 20 27 46.9545460 4.536 يوم β- 47Sc 7/2-
48Ca [n 5] 20 28 47.952534 43×1018 سنة β-β- [n 6] 48Ti 0+ 0.00187 0.00186-

0.00188

49Ca 20 29 48.955674 8.718 دقيقة β- 49Sc 3/2-
50Ca 20 30 49.957519 13.9 ثانية β- 50Sc 0+
51Ca 20 31 50.9615 10.0 ثانية β- >99.9% 51Sc (3/2-)#
β-, n <0.1% 50Sc
52Ca 20 32 51.96510 4.6 ثانية β- 98% 52Sc 0+
β-, n 2% 51Sc
53Ca 20 33 52.97005 90 ميلي ثانية β- 70% 53Sc 3/2-#
β-, n 30% 52Sc
54Ca 20 34 53.97435 50# ميلي ثانية [>300 نانو ثانية] β-, n 53Sc 0+
β- 54Sc
55Ca 20 35 54.98055 30# ميلي ثانية [>300 نانو ثانية] β- 55Sc 5/2-#
56Ca 20 36 55.98557 10# ميلي ثانية [>300 نانو ثانية] β- 56Sc 0+
57Ca 20 37 56.99236 5# ميلي ثانية β- 57Sc 5/2-#
β-, n 56Sc
  1. ^ الاختصارات:
    EC: اصطياد إلكترون
  2. ^ النظائر المستقرة بالخط الغليظ
  3. ^ أثقل نويدة بعدد متساوي من البروتونات والنيوترونات دون حدوث اضمحلال
  4. ^ نويدة كونية
  5. ^ نظير مشع ذو عمر نصف طويل نسبياً بشكل أكبر من عمر الكون، لذلك يعد عملياً نظيراً مستقراً
  6. ^ أخف نويدة تخضع لعملية اضمحلال بيتا المضاعف

المصادر[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ Coursey، J. S.؛ D. J. Schwab; R. A. Dragoset (February 2005). "Atomic Weights and Isotopic Compositions". NIST Physical Reference Data. اطلع عليه بتاريخ 2006-10-27. 
  2. ^ أ ب Balysh، A.؛ et al. (1996). "Double Beta Decay of 48Ca". Physical Review Letters 77 (26): 5186–5189. arXiv:nucl-ex/9608001. Bibcode:1996PhRvL..77.5186B. doi:10.1103/PhysRevLett.77.5186. PMID 10062737. 
  3. ^ Notani، M.؛ et al. (2002). "New neutron-rich isotopes, 34Ne, 37Na and 43Si, produced by fragmentation of a 64A MeV 48Ca beam". Physics Letters B 542: 49–54. Bibcode:2002PhLB..542...49N. doi:10.1016/S0370-2693(02)02337-7. 
  4. ^ Oganessian، Yu. Ts.؛ et al. (October 2006). "Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the 249Cf and 245Cm+48Ca fusion reactions". Physical Review C 74 (4): 044602. Bibcode:2006PhRvC..74d4602O. doi:10.1103/PhysRevC.74.044602. 
  5. ^ http://www.nucleonica.net/unc.aspx