# نظائر الليثيوم

لعنصر الليثيوم Li نظيران ثابتان هما ليثيوم-6 و ليثيوم-7. من حيث الوفرة فإن النظير ليثيوم-7 يشكل أكثر من 92.5 % من عنصر الليثيوم على سطح الأرض. أكثر نظير مشع ثباتاً لليثيوم هو ليثيوم-8 الذي له عمر نصف 838 ميلي ثانية، في حين أن النظير ليثيوم-9 عمر نصف 178 ميلي ثانية، أما النظير ليثيوم-11 له عمر نصف 8.6 ميلي ثانية. أما باقي نظائر الليثيوم فلها أعمار نصف أقل من 10 نانوثانية، أقصرها عمراً هو النظير ليثيوم-4 الذي يضمحل بإصدار بروتون بعمر نصف حوالي 9.1×10$^{−23}$ ثانية.
على غير المتوقع فإن لكلا النظيرين $^6$Li و $^7$Li طاقة ارتباط نووية قليلية بالنسبة لكل نوية (~5.3 ميغاإلكترون فولت) مقارنة مع العناصر المجاورة الأخف منها والأثقل (للهيليوم ~7.1 ميغا إلكترون فولت وللبيريليوم ~6.5 ميغا إلكترون فولت). يعد النظيران $^6$Li و $^7$Li من النويدات التي تشكلت أثناء الانفجار العظيم في الكون قبل أن تتشكل على الأرض، حيث أن نسبة قليلة من النظير ليثيوم-6 تنتج من خلال التفاعلات النووية في بعض النجوم.
للنظير ليثيوم-6 إلفة أكبر من النظير ليثيوم-7 تجاه الزئبق، لذلك تستخدم هذه الخاصية في فصل النظيرين عن بعضهما عن طريق إضافة ملغمة ليثيوم-زئبق إلى محلول من هيدروكسيد الليثيوم، حيث يتركز ليثيوم-6 في الملغمة ويبقى ليثيوم-7 في محلول الهيدروكسيد. يمكن تطبيق عملية الفصل هذه في عمود فصل (مبادل) وذلك بضخ تيار عكسي من الهيدروكسيد والملغمة عبر مراحل متعددة. تكون نسبة ليثيوم-6 أسفل العمود أكبر حيث يتركز الزئبق ثم يفصل عنه لاحقاً، أما ليثيوم-7 فإنه يحصل عليه من قمة العمود بالتحليل الكهربائي لمحلول هيدروكسيد الليثيوم.

## ليثيوم-4

يحوي التظير $^4$Li ليثيوم-4 ثلاثة بروتونات ونيوترون واحد. يعد هذا النظير أقصر نظائر الليثيوم عمراً بعمر نصف مقداره 9.1×10$^{−23}$ ثانية ويضمحل بإصدار بروتون ليشكل النظير هيليوم-3
يمكن لليثيوم-4 أن يكون مركب وسطياً في بعض تفاعلات الاندماج النووي.

## ليثيوم-6

يحوي النظير $^6$Li ليثيوم-6 ثلاثة بروتونات وثلاثة نيوترونات، بالإضافة إلى ثلاثة إلكترونات في الغلاف الخارجي للذرة، نتيجة لذلك فإن ليثيوم-6 يتصرف كفرميون عند حدوث التأثيرات المتبادلة مع الجسيمات الأخرى بالتالي فإن اللف المغزلي لا يكون عبارة عن كسر (½) إنما عدد صحيح كبوزون.
يشكل ليثيوم-6 7.5% من عنصر الليثيوم في الطبيعة. تعود أهمية هذا النظير لاستخدامه في تحضير التريتيوم (هيدروجين-3) وفي كعنصر مهم لامتصاص النيوترونات في مفاعلات الاندماج النووي.

## ليثيوم-7

يعد النظير ليثيوم-7 أكثر النظائر وفرة من بين النظائر، حيث يشكل 92.5% من ذرات الليثيوم في الطبيعة. من الممكن أن يكون هتاك تفاوتات بسيطة في نسبة ليثيوم-6 إلى نسبة ليثيوم-7 في الطبيعة حسب مصدر عينة الليثيوم، لأنه من الصعب الحصول على نسبة دقيقة لعينات الليثيوم من كافة المصادر.
يحوي $^7$Li ثلاثة بروتونات وأربع نيوترونات وثلاثة ألكترونات، لذلك فهو بوزون، أي ان اللف المغزلي له عدد صحيح، عادة ما يكون صفر. بسبب خواصه النووية فإن نسبة الليثيوم-7 في الكون أقل من الهيليوم والبيريليوم والكربون والنيتروجين والأكسجين، على الرغم من آخر أربعة عناصر لها نوى أثقل من الليثيوم.
يستخدم النظير ليثيوم-7 كجزء من فلوريد الليثيوم في مفاعل مصهور الملح، إن المقطع العرضي النيوتروني للنظير ليثيوم-6 كبير مقارنة مع ليثيوم-7 ($^6$Li حوالي 940 بارن مقارنة مع 45 بارن بالنسبة $^7$Li)، لذلك فإن هناك أهمية كبيرة لفصل النظير ليثيوم-7 عن الليثيوم الطبيعي. من أجل استخدامه في المفاعلات.
يستخدم ليثيوم-7 أيضاً في جعل وسط المبردات قاعدياً في مفاعلات الماء المضغوط.
حضرت بعض عينات من ليثيوم-7 وذلك لبضعة بيكو ثانية، كانت حاوية على باريون لامدا في نواتها، حيث أن نواة الذرة تحوي عادة على بروتونات ونيوترونات وبيونات.

## ليثيوم-11

يحوي النظير $^{11}$Li على ثلاثة بروتونات وثمانية نيوترونات، اثنان منهما (النيوترونات) لهما ترتيب نواة هالو. يمتلك هذا النظير مقطع عرضي كبير يقارن بنظير الرصاص $^{208}$Pb، وهو يضمحل مصدراً أشعة بيتا إلى $^{11}$Be والذي يضمحل لاحقاً بأشكال عدة.

## ليثيوم-12

يحوي النظير $^{12}$Li ثلاثة بروتونات وتسعة نيوترونات، وله عمر نصف حوالي 10 نانو ثانية. يضمحل بإصدار نيوترونات إلى ليثيوم-11، زمنه إلى البيريليوم-11 ومنه إلى عدة إمكانيات أخرى.

## جدول النظائر

| الرمز | Z(ب) | N(ن) | كتلة النظير (u) | عمر النصف | نمط الاضمحلال | ناتج الاضمحلال | لف مغزلي | تركيب النظائر التمثيلي (كسر مولي) | مجال التفاوت الطبيعي (كسر مولي) |
| مجال التفاوت الطبيعي (كسر مولي) ||||
| $^3$Li | 3 | 0 | 3.030775 | | | | | | |
| $^4$Li | 3 | 1 | 4.02719 | 91×10$^{−24}$ ثانية [6.03 ميغا إلكترون فولت] | p | $^3$He | | | |
| $^5$Li | 3 | 2 | 5.01254 | 370×10$^{−24}$ ثانية [~1.5 ميغا إلكترون فولت] | p | $^4$He | 3/2− | | |
| $^6$Li | 3 | 3 | 6.015122795 | مستقر | مستقر | مستقر | 1+ | [0.0759] | 0.07714– 0.07225 |
| $^7$Li | 3 | 4 | 7.01600455 | مستقر | مستقر | مستقر | 3/2− | [0.9241] | 0.92275– 0.92786 |
| $^8$Li | 3 | 5 | 8.02248736 | 840.3 ميلي ثانية | β$^−$ | $^8$Be | 2+ | | |
| $^9$Li | 3 | 6 | 9.0267895 | 178.3 ميلي ثانية | β$^−$, n 50.8% | $^8$Be | 3/2− | | |
| $^9$Li | 3 | 6 | 9.0267895 | 178.3 ميلي ثانية | β$^−$ 49.2% | $^9$Be | 3/2− | | |
| $^{10}$Li | 3 | 7 | 10.035481 | 2.0×10$^{−21}$ ثانية [1.2 ميغا إلكترون فولت] | n | $^9$Li | (1−,2−) | | |
| $^{10m1}$Li | 200 كيلو إلكترون فولت | 200 كيلو إلكترون فولت | 200 كيلو إلكترون فولت | 3.7×10$^{−21}$ ثانية | | | 1+ | | |
| $^{10m2}$Li | 480 كيلو إلكترون فولت | 480 كيلو إلكترون فولت | 480 كيلو إلكترون فولت | 1.35×10$^{−21}$ ثانية | | | 2+ | | |
| $^{11}$Li | 3 | 8 | 11.043798 | 8.75 ميلي ثانية | β$^−$, n 84.9% | $^{10}$Be | 3/2− | | |
| $^{11}$Li | 3 | 8 | 11.043798 | 8.75 ميلي ثانية | β$^−$ 8.07% | $^{11}$Be | 3/2− | | |
| $^{11}$Li | 3 | 8 | 11.043798 | 8.75 ميلي ثانية | β$^−$, 2n 4.1% | $^9$Be | 3/2− | | |
| $^{11}$Li | 3 | 8 | 11.043798 | 8.75 ميلي ثانية | β$^−$, 3n 1.9% | $^8$Be | 3/2− | | |
| $^{11}$Li | 3 | 8 | 11.043798 | 8.75 ميلي ثانية | β$^−$, انشطار 1.0% | $^7$He و $^4$He | 3/2− | | |
| $^{11}$Li | 3 | 8 | 11.043798 | 8.75 ميلي ثانية | β$^−$, انشطار 0.014% | $^8$Li و $^3$H | 3/2− | | |
| $^{11}$Li | 3 | 8 | 11.043798 | 8.75 ميلي ثانية | β$^−$, انشطار 0.013% | $^9$Li , $^2$H | 3/2− | | |
| $^{12}$Li | 3 | 9 | 12.05378# | <10 نانوثانية | n | $^{11}$Li | | | |
* ↑ النظائر المستقرة بالخط الغليظ
* ↑ ينتج في الاصطناع النووي أثناء الانفجار العظيم
* ↑ يضمحل تلقائياً إلى $^4$He من خلال التفاعل $^−$$^8$Li → 2$^4$He + e
* ↑ يضمحل تلقائياً إلى ذرتي $^4$He من خلال التفاعل $^−$$^9$Li → 2$^4$He + $^1$n + e
* ↑ لديه 2 نيوترون هالو
* ↑ يضمحل تلقائياً إلى ذرتي $^4$He من خلال التفاعل $^−$$^{11}$Li → 2$^4$He + 3$^1$n + e