نظائر التكنيشيوم

نظائر التكنيشيوم
تكنيشيوم (43Tc) هو أول العنصرين الأخف وزناً من البزموت نظائره ليس لها نشاط إشعاعي؛ العنصر الآخر هو البروميثيوم. وهو اصطناعي في المقام الأول، فقط توجد كميات قليلة منه في الطبيعة والتي يتم إنتاجها بالانشطار التلقائي أو بالتقاط النيوترونات من قبل الموليبدنوم. وكانت النظائر الأولى التي سيتم توليفها من التكنيشيوم هي 97Tc و 99Tc في عام 1936، وهي أول عناصر اصطناعية سيتم إنتاجها. والنظائر المشعة الأكثر استقرارا هي 97Tc (عمر النصف 4.21 مليون سنة)، 98Tc (عمر النصف: 4.2 مليون سنة) و99Tc (عمر النصف: 211100 سنة).
وقد اتسمت ثلاث وثلاثون من النظائر المشعة الأخرى بكتلات ذرية تتراوح من 85Tc إلى 120Tc. ومعظمها له أعمار نصفية تقل عن ساعة؛ والاستثناءات هي 93Tc (عمر النصف: 2.75 ساعة)، و94Tc (عمر النصف: 4.883 ساعة)، و95Tc (عمر النصف: 20 ساعة)، و 96Tc (عمر النصف: 4.28 يوما).
يحتوي التكنيشيوم أيضا على العديد من الدول الفوقية. 97mTc هو الأكثر استقرارا، له عمر النصف 91.0 يوما (0.097 mev). ويلي ذلك 95mTc (عمر النصف: 61 يوما، 0.038 mev)، و 98mTc (عمر النصف: 6.04 ساعة)، 0.143mev 99mTc تنبعث فقط أشعة غاما، ثم يتحلل بعد ذلك إلى 99Tc.
النظائر الأخف وزنا هي النظائر الأكثر استقرارا، 98Tc، ووضع الاضمحلال الأساسي هو التقاط إلكترون، وإعطاء الموليبدنوم. بالنسبة للنظائر الثقيلة، فإن النمط الأساسي هو انبعاث بيتا، مما يعطي الروثينيوم، مع استثناء أن 100Tc يمكن أن يتحلل سواء من خلال انبعاث بيتا أو التقاط إلكترون.
ويعتبر التكنيشيوم-99 النظير الأكثر شيوعا والأكثر سهولة، لأنه منتج انشطاري رئيسي من انشطار الأكتينيدات مثل اليورانيوم والبلوتونيوم مع ناتج انشطار يقدر بنسبة 6 في المائة أو أكثر، وفي الواقع منتج الانشطار طويل الأجل أكثر أهمية. النظائر الخفيفة للتكنيشيوم لا تنتج تقريبا الانشطار لأن منتجات الانشطار الأولي عادة ما يكون لها نسبة نيوترون / بروتون أعلى مما هي مستقرة لنطاقها الشامل، وبالتالي تخضع لتحلل بيتا حتى الوصول إلى المنتج النهائي. انحلال بيتا من منتجات الانشطار من كتلة 95-98 تتوقف عند النظائر المستقرة من الموليبدنوم من تلك الجماهير ولا تصل إلى تكنيشيوم. لكتلة 100 فأكثر، والنظائر تكنيشيوم تلك الجماهير هي قصيرة جدا وسرعة بيتا الاضمحلال لنظائر الروثينيوم. ولذلك، فإن التكنيشيوم في الوقود النووي المستهلك هو عمليا 99Tc.
جرام واحد من 99Tc ينتج يحدث هذا في ثانية
ليس لدى التكنيشيوم نظائر مستقرة أو مستقرة تقريبا، وبالتالي لا يمكن إعطاء وزن ذري معياري.
استقرار نظائر التكنيشيوم
التكنيشيوم والبروميثيوم عناصر خفيفة وغير عادية لأنهم ليس لديهم نظائر مستقرة. والسبب في ذلك معقد بعض الشيء.
باستخدام نموذج إسقاط السائل للنوى الذرية، يمكن للمرء أن يستمد صيغة شبه هيمائية للطاقة الملزمة من النواة. هذه الصيغة تتوقع من «وادي الاستقرار بيتا» على طول الوادي النويدات لا تخضع لاضمحلال بيتا. النويدات التي تكمن «فوق جدران» الوادي تميل إلى الاضمحلال بواسطة اضمحلال بيتا نحو المركز (عن طريق انبعاث إلكترون، ينبعث منها بوزيترون، أو التقاط الإلكترون). وبالنسبة لعدد ثابت من النويدات A، فإن الطاقات الملزمة تقع على واحد أو أكثر من القطع المكافئة، مع نويدة أكثر استقرارا في الأسفل. يمكن للمرء أن يجد الكثير من القطع المكافئة لأن النظائر مع عدد من البروتونات حتى وعدد من النيوترونات هي أكثر استقرارا من النظائر مع عدد فردي من النيوترونات وعدد فردي من البروتونات. ثم يتحول باضمحلال بيتا واحد إلى واحد إلى الآخر. عندما يكون هناك قطعة مكافئة واحد فقط، لا يمكن أن يكون هناك سوى نظير واحد مستقر ملقى على القطع المكافئة. عندما يكون هناك اثنين من القطع المكافئة، وهكذا، حتى عندما يكون عدد من النويدات، يمكن أن يحدث (نادرا) أن هناك نواة مستقرة مع عدد فردي من النيوترونات وعدد فردي من البروتونات (على الرغم من أن هذا يحدث إلا في أربع حالات: 2H، 6Li، 10B، و14N). ومع ذلك، إذا حدث هذا، لا يمكن أن يكون هناك نظير مستقر مع عدد متساوي من النيوترونات وعدد من البروتونات. بالنسبة للتكنيشيوم (Z = 43)، يتمركز وادي الاستقرار بيتا في حوالي 98 نويدة. ومع ذلك، لكل عدد من النويدات من 95 إلى 102، هناك بالفعل على الأقل نواة مستقرة واحدة من الموليبدنوم (Z = 42) أو الروثينيوم (Z = 44). بالنسبة للنظائر ذات الأعداد الفردية من النويدات، وهذا يستبعد على الفور نظير مستقر من التكنيشيوم لأنه لا يمكن أن يكون هناك نويدة مستقرة واحدة فقط مع عدد فردي فردي من النويدات. بالنسبة للنظائر التي تحتوي على عدد قليل من النويدات، بما أن التكنيشيوم يحتوي على عدد فردي من البروتونات، يجب أن يكون لأي نظير أيضا عدد فردي من النيوترونات. في مثل هذه الحالة، وجود نواة مستقرة لها نفس العدد من النويدات وعدد من البروتونات حتى تستبعد إمكانية نواة مستقرة.
قائمة النظائر
ملاحظات
القيم التي تحمل علامة # ليست مشتقة تماما من البيانات التجريبية، ولكن على الأقل جزئيا من الاتجاهات المنهجية. يدور بين قوسين يدور بحجج مهمة ضعيفة.
وتعطى أوجه عدم التيقن في شكل موجز بين قوسين بعد الأرقام الأخيرة المقابلة. وتدل قيم عدم التيقن على انحراف معياري واحد، باستثناء التركيب النظيري والكتلة الذرية القياسية من إيوباك (IUPAC)، التي تستخدم أوجه عدم اليقين الموسعة.
مراجع
تكنيشيوم
نظائر العناصر الكيميائية