نظائر البوتاسيوم

للبوتاسيوم (K) خمس وعشرون نظيراً معروفاً تتراوح أعداد الكتلة لها بين 32 و 56. هنالك نظيرين مستقرين للبوتاسيوم وهما بوتاسيوم-39 39K وبوتاسيوم-41 41K. يشكل النظير بوتاسيوم-39 93.3% من الوفرة الطبيعية للبوتاسيوم، في حين يشكل النظير بوتاسيوم-41 6.7% من هذه الوفرة. يوجد في الطبيعة نسبة من النظير المشع بوتاسيوم-40 0.012% والذي يتميز بأن له عمر نصف طويل نسبياً.

لباقي نظائر البوتاسيوم المشعة عمر نصف أقل من يوم واحد، وأغلبها دون الدقيقة الواحدة. أقل هذه النظائر المشعة ثباتاً هو النظير بوتاسيوم-33 33K وبوتاسيوم-34 34K اللذين لديهما أعمار نصف أقل من 25 نانو ثانية. مع العلم أن عمر النصف للنظير بوتاسيوم-32 32K غير معروف.

تصغير|يسار|مخطط يظهر تدفق الحرارة الناتجة عن الاضمحلال الإشعاعي للنويدات في الأرض، 40K بالخط الأحمر.

 بوتاسيوم-40 
يعد النظير بوتاسيوم-40 40K أحد النظائر المشعة للبوتاسيوم والذي لديه عمر نصف طويل مقداره 1.248 سنة، أي ما يقارب 1.3 الف مليون سنه. وهو يشكل 120 جزء في المليون من عنصر البوتاسيوم في الطبيعة. يعود عمر النصف الطويل لهذا النظير إلى أن حالة انتقال اللف المغزلي ممنوعة، إذ أن اللف المغزلي للبوتاسيوم-40 يبلغ 4 في حين أن نواتج الاضمحلال هي نظائر لها لف مغزلي 0.

يمثل النظير بوتاسيوم-40 مثالاً نادراً على نظير يخضع لكافة أنواع الاضمحلال من النمط بيتا. في النمط الأول من الاضمحلال والذي يشكل 89.28%، يصدر البوتاسيوم-40 جسيم بيتا β− متحولاً إلى كالسيوم-40 مصدراً طاقة مقدارها 1.33 ميغا إلكترون فولت، بالإضافة إلى إصدار نقيض النيوترينو. في النمط الثاني من الاضمحلال والذي يشكل 10.72%، يتحول البوتاسيوم عن طريق اصطياد إلكترون إلى أرغون-40 بإصدار طاقة مقدارها 1.460 ميغا إلكترون فولت على شكل أشعة غاما بالإضافة إلى إصدار نيوترينو. يعد النمط الثالث من الاضمحلال نادر الحدوث، حيث يشكل 0.001% من زمن اللازم للاضمحلال. في النمط الأخير يتحول بوتاسيوم-40 إلى أرغون-40 بإصدار بوزيترون β+ ونيوترينو.

يشكل الاضمحلال الطبيعي للبوتاسيوم-40 أكبر مصدر للإشعاع في جسم الإنسان والحيوانات، وذلك بشكل أكبر منه الكربون-14 14C. في جسم إنسان يبلغ وزنه 70 كغ يكون محتوى البوتاسيوم حوالي 160 غرام، مما يكافئ اضمحلال حوالي 4900 نواة من بوتاسيوم-40 كل ثانية.Supian Bin Samat et al (1997), activity of one gram of potassium, Phys. Med. Biol. volume 42 page 407,   

يستخدم النظير بوتاسيوم-40 في تحديد عمر الصخوروذلك بطريقة التأريخ بواسطة بوتاسيوم-أرغون. يعتمد مبدأ هذه الطريقة على افتراض عد احتواء الصخور على الآرغون عند تشكلها، وأن الأرغون الناتج عن عملية اضمحلال البوتاسيوم-40 بقي محتجزاً في الصخور. يحسب عمر الصخور بتحديد نسبة تركيز البوتاسيوم-40 إلى الأرغون-40.

 جدول النظائر 
 الرمز Z(ب) N(ن) كتلة النظير (u) عمر النصف نمطالاضمحلالUniversal Nuclide Chart  ناتجالاضمحلالالنظائر المستقرة بالخط الغليظ، والنظائر شبه المستقرة بالخط الغليظ المائل لفمغزلي تركيبالنظائرالتمثيلي(كسر مولي) طاقة التنشيط 32K 19 13 32.02192  p 31Ar 1+# 32mK 950# كيلو إلكترون فولت  4+# 33K 19 14 33.00726 <25 نانو ثانية p 32Ar (3/2+)# 34K 19 15 33.99841 <25 نانو ثانية p 33Ar 1+#35K 19 1634.988010178 ميلي ثانية β+ 99.63% 35Ar3/2+ β+, p 0.37% 34Cl36K 19 1735.981292342 ميلي ثانية β+ 99.94% 36Ar2+ β+, p 0.048% 35Cl β+, α 0.012% 32S 37K 19 18 36.97337589 1.226 ثانية β+ 37Ar 3/2+ 38K 19 19 37.9690812 7.636 دقيقة β+ 38Ar 3+ 38m1K 130.50 كيلو إلكترون فولت 924.2 ميلي ثانية 0+ 38m2K 3458.0 كيلو إلكترون فولت 21.98 ميكرو ثانية (7+),(5+) 39K 19 20 38.96370668مستقر 3/2+ 0.93258140K يعد من النظائر شبة المستقرة لأن نصف العمر له طويل نسبياً. يستخدم في التأريخ بواسطة بوتاسيوم-أرغون 19 2139.963998481.248×109 سنة β- 89.28% 40Ca4-1.17×10−4 EC 10.72%40Ar β+ 0.001% 40mK 1643.639 كيلو إلكترون فولت 336 نانو ثانية 0+ 41K 19 22 40.96182576مستقر 3/2+ 0.067302 42K 19 23 41.96240281 12.360 ساعة β- 42Ca 2- 43K 19 24 42.960716 22.3 ساعة β- 43Ca 3/2+ 44K 19 25 43.96156 22.13 دقيقة β- 44Ca 2- 45K 19 26 44.960699 17.3 دقيقة β- 45Ca 3/2+ 46K 19 27 45.961977 105 ثانية β- 46Ca 2(-) 47K 19 28 46.961678 17.50 ثانية β- 47Ca 1/2+48K 19 2947.9655146.8 ثانية β- 98.86% 48Ca(2-) β-, n 1.14% 47Ca49K 19 3048.967451.26 ثانية β-, n 86% 48Ca(3/2+) β- 14% 49Ca50K 19 3149.97278472 ميلي ثانية β- 71% 50Ca(0-,1,2-) β-, n 29% 49Ca51K 19 3250.97638365 ميلي ثانية β- 53% 51Ca3/2+# β-, n 47% 50Ca52K 19 3351.98261105 ميلي ثانية β-, n 64% 51Ca(2-)# β-, 2n 21% 50Ca β- 15% 52Ca53K 19 3452.9871230 ميلي ثانية β-, n 67% 52Ca(3/2+)# β-, 2n 17% 51Ca β- 16% 53Ca54K 19 3553.9942010 ميلي ثانية β- >99.9% 54Ca2-# β-, n <0.1% 53Ca55K 19 3654.999713 ميلي ثانية β- 55Ca3/2+# β-, n 54Ca

 المصادر 
 كتل النظائر من:

 تركيب النظائر والكتل الذرية القياسية من:


 بيانات أعمار النصف واللف المغزلي والمتماكبات منتقاة من:




 المراجع 

*
تصنيف:بوتاسيوم
بوتاسيوم