نظائر الكالسيوم

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 
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 
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 
يعد النظير كالسيوم-48 من أحد نظائر الكالسيوم النادرة في الطبيعة، حيث يشكل 0.187% فقط من الوفرة الطبيعية للكالسيوم. 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، 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.

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

 جدول النظائر 
 الرمز Z(ب) N(ن) كتلة النظير (u) عمر النصف نمطالاضمحلالUniversal Nuclide Chart الاختصارات:EC: اصطياد إلكترون ناتجالاضمحلالالنظائر المستقرة بالخط الغليظ لفمغزلي تركيبالنظائرالتمثيلي(كسر مولي) مجال التفاوتالطبيعي(كسر مولي) 34Ca 20 14 34.01412 <35 نانو ثانية p 33K 0+35Ca 20 1535.0049425.7 ميلي ثانية β+ >99.9% 35K1/2+# β+, p <0.1% 34Ar36Ca 20 1635.99309102 ميلي ثانية β+, p 56.8% 35Ar0+ β+ 43.2% 36K37Ca 20 1736.985870181.1 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 أثقل نويدة بعدد متساوي من البروتونات والنيوترونات دون حدوث اضمحلال 20 20 39.96259098مستقر 0+ 0.96941 0.96933-
0.96947 41Ca 20 21 40.96227806 1.02×105 سنة EC 41K 7/2- نادر نويدة كونية 42Ca 20 22 41.95861801مستقر 0+ 0.00647 0.00646-
0.00648 43Ca 20 23 42.9587666مستقر 7/2- 0.00135 0.00135-
0.00135 44Ca 20 24 43.9554818مستقر 0+ 0.02086 0.02082-
0.02092 45Ca 20 25 44.9561866 162.67 يوم β- 45Sc 7/2- 46Ca 20 26 45.9536926مستقر  0+ 4×10−5 4×10−5-
4×10−5 47Ca 20 27 46.9545460 4.536 يوم β- 47Sc 7/2- 48Ca نظير مشع ذو عمر نصف طويل نسبياً بشكل أكبر من عمر الكون، لذلك يعد عملياً نظيراً مستقراً 20 28 47.952534 43×1018 سنة β-β- أخف نويدة تخضع لعملية اضمحلال بيتا المضاعف 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 3150.961510.0 ثانية β- >99.9% 51Sc(3/2-)# β-, n <0.1% 50Sc52Ca 20 3251.965104.6 ثانية β- 98% 52Sc0+ β-, n 2% 51Sc53Ca 20 3352.9700590 ميلي ثانية β- 70% 53Sc3/2-# β-, n 30% 52Sc54Ca 20 3453.9743550# ميلي ثانية [>300 نانو ثانية] β-, n 53Sc0+ 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 3756.992365# ميلي ثانية β- 57Sc5/2-# β-, n 56Sc

 المصادر 
 كتل النظائر من:

 تركيب النظائر والكتل الذرية القياسية من:


 بيانات أعمار النصف واللف المغزلي والمتماكبات منتقاة من:




 المراجع 

*
تصنيف:كالسيوم
كالسيوم