ความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ

thumb | right | ความอุดมสมบูรณ์สัมพันธ์ของธาตุในเปลือกโลกด้านบน

ในฟิสิกส์ **ความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ** (NA) หมายถึงความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปของธาตุเคมีตามที่พบตามธรรมชาติบนดาวเคราะห์ โดยมวลอะตอมสัมพัทธ์ (ค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักโดยใช้อัตราส่วนโมลของความอุดมสมบูรณ์) ของไอโซโทปเหล่านี้ คือ น้ำหนักอะตอมที่ระบุสำหรับธาตุในตารางธาตุ ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปแต่ละชนิดอาจแตกต่างกันไปตามดาวเคราะห์ และแม้กระทั่งจากสถานที่ต่าง ๆ บนโลก แต่ค่อนข้างคงที่ตามกาลเวลา (ในช่วงระยะสั้น)

ตัวอย่างเช่น ยูเรเนียมมีไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติสามชนิด ได้แก่ 238U, 235U และ 234U โดยมีอัตราส่วนตามธรรมชาติตามลำดับดังนี้ 99.2739–99.2752%, 0.7198–0.7202% และ 0.0050–0.0059% ยกตัวอย่างเช่น หากวิเคราะห์อะตอมของยูเรเนียม 100,000 อะตอม จะพบว่าอะตอมส่วนใหญ่ ประมาณ 99,274 อะตอมจะเป็น 238U และจะมี 235U ประมาณ 720 อะตอม ส่วน 234U จะมีเพียงไม่กี่อะตอม (อาจจะ 5 หรือ 6 อะตอม) นี่เป็นเพราะ 238U มีความเสถียรมากกว่า 235U หรือ 234U ตามที่ระบุจากค่าครึ่งชีวิตของแต่ละไอโซโทป: 238U มีครึ่งชีวิต 4.468 × 109 ปี เทียบกับ 7.038 × 108 ปี สำหรับ 235U และ 245,500 ปี สำหรับ 234U

เนื่องจากไอโซโทปของยูเรเนียมแต่ละชนิดมีครึ่งชีวิตที่แตกต่างกัน เมื่อโลกมีอายุน้อยกว่า องค์ประกอบไอโซโทปของยูเรเนียมจึงแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อ 1.7 × 109 ปีที่แล้ว NA ของ 235U อยู่ที่ 3.1% เมื่อเทียบกับค่าในปัจจุบันที่ 0.7% ซึ่งทำให้เกิดปฏิกรณ์นิวเคลียร์ตามธรรมชาติขึ้นได้ ซึ่งไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม ความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติของไอโซโทปหนึ่ง ๆ ยังได้รับผลกระทบจากความน่าจะเป็นของการเกิดขึ้นในนิวคลีโอสังเคราะห์ (เช่นในกรณีของแซมาเรียม; <sup>147</sup>Sm และ 148Sm ซึ่งเป็นกัมมันตภาพรังสีมีความอุดมสมบูรณ์มากกว่า 144Sm ที่มีเสถียรภาพ) และจากการผลิตไอโซโทปเป็นธิดาของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ (เช่นในกรณีของไอโซโทปรังสีของตะกั่ว)

## การเบี่ยงเบนจากความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ
จากการศึกษาดวงอาทิตย์และอุกกาบาตยุคแรกพบว่าระบบสุริยะมีองค์ประกอบของไอโซโทปที่เกือบจะเป็นเนื้อเดียวกันในตอนแรก การเบี่ยงเบนจากค่าเฉลี่ยในดาราจักร (ซึ่งพัฒนาเรื่อยมา) ที่ถูกรวบรวมในพื้นที่ใกล้เคียงช่วงเวลาที่การเผาไหม้นิวเคลียร์ของดวงอาทิตย์เริ่มขึ้น สามารถอธิบายได้โดยการแยกส่วนมวล (ดูบทความเกี่ยวกับการแยกส่วนมวลอย่างอิสระ) รวมทั้งกระบวนการสลายตัวทางนิวเคลียร์และการแปลงนิวเคลียร์ในจำนวนจำกัด มีหลักฐานที่บ่งชี้ถึงการฉีดไอโซโทปที่มีอายุสั้น (ซึ่งปัจจุบันสูญสิ้นแล้ว) จากการระเบิดซูเปอร์โนวาใกล้เคียง ซึ่งอาจเป็นสิ่งที่กระตุ้นให้เกิดการยุบตัวของเนบิวลาดาวเคราะห์ดวงอาทิตย์ ดังนั้น การเบี่ยงเบนจากความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติบนโลกมักจะถูกวัดในหน่วยพันส่วน (**เปอร์มิลล์** หรือ ‰) เนื่องจากมีค่าน้อยกว่าร้อยละหนึ่ง (%)

ข้อยกเว้นในเรื่องนี้อยู่ที่เม็ดเกรนยุคก่อนระบบสุริยะที่พบในอุกกาบาตดั้งเดิม เม็ดเกรนเล็ก ๆ เหล่านี้ควบแน่นในกระแสไหลออกของดาวฤกษ์ที่แก่ตัว ("ใกล้ตาย") และรอดพ้นจากกระบวนการผสมและการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันในสสารระหว่างดาวและจานพอกพูนมวลของระบบสุริยะ (หรือที่เรียกว่าเนบิวลาดาวเคราะห์ดวงอาทิตย์หรือจานต้นกำเนิดดาวเคราะห์)  ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบควบแน่นของดาวฤกษ์ ("ฝุ่นดาว") เม็ดเกรนเหล่านี้จึงแสดงลักษณะไอโซโทปของกระบวนการสร้างธาตุที่เฉพาะเจาะจงซึ่งเป็นกระบวนการที่สร้างธาตุเหล่านั้น ในวัสดุเหล่านี้ การเบี่ยงเบนจาก "ความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ" บางครั้งถูกวัดเป็นร้อยเท่า

## ความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปตามธรรมชาติของธาตุบางชนิด
ตารางต่อไปนี้แสดงการกระจายของไอโซโทปของธาตุต่าง ๆ บนโลก ธาตุบางชนิด เช่น ฟอสฟอรัสและฟลูออรีน มีเพียงไอโซโทปเดียวในธรรมชาติ โดยมีความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติอยู่ที่ 100%

## ดูเพิ่ม

* ความอุดมสมบูรณ์ของธาตุ

* ผลผลิตจากการสลายตัว

* ไอโซโทป

* เม็ดแร่ก่อนยุคสุริยะ

* เรดิโอนิวไคลด์

## อ้างอิง

## แหล่งข้อมูลอื่น
* Berkeley Isotopes Project Interactive Table (archived 2015)
* Exact Masses of the Elements and Isotopic Abundances, Scientific Instrument Services
* Tools to compute low- and high-precision isotopic distribution (archived 2011)

หมวดหมู่:คุณสมบัติทางเคมี
หมวดหมู่:ไอโซโทป