نظائر الرصاص

النظائر الرئيسية للرصاص (₈₂Pb)

نظير اضمحلال وفرة عمر النصف (t1/2) نوع ناتج ^202Pb مصطنع 5.25(28)×10^4 سنة ε ^202Tl ^204Pb 1.4% مستقر ^205Pb نادر 1.53(7)×10^7 سنة ε ^205Tl ^206Pb 24.1% مستقر ^207Pb 22.1% مستقر ^208Pb 52.4% مستقر ^209Pb نادر 3.253(14) ساعة β^− ^209Bi ^210Pb نادر 22.3(22) سنة β^− ^210Bi ^211Pb نادر 36.1(2) دقيقة β^− ^211Bi ^212Pb نادر 10.64(1) ساعة β^− ^212Bi ^214Pb نادر 26.8(9) دقيقة β^− ^214Bi تختلف وفرة النظائر حسب العينة
كتلة ذرية قياسية Ar, standard(Pb)	207.2(1)[1]

للرصاص أربعة نظائر مستقرة لها الكتل الذرية التالية: 204 و 206 و 207 و 208؛[2] بالإضافة إلى آثار من خمس نظائر مشعة قصيرة عمر النصف.[3] تتوزع الوفرة الطبيعية لنظائر الرصاص المستقرة بين 52.4% للنظير رصاص-208 ^208Pb وحوالي 22.1% للنظير رصاص-207 ^207Pb وحوالي 24.1% للنظير رصاص-206 ^206Pb، في حين للنظير رصاص-204 ^204Pb يوجد بنسبة 1.4%.

يتوافق العدد الكبير من نظائر الرصاص مع حقيقة كون العدد الذري للرصاص زوجياً؛ إذ أن العدد الزوجي من الجسيمات دون الذرية في النواة يرفع من استقرارها. يتميز الرصاص بأن له عدد سحري من البروتونات (82)، ووفقاً لذلك فإن النواة تكون مستقرة بشكل كبير حسب نظرية نموذج الغلاف النووي.[4] علاوةً على ذلك فإن للرصاص-208 126 نيوتروناً، وهو عدد سحري آخر، وذلك يفسر لم لنظير الرصاص-208 استقرارية فوق العادة.[4] مع ارتفاع عدده الذري يكون الرصاص أثقل عنصر كيميائي تكون نظائره الطبيعية مستقرة، إذ أن الرصاص-208 هو أثقل نظير مستقر (أصبح هذا التمييز حقيقة بعد اكتشاف أن النظير الابتدائي البزموت-209 له نشاط إشعاعي.[5])

يمكن لنظائر الرصاص الأربع المستقرة أن تضمحل نظرياً بنشاط إشعاعي عبر اضمحلال ألفا إلى نظائر الزئبق مع تحرر كمية من الطاقة، إلا أن ذلك لم يلاحظ على الإطلاق، وجرى تقدير عمر النصف لها بحوالي 10^35 إلى 10^189 سنة،[6] وهو ما يفوق العمر الحالي للكون.

توجد ثلاثة من نظائر الرصاص المستقرة في ثلاث من سلاسل الاضمحلال الرئيسية؛ إذ أن الرصاص-206 والرصاص-207 والرصاص-208 هي المنتجات النهائية لاضمحلال اليورانيوم-238 (سلسلة اليروانيوم) واليورانيوم-235 (سلسلة الأكتينيوم) والثوريوم-232 (سلسلة الثوريوم) على الترتيب.[7] يعتمد تركيز نظائر الرصاص المذكورة في عينات الصخور الطبيعية بشكل كبير على وجود نظائر اليورانيوم والثوريوم؛ فعلى سبيل المثال يمكن أن تتراوح الوفرة النسبية لنظير الرصاص-208 من 52% في العينات العادية إلى 90% في خامات الثوريوم،[8] ولذلك السبب فإن الوزن الذري القياسي يعطى بدرجة عشرية واحدة فقط.[9] مع مرور الزمن تزداد نسبة الرصاص-206 والرصاص-207 إلى الرصاص-204، وذلك لأن النظيرين الأولين يوجدان في سلسلة اضمحلال العناصر المشعة، في حين أن الأخير ليس كذلك؛ مما يسمح في النهاية بتحديد العمر الجيولوجي للعينات بستخدام أسلوب تأريخ بنظائر رصاص-رصاص على سبيل المثال. من جهة أخرى، فإن اضمحلال اليروانيوم إلى الرصاص يمكّن من إجراء تأريخ باليورانيوم-رصاص.[10]

يتميز النظير رصاص-207 بأن له رنين مغناطيسي نووي، وتلك خاصية تساعد في دراسة مركباته في المحاليل والحالة الصلبة،[11][12] وفي جسم الإنسان من ضمن ذلك أيضاً.[13]

يوجد للرصاص نظائر نظائر مشعة نادرة توجد بكميات نزرة. من بين تلك النظائر هناك الرصاص-210، والذي يبلغ عمر النصف له 22.3 سنة؛ ولكن على الرغم من ذلك يوجد في الطبيعة إذ أن ينتج من سلسلة اضمحلال طويلة تبدأ من اليورانيوم-238. كما أن النظائر الرصاص-211 والرصاص-212 والرصاص-214 تنتج أيضاً في سلسلة اضمحلال اليورانيوم والثوريوم ولذلك توجد طبيعياً. يحصل على نسب ضئيلة من الرصاص-209 من الاضمحلال العنقودي نادر الحدوث للراديوم-223، وهو بدوره ناتج اضمحلال لليورانيوم-235؛ وكذلك أيضاً من سلسلة اضمحلال النبتونيوم-237، والذي يستحصل من عملية التقاط نيوترون في خامات اليورانيوم. تستخدم نظائر الرصاص المشعة في عمليات التأريخ، فمثلاً يفيد قياس نسبة الرصاص-210 إلى الرصاص-206 في معرفة عمر العينات.[14]

إجمالياً فهناك حوالي 43 نظير مشع مصطنع للرصاص تتراوح كتلها الذرية بين 178–220. الرصاص-205 أكثر نظائر الرصاص المشعة استقراراً، فعمر النصف له 1.5×10^7 سنة؛ يليه الرصاص-202 بعمر نصف مقداره 53 ألف سنة، وذلك بشكل أطول من أي نظير مشع طبيعي نزر للرصاص.

طالع أيضاً

• نظائر القصدير

مراجع

1. Meija et al. 2016.
2. IAEA - Nuclear Data Section (2017). "Livechart - Table of Nuclides - Nuclear structure and decay data". www-nds.iaea.org. International Atomic Energy Agency. مؤرشف من الأصل في 2019-03-23. اطلع عليه بتاريخ 2017-03-31.
3. University of California Nuclear Forensic Search Project. Chains.html "Decay Chains". Nuclear Forensics: A Scientific Search Problem. مؤرشف من الأصل في 2018-10-16. اطلع عليه بتاريخ 2015-11-23. {{استشهاد ويب}}: تحقق من قيمة |مسار أرشيف= (مساعدة)
4. Stone، R. (1997). "An Element of Stability". Science. ج. 278 ع. 5338: 571–572. Bibcode:1997Sci...278..571S. DOI:10.1126/science.278.5338.571.
5. P. de Marcillac, N. Coron, G. Dambier, J. Leblanc, J.-P. Moalic: Experimental detection of α-particles from the radioactive decay of natural bismuth. In: Nature. 422, 2003, S. 876–878; doi:10.1038/nature01541.
6. Beeman، J. W.؛ Bellini، F.؛ Cardani، L.؛ وآخرون (2013). "New experimental limits on the α decays of lead isotopes". European Physical Journal A. ج. 49 ع. 50: 50. arXiv:1212.2422. Bibcode:2013EPJA...49...50B. DOI:10.1140/epja/i2013-13050-7.
7. "Radioactive Decay Series" (PDF). Nuclear Systematics. MIT OpenCourseWare. 2012. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-05-28. اطلع عليه بتاريخ 2018-04-28.
8. Smirnov، A. Yu.؛ Borisevich، V. D.؛ Sulaberidze، A. (2012). "Evaluation of specific cost of obtainment of lead-208 isotope by gas centrifuges using various raw materials". Theoretical Foundations of Chemical Engineering. ج. 46 ع. 4: 373–78. DOI:10.1134/s0040579512040161. مؤرشف من الأصل في 2019-08-23.
9. Greenwood، N. N.؛ Earnshaw، A. (1998). Chemistry of the Elements (ط. 2nd). Butterworth-Heinemann. ISBN:978-0-7506-3365-9. مؤرشف من الأصل في 2020-02-18. {{استشهاد بكتاب}}: |archive-date= / |archive-url= timestamp mismatch (مساعدة)
10. Levin، H. L. (2009). The Earth Through Time. John Wiley & Sons. ISBN:978-0-470-38774-0. مؤرشف من الأصل في 2019-07-08.
11. Webb، G. A. (2000). Nuclear Magnetic Resonance. Royal Society of Chemistry. ISBN:978-0-85404-327-9. مؤرشف من الأصل في 2020-02-18.
12. Wrackmeyer، B.؛ Horchler، K. (1990). ^207Pb-NMR Parameters. Academic Press. ج. 22. ص. 249–303. ISBN:978-0-08-058405-8. مؤرشف من الأصل في 2020-02-18. {{استشهاد بكتاب}}: |صحيفة= تُجوهل (مساعدة)
13. Cangelosi، V. M.؛ Pecoraro، V. L. (2015). "Lead". في Roduner، E. (المحرر). Nanoscopic Materials: Size-Dependent Phenomena and Growth Principles. Royal Society of Chemistry. ص. 843–875. ISBN:978-1-78262-494-3.
14. Fiorini، E. (2010). "2.000 years-old Roman Lead for physics" (PDF). Aspera European Astroparticle network: 7–8. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2018-04-26. اطلع عليه بتاريخ 2016-10-29.