نظائر الكالسيوم

للكالسيوم (Ca) أربعة وعشرون نظيراً معروفاً تتراوح أعداد الكتلة لها بين 34 و57. 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 وهوالنظير 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 هوالنظير كالسيوم-41 ⁴¹Ca. لباقي نظائر الكالسيوم المشعة نصف عمر أقل من 163 يوم، وأغلبها دون الدقيقة الواحدة. أقل نظائر الكالسيوم المشعة ثباتاً هوالنظير كالسيوم-34 ³⁴Ca بعمر نصف أقل من 35 نانوثانية. أكثر نظائر الكالسيوم المشعة المصطنعة ثباتاً هوالنظير 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 حتى النواة غنية بالنيوترونات مقارنةً مع وزنها الخفيف، إلا حتى طريق الاضمحلال الوحيد له هوعن 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 و28، 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 حتى 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	نمط الاضمحلال	ناتج الاضمحلال	لف مغزلي	هجريب النظائر التمثيلي (كسر مولي)	مجال التفاوت الطبيعي (كسر مولي)
³⁴Ca	20	14	34.01412	<35 نانوثانية	p	³³K	0+
³⁵Ca	20	15	35.00494	25.7 ميلي ثانية	>99.9%	³⁵K	1/2+#
³⁵Ca	20	15	35.00494	25.7 ميلي ثانية	β⁺, p <0.1%	³⁴Ar	1/2+#
³⁶Ca	20	16	35.99309	102 ميلي ثانية	β⁺, p 56.8%	³⁵Ar	0+
³⁶Ca	20	16	35.99309	102 ميلي ثانية	β⁺ 43.2%	³⁶K	0+
³⁷Ca	20	17	36.985870	181.1 ميلي ثانية	β⁺, p 74.5%	³⁶Ar	(3/2+)
³⁷Ca	20	17	36.985870	181.1 ميلي ثانية	β⁺ 25.5%	³⁷K	(3/2+)
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	20	20	39.96259098	مستقر			0+	0.96941	0.96933- 0.96947
⁴¹Ca	20	21	40.96227806	1.02×10⁵ سنة	EC	⁴¹K	7/2-	نادر
⁴²Ca	20	22	41.95861801	مستقر			0+	0.00647	0.00646- 0.00648
⁴³Ca	20	23	42.9587666	مستقر			7/2-	0.00135	0.00135- 0.00135
⁴⁴Ca	20	24	43.9554818	مستقر			0+	0.02086	0.02082- 0.02092
⁴⁵Ca	20	25	44.9561866	162.67 يوم	β^-	⁴⁵Sc	7/2-
⁴⁶Ca	20	26	45.9536926	مستقر			0+	4×10⁻⁵	4×10⁻⁵- 4×10⁻⁵
⁴⁷Ca	20	27	46.9545460	4.536 يوم	β^-	⁴⁷Sc	7/2-
⁴⁸Ca	20	28	47.952534	43×10¹⁸ سنة	β^-β^-	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	31	50.9615	10.0 ثانية	β^- >99.9%	⁵¹Sc	(3/2-)#
⁵¹Ca	20	31	50.9615	10.0 ثانية	β^-, n <0.1%	⁵⁰Sc	(3/2-)#
⁵²Ca	20	32	51.96510	4.6 ثانية	β^- 98%	⁵²Sc	0+
⁵²Ca	20	32	51.96510	4.6 ثانية	β^-, n 2%	⁵¹Sc	0+
⁵³Ca	20	33	52.97005	90 ميلي ثانية	β^- 70%	⁵³Sc	3/2-#
⁵³Ca	20	33	52.97005	90 ميلي ثانية	β^-, n 30%	⁵²Sc	3/2-#
⁵⁴Ca	20	34	53.97435	50# ميلي ثانية [>300 نانوثانية]	β^-, n	⁵³Sc	0+
⁵⁴Ca	20	34	53.97435	50# ميلي ثانية [>300 نانوثانية]	β^-	⁵⁴Sc	0+
⁵⁵Ca	20	35	54.98055	30# ميلي ثانية [>300 نانوثانية]	β^-	⁵⁵Sc	5/2-#
⁵⁶Ca	20	36	55.98557	10# ميلي ثانية [>300 نانوثانية]	β^-	⁵⁶Sc	0+
⁵⁷Ca	20	37	56.99236	5# ميلي ثانية	β^-	⁵⁷Sc	5/2-#
⁵⁷Ca	20	37	56.99236	5# ميلي ثانية	β^-, n	⁵⁶Sc	5/2-#

^ الاختصارات:
EC: اصطياد إلكترون
^ النظائر المستقرة بالخط الغليظ
^ أثقل نويدة بعدد متساوي من البروتونات والنيوترونات دون حدوث اضمحلال
^ نويدة كونية
^ نظير مشع ذوعمر نصف طويل نسبياً بشكل أكبر من عمر الكون، لذلك يعد عملياً نظيراً مستقراً
^ أخف نويدة تخضع لعملية اضمحلال بيتا المضاعف

المصادر

كتل النظائر من:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
هجريب النظائر والكتل الذرية القياسية من:
- J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683. مؤرشف من الأصل في 04 يناير 2019. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
- M. E. Wieser (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051. مؤرشف من الأصل في 04 يناير 2019. ضع ملخصا.
بيانات أعمار النصف واللف المغزلي والمتماكبات منتقاة من:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
- National Nuclear Data Center. "NuDat 2.1 database". Brookhaven National Laboratory. مؤرشف من الأصل في 14 أكتوبر 2019. اطلع عليه بتاريخ September 2005.
- N. E. Holden (2004). "Table of the Isotopes". In D. R. Lide (المحرر). CRC Handbook of Chemistry and Physics (الطبعة 85th). CRC Press. Section 11. ISBN .

المراجع

^ Coursey, J. S. (February 2005). "Atomic Weights and Isotopic Compositions". NIST Physical Reference Data. مؤرشف من الأصل في 06 فبراير 2010. اطلع عليه بتاريخ 27 أكتوبر 2006.
↑ Balysh, A. (1996). "Double Beta Decay of ⁴⁸Ca". Physical Review Letters. 77 (26): 5186–5189. arXiv:nucl-ex/9608001. Bibcode:1996PhRvL..77.5186B. doi:10.1103/PhysRevLett.77.5186. PMID 10062737.
^ Notani, M. (2002). "New neutron-rich isotopes, ³⁴Ne, ³⁷Na and ⁴³Si, produced by fragmentation of a 64A MeV ⁴⁸Ca beam". Physics Letters B. 542: 49–54. Bibcode:2002PhLB..542...49N. doi:10.1016/S0370-2693(02)02337-7.
^ Oganessian, Yu. Ts. (October 2006). "Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the ²⁴⁹Cf and ²⁴⁵Cm+⁴⁸Ca fusion reactions". Physical Review C. 74 (4): 044602. Bibcode:2006PhRvC..74d4602O. doi:10.1103/PhysRevC.74.044602.
^ Universal Nuclide Chart نسخة محفوظة 19 فبراير 2017 على مسقط واي باك مشين.