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.
بوتاسيوم-40
يعد النظير بوتاسيوم-40 40K أحد النظائر المشعة للبوتاسيوم والذي لديه عمر نصف طويل مقداره 1.248×109 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.[1]
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.[2][3]
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 | نمط الاضمحلال[4] |
ناتج الاضمحلال[n 1] |
لف مغزلي |
تركيب النظائر التمثيلي (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 | 16 | 34.988010 | 178 ميلي ثانية | β+ 99.63% | 35Ar | 3/2+ | |
β+, p 0.37% | 34Cl | |||||||
36K | 19 | 17 | 35.981292 | 342 ميلي ثانية | β+ 99.94% | 36Ar | 2+ | |
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 | 38.96370668 | مستقر | 3/2+ | 0.932581 | ||
40K [n 2] | 19 | 21 | 39.96399848 | 1.248×109 سنة | β- 89.28% | 40Ca | 4- | 1.17×10−4 |
EC 10.72% | 40Ar | |||||||
β+ 0.001%[5] | ||||||||
40mK | 1643.639 كيلو إلكترون فولت | 336 نانو ثانية | 0+ | |||||
41K | 19 | 22 | 40.96182576 | مستقر | 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 | 29 | 47.965514 | 6.8 ثانية | β- 98.86% | 48Ca | (2-) | |
β-, n 1.14% | 47Ca | |||||||
49K | 19 | 30 | 48.96745 | 1.26 ثانية | β-, n 86% | 48Ca | (3/2+) | |
β- 14% | 49Ca | |||||||
50K | 19 | 31 | 49.97278 | 472 ميلي ثانية | β- 71% | 50Ca | (0-,1,2-) | |
β-, n 29% | 49Ca | |||||||
51K | 19 | 32 | 50.97638 | 365 ميلي ثانية | β- 53% | 51Ca | 3/2+# | |
β-, n 47% | 50Ca | |||||||
52K | 19 | 33 | 51.98261 | 105 ميلي ثانية | β-, n 64% | 51Ca | (2-)# | |
β-, 2n 21% | 50Ca | |||||||
β- 15% | 52Ca | |||||||
53K | 19 | 34 | 52.98712 | 30 ميلي ثانية | β-, n 67% | 52Ca | (3/2+)# | |
β-, 2n 17% | 51Ca | |||||||
β- 16% | 53Ca | |||||||
54K | 19 | 35 | 53.99420 | 10 ميلي ثانية | β- >99.9% | 54Ca | 2-# | |
β-, n <0.1% | 53Ca | |||||||
55K | 19 | 36 | 54.99971 | 3 ميلي ثانية | β- | 55Ca | 3/2+# | |
β-, n | 54Ca |
- النظائر المستقرة بالخط الغليظ، والنظائر شبه المستقرة بالخط الغليظ المائل
- يعد من النظائر شبة المستقرة لأن نصف العمر له طويل نسبياً. يستخدم في التأريخ بواسطة بوتاسيوم-أرغون
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، مؤرشف من الأصل (PDF) في 12 أغسطس 2013.
{{استشهاد بدورية محكمة}}
: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
- 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، مؤرشف من الأصل (PDF) في 12 أغسطس 2013.
- تركيب 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.
{{استشهاد بدورية محكمة}}
: 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.
{{استشهاد بدورية محكمة}}
: الاستشهاد يستخدم وسيط مهمل|lay-url=
(مساعدة)، روابط خارجية في
(مساعدة)|laysummary=
- 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.
- 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، مؤرشف من الأصل (PDF) في 12 أغسطس 2013.
{{استشهاد بدورية محكمة}}
: 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.
{{استشهاد ويب}}
: تحقق من التاريخ في:|تاريخ الوصول=
(مساعدة) - N. E. Holden (2004)، "Table of the Isotopes"، في D. R. Lide (المحرر)، CRC Handbook of Chemistry and Physics (ط. 85th)، CRC Press، Section 11، ISBN 978-0-8493-0485-9.
- 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، مؤرشف من الأصل (PDF) في 12 أغسطس 2013.
المراجع
- Engelkemeir, DW (1962)، "Positron Emission in the Decay of K40"، Physical Review، 126 (5): 1818، Bibcode:1962PhRv..126.1818E، doi:10.1103/PhysRev.126.1818.
- "Radioactive Human Body"، مؤرشف من الأصل في 26 أبريل 2011، اطلع عليه بتاريخ 18 مايو 2011.
- Supian Bin Samat et al (1997), activity of one gram of potassium, Phys. Med. Biol. volume 42 page 407, دُوِي:10.1088/0031-9155/42/2/012 [وصلة مكسورة] "نسخة مؤرشفة"، مؤرشف من الأصل في 3 مايو 2020، اطلع عليه بتاريخ 11 مايو 2020.
{{استشهاد ويب}}
: صيانة CS1: BOT: original-url status unknown (link) - Universal Nuclide Chart نسخة محفوظة 19 فبراير 2017 على موقع واي باك مشين.
- Engelkemeir, D.W.؛ Flynn, K.F.؛ Glendenin, L.E. (1962)، "Positron Emission in the Decay of K40"، Physical Review، 126 (5): 1818، Bibcode:1962PhRv..126.1818E، doi:10.1103/PhysRev.126.1818، مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2019.
- بوابة العناصر الكيميائية
- بوابة الكيمياء
- بوابة الفيزياء