عند تطبيق عملية التسمية العلمية فإن النظير ( النيوكليد ) محدد بإسم العنصر متبوعا بشرطة ثم عدد النوكلونات ( البروتونات والنيوترونات ) الموجودة فى نواة الذرة ( مثال , هيليوم-3 . كربون-12 , كربون-14 , حديد-57 , يورانيوم-238 ) . وعند إستخدام الإختصارات فإنه يتم وضع رقم النوكلونات اعلى رمز العنصر ( 3^He, 12^C, 14^C, 57^Fe, 238^U )
إختلاف الخواص بين النظائر
فى النواة المتعادلة , عدد الإلكترونات يساوى عدد البروتونات . وعلى هذا فإن النظائر المختلفة يكون لها نفس عدد الإلكترونات ونفس الشكل الإلكتروني . ونظرا لأن تصرف الذرة كيميائيا يتم تحديده بالتركيب الإلكتروني , فإن النظائر تقريبا تسلك نفس السلوك الكيميائي . الإستثناء الأساسي أنه نظرا لوجود إختلاف فى كتلتها , فإن النظائر الثقيلة تميل لأن تتفاعل بصورة أبطأ من النظائر الأخف لنفس العنصر .( تسمى هذه الظاهرة تأثير حركة النظائر ).
وتأثير الكتلة يلاحظ بشدة عند النظر للبروتيوم (1^H) مقابل ديتيريوم (2^H), نظرا لأن الديتريوم له ضعف كتلة البروتيوم . أما بالنسبة للعناصر الأثقل فإن تأثير الكتلة النسبي بين النظائر يقل ويكاد ينعدم كلما زاد ثقل العنصر .
وبالمثل , فإنه لجزيئين يختلفان فقط فى طبيعة النظير المكون لكل “متناظرين” منهما سيكون لهما تقريبا نفس نفس التركيب الإلكتروني , وعلى هذا سيكون لهما خواص فيزيائية وكيميائية متشابهه . الأشكال الإهتزازية للجزيء يتم تحديدها بشكل الجزيء وكتلة الذرات المكونة له . وبالتالى فإن هذان المتناظران سيكون لهما شكلان إهتزازيان مختلفان . حيث ان الشكل الإهتزازي يسمح للجزيء بإمتصاص الفوتونات الملائمة لطاقة هذا الإهتزاز , ويتبع ذلك أن يكون للمتناظرين خواص ضوئية مختلفة فى المنطقة تحت الحمراء .
وبالرغم من أن النظائر لها تقريبا نفس الخواص الإلكترونية والكيميائية , فإن سلوكها الجزيئي مختلف تماما . تتكون النواة الذرية من بروتونات ونيترونات مرتبطة معا بقوى نووية قوية . ونظرا لأن البروتونات لها شحنة موجبة , فإنها تدفع بعضها البعض . وتقوم النيوترونات بعمل بعض الفصل بين الشحنات الموجبة , مما يقلل من التنافر الكهرستاتيكي , وتساعد على ثبات النواة . وبزيادة عدد البروتونات , تزداد الحاجة لنيوترونات أكثر لعمل ثبات للنواة . فمثلا , على الرغم من أن نسبة نيوترون / بروتون فى 3^He هى 1 / 2 , فإن نيوترون / بروتون فى 238^U أكبر وتصل إلى 3 / 2 . وفى حالة وجود نيوترونات أقل أو أكثر من المفترض , فإن النواة تكون غير مستقرة , وينتج الإضمحلال النووي .
التواجد فى الطبيعة
يمكن لعدة نظائر لنفس العنصر أن تتواجد فى الطبيعة . ونسبة التواجد لنظير تتناسب بشدة مع ميله ناحية الإضمحلال النووي , النيوكليدات التى تعيش لفترة قصيرة تضمحل سريعا , بينما تعيش مكوناتها . وهذا لا يعنى أن هذه الأصناف تختفى تماما , نظرا لأن كثير منها يتكون أثناء إضمحلال الأصناف ذات العمر الأطول . يتم حساب الكتل الذرية للعناصر بعمل متوسط للنظائر التى لها كتل مختلفة .
وبالتوافق مع علم الكون , فإن كل النيوكليدات ما عدا نظائر الهيدروجين والهيليوم نتجت من النجوم والسوبرنوفا . ويكون تواجدها الطبيعي ناتجا من الكميات الناتجة أثناء تلك العمليات الكونية , وأيضا توزيعها فى المجرة , ومعدلات إضمحلالها . وبعد الإتندماج المبدئي للنظام الشمسي , توزعت النظائر طبقل لكتلها ( شاهد أصل النظام الشمسي . تركيب نظائر العناصر يختلف على كل كوكب , مما يجعل من الممكن تحديد أصل النيازك .
تطبيقات النظائر
هناك كثير من التطبيقات التى يتم إستخدام الخواص المختلفة للنظائر فيها .
إستخدام الخواص الكيميائية
* أحد أهم التطبيقات هو التسمية بالنظائر , بإستخدام النظائر الغير عادية كأثر أو علامة فى التفاعلات الكيميائية . وفى الحالات الطبيعية , فإن ذرات عنصر معين لا يمكن تمييزها عن بعضها . ولكن بإستخدان النظائر التى لها كتل مختلفة يمكن تمييزها بواسطة سبكترومتري الكتلة أو مطياف الأشعة تحت الحمراء . ولو تم إستخدام نظائر نشيطة إشعاعيا , يمكن تحديدها عن طريق الأشعة التى تنبعث منها ( وهذا ما يسمي تسمية بالنظائر المشعة .
* وهناك تقنية أخرى مشابهه للتسمية بالنظائر المشعة وهى حساب الزمن بالإشعاع ( وأشهرها حساب الزمن بالكربون المشع ) ويمكن إستخدامها لدراسة الخواص الكيميائية التى لا يمكن للتجارب العادية ملاحظتها , بإستخدام أثار النظائر .
* كما يمكن إستخدام إستبدالات النظائر لتحديد ألية التفاعل خلال تأثير النظير الحركي .
* عنصر أ
* عنصر ب
* عنصر ج
1. عنصر 1
2. عنصر 2
3. عنصر 3==إستخدام الخواص النووية==
* تعتمد كثير من تقنيات المطياف على الخواص النووية المتفردة للنظائر . فمثلا ” مطياف الرنين النووي المغناطيسي ” NMR ” يتم إستخدامه فقط للنظائر التى لها قيمة دوران غير صفرية . وأكثر النظائر إستخداما مع مطياف رنين نووي مغناطيسي 1^H , 2^D , 13^C , 31^P .
* مطياف موس باوير يعتمد أيضا على الإنتقالات النووية لنظائر معينة مثل 57^Fe .
* كما أن النيوكليدات الإشعاعية لها إستخدامات مهمة . نظرا لأن تطوير كل من القوة النووية والأسلحة النووية تتطلب كميات كبيرة من النظائر . كما أن فصل النظائر تمثل تحدي تقني معقد
