وفرة طبيعية

في الفيزياء ، يشير مصطلح الوفرة الطبيعية إلى وفرة نظائر عنصر كيميائي موجودة بشكل طبيعي على كوكب ما . الكتلة الذرية النسبية (متوسط ​​مرجح، مرجح بقيم الوفرة المولية ) لهذه النظائر هي الوزن الذري المدرج للعنصر في الجدول الدوري . تختلف وفرة النظير من كوكب لآخر، بل وحتى من مكان لآخر على سطح الأرض، لكنها تظل ثابتة نسبيًا بمرور الوقت (على المدى القصير).

على سبيل المثال، يحتوي اليورانيوم على ثلاثة نظائر طبيعية : ^238U و ²³⁵ U و ²³⁴ U. وتتراوح وفرتها الطبيعية، وفقًا للكسر المولي، بين 99.2739-99.2752% و0.7198-0.7202% و0.0050-0.0059% على التوالي. ^{[ 1 ]} فعلى سبيل المثال، إذا تم تحليل 100,000 ذرة يورانيوم، فمن المتوقع العثور على ما يقارب 99,274 ذرة من 238U، وما يقارب 720 ^{ذرة من 235U} ، وعدد قليل جدًا (على الأرجح 5 أو 6) من ^234U . ويرجع ذلك إلى أن ²³⁸ U أكثر استقرارًا بكثير من ²³⁵ U أو ²³⁴ U، كما يتضح من نصف عمر كل نظير: 4.468 مليار سنة لـ ²³⁸ U مقارنة بـ 7.038  ×  10 ⁸ سنة لـ ²³⁵ U و 245500 سنة لـ ²³⁴ U.

بسبب اختلاف أعمار النصف لنظائر اليورانيوم المختلفة، كان التركيب النظائري لليورانيوم مختلفًا عندما كانت الأرض أصغر سنًا. على سبيل المثال، قبل 1.7 مليار سنة، كانت نسبة اليورانيوم ^-235 (NA) 3.1% مقارنةً بنسبة 0.7% اليوم، مما سمح بتكوين مفاعل انشطار نووي طبيعي ، وهو أمر مستحيل اليوم.

ومع ذلك، فإن الوفرة الطبيعية لنظير معين تتأثر أيضًا باحتمالية تكوينه في التخليق النووي (كما هو الحال في الساماريوم ؛ حيث أن ¹⁴⁷ Sm و ¹⁴⁸ Sm المشع أكثر وفرة بكثير من ¹⁴⁴ Sm المستقر) وبإنتاج نظير معين كنواة للنظائر المشعة الطبيعية (كما هو الحال في النظائر المشعة للرصاص ).

من المعروف الآن، من خلال دراسة الشمس والنيازك البدائية، أن النظام الشمسي كان في البداية متجانسًا تقريبًا في تركيبه النظائري. ويمكن تفسير الانحرافات عن المتوسط ​​المجري (المتطور)، التي تم أخذ عينات منها محليًا في الوقت الذي بدأ فيه الاحتراق النووي للشمس، بشكل عام عن طريق التجزئة الكتلية (انظر المقال حول التجزئة غير المعتمدة على الكتلة ) بالإضافة إلى عدد محدود من عمليات التحلل النووي والتحول. ^{[ 2 ]} وهناك أيضًا أدلة على حقن نظائر قصيرة العمر (منقرضة الآن) من انفجار مستعر أعظم قريب، والذي ربما يكون قد تسبب في انهيار السديم الشمسي. ^{[ 3 ]} ولذلك، غالبًا ما تُقاس الانحرافات عن الوفرة الطبيعية على الأرض بأجزاء في الألف ( ‰ ) لأنها أقل من واحد بالمائة (%).

يُستثنى من ذلك الحبيبات ما قبل الشمسية الموجودة في النيازك البدائية. تكثفت هذه الحبيبات الصغيرة في تدفقات النجوم المتطورة ("المحتضرة")، ونجت من عمليات الاختلاط والتجانس في الوسط بين النجوم وقرص التراكم الشمسي (المعروف أيضًا بالسديم الشمسي أو القرص الكوكبي الأولي). ^{[ 4 ]} وباعتبارها مكثفات نجمية ("غبار نجمي")، تحمل هذه الحبيبات البصمات النظائرية لعمليات التخليق النووي المحددة التي تشكلت فيها عناصرها. ^{[ 5 ]} في هذه المواد، تُقاس الانحرافات عن "الوفرة الطبيعية" أحيانًا بعوامل تصل إلى 100. ^{[ 4 ]}

يُبيّن الجدول التالي توزيع النظائر الأرضية لبعض العناصر. بعض العناصر، مثل الفوسفور والفلور ، لا توجد إلا كنظير واحد، بنسبة وفرة طبيعية تبلغ 100%.

• وفرة العناصر الكيميائية
• منتج التحلل
• النظير
• حبيبات ما قبل الشمس
• النظير المشع

• جدول تفاعلي لمشروع نظائر بيركلي (أرشيف 2015)
• قياسات دقيقة لكتل ​​العناصر ووفرة النظائر ، خدمات الأجهزة العلمية
• أدوات لحساب التوزيع النظائري بدقة منخفضة وعالية (أرشيف 2011)