ایزوتوپها و انرژی خورشید

منبع انرژی خورشید چیست؟(2)

در مقاله ی قبل با کلیاتی درباره ی عناصر آشنا شدیم.

ایزوتوپها

کربن، مهم ترین عنصر برای حیات، شش پروتون و معمولا شش نوترون (¹²C) دارد، ولی کربن با هفت نوترون (¹³C) ویا با 8 نوترون (¹⁴C) هم در طبیعت با فراوانی کمتری یافت می شود. به اینها ایزوتوپهای کربن می گویند. ایزوتوپهای یک عنصر دارای همان خواص شیمیایی عنصر عادی می باشند و تنها کمی جرمشان متفاوت است. بعضی ایزوتوپها ناپایدار هستند و بعد از مدتی، ناگهان به شکل دیگری در می آیند. این ایزوتوپها را رادیواکتیو می گویند. این اتمها طوری هستتند که بعد از مدت خاصی مقدارشان نصف می شود، که به نام نیمه عمر معروف است. مثلا کربن 14 بعد از نیمه عمر 5730 روز به نیتروژن 14 تبدیل می شود. در این فرآیند، یک نوترون در هسته به پروتون تبدیل می شود و یک الکترون آزاد می شود. همانطور که خواهیم دید، با دانستن مقدار نیمه عمر عناصر می توان به روشی دست یافت که بتوان عمر فسیل ها و سنگها را تعیین کرد. همچنین خواهیم دید که عنصر ایریدیم، که تقریبا در سطح زمین یافت نمی شود ولی در شهاب سنگها وجود دارد، به داستان بسیار جالبی مربوط می شود.

جدول تناوبی عناصر، آرایشی است از تمامی عناصر به ترتیب عدد اتمی شان. 92 عنصر طبیعی از هیدروژن تا اورانیوم (²³⁸U) وجود دارد. هر عنصر یک پروتون بیشتر از عنصر قبلی در جدول داراست.

از ترکیب اتمهای عناصر، مولکول ها ایجاد می شوند: مثل مولکول ساده ی آب (H₂O)، که هر مولکول آن از دو اتم هیدروژن و دو اتم اکسیژن ساخته شده است. یا مثلاً مولکول اکسیژن که ما تنفس می کنیم (O₂) که از دو اتم اکسیژن ساخته شده است. (اکسیژن به حالت اتمی، سمی است.) بعضی ازمولکولها هم آن قدر پیچیده هستند که از میلیونها اتم ساخته شده اند، مانند مولکول ریبونوكلئیك اسید (RNA)، یک عضو بسیار مهم سلول های حیاتی. مولکول RNA یک زنجیره ی بلند است که از اتمهای کربن، هیدوژن، اکسیژن، نیتروژن و فسفر ساخته شده است. موجودات زنده اکثراً از همین چند عنصر به نام «عناصر حیاتی » به همراه گوگرد و کلسیم و مقدار بسیار کمی عناصر دیگر ساخته شده اند.

بگذارید خلاصه کنیم. تمامی اجسام موجود در این جهان، به همراه من و شما، تمام چیزهایی که می خوریم و تمامی تغییرات پیچیده ای که در طبیعت می بینیم، تجلی بسیار پیچیده ی سیستمی ساده از 92 حالت ترکیبی بین پروتونها و نوترونها است! بعضی از عناصر، می توانند مولکولهای آلی شامل کربن درست کنند. مولکولهای آلی سنگ بنای ساختن تمامی موجودات زنده و یا کانیها، سنگ بنای بوجود آورنده ی سنگها است. پیوندهایی که اتمها را در یک کانی، کنار هم نگه می دارند، نتیجه ی نیروهای الکتریکی هستند و آرایشهای مختلفی که اتمها در مولکولها می گیرند، را ایجاد می کنند.

گوناگونی حیرت آوری که ما در طبیعت مشاهده می کنیم، نتیجه ی واکنشهای شیمیایی مختلفی است که بین همین ترکیبات بوجود می آید و ترکیبات جدیدتری می سازند. این واکنشنهای شیمیایی گاهی اوقات برای انجام، نیاز به انرژی دارند، و بعضی مواقع زمانی که انجام می شوند انرژی تولید می کنند. اتمهایی که در یک واکنش شیمیایی شرکت می کنند تغییر نمی کنند، انها تنها ترکیبات جدیدی را می سازند. واکنشهای هسته ای ، از طرف دیگر، آرایش هسته ی اتم را تغییر می دهند و باعث می شوند یک عنصر به یک عنصر دیگر تبدیل شود.

در ادامه با راز خورشید آشنا خواهید شد....

ترجمه و ویرایش:

ا.م.گمینی

منبع:

D.R.Altschuler, Children of the stars, 2002, pp 34-36