مبحث کیهان‌زادگان الفبای هستی – شیمی دهم

هستی چگونه به وجود آمده است؟

پاسخ به این پرسش که پرسشی بنیادی است، در قلمرو علم تجربی نمی‌­گنجد که با توجه به عقاید به آن سؤال­‌ها پاسخ بدهد. تلاش دانشمندان برای شناخت كیهان هم‌چنان ادامه دارد. نمونه‌­ای از آن، سفر طولانی و تاریخی دو فضاپیما به نام‌های وویجر 1 و 2 در سال 1977 میلادی1356 خورشیدی برای شناخت بیشتر سامانۀ خورشیدی است.

عکس کرۀ زمین از فاصلۀ تقریبی 7 میلیارد کیلومتری؛ آخرین تصویری که وویجر 1 پیش از خروج از سامانۀ خورشیدی از زادگاه خود گرفت. سیاره‌­های مشتری، زحل، اورانوس و نپتون مورد رؤیت قرار گرفتند. در کتاب اشاره‌­ای نشده، ولی خُب می­تواند از کنار مریخ هم گذشته باشد.

نوع عنصرهای سازنده، تركیب­های شیمیایی در اتمسفر آن­ها و تركیب درصد این مواد مورد برسی قرار گرفتند. با بررسی نوع و مقدار عنصرهای سازندۀ برخی سیاره­‌های سامانۀ خورشیدی و مقایسۀ آن با عنصرهای سازندۀ خورشید می‌­توان به درک بهتری از چگونگی تشکیل عنصرها دست یافت (عنصر سازندۀ خورشید می­‌تواند نشانه­‌ای بر نحوۀ تشکیل عنصرها باشد).

نکات تصویر

 4 عنصر اول هر سیاره را حتماً به خاطر بسپارید.

2 عنصر مشترک در این دو سیاره اکسیژن و گوگرد است.

حواستان باشد این درصدها برای کل کره‌­ها می باشد؛ نه مواد موجود در پوستۀ آن­ها.

حواستان باشد مشتری عنصر جامد هم دارد، ولی بیشتر آن از گاز تشکیل است.

بیش‌ترین درصد زمین یعنی آهن کمتر از 50 درصد ولی در مشتری هیدروژن مشتری نزدیک به 90 درصد است.

سرآغاز كیهان با انفجاری مهیب مهبانگ آغاز شده كه طی آن انرژی عظیمی آزاد شده است. در آن شرایط پس از پدیدآمدن ذره‌­های زیراتمی مانند الكترون، پروتون و نوترون، عنصرهای هیدروژن و هلیم پا به عرصۀ جهان گذاشتند. با گذشت زمان و كاهش دما، گازهای هیدروژن و هلیم تولید شدند، متراكم شدند و مجموعه­‌های گازی به نام سحابی ایجاد كردند. بعدها این سحابی­‌ها سبب پیدایش ستاره‌­ها و كهكشان‌­ها شدند.

درون ستاره‌­ها همانند خورشید در دماهای بسیار بالا، واكنش‌­های هسته‌ای رخ می­دهد؛ واكنش­‌هایی كه در آن­ از عنصرهای سبك­‌تر، عنصرهای سنگین­‌تر پدید می‌­آیند. جالب است بدانید كه ستاره‌­ها متولد می‌­شوند؛ رشد می‌­كنند و زمانی می‌­میرند. مرگ ستاره اغلب با یك انفجار بزرگ همراه است كه سبب می‌­شود عنصرهای تشكیل­‌شدۀ آن در فضا پراكنده شود. به همین دلیل باید ستارگان را كارخانۀ تولید عنصرها دانست.

خورشید نزدیک‌­ترین ستاره به زمین است. انرژی گرمایی و نور خیره­‌کنندۀ خورشید به دلیل تبدیل هیدروژن به هلیم در واکنش‌­های هسته‌­ای است، شیمی­دان‌­ها ماده­ای را عنصر می­‌نامند که از یک نوع اتم تشکیل شده باشد؛ اغلب در یك نمونۀ طبیعی از عنصری معین، اتم‌های سازنده جرم یكسانی ندارند. برای مثال بررسی یك نمونه منیزیم نشان می‌­دهد كه جرم همۀ اتم­‌های منیزیم در این نمونه یكسان نیست، بلكه مخلوطی از سه هم­‌مکان ایزوتوپ است.

نکته: ترتیب درصد ایزوتوپ­های منیزیم  25 < 26 < 24

ایزوتوپ­‌های یک عنصر در تعداد نوترون متفاوتند اما در عدد اتمی یکسان‌­اند؛ به همین خاطر همگی خواص شیمیایی یکسانی دارند و در جدول دوره­ای یک جایگاه را اشغال می­‌کنند اما در خواص فیزیکی مثل چگالی با هم متفاوت دارند.

ترتیب فراوانی ایزوتوپ‌­ها مهم است

  H7 < H6 < H5 < H4 < H3 < H2 < H1

حواستان باشد 3 ایزوتوپ طبیعی برای هیدروژن وجود دارد ولی تنها 2 تای آن­ها پایدار هستند.

ایزوتوپ 3 هیدروژن برخلاف بقیه ناپایدارها نیم­‌عمر کمتر از یک ثانیه ندارد.

اغلب هسته‌­هایی كه نسبت شمار نوترون­‌ها به پروتون­‌های آن­ها برابر یا بیش از 5/1 باشد ناپایدارند و با گذشت زمان متلاشی می‌شوند.

اگر ایزوتوپ‌­های پرتوزا و ناپایدار، رادیوایزوتوپ نامیده شود.

البته حواستان باشد همیشه در سؤال­‌ها این­گونه نیست چون به قید اغلب اشاره شده است.

تكنسیم، نخستین عنصر ساخت بشر

از 118 عنصر شناخته شده، تنها 92 عنصر در طبیعت یافت می‌­شود؛ این بدان معنا است كه 26 عنصر دیگر ساختگی است.

نکته: حواستان باشد 92 عنصر طبیعی داریم نه ترکیب

Tc₄₃⁹⁹ تکنسیم عنصری بود كه در واكنشگاه راكتور هسته­‌ای ساخته شد. این رادیوایزوتوپ در تصویربرداری پزشكی كاربرد ویژه­‌ای دارد. همۀTc موجود در جهان باید به­‌طور مصنوعی و با استفاده از واكنش­‌های هسته‌­ای ساخته شود. از آنجا كه نیم‌­عمر آن كم است  و نمی­‌توان مقادیر زیادی از این عنصر را تهیه و برای مدت طولانی نگهداری كرد، بسته به نیاز، آن را با یك مولد هسته­‌ای تولید و سپس مصرف می‌­كنند.

از تکنسیم برای تصویربرداری غدۀ تیرویید استفاده می­شود. زیرا یون یدید با یونی که حاوی تکنسیم است استفاده می­شود. به­ دلیل اندازۀ یکسان این دو یون غدۀ تیرویید هر دو را جذب می­کند و تصویربرداری ممکن می­شود.

حواستان باشد در کنکور این قسمت مورد سؤال بوده و به جای یون حاوی تکنسیم از خود یون تکنسیم استفاده کرده بود و طراح درست گرفته بود.

رادیو ایزوتوپ­‌ها اگرچه بسیار خطرناک هستند، اما پیشرفت دانش و فناوری، بشر را موفق به مهار و بهره‌­گیری از آن­ها کرده است، به­‌طوری­كه از آن­ها در پزشکی، كشاورزی و سوخت در نیروگاه‌­های اتمی استفاده می­‌شود. اورانیم شناخته­‌شده­‌ترین فلز پرتوزایی (نه شناخته­‌شده‌­ترین فلز) است که یکی از ایزوتوپ‌­های آن، اغلب به عنوان سوخت در راکتورهای اتمی به کار می­‌رود. فراوانی کمتر از هفت­دهم­ درصد در مخلوط ایزوتوپ‌­ها دارد. به افزایش درصد فراوانی این ایزوتوپ در مخلوط  ایزوتوپ «غنی­‌سازی ایزوتوپی» می‌­گویند.

حواستان باشد فسفر مانند تکنسیم ایزوتوپ پایدار ندارد و رادیوایزوتوپ دارد.

یعنی عبارت ایزوتوپ طبیعی فسفر غلط است.

برای تشخیص توده‌­های سرطانی می‌­توان از رادیوایزوتوپ‌­ها استفاده کرد. برای مثال این توده­‌ها مصرف گلوگز بالایی دارند، پس می­‌توان از گلوکز پرتوزا استفاده نمود و بعد از تجمع این گلوکزها در محل تودۀ آن­ها را ردیابی کرد.

به گلوکز حاوی اتم پرتوزا، گلوکز نشان­‌دار می­‌گویند.

نکته: حواستان باشد توده فقط گلوگز نشان­دار مصرف نمی­‌کند و هر دو نوع را مصرف می­کند.

هم‌چنین گلوکز نشان­دار فقط به سمت توده نمی‌­رود و در همه جای بدن پخش می‌­شود.