Nüklit

Lityum

Nüklit ya da nükleer tür; atom numarası (Z), kütle numarası (A) ve nükleer enerji durumuna göre nitelenen herhangi bir atom türüdür. Bu nitelemede; atom numarasını oluşturan proton sayısı ve proton sayısıyla birlikte kütle numarasını oluşturan nötron sayısı (N) değerlendirilirken, söz konusu enerji durumunun yarı ömrü de gözlem yapmayı sağlayacak kadar (genellikle 10^-10 saniyeden) uzun olmalıdır.

Nüklit sözcüğü, 1947'de Truman Paul Kohman tarafından ortaya atılmış ve belli sayıda proton ile nötron barındıran "çekirdeğinin içeriğine göre nitelenen atom türü" olarak tanımlanmıştır.

Nüklitler ve izotoplar

Bir nüklit, örneğin 6 protonlu ve 7 nötronlu karbon-13 gibi, bir atomun çekirdeğinde belirli sayıda proton ve nötron bulunan bir türüdür. İzotop ise, bir elementin atom numarası aynı ama kütle numarası farklı olan nüklitleri ya da nükleer türlerinden her biridir. Dolayısıyla nüklit kavramı, herhangi bir elementin herhangi bir nükleer türüne atıfta bulunur ve kimyasaldan çok nükleer özelliklerine vurgu yapar. İzotop kavramı ise herhangi bir elementin tüm atom türlerini gruplar ve nükleerden çok kimyasal özellikleri vurgular. Zira, nötron sayısının nükleer özellikler üzerinde büyük etkileri varken, kimyasal reaksiyonlar üzerindeki etkisi çoğu element için ihmal edilebilir. Öyle ki, izotopları arasında N/Z oranının en fazla değiştiği hafif elementlerde bile genellikle sadece küçük bir etkiye sahip olup, ancak bazı durumlarda önemlidir:

• En hafif element olan hidrojen için izotop etkisi, biyolojik sistemleri güçlü bir şekilde etkileyecek kadar büyüktür.
• Helyumda; ⁴He Bose–Einstein istatistiklerine uyarken, ³He de Fermi-Dirac istatistiklerine uyar.

İzotop daha eski bir terim olduğundan, nüklitden daha iyi bilinir. Bu yüzden, nükleer teknoloji ve nükleer tıp gibi nüklitin daha uygun olabileceği bağlamlarda hala ara sıra kullanılmaktadır.

Nüklit türleri

Nüklit ve izotop terimleri sıklıkla birbirinin yerine kullanılsa da, izotop olmak nüklitler arasındaki bağıntılardan yalnızca biridir. Söz konusu bağıntılar aşağıdaki tabloda sunulmuştur:

Ad	Özellikle	Örnek	Notlar
İzotoplar	proton sayıları eşit (Z1 = Z2 )	${\ce {^{12}_{6}C}}$, ${\ce {^{13}_{6}C}}$, ${\ce {^{14}_{6}C}}$
İzotonlar	Nötron sayıları eşit (N1 = N2 )	${\ce {^{13}_{6}C}}$, ${\ce {^{14}_{7}N}}$, ${\ce {^{15}_{8}O}}$
izobarlar	Kütle numaraları eşit (Z1 + N1 = Z2 + N2 )	${\ce {^{17}_{7}N}}$, ${\ce {^{17}_{8}O}}$, ${\ce {^{17}_{9}F}}$	Bakınız: beta bozunması
İzodiyaferler	Eşit sayıda nötron fazlası (N1 − Z1 = N2 − Z2 )	${\ce {^{13}_{6}C}}$, ${\ce {^{15}_{7}N}}$, ${\ce {^{17}_{8}O}}$	Bir nüklit ve onun alfa bozunma ürünü, izodiyaferlerdir. Örnekler, nötron fazlalığı 1 olan izodiyaferlerdir.
Ayna çekirdekler	Nötron ve proton sayısı değiş tokuşu (Z1 = N2 ve Z2 = N1 )	${\ce {^{3}_{1}H}}$, ${\ce {^{3}_{2}He}}$
Nükleer izomerler	Proton ve kütle numaraları aynı ama enerji durumları farklı	${\ce {^{99}_{43}Tc}}$, ${\ce {^{99m}_{43}Tc}}$	m = meta-kararlı (uzun ömürlü uyarılmış durum)

Doğada, 80 farklı elementin bir ya da daha fazla kararlı izotopuna denk gelen ve bozunduğu hiç gözlemlenmemiş 252 nüklit vardır. Kararsız nüklitler radyoaktiftir ve radyonüklit olarak adlandırılırlar. Bunların bozunma ürünleri de radyojenik nüklitlerdir. Dünya'da, 252'si kararlı ve yaklaşık 87'si de kararsız olmak üzere, doğal olarak oluşan yaklaşık 339 nüklit bulunur.

Doğal radyonüklitlerin kökenleri

Doğal radyonüklidleri üç tipe ayırmak uygun olabilir:

1. Yarı ömürleri (t_1/2) Dünya'nın yaşının (4,6 x 10⁹) en az %2'si kadar olanlar:
   • Güneş Sistemi'nin oluşumundan önce, yıldızlarda oluşan nükleosentez kalıntılarıdır.
   • t_1/2'leri Dünya'nın yaşının %10'undan genellikle az olduğu için, tespit edilmeleri zordur.
   • Yaklaşık 34'ü keşfedilebilmiştir.
   • Örneğin, uranyumun ²³⁸U izotopu (t_1/2 = 4,5 × 10⁹ yıl) doğada hala oldukça bolken, daha kısa ömürlü izotopu olan ²³⁵U (t_1/2 = 0,7 × 10⁹ yıl) 138 kat daha nadirdir.
2. Yarı ömürleri ilksel olamayacak kadar kısa olup, yalnızca daha uzun ömürlü radyoaktif ilksel nüklitlerin bozunması nedeniyle doğada bulunabilen radyojenik nüklitler:
   • Uranyum veya toryumun ilksel izotoplarının radyoaktif bozunum zincirlerinde oluşurlar.
   • Yaklaşık 51 tanesi vardır.
   • Radyum izotopu ²²⁶Ra (t_1/2 = 1602 yıl) tipik bir örnek iken, fransiyum izotopları gibi bazı yavru nüklitler çok kısa ömürlüdür.
3. Kendiliğinden basit radyoaktif bozunma olmaksızın, doğal nükleer reaksiyonlarla sürekli oluşanlar:
   • Atomların kozmik ışınlar, kendiliğinden fisyon ya da diğer kaynaklardan gelen doğal nötronlarla reaksiyonu ya da kozmik ışınların doğrudan bombardımanıyla oluşurlar.
   • Doğal nötronlarla oluşanlar, nükleojenik nüklitlerdir.
     • Örnek: Uranyum cevherlerindeki doğal ²³⁸U'in nötronlarca vurulmasıyla hala yaratılmakta olan nükleojenik ²³⁹Pu.
   • Kozmik ışınların doğrudan etkisiyle oluşanlar, eğer ilksel değillerse, kozmojenik nüklitlerdir.
   • Kozmojenik nüklidler, kararlı veya radyoaktif olabilir. Eğer kararlılarsa, bilinen her kararlı nüklit ilksel olarak Dünya'da bulunduğundan, varlıkları da bu kararlı nüklitlerin arka planına karşı çıkarsanmalıdır.
     • Örnek: Diğer elementlerin kozmik ışınlarla vurulmasıyla oluşan ¹⁴C, yani radyokarbon.