นิวไคลด์ (หรือนิวคลีไอด์จากนิวเคลียสหรือเรียกอีกอย่างว่าชนิดนิวเคลียร์ ) เป็นกลุ่มของอะตอมที่มี ^{ลักษณะ}เฉพาะด้วยจำนวนโปรตอนZจำนวนนิวตรอนNและสถานะพลังงานนิวเคลียร์[ ^{1 ]}

คำว่านิวไคลด์ถูกบัญญัติโดยนักฟิสิกส์นิวเคลียร์ชาวอเมริกันTruman P. Kohmanในปี 1947 ^{[ 2 ] [ 3 ]} Kohman นิยามนิวไคลด์ว่าเป็น "ชนิดของอะตอมที่มีลักษณะเฉพาะโดยองค์ประกอบของนิวเคลียส" ซึ่งประกอบด้วยนิวตรอนและโปรตอนจำนวนหนึ่ง ดังนั้นคำนี้จึงมุ่งเน้นไปที่นิวเคลียสเป็นหลัก

นิวไคลด์คืออะตอมที่มีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียสที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น คาร์บอน-13 (¹³ ₆C ) มีโปรตอน 6 ตัวและนิวตรอน 7 ตัว คำนี้ถูกบัญญัติขึ้นโดยเจตนาเพื่อแยกแยะจากคำว่าไอโซโทปเพื่อพิจารณาสมบัติทางนิวเคลียร์โดยอิสระจากสมบัติทางเคมี แม้ว่าไอโซโทปยังคงถูกใช้เพื่อจุดประสงค์นั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ อาจไม่คุ้นเคยกับ นิวไคลด์เช่น ในเทคโนโลยีนิวเคลียร์และเวชศาสตร์นิวเคลียร์สำหรับสมบัติทางนิวเคลียร์ จำนวนนิวตรอนอาจมีความสำคัญพอๆ กับจำนวนโปรตอนซึ่งไม่เคยเกิดขึ้นกับสมบัติทางเคมีเลย แม้แต่ในกรณีของธาตุที่เบาที่สุด ซึ่งอัตราส่วนของจำนวนนิวตรอนต่อเลขอะตอมแตกต่างกันมากที่สุดระหว่างไอโซโทป ผลกระทบก็ยังค่อนข้างน้อย และมีนัยสำคัญเฉพาะกับไฮโดรเจนและฮีเลียม (ซึ่งฮีเลียมไม่มีเคมีที่แท้จริง) สำหรับไฮโดรเจน ผลกระทบของไอโซโทปมีขนาดใหญ่พอที่จะส่งผลกระทบต่อระบบชีวภาพอย่างรุนแรง ในฮีเลียม⁴ ₂เขาปฏิบัติตามสถิติของโบส-ไอน์สไตน์ในขณะที่³ ₂เขาปฏิบัติตามสถิติเฟอร์มิ-ดิแรกซึ่งเป็นสาเหตุของความแตกต่างอย่างมากในคุณสมบัติทางกายภาพที่อุณหภูมิต่ำ

แม้ว่าคำว่านิวไคลด์และไอโซโทปมักถูกใช้สลับกัน แต่การเป็นไอโซโทปนั้นเป็นเพียงความสัมพันธ์หนึ่งระหว่างนิวไคลด์เท่านั้น ตารางต่อไปนี้แสดงความสัมพันธ์อื่นๆ บางส่วน

กลุ่มของนิวไคลด์ที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน ( เลขอะตอม ) กล่าวคือ เป็น ธาตุเคมีเดียวกันแต่มีจำนวนนิวตรอน ต่างกัน เรียกว่าไอโซโทป^{[ 5 ]}ของธาตุนั้น นิวไคลด์บางชนิดยังคงถูกเรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า "ไอโซโทป" แต่ปัจจุบันคำว่า "นิวไคลด์" ถือเป็นคำที่ถูกต้องในกรณีทั่วไปเมื่อไม่มีธาตุเฉพาะ ( ค่า Z ) ครอบคลุมพวกมัน ในทำนองเดียวกัน กลุ่มของนิวไคลด์ที่มีเลขมวลA เท่ากัน แต่มีเลขอะตอม ต่างกัน เรียกว่าไอโซบาร์ (ไอโซบาร์ = มีน้ำหนักเท่ากัน) และไอโซโทนคือ นิวไคลด์ที่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากันแต่มีจำนวนโปรตอนต่างกัน ในทำนองเดียวกัน นิวไคลด์ที่มีนิวตรอนส่วนเกินเท่ากัน ( N  −  Z ) เรียกว่า ไอโซไดอะเฟอร์^{[ 4 ]}ชื่อไอโซโทปn e มาจากชื่อไอโซโทปp e เพื่อเน้นว่าในกลุ่มนิวไคลด์กลุ่มแรก จำนวนนิวตรอน (n) จะคงที่ ในขณะที่กลุ่มที่สอง จำนวนโปรตอน (p) จะคงที่^{[ 6 ]}

ดูคำอธิบายเกี่ยวกับสัญลักษณ์ที่ใช้สำหรับนิวไคลด์หรือไอโซโทปประเภทต่างๆ ได้ ที่ Isotope#Notation

ไอโซเมอร์นิวเคลียร์คือสมาชิกของกลุ่มนิวไคลด์ที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันและเลขมวลเท่ากัน (ดังนั้นจึงถือว่าเป็นไอโซโทปเดียวกันตามนิยาม) แต่มีสถานะการกระตุ้นที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น สถานะทั้งสองของไอโซโทปเดียว⁹⁹ ₄₃Tcแสดงอยู่ในแผนผังการสลายตัวแต่ละสถานะทั้งสองนี้ (เทคนีเซียม-99m และเทคนีเซียม-99) ถือเป็นนิวไคลด์ที่แตกต่างกัน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงวิธีหนึ่งที่นิวไคลด์อาจแตกต่างจากไอโซโทป (ไอโซโทปอาจประกอบด้วยนิวไคลด์หลายชนิดที่มีสถานะการกระตุ้นต่างกัน)

ไอโซเมอร์นิวเคลียร์ที่ไม่ใช่ สถานะพื้นฐานที่มีอายุยืนยาวที่สุดคือนิวไคลด์แทนทาลัม-180m (^180ม. ₇₃Ta ) ซึ่งมีครึ่งชีวิตมากกว่า ^10¹⁷ปี นิวไคลด์นี้เกิดขึ้นในสถานะดั้งเดิม และไม่เคยถูกสังเกตว่าสลายตัวไปสู่สถานะพื้นฐาน (ในทางตรงกันข้าม นิวไคลด์สถานะพื้นฐานแทนทาลัม-180 ไม่เกิดขึ้นในสถานะดั้งเดิม เนื่องจากมันสลายตัวด้วยครึ่งชีวิตเพียง 8 ชั่วโมงไปสู่สถานะพื้นฐาน)¹⁸⁰ ₇₂Hf (86%) หรือ¹⁸⁰ ₇₄W (14%)

ในธรรมชาติมีนิวไคลด์ 251 ชนิดที่ไม่เคยถูกสังเกตว่าสลายตัว นิวไคลด์เหล่านี้พบได้ในกลุ่มธาตุ 80 ชนิดที่มีไอโซโทปเสถียรอย่างน้อยหนึ่งชนิด ดูนิวไคลด์เสถียรและนิวไคลด์ดั้งเดิมนิวไคลด์ที่ไม่เสถียรเป็นกัมมันตรังสีและเรียกว่า นิว ไคลด์กัมมันตรังสีผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของนิวไคลด์เหล่านี้(ผลิตภัณฑ์ 'ลูก') เรียกว่านิวไคลด์กัมมันตรังสี

นิวไคลด์กัมมันตรังสีตามธรรมชาติสามารถแบ่งย่อยได้อย่างสะดวกเป็นสามประเภท^{[ 7 ]}ประการแรก คือนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิตเกินไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของอายุของโลก (ประมาณ^{ไอโซโทป เหล่า} นี้มีอายุยืนยาวนับจากการก่อตัวของระบบสุริยะ (4.6 × 10⁹  ปี ) และเป็นเศษซากของการสังเคราะห์นิวเคลียสที่เกิดขึ้นในดาวฤกษ์ก่อนการก่อตัวของระบบสุริยะตัวอย่างเช่น ไอโซโทป²³⁸ ₉₂U (t _1/2 =ยูเรเนียม (4.463 × 10⁹ ปี) ยังคงมีอยู่^{ค่อนข้าง}  มากในธรรมชาติ แต่ไอโซโทปที่มีอายุสั้นกว่า²³⁵ ₉₂U (t _1/2 =^{ไอโซโทปกัมมันตรังสี ดั้งเดิม} (0.704 × 10⁹  ปี ) ปัจจุบันหายากขึ้น 138 เท่ามีการระบุไอโซโทปกัมมันตรังสีดั้งเดิม เหล่านี้แล้ว 35 ชนิด (ดูรายละเอียดได้ ใน รายชื่อไอโซโทปและไอโซโทปกัมมันตรังสีดั้งเดิม )

กลุ่มที่สองของนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติประกอบด้วยนิวไคลด์กัมมันตรังสี (เช่น²²⁶ ₈₈รา (t _1/2 =นิวไคลด์ลูกสาว (Taught Nuclei ) ที่มีอายุครึ่งชีวิต ประมาณ 1600 ปี (ไอโซโทปของเรเดียม ) เกิดจาก การสลายตัวของกัมมันตรังสีเกิดขึ้นในห่วงโซ่การสลายตัวของไอโซโทปดั้งเดิมของยูเรเนียมหรือทอเรียม นิวไคลด์บางชนิดมีอายุสั้นมาก เช่นไอโซโทปของแฟรนเซียมมีนิวไคลด์ลูกสาวประมาณ 50 ชนิดที่มีครึ่งชีวิตสั้นเกินกว่าจะเป็นไอโซโทปดั้งเดิม และมีอยู่ในธรรมชาติเนื่องจากการสลายตัวของนิวไคลด์ดั้งเดิมกัมมันตรังสีที่มีอายุยืนยาวกว่าเท่านั้น

กลุ่มที่สามประกอบด้วยนิวไคลด์ที่ถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องในรูปแบบอื่นที่ไม่ใช่การสลายตัวของกัมมันตรังสี แบบเกิดขึ้นเอง ตามธรรมชาติ (กล่าวคือ มีเพียงอะตอมเดียวที่เกี่ยวข้องโดยไม่มีอนุภาคเข้ามา) แต่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ ตามธรรมชาติ ปฏิกิริยา เหล่านี้เกิดขึ้นเมื่ออะตอมทำปฏิกิริยากับนิวตรอนตามธรรมชาติ (จากรังสีคอสมิกการแตกตัวแบบเกิดขึ้นเองหรือแหล่งอื่นๆ) หรือถูกรังสีคอสมิก พุ่งชนโดยตรง นิวไคลด์ที่ เกิดขึ้นหลังนี้ หากไม่ใช่นิวไคลด์ดั้งเดิม จะเรียกว่านิวไคลด์คอสโมเจนิค ปฏิกิริยานิวเคลียร์ตามธรรมชาติประเภทอื่นๆ ผลิตนิวไคลด์ที่เรียกว่า นิวไคลด์ นิวคลีโอเจนิ ค นิวไคลด์ที่ผลิตเป็น ผลโดยตรงจากการแตกตัวแบบเกิดขึ้นเองมีหลากหลาย แต่ทุกนิวไคลด์จะสลายตัวอย่างรวดเร็ว (ในระยะเวลาทางธรณีวิทยา) ไปเป็นนิวไคลด์ดั้งเดิมหรือหนึ่งในเจ็ดผลิตภัณฑ์การแตกตัวที่มีอายุยืนยาวซึ่งมีอยู่ในธรรมชาติ แต่สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นกัมมันตรังสีหรือนิวคลีโอเจนิค

ตัวอย่างของนิวไคลด์ที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ ได้แก่ นิวไคลด์ที่เกิดจากรังสีคอสมิก¹⁴ ₆C ( คาร์บอนกัมมันตรังสี ) ที่เกิดจาก การชนกัน ของรังสีคอสมิกกับธาตุอื่นๆ และปฏิกิริยานิวเคลียร์²³⁹ ₉₄พลูโทเนียมยังคงถูกสร้างขึ้นโดยการระดมยิงนิวตรอนของวัตถุธรรมชาติ²³⁸ ₉₂Uเกิดจากการแตกตัวตามธรรมชาติในแร่ยูเรเนียม

นี่คือตารางสรุป^{[ 8 ]}สำหรับนิวไคลด์ 987 ตัวที่มีครึ่งชีวิตนานกว่าหนึ่งชั่วโมง ซึ่งระบุไว้ในรายการนิวไคลด์โปรดทราบว่าตัวเลขดังกล่าว แม้ว่าจะถูกต้องตามความรู้ในปัจจุบัน แต่ก็มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอนาคต เนื่องจากนิวไคลด์ "เสถียร" บางตัวถูกสังเกตว่าเป็นกัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิตยาวนานมาก และครึ่งชีวิตหรือค่ากัมมันตรังสีที่ทราบบางค่าได้รับการแก้ไข

หัวข้อหลักของการอภิปรายเรื่องนี้อยู่ที่Isotope#Nuclear properties and stability

นิวเคลียสอะตอมอื่น ๆ นอกเหนือจาก¹ ₁Hซึ่งเป็นโปรตอนเดี่ยว ประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนที่ยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงนิวเคลียร์แบบแรงที่เหลืออยู่ซึ่งเอาชนะแรงผลักทางไฟฟ้าKระหว่างโปรตอน และด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องมีนิวตรอนเพื่อยึดโปรตอนเข้าด้วยกัน เมื่อจำนวนโปรตอนเพิ่มขึ้น อัตราส่วนของนิวตรอนต่อโปรตอนที่จำเป็นต่อความเสถียรก็จะเพิ่มขึ้นด้วย ดังที่กราฟแสดงให้เห็น ตัวอย่างเช่น แม้ว่าธาตุเบาจนถึงแคลเซียมจะมีนิวไคลด์ที่เสถียรโดยมีจำนวนนิวตรอนเท่ากับจำนวนโปรตอน แต่ตะกั่วต้องการนิวตรอนประมาณ 3 ตัวต่อโปรตอน 2 ตัว

• ไอโซโทป
• รายชื่อธาตุเรียงตามความเสถียรของไอโซโทป
• รายชื่อนิวไคลด์ (เรียงตามครึ่งชีวิต)
• ตารางธาตุ
• นิวไคลด์อัลฟา
• ธาตุโมโนไอโซโทปิก
• องค์ประกอบโมโนนิวคลิดิก
• องค์ประกอบดั้งเดิม
• สารกัมมันตรังสี
• ไฮเปอร์นิวเคลียส

• Livechart - ตารางนิวไคลด์ขององค์การพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ