التناقص الاشعاعي الجزء 1
التناقص الاشعاعي الجزء 2
التناقص الاشعاعي الجزء 3
التناقص الإشعاعي :
1. نواة الذرة:
-
تركيبة النواة
الدقائق المكونة لنواة الذرة تسمى نويات و هما نوعان : بروتونات و نوترونات.
رمز نواة الذرة هو :
-
العنصر الكيميائي
تعريف :
يتكون عنصر كميائي من مجموعة الذرات أو الأيونات الأحادية الذرة التي لها نفس عدد الشحنة.
-
النويدة
تعريف :
النويدة مجموعة النوى التي لها نفس العدد A من النويات و نفس العدد Z من البروتونات.
تمثل نويدة برمز النواة :
مثال : النويدة
مجموعة النوى الكربون التي تتكون من 6 بروتونات و 8 = 6 – 14 نوترونات.
- النظائر
تعريف :
النظائر هي النويدات التي لها نفس العدد Z (تنتمي لنفس العنصر الكيميائي) لكنها تختلف من حيث العدد .A
مثال :
و
هما نظيران للكلور.
2. استقرار أو عدم استقرار النوى :
-
تماسك النواة
في النواة يوجد نوعان من القوى :
القوى الكهرساكنة التنافرية الكائنة بين البروتونات و ترجح إلى تفتيت النواة.
التأثيرات البينية النووية القوية الكائنة بين النويات و ترجح إلى تحقيق تماسك النواة.
تحت تأثير هذه القوى بعض النوى تكون مستقرة و البعض اللآخر غير مستقر فيحصل لها تفتت تلقائي :
نقول أن لها نشاط إشعاعي.
قوى التجاذب الكوني مهملة أمام هذه القوى.
-
النشاط الإشعاعي
تعريف :
النواة التى لها نشاط إشعاعي هي نواة غير مستقرة تتفتت تلقائيا. نواتج هذا التفتت هي :
- تكون نواة جديدة تسمى النواة المتولدة
- انبعاث دقيقة رمزها α أو –β أو +β
- انبعاث إشعاع كهرمغنطيسي رمزه ϒ
- النشاط الإشعاعي تحول نووي :
تلقائي : يحدث التفتت بدون تدخل أي عامل خارجي.
عشوائي : لا يمكن معرفة متى سيحدث تفتت نواة.
مستقل عن التركيبة الكيميائية التي تنتمي إليها النواة
مستقل عن العوامل الخارجية مثل الضغط و درجة الحرارة.
- منطقة الإستقرار
تمثل النوى ( النويدات ) في المخطط (( N,Z الذي يسمى مخطط ” سيغري”
النوى المستقرة تقع في منطقة من المخطط تسمى منطقة الاستقرار.
يبرز هذا المخطط ما يلي :
- بالنسبة ل Z ˂ 20 عدد البروتونات يساوي عدد النوترونات.
- بالنسبة ل Z ˃ 20 عدد النوترونات يفوق عدد البروتونات , مما يدل على الدور الهام الذي تؤدية النوترونات في استقرار النواة.
في هذا المخطط نميز بين أربع مجموعات :
مجموعة النوى المستقرة و تقع في المنطقة الوسطى من المخطط (منطقة الاستقرار).
مثال : النويدة
مستقرة نوويا : ليس لها نشاط إشعاعي.
مجموعة النوى التي لها نشاط إشعاعي من نوع α وهي نوى ثقيلة ذات عدد كتلة يفوق 200.
مثال : النويدة
مجموعة النوى التي لها نشاط إشعاعي من نوع –β و هي نوى تمتلك فائضا من النوترونات مقارنة من نوى مستقرة لها نفس عدد الكتلة.
مثال : النويدة
مجموعة النوى التي لها نشاط إشعاعي من نوع +β و هي نوى تمتلك فائضا في عدد البروتونات مقارنة مع نوى مستقرة لها نفس عدد الكتلة.
3. التفاعلات النووية التلقائية :
-
أنواع الانبعاثات الإشعاعية
الدقائق α هي نوى الهليوم
الدقائق –β هي إلكترونات
الدقائق +β هي بوزيترونات
و يعتبر البوزيترون الجسيم المضاد الإلكترون أو نقيض الإلكترون ( نفس الكتلة لكن شحنة موجبة ). تختفي البوزيترونات حال انبعاتها إذ تضم محل مع الإلكترونات التي تصطدم بها فتتحول إلى طاقة.
الإشعاع ϒ وهو إشعاع كالموجات الضوئية لكنه يتميز بطول موجة قصير و طاقة عالية.
ينتج عن فقدان الإثارة للنويدة المتولدة عن التفتت.
-
قانون الانحفاظ ( قانون صودي )
خلال تفتت α أو β ينحفظ عدد الشحنة Z وعدد النوبات A .
إذا كانت معادلة التفتت هي :
فإن قانون الانحفاظ يفرض العلاقتين التاليتين :
التحول النووي يغير النواة : ليس هناك انحفاظ للعنصر الكيميائي.
-
المعادلات النووية
-
التمثيل المبياني للتفتتات
يبرز هذا التمثيل المبياني أن النشاط الإشعاعي ينقل النويدات إلى منطقة الاستقرار.
4. التناقص الإشعاعي :
- قانون التناقص الإشعاعي
5. ثابتة الزمن :
تعريف :
ثابتة الزمن هي مدة معرفة بالعلاقة التالية :
τ تميز النواة المتفتتة . كلما كانت τ صغيرة كلما كان التناقص سريعا.
تحدد ثابتة الزمن مبيانيا باستعمال منحنى التناقص الإشعاعي :
τ تمثل المدة اللازمة لتفتت %63 من العدد البدئي N0 .
τ تمثل أفصول نقطة تقاطع المماس للمنحنى في اللحظة t = 0 مع محور الزمن.
6. عمر النصف :
تعريف :
عمر النصف لنويدة يساوي المدةt1/2 اللازمة لتفتت نصف العدد البدئي للنوى المشعة المكونة لعينة من هذه النويدة يعني ان :
و تعبيره :
تميز النويدة. : t1/2
-
نشاط عينة مشعة
تعريف :
نشاط مصدر إشعاعي يساوي عدد التفتتات خلال ثانية في عينة أي تساوي سرعة التفتتات :
وحدته في النظام العالمي تسمي ” البيكريل ” Becquerel و رمزها Bq بحيث :
1Bq = 1dés/s ( تفتت واحد في الثانية )
و هو مقدار يمكن قياسه بواسطة العداد.
باعتبار قانون التناقص الإشعاعي يمكن التعبير عن النشاط بإحدى العلاقتين التاليتين :
- بدلالة عدد النوى : a = λN
- بدلالة الزمن : a = a0e-λt
a0 النشاط البدئي
- التأريخ بالنشاط الإشعاعي
يستخدم الكربون 14 ( نشاط إشعاعي –β و عمر نصف يساوي 5600 سنة ) كمقياس لتقدير أعمار الحفريات ذات الأساس البيولوجي و التي قد تصل عمرها 50000 سنة.
كما يستعمل اليورانيوم 238 ( نشاط إشعاعي α وعمر نصف يساوي 4.5.109 سنة )
في تأريخ الصخور المعدنية القديمة.
عمر عينة بالعلاقة التالية :