معلومات

لماذا يحدث الاضمحلال المشع؟

لماذا يحدث الاضمحلال المشع؟

يتحلل النشاط الإشعاعي العملية التلقائية التي تنقسم خلالها نواة ذرية غير مستقرة إلى أجزاء أصغر وأكثر استقرارًا. هل تساءلت يوما بالضبط لماذا ا بعض النوى تتحلل ، والبعض الآخر لا؟

انها في الاساس مسألة الديناميكا الحرارية. تسعى كل ذرة لتكون مستقرة قدر الإمكان. في حالة التحلل الإشعاعي ، يحدث عدم الاستقرار عندما يكون هناك اختلال في عدد البروتونات والنيوترونات في النواة الذرية. في الأساس ، يوجد الكثير من الطاقة داخل النواة لتجميع جميع النوكليونات معًا. لا تؤثر حالة إلكترونات الذرة على الانحلال ، على الرغم من أن لها ، أيضًا ، طريقتها الخاصة لإيجاد الاستقرار. إذا كانت نواة الذرة غير مستقرة ، فسوف تنهار في النهاية لتفقد على الأقل بعض الجزيئات التي تجعلها غير مستقرة. تسمى النواة الأصلية الأصل ، بينما تسمى النواة أو النواة الناتجة بالابنة. قد لا تزال البنات مشعات ، أو يقتطعن أجزاء أكثر ، أو قد يكونن ثابتات.

3 أنواع من الاضمحلال المشع

هناك ثلاثة أشكال من التحلل الإشعاعي. يعتمد أي من هذه النواة الذرية على طبيعة عدم الاستقرار الداخلي. يمكن لبعض النظائر أن تتحلل عبر أكثر من مسار.

ألفا الاضمحلال

تقوم النواة بإخراج جسيم ألفا ، وهو أساسًا نواة الهيليوم (2 بروتون و 2 نيوترون) ، مما يقلل من العدد الذري للوالدين بمقدار 2 والعدد في الكتلة 4.

بيتا الاضمحلال

يتم إخراج إلكترونات تيار ، تسمى جسيمات بيتا ، من الأم ، ويتم تحويل نيوترون في النواة إلى بروتون. عدد الكتلة للنواة الجديدة هو نفسه ، لكن العدد الذري يزداد بمقدار 1.

غاما الاضمحلال

في تحلل جاما ، تطلق النواة الذرية طاقة زائدة في شكل فوتونات عالية الطاقة (الإشعاع الكهرومغناطيسي). يبقى العدد الذري ورقم الكتلة كما هو ، لكن النواة الناتجة تفترض حالة طاقة أكثر استقرارًا.

المشعة مقابل مستقرة

ا النظائر المشعة هو الذي يخضع لتسوس المشعة. مصطلح "مستقر" أكثر غموضًا ، لأنه ينطبق على العناصر التي لا تنفصل ، لأغراض عملية ، على مدى فترة طويلة من الزمن. هذا يعنى نظائر مستقرة تشمل تلك التي لا تنكسر أبداً ، مثل البروتونيوم (يتكون من بروتون واحد ، لذلك لا يوجد شيء نخسره) ، والنظائر المشعة ، مثل التيلوريوم -128 ، التي لها عمر نصف يبلغ 7.7 × 1024 سنوات. تسمى النظائر المشعة ذات عمر النصف القصير النظائر المشعة غير المستقرة.

لماذا تتمتع بعض النظائر المستقرة بالنيوترونات أكثر من البروتونات

قد تفترض أن التكوين المستقر للنواة سيكون له نفس عدد البروتونات مثل النيوترونات. بالنسبة للعديد من العناصر الخفيفة ، هذا صحيح. على سبيل المثال ، يوجد الكربون عادةً بثلاثة تكوينات من البروتونات والنيوترونات ، تسمى النظائر. لا يتغير عدد البروتونات ، حيث يحدد هذا العنصر ، لكن عدد النيوترونات يتغير. يحتوي الكربون 12 على 6 بروتونات و 6 نيوترونات ومستقر. يحتوي Carbon-13 أيضًا على 6 بروتونات ، ولكنه يحتوي على 7 نيوترونات. الكربون 13 هو أيضا مستقر. ومع ذلك ، فإن الكربون 14 ، مع 6 بروتونات و 8 نيوترونات ، غير مستقر أو مشع. عدد النيوترونات لنواة الكربون 14 مرتفع للغاية بالنسبة للقوة الجذابة القوية لتثبيته معًا إلى أجل غير مسمى.

ولكن مع انتقالك إلى الذرات التي تحتوي على المزيد من البروتونات ، تصبح النظائر مستقرة بشكل متزايد مع وجود فائض من النيوترونات. وذلك لأن النكليونات (البروتونات والنيوترونات) غير مثبتة في مكانها في النواة ، ولكنها تتحرك ، وتصد البروتونات بعضها البعض لأنها تحمل شحنة كهربائية موجبة. تعمل النيوترونات في هذه النوى الكبيرة على عزل البروتونات من آثار بعضها البعض.

نسبة N: Z والأرقام السحرية

لذلك ، النيوترون إلى نسبة البروتون أو نسبة N: Z هو العامل الرئيسي الذي يحدد ما إذا كانت النواة الذرية مستقرة أم لا. تفضل العناصر الأفتح (Z <20) أن يكون لها نفس عدد البروتونات والنيوترونات أو N: Z = 1. تفضل العناصر الأثقل (Z = 20 إلى 83) نسبة N: Z البالغة 1.5 لأن هناك حاجة إلى مزيد من النيوترونات لعزل ضد القوة البغيضة بين البروتونات.

هناك أيضا ما يسمى أرقام سحرية، وهي أعداد من النيوكليونات (إما البروتونات أو النيوترونات) التي تكون مستقرة بشكل خاص. إذا كان كل من عدد البروتونات والنيوترونات يمثل هذه القيم ، فسيتم تسمية الموقف أرقام سحرية مزدوجة. يمكنك أن تفكر في هذا باعتباره النواة المكافئة لقاعدة Octet التي تحكم استقرار قذيفة الإلكترون. تختلف الأرقام السحرية قليلاً بالنسبة للبروتونات والنيوترونات:

  • البروتون: 2 ، 8 ، 20 ، 28 ، 50 ، 82 ، 114
  • النيوترون: 2 ، 8 ، 20 ، 28 ، 50 ، 82 ، 126 ، 184

لزيادة تعقيد الاستقرار ، هناك نظائر أكثر ثباتًا مع Z: N (162 نظيرًا) من زوجي: فردي (53 نظيرًا) من غريب: متساوي (50) من فردي: قيم فردي (4).

العشوائية وتسوس المشعة

ملاحظة أخيرة ... ما إذا كان أي شخص يخضع للنحل أم لا هو حدث عشوائي تمامًا. عمر النصف للنظير هو التنبؤ بعينة كبيرة بما فيه الكفاية للعنصر. لا يمكن استخدامه لإجراء أي نوع من التنبؤ بسلوك نواة واحدة أو عدد قليل.

يمكنك اجتياز اختبار حول النشاط الإشعاعي؟


شاهد الفيديو: سؤال 5 صفحة 105 عمر النصف والنشاطية الإشعاعية (شهر اكتوبر 2021).