الدرس 2-2النواة
التحلل الإشعاعي
🎯 ستتعلم أن
- تميّز بين النوى المستقرة والنوى غير المستقرة.
- تعرّف التحلّل الإشعاعي والتحوّل.
- تصف التحلّل بفقدان جُسيمات ألفا، وأثره في العدد الذرّي والعدد الكتلي.
- تصف التحلّل بفقدان جُسيمات بيتا، وأثره في العدد الذرّي والعدد الكتلي.
🔤 مفردات جديدة
التحلّل الإشعاعيالتحوّلجُسيمات ألفاجُسيم بيتا
نوى مستقرة ونوى غير مستقرة
كثير من الذرّات مستقرة، خاصة عندما يكون عدد البروتونات مساويًا لعدد النيوترونات في نواها. فنظير كربون-12 أكثر استقرارًا لاحتوائه على 6 بروتونات و6 نيوترونات.
لكن بعض النوى غير مستقرة، خصوصًا في العناصر الثقيلة مثل اليورانيوم والبلوتونيوم؛ إذ يحدث تنافر في نواها، فتفقد بعض الجُسيمات لكي تصل إلى حالة أكثر استقرارًا، ويرافق ذلك تحرّر للطاقة.
✋ سؤال سريع
متى تكون نواة الذرّة مستقرة غالبًا؟
تكون النواة مستقرة غالبًا عندما يتساوى عدد بروتوناتها وعدد نيوتروناتها، مثل كربون-12.
اعرض الإجابة
أ) عندما يكون عدد البروتونات مساويًا لعدد النيوترونات —تكون النواة مستقرة غالبًا عندما يتساوى عدد بروتوناتها وعدد نيوتروناتها، مثل كربون-12.
✋ سؤال سريع
ما التحوّل؟
التحوّل هو تغيّر عنصر إلى عنصر آخر، ويحدث عندما يتغيّر عدد البروتونات في النواة.
اعرض الإجابة
ب) تغيّر عنصر إلى عنصر آخر —التحوّل هو تغيّر عنصر إلى عنصر آخر، ويحدث عندما يتغيّر عدد البروتونات في النواة.
فقدان جُسيمات ألفا
مثال من حياتنا: كاشف الدخان. يحتوي جهاز كشف الدخان على عنصر الأمريسيوم-241 المشع، الذي يتحلّل مطلقًا الطاقة وجُسيمات ألفا:
- تمكّن جُسيمات ألفا جهاز كشف الدخان من توصيل التيار الكهربائي، فيكون الجهاز صامتًا ما دام التيار متدفّقًا.
- إذا دخل الدخان إلى الجهاز أعاق التيار الكهربائي، فينطلق صوت الإنذار.
وعندما يحرّر الأمريسيوم (عدده الذرّي 95) جُسيم ألفا، يفقد بروتونين، فيتحوّل إلى عنصر آخر هو النبتونيوم (عدده الذرّي 93).
✋ سؤال سريع
مِمّ يتكوّن جُسيم ألفا؟
جُسيم ألفا يتكوّن من بروتونين ونيوترونين، وشحنته +2.
اعرض الإجابة
ب) بروتونين ونيوترونين —جُسيم ألفا يتكوّن من بروتونين ونيوترونين، وشحنته +2.
✋ سؤال سريع
عنصر عدده الذرّي 95 فقد جُسيم ألفا. ما العدد الذرّي للعنصر الجديد؟
جُسيم ألفا يحمل بروتونين، فيقل العدد الذرّي بمقدار 2: 95 − 2 = 93، وهو النبتونيوم.
اعرض الإجابة
ج) 93 —جُسيم ألفا يحمل بروتونين، فيقل العدد الذرّي بمقدار 2: 95 − 2 = 93، وهو النبتونيوم.
✋ سؤال سريع
نواة عددها الكتلي 241 فقدت جُسيم ألفا. ما عددها الكتلي الجديد؟
جُسيم ألفا يحمل بروتونين ونيوترونين، فيقل العدد الكتلي بمقدار 4: 241 − 4 = 237.
اعرض الإجابة
ب) 237 —جُسيم ألفا يحمل بروتونين ونيوترونين، فيقل العدد الكتلي بمقدار 4: 241 − 4 = 237.
فقدان جُسيمات بيتا
يحدث تحوّل لبعض العناصر بطريقة أخرى، إذ تفقد النواة إلكترونًا يُسمّى جُسيم بيتا.
ولكن كيف تفقد النواة إلكترونًا رغم أنها تحتوي على بروتونات ونيوترونات فقط؟
- يصبح أحد النيوترونات غير مستقر.
- ينحلّ إلى بروتون وإلكترون.
- يتحرّر الإلكترون (جُسيم بيتا) مع كمية عالية من الطاقة.
- يبقى البروتون داخل النواة.
✋ سؤال سريع
ما جُسيم بيتا؟
جُسيم بيتا إلكترون ذو طاقة عالية يخرج من النواة، عندما يتحوّل نيوترون إلى بروتون وإلكترون.
اعرض الإجابة
ب) إلكترون ذو طاقة عالية يخرج من النواة —جُسيم بيتا إلكترون ذو طاقة عالية يخرج من النواة، عندما يتحوّل نيوترون إلى بروتون وإلكترون.
✋ سؤال سريع
ماذا يحدث للعدد الذرّي عندما تفقد النواة جُسيم بيتا؟
يتحوّل نيوترون إلى بروتون يبقى في النواة، فيزداد عدد البروتونات (العدد الذرّي) بمقدار 1.
اعرض الإجابة
ب) يزداد بمقدار 1 —يتحوّل نيوترون إلى بروتون يبقى في النواة، فيزداد عدد البروتونات (العدد الذرّي) بمقدار 1.
✋ سؤال سريع
الكربون-14 فقد جُسيم بيتا فأصبح نيتروجين. ما العدد الكتلي للنيتروجين الناتج؟
عند فقدان جُسيم بيتا يبقى العدد الكتلي ثابتًا، فالنيتروجين الناتج عدده الكتلي 14.
اعرض الإجابة
ب) 14 —عند فقدان جُسيم بيتا يبقى العدد الكتلي ثابتًا، فالنيتروجين الناتج عدده الكتلي 14.
أحسنت! أنهيت «التحلل الإشعاعي»
📝 الخلاصة
- تكون النواة مستقرة غالبًا عندما يتساوى عدد بروتوناتها وعدد نيوتروناتها، مثل كربون-12.
- بعض النوى غير مستقرة، فتفقد بعض الجُسيمات لتصل إلى حالة أكثر استقرارًا، ويرافق ذلك تحرّر طاقة.
- التحلّل الإشعاعي هو تحرير جُسيمات وطاقة من النواة، والتحوّل هو تغيّر عنصر إلى عنصر آخر.
- جُسيم ألفا يتكوّن من بروتونين ونيوترونين وشحنته +2، وعند فقدانه يقل العدد الذرّي 2 والعدد الكتلي 4.
- جُسيم بيتا إلكترون يخرج من النواة عندما يتحوّل نيوترون إلى بروتون وإلكترون، فيزداد العدد الذرّي 1 ويبقى العدد الكتلي ثابتًا.