الدرس 2-2النواة
استحداث العناصر المصنّعة
🎯 ستتعلم أن
- توضّح كيف يستحدث العلماء عناصر جديدة مصنّعة.
- تصف استخدامات النظائر المشعّة في الطب والبيئة.
- توضّح كيفية التخلّص من النفايات المشعّة.
🔤 مفردات جديدة
العناصر المصنّعةالمسرّعالعناصر المتتبّعة
استحداث العناصر المصنّعة
تمكّن العلماء حديثًا من تصنيع عناصر جديدة، وذلك بخطوتين:
- تسريع الجُسيمات الذرّية، مثل جُسيمات ألفا وبيتا، في أجهزة خاصة تُسمّى المسرّعات، حتى تصبح سريعة جدًا.
- قذف النواة الكبيرة للعنصر المستهدف (الهدف) بهذه الجُسيمات، فتمتصّها النواة، ويتحوّل العنصر إلى عنصر جديد عدده الذرّي كبير.
✋ سؤال سريع
ما وظيفة المسرّع في تصنيع العناصر الجديدة؟
المسرّع يسرّع الجُسيمات الذرّية حتى تصبح سريعة بما يكفي لتصطدم بنواة الهدف وتمتصّها النواة.
اعرض الإجابة
ب) تسريع الجُسيمات الذرّية حتى تصطدم بقوة كافية بنواة الهدف —المسرّع يسرّع الجُسيمات الذرّية حتى تصبح سريعة بما يكفي لتصطدم بنواة الهدف وتمتصّها النواة.
✋ سؤال سريع
لماذا سُمّيت هذه العناصر «مصنّعة»؟
العناصر المصنّعة من صنع الإنسان، أنتجتها التحوّلات في المسرّعات، ولم تكن موجودة في الطبيعة.
اعرض الإجابة
ب) لأنها من صنع الإنسان ولم تكن موجودة في الطبيعة —العناصر المصنّعة من صنع الإنسان، أنتجتها التحوّلات في المسرّعات، ولم تكن موجودة في الطبيعة.
النظائر المشعّة في الطب
أصبح من الممكن استخدام نظائر العناصر المشعّة المتحوّلة من عناصر مستقرة في أجهزة تُستخدم في المستشفيات والعيادات لتشخيص الأمراض أو معالجتها. وتُسمّى المواد المشعّة المستخدمة بكميات بسيطة في التشخيص العناصر المتتبّعة.
مثال: فحص الغدّة الدرقية
- الغدّة الدرقية السليمة تمتصّ اليود لتنتج هرمونات تنظّم عمليات الأيض.
- يُعطى المريض جرعة من اليود المشع (يود-131)، بالفم أو بالحقن.
- تمتصّه الغدّة كما لو أنه يود عادي.
- تكشف كاميرا أشعة جاما الإشعاع المنبعث منه، ويحوّل الحاسوب ذلك إلى صور توضّح حجم الغدّة وفاعليتها.
✋ سؤال سريع
لماذا يُعطى مريض الغدّة الدرقية اليود-131 تحديدًا؟
الغدّة الدرقية تمتصّ اليود، فتمتصّ اليود-131 المشع كأنه يود عادي، وتكشف كاميرا أشعة جاما الإشعاع المنبعث منه فتظهر صورة الغدّة.
اعرض الإجابة
أ) لأن الغدّة الدرقية تمتصّ اليود، فتكشف الكاميرا الإشعاع المنبعث منها —الغدّة الدرقية تمتصّ اليود، فتمتصّ اليود-131 المشع كأنه يود عادي، وتكشف كاميرا أشعة جاما الإشعاع المنبعث منه فتظهر صورة الغدّة.
✋ سؤال سريع
لماذا تُفضّل في الطب النظائر التي تتحلّل بسرعة؟
النظائر الطبية تتحلّل بسرعة كبيرة نسبيًا، فلا يتعرّض الجسم لإشعاعات طويلة المدى.
اعرض الإجابة
ب) لكي لا يتعرّض الجسم لإشعاعات طويلة المدى —النظائر الطبية تتحلّل بسرعة كبيرة نسبيًا، فلا يتعرّض الجسم لإشعاعات طويلة المدى.
النظائر في البيئة والتخلّص من النفايات المشعّة
هناك عناصر متتبّعة في النظام البيئي أيضًا:
- الفوسفور-32: يُحقن في جذور النبات، ثم يُستخدم الكاشف لتعرّف مدى استفادة النبات من الفوسفور في عمليتي النمو والتكاثر، وكيف يمتصّ الأسمدة.
- المبيدات الحشرية: تُتتبّع بالنظائر لمعرفة تأثير المبيد في النظام البيئي، والمدى الذي يصل إليه، وكم يدوم.
- مصادر المياه: تُستخدم النظائر لقياس مصادر المياه وتعقّبها، خصوصًا في الدول التي تقع في مناطق جافة.
✋ سؤال سريع
ما استخدام الفوسفور-32 المشع في البيئة؟
يُحقن الفوسفور-32 في جذور النبات، ثم يُتتبّع لمعرفة مدى استفادة النبات من الفوسفور وكيف يمتصّ الأسمدة.
اعرض الإجابة
ب) معرفة كيفية امتصاص النبات للفوسفور والأسمدة —يُحقن الفوسفور-32 في جذور النبات، ثم يُتتبّع لمعرفة مدى استفادة النبات من الفوسفور وكيف يمتصّ الأسمدة.
✋ سؤال سريع
لماذا تُطمر النفايات المشعّة في أماكن خاصة عميقة تحت الأرض؟
النفايات المشعّة تترك نظائر تُصدر إشعاعات، لذلك تُعزل عن الناس والبيئة بطمرها في أماكن خاصة عميقة.
اعرض الإجابة
أ) لأنها تُصدر إشعاعات خطيرة يجب عزلها عن الناس والبيئة —النفايات المشعّة تترك نظائر تُصدر إشعاعات، لذلك تُعزل عن الناس والبيئة بطمرها في أماكن خاصة عميقة.
أحسنت! أنهيت «استحداث العناصر المصنّعة»
📝 الخلاصة
- يصنّع العلماء عناصر جديدة بقذف العنصر المستهدف بجُسيمات ذرّية مثل ألفا وبيتا بعد تسريعها في أجهزة تُسمّى المسرّعات.
- العناصر المصنّعة من صنع الإنسان ولم تكن موجودة في الطبيعة، مثل العنصر 61 والعناصر من 93 إلى 112 والعنصر 114.
- تُستخدم النظائر المشعّة عناصر متتبّعة في تشخيص الأمراض، مثل اليود-131 لفحص الغدّة الدرقية والتكنيتيوم-99 للكشف عن الأورام.
- تُستخدم النظائر المشعّة في البيئة، مثل الفوسفور-32 لدراسة امتصاص النباتات للأسمدة، وتتبّع المبيدات ومصادر المياه.
- النفايات المشعّة خطيرة، لذلك تُعزل في أماكن خاصة، وقد تُطمر تحت الأرض بعمق يصل إلى 655 m.