الدرس الثالث ... النشاط الاشعاعى الطبيعى و التحورات النوويه

النشاط الإشعاعي الطبيعي
النشاط الإشعاعي الطبيعي :
- عبارة عن تفتت تلقائى تدريجي مستمر يحدث لأنويه ذرات العناصر المشعة ينتج عنه خروج إشعاعات غير منظورة هى :
1- جسيمات ألفا
2- جسيمات بيتا
3- موجات كهر ومغناطيسية جاما
*قارن بين أشعة ألفا وبيتا وجاما
وجه المقارنة أشعة ألفا ( -  ) أشعة بيتا ( -  ) أشعة جاما ( - )
طبيعتها تكون من 2 بروتون و 2 نيترون وهى تشبة نواة ذرة الهيليوم مكونة من واحد الكترون موجات كهرومغناطيسيسة تشبة اشعة اكس
شحنتها تحمل شحنتين موجبتين تحمل شحنة سالبة واحدة غير مشحونة
علل : لا تتأثر أشعة جاما بالمجالات الكهربائية والمغناطيسية ولكن تتأثر أشعة ألفا و بيتا .
- لا تتأثر أشعة جاما لأنها موجات كهرومغناطيسية متعادلة الشحنة .
- تتأثر أشعة ألفا لأنها تحمل شحنتين موجبتين فتنحرف ناحية القطب السالب
- تتأثر أشعة بيتا تحمل شحنة سالبة فتنحرف ناحية القطب الموجب .
فترة عمر النصف
 تعريف فترة عمر النصف
المدة اللازمة لتفتت نصف عدد أنويه ذرات العنصر المشع إلى النصف . المــــدة الكليـــــة
فترة عمر النصف عدد الفترات
- المدة اللازمة التى يفقد فيها العنصر المشع نصف إشعاعاته
فترة عمر النصف = المـدة الكليـة
عدد الفترات
مــــــــــلاحظات
1- فترة عمر النصف للعنصر الواحد ثابتة لا تقل مهما قلت كتلته .
2- خلال فترة عمر النصف يقل عدد أنويه العنصر المشع إلى النصف وتنقص الكتلة والإشعاعات إلى النصف .
3- كلما قلت فترة عمر النصف للعنصر المشع تقل الإشعاعات الناتجة عنه
س: عنصر مشع فقد دقيقة بيتا وعندما قذف الناتج بدقيقة ألفا نتج O وبروتون استنتج اسم العنصر مع مع كتابة المعادلات
-6C14 –B 7N14
- 7 N14 +2He4  8O17+1H1
مسائل محلولة
1-- 100 جم من مادة مشعة تبقى منها بعد 200 يوم 15و3 جم أحسب فترة عمر النصف
عدد الفترات ( 100  50  25  5و12  25و6  125و3 ) =5 فترات
فترة عمر النصف = المدة الكلية / عدد الفترات = 200 / 5= 40 يوم ======================================================
2- فترة عمر النصف لعنصر مشع هى 87يوم كم يتبقى من 3 جم من هذا العنصر بعد مرور 147 يوم
عدد الفترات = المدة الكلية / فترة عمر النصف = 174 /87 = 2 فترة
الكتلة المتبقية ( 3 جم  5,1 جم  75, جم ) = 75و جم
======================================================
3- احسب الزمن اللازم لتحلل 75 % من عينة من الرادون إذا كانت فترة عمر النصف لة = 3 يوم
نظرا لأن يتحلل 75 % بذلك يتبقى 25%
عدد الفترات ( 100%  50 %  25% ) = 2 فترة
المدة الكلية = عدد الفترات × فترة عمر النصف = 2×3= 6 يوم
======================================================
4- أحسب الزمن لتحلل 7/8 من عنصر مشع كتلته 64 جم إذا علمت أن فترة عمر النصف لة 3 سنوات
نظرا لأن الكتلة التى تحللت 7/8
تكون الكتلة المتبقية = 1/8 = 8 جم
عدد الفترات =( 64 جم  32 جم  16 جم  8 جم ) = 3 فترات
المدة الكلية = فترة عمر النصف × عدد الفترات = 3 × 3 = 9 سنوات
======================================================
5- ماهى عدد التحللات الإشعاعية الأصلية لعنصر مشع فى الدقيقة الواحدة عندما يصبح معدل التحلل 150 تحللا فى الدقيقة إذا كان فترة عمر النصف لة = 10 يوم وأن المدة الكلية = 30 يوم
عدد الفترات = المدة الكلية / فترة عمر النصف = 30 /10 =3 فترة
التحللات الأصلية = 150  300  6001200= 1200 تحلل فى الدقيقة
6- أحسب الكتلة الأصلية لعنصر مشع تبقى منة بعد 100 يوم 5 جرام إذا علمت أن فترة عمر النصف لة = 25 أيام
عدد الفترات = المدة الكلية / فترة عمر النصف = 100/ 25= 4 فترات
الكتلة الأصلية = 5جم  10 جم  20 جم  40 جم  80 جم=80 جرام
======================================================
7-فى تجربة لقياس التغير الحادث فى كتلة عنصر مشع على فترات زمنية منتظمة كانت النتائج كالتالي
الزمن بالدقائق صفر 25 50 75 100
الكتلة بالجرام 2 1.5 1 0.75 0.5
-احسب فترة عمر النصف لهذا العنصر المشع
-احسب الكتلة المتبقية بعد مرور زمن قدرة 200 دقيقة
-فترة عمر النصف لهذا العنصر المشع =50 دقيقة
عدد الفترات = المدة الكلية / فترة عمر النصف = 200 /50 =4 فترات
الكتلة المتبقية بعد 200 دقيقة = 2  1  0.5  0.25 0.125 =0.125 جم
======================================================
8-الشكل البياني المقابل يوضح التغير فى كتلة عنصر مشع
بالجرام والزمن باليوم ادرس الشكل ثم اجب عما يلي
1- احسب فترة عمر النصف للعنصر المشع
2- ماهى الكتلة المتبقية من العنصر المشع بعد
مرور (15) يوم
من على الرسم فترة عمر النصف = 7.5 يوم
عدد الفترات = المدة الكلية / فترة عمر النصف = 15 /7.5 =2 فترات
الكتلة المتبقية بعد 200 دقيقة = 12  6  3 =3 جم
======================================================
9- حفرية من الفحم النباتي تحتوى على نظير الكربون المشع 14 بمقدار 5,12% من الموجود فى الأشجار الحية احسب عمر الحفرية علما بان فترة عمر النصف للكربون المشع 5700 سنة
عدد الفترات = 100 %  50 %  25%  5,12 % 3
عمر الحفرية ( المدة الكلية )= عدد الفترات × فترة عمر النصف
= 3 × 5700=17100 سنة
======================================================
10-احسب تاريخ موت احد الفراعنة اذا علما ان مومياتة التى تحتوى على نظير الكربون المشع 14 سجلت 65,7 تحلل / دقيقة ومعدل انحلال الكربون 14 فى الطبيعة والكائنات الحية 3,15 تحلل / دقيقة وان أن فترة عمر النصف للكربون المشع 5700 سنة
عدد الفترات = 3,15 65,7 = 1
تاريخ وفاتة ( المدة الكلية )= عدد الفترات × فترة عمر النصف
= 1 × 5700=5700 سنة

التحــــــورات النوويــــــــة
أثر خروج ألفا من نواة العنصر المشع :
*دقيقة ألفا 
عبارة عن نواة ذرة الهليوم2He4 تحتوى على 2 بروتون & 2 نيترون
عندما يفقد العنصر المشع دقيقة ألفا يقل :
1- العدد الذرى بمقدار 2 2-العدد الكتلى بمقدار 4 3-عدد النيترونات بمقدار 2
4-تتحول ذرة العنصر إلى عنصر جديد بعد تعادلها بفقد2 إلكترون من مستوى الطاقة الأخير ويحتل العنصر الناتج مكان في الجدول يسبق العنصر الاصلى بمكانين
92U238  90 Th234 +2He4
علل : يقل العدد الذرى بمقدار 2 و الكتلى بمقدار4 عندما يفقد العنصر جسيم ألفا .
نظرا لأن جسيم ألفا عبارة عن نواة الهليوم 2He4 يقل العدد الذرى بمقدار 2و الكتلى بمقدار 4
علل : يتغير وضع العنصر فى الجدول الدورى عندما يفقد جسيم ألفا
- لأن جسيم ألفا عبارة عن نواة هيليوم 2He4 عندما يفقد العنصر جسيم ألفا يقل العدد الكتلى بمقدار4 ويقل العدد الذرى بمقدار 2 فيحتل العنصر الناتج مكان جديد فى الجدول الدورى يسبق الوضع الأول بمكانيين فى الجدول .
علل : لا يتحول العنصر إلى نظيره عندما يفقد دقيقة ألفا
- لأن جسيم ألفا عبارة عن نواة ذرة الهليوم2He4 فعندما يفقد العنصر جسيم ألفا يقل العدد الذرى بمقدار2 والعدد الكتلى بمقدار 4
أثر خروج دقيقة بيتا من نواة ذرة العنصر المشع
*دقيقة بيتا 
- جسيم سالب الشحنة كتلته تعادل كتلة واحد إلكترون .
- عبارة عن إلكترون ينتج من تحول نيترون إلى بروتون وإلكترون .
-
- عندما يفقد العنصر المشع دقيقة بيتا :
1-يزداد العدد الذرى بمقدار واحد . 2-يقل عدد النيترونات بمقدار واحد .
3-يظل العدد الكتلى كما هو بدون تغيير .
4-يتغير وضع العنصر فى الجدول الدورى ونحصل على عنصر جديد يحتل مكان في الجدول الدورى يلي العنصر الأصلي مباشرة
90Th234  91 Pa234 + 1-e0
علل : خروج جسيم بيتا من نواة العنصر المشع يزداد العدد الذرى بمقدار واحد
لأن جسيم بيتا ناتج من تحول أحد النيترونات إلى بروتون وإلكترون . يخرج الإلكترون من نواة العنصر فى صورة جسيم بيتا ويظل البروتون داخل النواة وبذلك لا يتغير العدد الكتلى ويزداد عدد البروتونات بمقدار واحد ويقل عدد النيترونات بمقدار واحد
علل : يتغير وضع العنصر فى الجدول الدورى عندما يفقد جسيم بيتا
- لأن العنصر عندما يفقد جسيم بيتا يزداد العدد الذرى بمقدار واحد فيحتل العنصر موضع يلي وضعه الأول مباشرة .
علل : يتحول العنصر إلى نظيره عندما يفقد العنصر جسيم ألفا و 2 بيتا
- لأن العنصر عندما يفقد جسيم ألفا يقل العدد الذرى بمقدار2 والعدد الكتلى بمقدار 4
- عندما يفقد العنصر جسيم (  2) لا يتغير العدد الكتلى ولكن يزداد العدد الذرى بمقدار 2
92U238 -ألفا 90Th234 - 2 بيتا 92Y234
علل : يحدث تحول عنصرى عندما يفقد العنصر إلكترون فى تفاعل نووى .
لأن الإلكترون الذى يخرج من التفاعل النووي مصدره تحول أحد النيترونات إلى بروتون وإلكترون فيخرج الإلكترون من النواة فى صورة جسيم بينما يظل البروتون داخل النواة كما هو ويزداد العدد الذرى بمقدار واحد وينتج عنصر جديد
علل : يقل عدد النيترونات بمقدار واحد عندما يخرج من العنصر جسيم بيتا
لأن جسيم بيتا ينتج من تحول أحد النيترونات إلى بروتون وإلكترون بذلك يقل عدد n بمقدار واحد .
علل : لا يخرج جسيم ألفا يصحبه بيتا عند الإشعاع الطبيعي
- لأنه لا يمكن أن يحدث تحورين نوويين مختلفين لذرة واحدة فى وقت واحد .
علل : لا يحدث تحول عنصرى عندما يخرج إلكترون فى تفاعل كيميائي
- لأنه عندما تفقد الذرة إلكترون فى التفاعل الكيمائي فان الذرة تتأين وتتحول لأيون موجب ويصبح عدد الشحنات الموجبة أكبر من عدد الشحنات السالبة . ولا يحدث تغير فى العدد الذرى
علل : يتحول العنصر لأيون موجب عندما يفقد إلكترون فى تفاعل كيمائي ولكن يتحول العنصر إلى عنصر جديد عندما يفقد إلكترون فى تفاعل نووى .
- لأن خروج إلكترون في تفاعل كيميائى ينتج عنة تحول العنصر لأيون موجب فية عدد الشحنات الموجبة أكبر من عدد الشحنات السالبة
- خروج إلكترون في تفاعل نووى ينتج عنة زيادة العدد الذرى بمقدار واحد فنحصل على عنصر جديد
أثر خروج أشعة جاما من نواة العنصر
- أشعة جاما : عبارة عن موجات كهرومغناطيسية عديمة الكتلة
*عندما يفقد العنصر أشعة جاما :
- لا يحدث تغير فى كل من العدد الذرى أو العدد الكتلى -تخرج أشعة جاما مصاحبة لجسيم ألفا و بيتا
علل : خروج أشعة جاما يكون مصاحب لخروج جسيمات ألفا و بيتا
- لأنه عند خروج جسيمات ألفا وبيتا من ذرة العنصر المشع تكون الذرة محتوية على كمية زائدة من الطاقة ( تكون مثارة ) هذه الطاقة تجعل النواة غير مستقرة وغير ثابتة . و لكى تستقر الذرة تفقد هذه الطاقة الزائدة فى صورة أشعة جاما .
علل : خروج أشعة جاما لا يسبب تحول عنصرى
- لأن خروج أشعة جاما لا يسبب تغيير فى كل من العدد الكتلى ، العدد الذرى
علل : لا يحدث تغير في العنصر عندما تخرج منه أشعة جاما
- لأن أشعة جاما عبارة عن موجات كهرومغناطيسية وليست جسيمات .
مسائل محلولة
1- أحسب عدد جسيمات ألفا وبيتا الناتجة من تحول 92U235 إلى 92 Pb 206
النقص فى الكتلة = 238 –206= 32
عدد جسيمات ألفا = 32/4= 8 جسيمات
92U23 -8 ألفا 206 X76 82 Pb206
مقدار الزيادة فى العدد الذرى =82- 76 = 6 جسيمات
عدد جسيمات بيتا = 6/1=6 جسيم
عدد التحورات = 8+ 6= 14 تحور
======================================================
2- عنصر 92U238 فقد جسيم ألفا ودقيقتين بيتا احسب العدد الكتلى والذرى للعنصر الناتج و ماهـى علاقته بالعنصر الأصلي
92U238 - ألفا 90X234 92U23
-العدد الكتلى = 234 - العدد الذرى = 92
علاقة العنصر الناتج بالعنصر الاصلى نظيرة
======================================================
3-احسب العدد الذرى لعنصر مشع فقد خمس جسيمات بيتا وأربع جسيمات ألفا حتى تحول لعنصر مستقر عددة الذرى 82 وعددة الكتلي 206
85 A232 - 4الفا 77B206 - خمس بيتا 82 C206
العدد الكتلي للعنصر الاصلى= 232 -العدد الذرى = 85
حل آخر
n A z 82 Y 206 + 5( 2He4) +4( -1e0)
العدد الذرى = 82 +(4×2) + (5×-1) = 82+8-5= 85 0
العدد الكتلى = 204 +(4×4) + (5×0) = 204 +16 +صفر= 220 0
======================================================
استنتج العدد الذرى والعدد الكتلى لعنصر مشع يتحول إلى عنصر آخر مستقر عدده الذرى 82 وعددة الكتلى 204 بعدما يفقد 5 جسيمات ألفا و 4 جسمات بيتا
n A z 82 Y 204 + 5 2He4 +4 -1e0
العدد الذرى = 82 +(5×2) + (4×-1) = 82+10 -4= 88 0
العدد الكتلى = 204 +(5×4) + (4×0) = 204 +20 +صفر= 224

» الدرس الرابع ... النشاط الاشعاعى الصناعى
» الدرس الاول ... الطاقه المستمده من التفاعلات النوويه
» الدرس الثالث ... القانون الثالث لنيوتن
» الدرس الثالث ... الفيروسات
» الدرس الثالث ... القواعد