التناقص الإشعاعي/التحولات النووية التلقائية - النشاط الإشعاعي

التحولات النووية التلقائية - النشاط الإشعاعي

النشاط الإشعاعي تحول نووي تلقائي، وغير مرتقب في الزمن، تتحول خلاله نواة غير مستقرة ${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{X}$ (نواة أصلية) إلى نواة متولدة ${\phantom{A}}_{\phantom{{\mathrm{Z}}_1}}^{\phantom{{\mathrm{A}}_1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}{\mathrm{Z}}_1}^{\phantom{2}{\mathrm{A}}_1}\mathrm{Y}$ بعد بعثها دقيقة ${\phantom{A}}_{\phantom{{\mathrm{Z}}_2}}^{\phantom{{\mathrm{A}}_2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}{\mathrm{Z}}_2}^{\phantom{2}{\mathrm{A}}_2}\mathrm{P}$،

ويُعَبَّر عنه بالمعادلة: ${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{X}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{{\mathrm{Z}}_1}}^{\phantom{{\mathrm{A}}_1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}{\mathrm{Z}}_1}^{\phantom{2}{\mathrm{A}}_1}\mathrm{Y}+{\phantom{A}}_{\phantom{{\mathrm{Z}}_2}}^{\phantom{{\mathrm{A}}_2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}{\mathrm{Z}}_2}^{\phantom{2}{\mathrm{A}}_2}\mathrm{P}$

قانون الانحفاظ

قانون سودي (Soddy)، أو قانون الانحفاظ

خلال تحول نووي تنحفظ الشحنة الكهربائية $Z$ وكذلك العدد الإجمالي للنويات $A$.

مثال: ${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{X}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{{\mathrm{Z}}_1}}^{\phantom{{\mathrm{A}}_1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}{\mathrm{Z}}_1}^{\phantom{2}{\mathrm{A}}_1}\mathrm{Y}+{\phantom{A}}_{\phantom{{\mathrm{Z}}_2}}^{\phantom{{\mathrm{A}}_2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}{\mathrm{Z}}_2}^{\phantom{2}{\mathrm{A}}_2}\mathrm{P}$

• انحفاظ $Z$: $Z=Z_1+Z_2$
• انحفاظ $A$: $A=A_1+A_2$

الأنشطة الإشعاعية α و β و γ

النشاط الإشعاعي $\alpha$

تعريف

النشاط الإشعاعي $\alpha$ تفتت نووي طبيعي وتلقائي، تتحول خلاله نواة أصلية ${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{X}$ إلى نواة متولدة ${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}-2}}^{\phantom{\mathrm{A}-4}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}-2}^{\phantom{2}\mathrm{A}-4}\mathrm{Y}$ ببعث نواة الهيليوم ${\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{4}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}2}^{\phantom{2}4}\mathrm{H}\mathrm{e}$

معادلة هذا التحول النووي هي:

${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{X}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}-2}}^{\phantom{\mathrm{A}-4}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}-2}^{\phantom{2}\mathrm{A}-4}\mathrm{Y}+{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{4}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}2}^{\phantom{2}4}\mathrm{H}\mathrm{e}$

مثال: البولونيوم 210 إشعاعي النشاط $\alpha$ معادلة تفتته هي: ${\phantom{A}}_{\phantom{84}}^{\phantom{210}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}84}^{\phantom{2}210}\mathrm{P}\mathrm{o}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{82}}^{\phantom{206}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}82}^{\phantom{2}206}\mathrm{P}\mathrm{b}+{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{4}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}2}^{\phantom{2}4}\mathrm{H}\mathrm{e}$

النشاط الإشعاعي ${\beta }^{-}$

تعريف

النشاط الإشعاعي ${\beta }^{-}$ تفتت نووي طبيعي وتلقائي، تتحول خلاله نواة أصلية ${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{X}$ إلى نواة متولدة ${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}+1}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}+1}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{Y}$ ببعث نواة إلكترون ${\phantom{A}}_{\phantom{-1}}^{\phantom{0}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}-1}^{\phantom{2}0}\mathrm{e}$

معادلة هذا التحول النووي هي:

${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{X}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}+1}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}+1}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{Y}+{\phantom{A}}_{\phantom{-1}}^{\phantom{0}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}-1}^{\phantom{2}0}\mathrm{e}$

مثال: الكوبالت 60 إشعاعي النشاط ${\beta }^{-}$ معادلة تفتته هي: ${\phantom{A}}_{\phantom{27}}^{\phantom{60}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}27}^{\phantom{2}60}\mathrm{C}\mathrm{o}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{28}}^{\phantom{60}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}28}^{\phantom{2}60}\mathrm{N}\mathrm{i}+{\phantom{A}}_{\phantom{-1}}^{\phantom{0}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}-1}^{\phantom{2}0}\mathrm{e}$

النشاط الإشعاعي ${\beta }^{+}$

تعريف

النشاط الإشعاعي ${\beta }^{+}$ تفتت نووي طبيعي وتلقائي، يظهر عموما بالنسبة للعناصر الإشعاعية الاصطناعية، تتحول خلاله نواة أصلية ${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{X}$ إلى نواة متولدة ${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}-1}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}-1}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{Y}$ ببعث بوزيترون ${\phantom{A}}_{\phantom{-1}}^{\phantom{0}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}-1}^{\phantom{2}0}\mathrm{e}$ يسمى ${\beta }^{+}$.

معادلة هذا التحول النووي هي:

${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{X}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}-1}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}-1}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{Y}+{\phantom{A}}_{\phantom{+1}}^{\phantom{0}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}+1}^{\phantom{2}0}\mathrm{e}$

مثال: الفوسفور ${\phantom{A}}_{\phantom{15}}^{\phantom{30}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}15}^{\phantom{2}30}\mathrm{P}$ إشعاعي النشاط ${\beta }^{+}$ ، وقد تم الحصول عليه أول مرة سنة 1934. معادلة تفتته هي: ${\phantom{A}}_{\phantom{15}}^{\phantom{30}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}15}^{\phantom{2}30}\mathrm{P}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{14}}^{\phantom{30}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}14}^{\phantom{2}30}\mathrm{S}\mathrm{i}+{\phantom{A}}_{\phantom{1}}^{\phantom{0}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}1}^{\phantom{2}0}\mathrm{e}$

النشاط الإشعاعي $\gamma$

تعريف

الإشعاع $\gamma$ عبارة عن موجات كهرمغناطيسية ذات طاقة كبيرة جدا، وهو يواكب الأنشطة الإشعاعية $\alpha$ و ${\beta }^{-}$ و ${\beta }^{+}$، حيث تكون النواة المتولدة في حالة إثارة، ولفقدان طاقة إثارتها، فإنها تتخلص من فائض الطاقة هذا ببعث أشعة $\gamma$.

معادلة الإشعاع $\gamma$ تُكتب كالتالي:

${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{Y}{\phantom{A}}^{\ast }⟶{}^{\mathrm{A}}{}_{\mathrm{Z}}\mathrm{Y}+\mathrm{\gamma }$

حيث ${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{Y}{\phantom{A}}^{\ast }$ النواة المتولدة في حالة إثارة، و ${\phantom{A}}_{\phantom{\mathrm{Z}}}^{\phantom{\mathrm{A}}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}\mathrm{Z}}^{\phantom{2}\mathrm{A}}\mathrm{Y}$ نواة متولدة في حالتها الأساسية.

مثال: ${\phantom{A}}_{\phantom{7}}^{\phantom{16}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}7}^{\phantom{2}16}\mathrm{N}⟶{}^{\mathrm{16}}{}_{\mathrm{8}}{\mathrm{O}}^{\mathrm{\ast }}+{\phantom{A}}_{\phantom{-1}}^{\phantom{0}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}-1}^{\phantom{2}0}\mathrm{e}$ نشاط إشعاعي ${\beta }^{-}$ ، يواكبه نشاط إشعاعي $\gamma$ : ${}^{\mathrm{16}}{}_{\mathrm{8}}{\mathrm{O}}^{\mathrm{\ast }}⟶{}^{\mathrm{16}}{}_{\mathrm{8}}\mathrm{O}+\mathrm{\gamma }$

الفصيلة المشعة

تتحول نواة أصلية غير مستقرة إلى نواة أخرى. وإذا كانت هذه الأخيرة غير مستقرة كذلك، فإنها تتحول بدورها إلى نواة أخرى، وهكذا إلى أن نحصل في الأخير على نواة مستقرة وغير مشعة.

نسمي مجموع النوى الناتجة عن نفس النواة الأصلية فصيلة مشعة.

توجد أربع فصائل مشعة طبيعية تنحدر من النوى التالية: ${\phantom{A}}_{\phantom{92}}^{\phantom{238}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}92}^{\phantom{2}238}\mathrm{U}$ ، ${\phantom{A}}_{\phantom{92}}^{\phantom{235}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}92}^{\phantom{2}235}\mathrm{U}$ ، ${\phantom{A}}_{\phantom{93}}^{\phantom{237}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}93}^{\phantom{2}237}\mathrm{N}\mathrm{p}$ ، ${\phantom{A}}_{\phantom{90}}^{\phantom{232}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}90}^{\phantom{2}232}\mathrm{T}\mathrm{h}$ .