طبيعة النشاط الاشعاعي
أن النشاط الإشعاعي للمواد يختلف عن النشاط الكيميائي التفاعل الكيميائي العادي ، فالنشاط الإشعاعي مثلا
⓵ لا يتأثر بالتغير في درجات الحرارة كما يحدث في حالة التفاعلات الكيميائية التي يزيد معدلها بصورة كبيرة مع الارتفاع في درجات الحرارة حتى مدى معين . ولقد وضح الرواد الأوائل ممن درسوا النشاط الإشعاعي أن النشاط الإشعاعي للمواد
②يحدث نتيجة للتحلل التلقائي للنوى الذرية غير المستقرة . وفي الواقع فإن كل نوى الذرات الأثقل من البزموث Big3 أي تلك المحتوية على أكثر من 83 بروتونا ، نوي غير مستقرة . حيث ينبعث من مثل هذه النوى نشاط إشعاعي يؤدي إلى تحللها . فمثلا نواة ذرة البولونيوم ( Po ) تحتوي على 84 بروتونا ، وتحتوي نواة ذرة الراديوم ( Ra ) على 88 بروتونا ، أمانواة ذرة اليورانيوم فتحتوي على 92 بروتونا ، وهي جميعها عناصر تتميز بنشاط إشعاعي . فإذا أخذنا مثالاً محدداً ، فإن النشاط الإشعاعي للراديوم سببه انبعاث أشعة ألفا ( والتي ثبت أنها تتكون من جسيمات عبارة عن نواة ذرة الهيليوم 2 He ) من نواة ذرة الراديوم . يحمل جسيم الفا معه من نواة الراديوم بروتونين ونيوترونين . مغادرة هذا العدد من بروتونات ونيوترونات نواة ذرة الراديوم ( 2 + 2 ) يترك نواة تحتوي على 86 بروتونا ، وهذا هو عدد البروتونات الموجودة في نواة ذرة الغاز النبيل الرادون . يكون هذا التغير في محتوى نواة الراديوم مصحوبة بانبعاث قدر هائل من الطاقة .
يلاحظ أن النيوترون لا يحمل شحنة لذا فإن العدد الذري له يساوي صفراً ؛ أما البروتون فله شحنة موجبة واحدة ، لذا فإن العدد الذري له يساوي واحدا . علي ذلك تلاحظ أن الرمزين كتبا هكذا في المعادلة : ( 1 - 2 - 9 ) النتائج المترتبة على النشاط الإشعاعي : لقد وجد أن هناك نوعين مهمين للنشاط الإشعاعي
أ ) انبعاث أشعة ألفا : في هذه الحالة ينبعث من نواة الذرة جسيم ألفا ، وهو نواة ذرة الهيليوم المحتوية على بروتونين ونيوترونين . بهذه الطريقة تفقد النواة أربع وحدات من مكوناتها . البروتونان المفقودان يجعلا العدد الذري يقل بمقدار وحدتين ، كما يقل العدد الكتلي للذرة بمقدار أربع وحدات . وتحلل نواة ذرة الرايدوم إشعاعياً بانبعاث أشعة ألفا
ب ) انبعاث أشعة بيتا ( B ) : يكون هذا النشاط الإشعاعي مكافئا لتحول نيوترون في نواة الذرة إلى الكترون و بروتون ، فيبقى البروتون في النواة وينبعث الالكترون على هيأة أشعة تسمى أشعة بيتا ، من المعروف أن الالكترون جسيم خفيف للغاية ، وبالتالي فإن فقده من الذرة لا يؤثر بصورة ملحوظة على العدد الكلي للذرة ، كما أن الاحتفاظ بالبروتون الناتج في النواة يزيد العدد الذري للذرة بمقدار وحدة واحدة . و يكون الناتج إذن من هذا التحول هو ذرة لها نفس العدد الكتلي للذرة الأصلية ، ولها عدد ذري يزيد بمقدار وحدة واحدة عن العدد الذري للذرة الأصلية .
كمثال لذلك نأخذ النظير المشع للرصاص Pb الذي يتحلل إشعاعيا بانبعاث أشعة بيتا متحولاً إلى ذرة بزموث
كمثال لذلك نأخذ النظير المشع للرصاص Pb الذي يتحلل إشعاعيا بانبعاث أشعة بيتا متحولاً إلى ذرة بزموث بالنظر إلى العدد الذري ، يمكن اعتبار جسيم بيتا الكتروناً ) يحمل شحنة سالبة تعد هكذا ( - 1 ) ، كما يضاف البروتون الذي شحنته موجبة ( + 1 ) في حساب العدد الذري . ان يستمر هذا النوع من التغير في مكونات نواة النظير غير المستقر إلى أن يتم الوصول إلى نواة مستقرة ، مما يؤدي إلى ظهور ما يعرف بسلاسل التحلل الإشعاعي . | ( 2 - 2 - 9 ) ملخص ما يترتب على النشاط الاشعاعي : إن التحلل الاشعاعي ليس قاصرا فقط على انبعاث اشعة ألفا واشعة بيتا ولكن هناك أنواع أخرى من النشاط الاشعاعي فمثلا يتم التحلل الاشعاعي لنظير البولونيوم بثلاث طرق مختلفة ففي التفاعل الأول تنبعث دقائق ألفا ويتحول البولونيوم إلى رصاص ، وفي التفاعلين الثاني والثالث يتحول بروتون في نواة البولونيوم إلى نيوترون بسلوك طريقين مختلفين . ففي التفاعل الثاني ينبعث بوزيترون ( ) أي أشعة بيتا الموجبة .
أن النشاط الإشعاعي للمواد يختلف عن النشاط الكيميائي التفاعل الكيميائي العادي ، فالنشاط الإشعاعي مثلا
⓵ لا يتأثر بالتغير في درجات الحرارة كما يحدث في حالة التفاعلات الكيميائية التي يزيد معدلها بصورة كبيرة مع الارتفاع في درجات الحرارة حتى مدى معين . ولقد وضح الرواد الأوائل ممن درسوا النشاط الإشعاعي أن النشاط الإشعاعي للمواد
②يحدث نتيجة للتحلل التلقائي للنوى الذرية غير المستقرة . وفي الواقع فإن كل نوى الذرات الأثقل من البزموث Big3 أي تلك المحتوية على أكثر من 83 بروتونا ، نوي غير مستقرة . حيث ينبعث من مثل هذه النوى نشاط إشعاعي يؤدي إلى تحللها . فمثلا نواة ذرة البولونيوم ( Po ) تحتوي على 84 بروتونا ، وتحتوي نواة ذرة الراديوم ( Ra ) على 88 بروتونا ، أمانواة ذرة اليورانيوم فتحتوي على 92 بروتونا ، وهي جميعها عناصر تتميز بنشاط إشعاعي . فإذا أخذنا مثالاً محدداً ، فإن النشاط الإشعاعي للراديوم سببه انبعاث أشعة ألفا ( والتي ثبت أنها تتكون من جسيمات عبارة عن نواة ذرة الهيليوم 2 He ) من نواة ذرة الراديوم . يحمل جسيم الفا معه من نواة الراديوم بروتونين ونيوترونين . مغادرة هذا العدد من بروتونات ونيوترونات نواة ذرة الراديوم ( 2 + 2 ) يترك نواة تحتوي على 86 بروتونا ، وهذا هو عدد البروتونات الموجودة في نواة ذرة الغاز النبيل الرادون . يكون هذا التغير في محتوى نواة الراديوم مصحوبة بانبعاث قدر هائل من الطاقة .
يلاحظ أن النيوترون لا يحمل شحنة لذا فإن العدد الذري له يساوي صفراً ؛ أما البروتون فله شحنة موجبة واحدة ، لذا فإن العدد الذري له يساوي واحدا . علي ذلك تلاحظ أن الرمزين كتبا هكذا في المعادلة : ( 1 - 2 - 9 ) النتائج المترتبة على النشاط الإشعاعي : لقد وجد أن هناك نوعين مهمين للنشاط الإشعاعي
أ ) انبعاث أشعة ألفا : في هذه الحالة ينبعث من نواة الذرة جسيم ألفا ، وهو نواة ذرة الهيليوم المحتوية على بروتونين ونيوترونين . بهذه الطريقة تفقد النواة أربع وحدات من مكوناتها . البروتونان المفقودان يجعلا العدد الذري يقل بمقدار وحدتين ، كما يقل العدد الكتلي للذرة بمقدار أربع وحدات . وتحلل نواة ذرة الرايدوم إشعاعياً بانبعاث أشعة ألفا
ب ) انبعاث أشعة بيتا ( B ) : يكون هذا النشاط الإشعاعي مكافئا لتحول نيوترون في نواة الذرة إلى الكترون و بروتون ، فيبقى البروتون في النواة وينبعث الالكترون على هيأة أشعة تسمى أشعة بيتا ، من المعروف أن الالكترون جسيم خفيف للغاية ، وبالتالي فإن فقده من الذرة لا يؤثر بصورة ملحوظة على العدد الكلي للذرة ، كما أن الاحتفاظ بالبروتون الناتج في النواة يزيد العدد الذري للذرة بمقدار وحدة واحدة . و يكون الناتج إذن من هذا التحول هو ذرة لها نفس العدد الكتلي للذرة الأصلية ، ولها عدد ذري يزيد بمقدار وحدة واحدة عن العدد الذري للذرة الأصلية .
كمثال لذلك نأخذ النظير المشع للرصاص Pb الذي يتحلل إشعاعيا بانبعاث أشعة بيتا متحولاً إلى ذرة بزموث
كمثال لذلك نأخذ النظير المشع للرصاص Pb الذي يتحلل إشعاعيا بانبعاث أشعة بيتا متحولاً إلى ذرة بزموث بالنظر إلى العدد الذري ، يمكن اعتبار جسيم بيتا الكتروناً ) يحمل شحنة سالبة تعد هكذا ( - 1 ) ، كما يضاف البروتون الذي شحنته موجبة ( + 1 ) في حساب العدد الذري . ان يستمر هذا النوع من التغير في مكونات نواة النظير غير المستقر إلى أن يتم الوصول إلى نواة مستقرة ، مما يؤدي إلى ظهور ما يعرف بسلاسل التحلل الإشعاعي . | ( 2 - 2 - 9 ) ملخص ما يترتب على النشاط الاشعاعي : إن التحلل الاشعاعي ليس قاصرا فقط على انبعاث اشعة ألفا واشعة بيتا ولكن هناك أنواع أخرى من النشاط الاشعاعي فمثلا يتم التحلل الاشعاعي لنظير البولونيوم بثلاث طرق مختلفة ففي التفاعل الأول تنبعث دقائق ألفا ويتحول البولونيوم إلى رصاص ، وفي التفاعلين الثاني والثالث يتحول بروتون في نواة البولونيوم إلى نيوترون بسلوك طريقين مختلفين . ففي التفاعل الثاني ينبعث بوزيترون ( ) أي أشعة بيتا الموجبة .
