1 Point2 Points3 Points4 Points5 Points [5,00 / 5]
Loading...

الـــتـناقــص الاشعاعى
La décroissance radioactive

I – اكتشاف النشاط الإشعاعي

نص وثائقي :
في سنة 1896م اكتشف العالم الفيزيائي الفرنسي بيكريل (Henrie Becquerel) النشاط الإشعاعي عن طريق الصدفة حينما كان يقوم بأبحاث علمية على أشعة X الحديثة الاكتشاف آنذاك و ذلك بتعريض أملاح الاورانيوم لأشعة الشمس. في 26 فبراير 1896م كان يوما غائما . فتعذر عليه تعريض هذه الأملاح لأشعة الشمس. فوضعها في درج مكتبه مع صفائح فوتوغرافية مكسوة بغشاء من ورق سميك أسود و معتم.
و في أول مارس من نفس السنة قام بيكريل بتحميض الصفائح الفوتوغرافية فلاحظ بانبهار كبير أنها متأثرة. رغم عدم تعرضها للشمس. وهذا ما أدى إلى اكتشاف أن أملاح الاورانيوم تبعث تلقائيا أشعة غير مرئية تترك أثارا على صفائح فوتوغرافية .
استثمار :

1- هل تم اكتشاف ظاهرة النشاط الإشعاعي بالصدفة أم كان هناك تنبؤ نظري باكتشافها ؟
2- كيف يمكن الكشف عن مادة مشعة ؟

II – استقرار و عدم استقرار النوى

1- تذكير بتركيب النواة :
· تتكون نواة ذرة من بروتونات و نوترونات نسميها نويات ، يرمز لعدد النويات بالحرف A و يسمى بعدد الكتلة
· عدد البروتونات الذي تحتوي عليه النواة نرمز له ب : Z يسمى بالعدد الذري أو عدد الشحنة
· نرمز لعدد النوترونات بالرمز N حيث  : N = A-Z

نرمز لنواة الذرة بالرمز حيث X : رمز العنصر الكيميائي.

مثال تركيب نواة :

عدد البروتون عدد النوترونات
Z = 17 N = A-Z =18

2- تعريف العنصر الكيميائي:
يتكون العنصر الكيميائي من مجموعة دقائق ذرات أو أيونات أحادية الذرة لها نفس عدد البروتونات أي نفس العدد Z

مثال:    و   و تمثل نفس العنصر الكيميائي و هو الكربون.

3- النـــــــويدة :
النويدة هي مجموعة من النوى لها نفس عدد البروتونات و نفس عدد النوترونات
مثال: و نويدتان لنفس العنصر الكيميائي

4-النظـــــــــــائر Isotopes

هي نويدات لها نفس قيمة Z (نفس عدد البروتونات ) و تختلف من حيث عدد النوترونات

مثال:  ’   ’  نظائر لنفس العنصر الكيميائي و هو الكربون
5- المخطط (N ;Z) أو مخطط سيغـــــــري

ü كيف يمكن التنبؤ باستقرار نواة ؟
بواسطة مخطط سيغري يمكن تحديد النوى المستقرة و النوى المشعة حيث تمثل كل نواة بمربع صغير أفصوله Z وأرتوبهN
ويسمى المجال الذي يحتوي على النواة المستقرة بمنطقة الاستقرار و بجانبه من كل جهة النوى غير المستقرة.

نستنتج من هذا المخطط ما يلي :
منطقة الاستقرار: تضم النوى المستقرة .
* بالنسبة ﻟ20 Z≤ (النوى الخفيفة ) تلتقي منطقة
الاستقرار مع المستقيم ذي المعادلة N=Z

* بالنسبة ﻟ 20 < Z تكون منطقة الاستقرار فوق المستقيم
ذي المعادلة N=Z  وتتميز هذه النوى بان
عدد النوترونات أكبر من عدد البروتونات. نستنتج أن
استقرار النواة في هذه الحالة لا يمكن أن يحصل إلا إذا كان
عدد النوترونات أكبر من عدد البروتونات

* توجد مختلف النظائر لنفس العنصر الكيميائي
على نفس المستقيم الموازي لمحور الأراتيب

III- النشـــــــــــــــــــــاط الاشعاعي :
1- تعريف نواة مشعة:
النواة المشعة هي نواة غير مستقرة تتفتت تلقائيا مع انبعاث دقيقة
2- تعريف النشاط الاشعاعي:

Ø النشاط الإشعاعي تحول طبيعي تلقائي و غير مرتقب في الزمن تتحول خلاله نواة غير مستقرة إلى نواة أخرى أكثر استقرارا
أو إلى حالة إثارة اقل طاقة . تسمى نواة غير مستقرة نواة مشعة أو نواة إشعاعية النشاط و الدقائق المنبعثة إشعاعات نشيطة

3- خصائص النشاط الإشعاعي:

النشاط الإشعاعي يكون
ü – عشوائي : لا يمكن التنبؤ بحدوثه.
ü – حتمي : يحصل عاجلا أو آجلا .
ü – تلقائي : يحدث دون تدخل خارجي.
ü – لا يتعلق بالعوامل الخارجية: مثل درجة الحرارة و الضغط.

IV- قوانين الانحفاظ و المعادلات النووية للأنشطة الإشعاعية α, – β , + β, γ :

يمكن نمذجة الأنشطة الإشعاعية بمعادلات نووية تخضع لقانوني صودي Soddy للانحفاظ :

نص القانون : خلال تحول نووي ينحـفظ عدد الشحنة Z وكذلك العدد الإجمالي للنويات A.
مثال :
X +
– انحفاظ عدد النويات A : A1 = A2 + A3
– انحفاظ عدد البروتونات Z: Z1 = Z2 + Z3

1 – مختلف الأنشطة الإشعاعية:

أ- النشاط الإشعاعي -β :

تعريف :
النشاط الإشعاعي -β تفــتت نووي طبيعي و تلقائي تتحول خلاله نواة أصلية إلى نواة متولدة ببعث إلكترون
يسمى دقيقة –β.

معادلة النشاط الإشعاعي -β :

مثال + Co

Ø تمثيل التفتت -β في مخطط سيغري:

ب- النشاط الإشعاعي+β :
تعريف:
هو تــفـتت نووي و تلقائي يظهر عموما لدى العناصر الإشعاعية الاصطناعية تتحول خلاله نواة أصلية إلى نواة متولدة ببعث دقــيقة جديدة بــوزيـترون نرمز له ب يسمى دقيقة +β .

معادلة النشاط الإشعاعي +β :

مثال : P Si + e

Ø تمثيل التفتت β+ في مخطط سيغري:

ج – النشاط الإشعاعي α : (دقائق مادية ذات شحنة موجبة) هي عبارة عن نواة الهليوم He
تعريف:
النشاط الإشعاعي α تـفـتت طبيعي تـتحول خلاله نواة أصلية إلى نواة متولدة ببعثها نواة . Heالتي تسمى دقيقة α
النشاط الإشعاعي α يحدث بالنسبة للنواة الثقيلة أي A>200

معادلة النشاط الإشعاعي:

مثال : Pb + He

Ø تمثيل التفتت ل في مخطط سيغري :

د-النشاط الإشعاعي g :
تعريف:
عبارة عن موجات كهرومغناطيسية ذات طاقة كبيرة و هو يواكب الأنشطة الإشعاعية – â, + â, ل حيث تكون النواة المتولدة في حالة إثارة فتفقد طاقة إثارتها ببعث الشعاع g.

معادلة النشاط الاشعاعي g :

مثال:

· تمثيل مخطط سيغري : لا يمكن تمثيل النشاط الإشعاعي g في مخطط سيغري.

2- الفصيلة المشعة :
تعريف
نسمي مجموع النويدات الناتجة عن نفس النويدة الأصلية فصيلة مشعة.
مثال :
فصيلة الاورانيوم :(انظر ص 75)

V- الـتـناقــص الإشعاعــــي :
1- الصيغة العشوائية للنشاط الإشعاعي:
النشاط الإشعاعي ظاهرة عشوائية تحدث تلقائيا إذ لا يمكن التنبؤ باللحظة التي يحدث فيها التفتت و لا يمكن تغيـير خاصيات هذه الظاهرة غير أنه يمكن معرفة التطور الزمني لعينة تحتوي على عدد كبير من النوى المشعة
حيث تخضع هذه العينة لقانون يسمى قانون التناقص الإشعاعي

2- قانون التناقص الإشعاعي:
يخضع عدد النوى (N(t المتبقية دون تفتـت في عينة مشعة لقانون التناقص الإشعاعي التالي: N(t) = N0.e -ët

حيث N0 : عدد النوى المشعة عند اللحظة t = 0
l : ثابتة النشاط الإشعاعي أو ثابتة التفـتت و هي تميز النويدة المعنية المشعة وحدتها العالمية :1-s و نستعمل عمليا min-1
أو h-1 أو ans-1
تذكـير ببعـض خاصيات الدالة الأسية :
ü f (x) = ex فان f -1 (x) = ln x

ü f (x) = e k .x الاشـتقاق ( f’ (x))’ = K. e k.x

ü ( ln e k .x) = k.x

ü e 0 = 1 و e -∞  = 0 و 0,37 e -1  =

3- ثابتة الزمن و عُمَر النصف :
أ‌- ثابتة الزمن t
تُمَكن ثابتة الزمن t من التعرف على ثابتة النشاط الإشعاعي l بحيث = 1/ë t

تُميز t طبيعة النويدة المشعة , وحدة t هي s.

N(ô) = N0.e-ë.ô = N0.e-ë/ë = N0.e- 1 = 0,37.N0
N(ô) = 37 % N0

عند اللحظة t t= تأخذ (N(t القيمة :

و هو ما يمثل نقصانا في عدد النوى البدئية N0 بنسبة % 63

ب‌- عُمُر النصف :
تعريف :
نسمي عُمُرَ النصف t 1/2 المدة الزمنية اللازمة لتفتـت نصف عدد نوى العينة البدئية

v طريقة تحديد عُمُرَ النصف :
Ø الطريقة الحسابية : عند t=t1/2 فان : N0/2 N(t1 /2) = N0.e-ë.t1/2 =
e-ë.t1/2 =1/2 =2-1
e ët1/2 = 2
ln(eët1/2) = ln2
ë . t1/2 = ln2
t1/2 = ln2/ë

Ø الطريقة المبيانية :
Ø تمثيل المنحنى : .t λ- N(t) =N0 . e

N(t)

t (s)

VI- نشــــــاط عـــينة مـــشعة :
1- تعريف النشاط الإشعاعي : activité radioactive

نشاط عينة a(t) تحتوي على عدد N(t) من النوى المشعة ,هو عدد النوى المتـفتة في وحدة الزمن وحدته هي (Bq).
حيث (Bq)1 يمثل تفتت واحد في الثانية.

هناك عدة أجهزة لقياس النشاط الإشعاعي نذكر منها : عداد جيجر

تعبير a(t) : 1) a(t) = – dN/dt مع : N(t) = No. e –ë.t

= – ë .N0 e –ë.t dN/dt
dN/dt = – ë .N(t)
– a(t) = – ë .N(t)

a(t) = ë . N(t) (2)

a(t) = ë . N(t) = ë No. e –ë.t

عند a(t=0) = ë . N(t=0) = a0 t =0

a0 = ë . N0

a(t) = a0. e –ë.t (3)

IVI- التأريــــخ بالنشاط الإشعاعي :

تحتوي الصخور و الحفريات على نويدات مشعة يتناقص عددها مع مرور الزمن ، وبذالك يمكن تأريخ عينة بقياس نشاطها و مقارنته مع نشاط عينة أخرى مرجعية .
كيف يتم التـأريخ بالكربون 14 ؟
نسبة الكربون 14 تبقى ثابتة في الكائنات الحية ، لكن هذه النسبة تتناقص أسيا بعد وفاة الكائن الحي نتيجة تفتت نويدات الكربون 14
و عدم تعويضها
– يقاس النشاط a(t) لكتلة معروفة من العينة
– يقاس النشاط a0(t) لنفس الكتلة من عينة شاهدة حالية

نعلم أن : a(t) = a0. e –ë.t

أي : ) ) = ln(e ë.t (ao /a(t) ln

و منه : / ë t = ln(a0/a(t))

إذن: 2) . ln(a0/a(t)) ln t = ( t1/2 /

===========================================================

التناقص الاشعاعي ــ الجزء1 ـ
: النواة ـ
ـ الالكترونات ـ النوى ـ الطاقة
ـ البروتونات ـ النوترونات
التناقص الاشعاعي ـ الجزء 2 ـ
ـ استقرار وعدم استقرار النوى ـ
ـ تذكير بتركيب النواة
ـ تعريف العنصر الكيميائي ـ
ـ النويدة
ـ النظائر
ـ مخطط سيغري ـ
ـ كيف يمكنالتنبؤ باستقرار نواة ؟
ـ النشاط الاشعاعي
ـ تعريف نواة مشعة
ـ تعريف النشاط الاشعاعي