الــــــــــــــــــــــــــــنـــــــــــــــــــــــــــــــــواة

الدرس الثاني : النواة

محتويات النواة	من الدرس السابق تعرفك أن العلماء تمكنوا من معرفة مكونات الذرة وقاموا بوضع نموذج لها. وتعرفوا كذلك على ما تحتويه أنوية الذرات. وتتميز ذرات العناصر عن بعضها بعدد البروتونات الموجودة داخل أنويتها ..... لماذا؟ لأن عدد البروتونات لا يتغير إلا بتغير العنصر. اتفق العلماء على تسميت عدد البروتونات في النواة بالعدد الذري أما عدد النيوترونات فإنها قد يختلف للعنصر الواحد وأطلق على العناصر التي لها ذات عدد البروتونات لكنها تختلف في عدد النيوترونات اسم النظائر  كما أطلقوا على مجموع عدد البروتونات والنيوترونات اسم العدد الكتلي ( عدد الكتلة )
القوة النووية الهائلة	هي أحدى القوى الطبيعية الأربعة{ النووية الشديدة – النووية الضعيفة – الكهرومغناطيسية – التجاذبية}وسميت بذلك لأنها أقوى هذه القوى الأربع. فهي أقوى من قوة التأثير الكهرومغناطيسي 100 مرة، وأقوى من تأثير القوة الضعيفة 10 13 مرة، وأقوى من تأثير قوة الجاذبية حوالي 10 38 مرة. وهي التي تعمل على المحافظة على تماسك البروتونات قريبة من بعضها داخل النواة ( مقاومة قوة التنافر الناتجة عن وجود الشحنات المتشابهة جنبا لجنب في مكان واحد.
النشاط الإشعاعي	اكتشفت ظاهرة النشاط الإشعاعي عام 1896 عن طريق عالم فرنسي ويدعى هنري بيكريل السبب في الظاهرة هو عدم استقرار الذرات عندما تمتلك أنويتها عددا غير متساو من البروتونات والنيوترونات مما يؤدي إلى حدوث تنافر داخل النواة مما يسبب فقد بعض الجسيمات لتصل إلى حالة الاستقرار، ويترافق ذلك مع تحرر للطاقة وتسمى هذه العملية التحلل الإشعاعي  وعندما يخرج بروتونات من النواة في هذه العملية( التحلل الإشعاعي )يتغير العنصر ليصبح عنصرا آخر ويسمى ذلك التحول
أنوع التحلل الإشعاعي	1. فقدان جسيمات ألفا ( α ): وهي عبارة عن أنوية الهيليوم والمكونة من بروتونين ونيوترونين وسرعتها 10.000 إلى 20.000 ميل في الثانية ، وقدرتها على الاختراق قليلة مقارنة بدقائق بيتا وأشعة غاما ، فصفيحة رقيقة من الورق أو الألومنيوم تستطيع أن توقف تقدمها ، إلا أن لها القدرة على حرق الجلد وتأيين الهواء بسرعة. من التطبيقات العملية على هذا التحلل كواشف الدخان { تحلل عنصر الاميريسيوم 241 ليمر التيار الكهربائي وعند مرور الدخان يمنع التيار الكهربائي ليطلق الإنذار } في هذا النوع من الانبعاثات الإشعاعية تحدث تغير الهوية ( التحول بسبب تغير عدد البروتونات ){ نقصان عدد البروتونات }
	2. فقدان جسيمات بيتا ( β ): عبارة عن إلكترونات عالية الطاقة ( مصدرها نيوترونات غير مستقرة ينقسم إلى بروتونات وإلكترونات) وتحمل شحنة سالبة ، وتسير بسرعة 60.000 إلى 160.000 ميل في الثانية ، ولها طاقة وقدرة على الاختراق تفوق طاقة وقدرة دقائق ألفا في هذا النوع من الانبعاثات الإشعاعية تحدث تغير الهوية ( التحول بسبب تغير عدد البروتونات ){ زيادة عدد البروتونات }
	3. انبعاث أشعة جاما ( γ ): وهي عبارة عن أمواج كهرمغناطيسية مشابهه للضوء المرئي ، ولكن طولها الموجي أقصر وترددها أعلى من الضوء المرئي ، وسرعتها تساوي سرعة الضوء ، ولا تحمل أشعة غاما شحنة وليس لها كتلة.يعتقد أن أشعة غاما تنتج من النقلات داخل مستويات الطاقة داخل النواة.
معدل التحلل	يستخدم لمعرفة معدل تحلل النواة مصطلح عمر النصف ويقصد به الزمن اللازم لتحلل نصف كمية العنصر حساب عمر النصف: عمر النصف من خواص كل عنصر مشع وهو ثابت لا يتأثر بالظروف المحيطية كدرجة الحرارة والضغط والمغناطيسية والمجال الكهربائي والتفاعلات الكيميائية ويتراوح عمر النصف من أجزاء الثانية إلى مليارات السنين يستخدم القانون الرياضي التالي الكتلة المتبقية = الزمن ÷ 2 ( عدد فترات عمر النصف ) ولحساب عدد فترات نصف العمر نستخدم القانون الرياضي عدد فترات نصف العمر = الزمن ÷ عمر النصف مثال: إذا علمت أن عمر النصف لعنصر الترتيوم هو 12.5 سنة. فماذا يتبقى منه بعد 50 سنة إذا كان لدينا في البداية 20 جم منه؟  الحل: المعطيات: عمر النصف = 50 سنة                    الكتلة في البداية = 20 جم المطلوب:  عدد فترات عمر النصف في 50 سنة    الكتلة المتبقية عدد الفترات = الزمن ÷ عمر النصف                = 50     ÷   12.5 = 4 فترات الكتلة المتبقية = الكتلة في البداية ÷ 2 ( عدد فترات عمر النصف )                   = 20 ÷    2 4                   = 20  ÷ 16  = 1.25 جم تطبيقات حسابية: 1. إذا كان عمر النصف للكربون-14 هو 5730 سنة فكم يتبقى من 100 جم منه بعد 17190 سنة؟ 2. إذا كان عمر النصف للرادون -222 هو 3.8 أيام فماذا سيتبقى من 50 جم منه بعد 19 يوم؟
استخدامات التحلل الإشعاعي	1. تحديد العمر التقريبي لبعض الأحافير من خلال دراسة كربون-14 لتحديد عمر الحيوانات والنباتات الميتة حيث تكون نسبته ثابتة من خلال التعويض والتوازن الحيوي لكن عند موت الكائن الحي لا يقدر على تعويض ما يفقده. فبمقارنة نسبته في الأحفورة بنسبته في الكائن الحي يحدد عمر الأحفورة 2. تحديد العمر التقريبي للصخور ( الأدوات الأثرية كذلك ) العلماء يستخدموا تحلل اليورانيوم-238 ( الذي يتحول إلى الرصاص -206 ) بدلا عن الكربون لعدم احتوائها على الكربون إلا أن بعض العلماء اعترض على هذه الطريقة معللا ذلك بأنه أما أن يكون الرصاص من مكوناتها الأساسية أو جاء لها منتقلا عبر ملايين السنين أما الصخور التي لا تحتوي يورانيو فيستخدم العلماء تحلل عنصر البوتاسيوم-40 إلى أرجون-40
التخلص من النفايات المشعة	من أكثر المشاكل الناتجة عن التحلل الإشعاعي مشكلة تكون النظائر المشعة ( النفايات المشعة) لا بد من عزلها بعيدا عن الناس والبيئة لفترات طويلة جدا لذلك يتم طمرها تحت الأرض في أوعي داخل خنادق مبنية بالخرسانات السميكة بعمق قد يصل إلى 655 م.لضمان عدم تسربها للهواء أو التربة والمياه الجوفية مما يسبب كوارث
تكوين العناصر المصنعة	تمكن العلماء من تصنيع عناصر من خلال قذف جسيمات ذرية ( α و β ) مثلا على العنصر المستهدف ولعمل ذلك لا بد من تسريع الجسيمات الذرية ( داخل أجهزة تسمى المسرعات ) كي تصل لسرعة يمكن للنواة المستهدفة أن  تمتصها عند الاصطدام وتسمى العناصر الناتج بالعناصر المصنعة
استخدام العناصر المشعة	1. الاستخدامات الطبية: يشترط عند استخدام هذه الطريقة في العلاج أن يكون عمر النصف للنظير المستخدم قصيراً وينتهي نشاطه الإشعاعي بمجرد انتهائه من علاج الورم . ولا يشترط في العلاج أن تكون الأشعة صادرة من داخل الجسم ، بل يمكن استخدام أشعة من خارج الجسم لمعالجة الأورام الداخلية من أمثلة : أ. استخدام اليود – 131 لتشخيص مشاكل الغدة الدرقية ب. استخدام أشعة غاما الصادرة عن نظير الكوبالت 60 لعلاج الأورام السرطانية ج. استخدام عنصر التكنيتيوم -99 لتتبع عمليات الجسم المختلفة د. استخدامه في الكشف ( التصوير ) عن الأورام والتمزقات والكسور لأنها تعطي صورا واضحة عن أماكن نمو الخلايا بسرعة 2. الاستخدامات البيئية: هناك العديد من الاستخدامات منها على سبيل المثال: أ. دراسة مدى استفادة النبات من الفسفور في النمو والتكاثر من خلال حقنه بفسفور -32 ب. في إنتاج المبيدات الحشرية { كم يتم تتبعها لمرفة تأثير المبيدات على النظام البيئي } ج. التعرف على كيفية امتصاص النباتات للأسمدة من خلال تتبع العناصر المشعة في الأسمدة د. تتبع مصادر المياه

 تحياتي الطالب:مشاري سعود الزهراني