النشاط الإشعاعي Radioactivity
- أن لبعض النوى الذرية غير المستقرة القدرة على الانحلال تلقائياً مكونةً نوى نظائر جديدة مستقرة وهذا ما يدعى بالنشاط الاشعاعي (Radioactivity).
- النشاط الأشعاعي هو عملية تتحول فيها نوى أحد العناصر بانبعاث الاشعاعات النووية ذات طاقة عالية إلى نوى جديدة أكثر إستقراراً.
- مثال ذلك نواة ذرة نظير اليورانيوم غير المستقرة (مشعة) والتي تخضع للانحلال الاشعاعي. حيث تعتمد سرعة انحلال النواة على مكوناتها ومستوى طاقة النواة.
- وقد بينت الدراسات وجود ثلاثة انواع من الاشعاعات المؤينة تختلف في القابلية على اختراق المواد وقد سميت بالاحرف الثلاثة الاولى من الابجدية اليونانية (الفا α وبيتا β وجاما γ)
(1) دقائق ألفا α) Alpha particles)
- هي دقائق موجبة الشحنة تتألف كل دقيقة من بروتونين ونيوترونين فهي تمثل نواة ذرة الهيليوم يرمز لها (α) او42He
- هي أثقل أنواع الاشعة.
- شدة تأثيرها على المواد كبير حيث تعمل عند اصطدامها بالمواد على إزاحة إلكترونات المادة مما يؤدي الى تأينها .
- مدى تأثيرها على المواد قصير جداً سرعان ما يتحد مع دقائقها إلكترونين من الإلكترونات المزاحة نتيجة تأين
المادة فتتحول الى ذرة غاز الهيليوم حسب معادلة التفاعل الاتي :
مثال: يمكن لنظير اليورانيوم 23892U أن ينحل (نتيجة النشاط الاشعاعي) فيتحول الى نظير الثوريوم 23490Th باعثاً دقيقة ألفا.
- يمكن إيقاف مسار أشعة ألفا بوساطة قطعة رقيقة من الورق.
(2) دقائق بيتا (-Beta particles (β
- هي عبارة عن سيل من الألكترونات.
- تتميز بمدى أكبر لاختراق المواد قياساً بأشعة الفا لأن حجم الإلكترون صغير جداً قياساً إلى حجم دقيقة ألفا مما يمكنه من النفوذ إلى مدى أكبر عبر مدارات الكترونات ذرة المادة.
- يرمز لها أيضاً بالرمز 10e-
- لا يمكن إيقاف مسارها بقطعة ورق وإنما بقطعة خشب.
- المعادلة التالية تبين انبعاث دقائق بيتا من النيوترون اضافة لتكون بروتون:
مثال: انبعاث دقائق بيتا من خلال انحلال نظير الكربون 146C الى نظير النتروجين 147N .لاحظ ان العدد الذري يزداد بمقدار (1) ويبقى العدد الكتلي دون تغيير.
(3) أشعة جاما γ) Gamma rays)
- هي موجات كهرومغناطيسية عديمة الشحنة.
- ذات سرعة عالية جداً تساوي سرعة الضوء
- هذا النوع من الاشعة أقوى أنواع الاشعة تأثيراً وأكثرها قدرة على اختراق المواد والمرور فيها الى مدى أكبر من قدرة دقائق الفا وبيتا.
- تعتبر أخطر أنواع الاشعاعات.
- يمكن أضعاف سريانها بواسطة حاجز من الكونكريت (خرسانة مسلحة)
مثال : انحلال نظير اليورانيوم U بانبعاث اشعة جاما وألفا وتكون نظير الثوريوم .
مقارنات مهمة
(1) خواص الأشعة ألفا وبيتا وجاما
(2) قابلية الأختراق والنفاذ لكلاً من أشعة ألفا وبيتا وجاما.
(3) تأثير المجال المغناطيسي والكهربائي على أنواع الانحلال الأشعاعي من المصدر المشع
خواص العناصر المشعة
من خواص العناصر المشعة هي :
(1) العنصر المشع تكون جميع مركباته مشعة .
(2) العنصر المشع يكون مشعاً في جميع حالاته (صلبة –سائلة – غازية).
(3) نواة العنصر المشع لا تصدر جسيمات ألفا وجسيمات بيتا معاً ، ولكن قد تصدر ألفا أو بيتا ، وقد يصاحب كلاً منهما انطلاق اشعة جاما .
(4) معدّل النشاط الإشعاعي لعينة مشعة لا يتأثر بالظروف الخارجية من ضغط أو درجة حرارة ولكنه يتوقف فقط على نسبة العنصر المشع في العينة .
(5) انبعاث جسيم بيتا أو جسيم ألفا من نواة العنصر المشع يحولّها إلى نواة عنصر آخر .