التناقص الإشعاعي La décroissance radioactive

Παρουσίαση με θέμα: "التناقص الإشعاعي La décroissance radioactive"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 التناقص الإشعاعي La décroissance radioactive
نشاط 1: النشاط الإشعاعي النشاط الإشعاعي هو بعث تلقائي لأشعة غير مرئية تترك آثارا على صفائح فوتوغرافية. النواتين المشعتين اللتين تم التعرف عليهما إلى حدود سنة 1898م هما نواتي الأورانيوم والطوريوم. الإشعاعات النووية الواردة في الوثيقة 2 هي: نوى الهليوم المتأينة, وسميت أشعة α, والإشعاع β- وهو عبارة عن انبعاث إلكترونات , وكذلك الأشعة ϒ وهي عبارة عن موجات كهرمغنطيسية غير مرئية. بالنسبة لتحول الأورانيوم لدينا: Z(U) = Z(Th) + Z(He) و A(U) = A(Th) + A(He). أما بالنسبة لتحول الطوريوم لدينا: Z(Th) = Z(Pa) + Z(e) و A(Th) = A(Pa) + A(e). استقرار وعدم استقرار النوى تركيب النواة تتكون نواة ذرة من نترونات وبروتونات تسمى نويات. يرمز إلى عدد النويات بالحرف A ويسمى عدد الكتلة. يرمز إلى عدد البروتونات بالحرف Z ويسمى عدد الشحنة. يرمز إلى عدد النترونات بالحرف N. تمثل نواة ذرة لعنصر كيميائي X بالرمز . تمرين تطبيقي: أحسب عدد بروتونات وعدد نترونات نواة الكلور . عدد بروتونات نواة الكلور هو: Z = 17. عدد نترونات نواة الكلور هو: N = A – Z = 18.

2 التناقص الإشعاعي النويدات النظائرية كثافة المادة النووية
النويدة اسم يطلق على مجموعة النوى التي لها نفس عدد البروتونات ونفس عدد النترونات. نرمز لنويدة ب: . مثال: و نويدتان لعنصر الكربون. النظائرية النظائر نويدات تحتوي على نفس عدد البروتونات وتختلف من حيث عدد النترونات (من حيث عدد الكتلة A). الوفارة الطبيعية: هي النسبة المائوية لكتلة كل نظير في عينة من عنصر ما. 99.276% :   ; % : ; % : مثال: الوفارة الطبيعية لنظائر الأورانيوم هي: كثافة المادة النووية نماثل نواة الذرة بكرية شعاعها r يتغير مع عدد الكتلة A حسب التعبير التالي: حيث: r0 = m. يمكن استنتاج القيمة التقريبية للكتلة الحجمية للنواة: وبالتالي: ρ= Kg.m-3. علما أن الكتلة الحجمية لكوكب الأرض هي Kg.m-3 نستنتج أن المادة النووية شديدة الكثافة.

3 التناقص الإشعاعي نشاط 2: ما هي النوى غير المستقرة؟
لدينا: A = Z + N. النوى المستقرة ذات Z<20 تتميز ب Z وN متقاربين. بالنسبة للنوى المستقرة ذات Z>70 لدينا: النوى الثقيلة (Z>82 ; A=200) غير مستقرة. المخطط (N ;Z) مخطط سيغري Segré انطلاقا من المخطط (N ;Z) نستطيع معرفة المجال الذي تنتمي إليه كل نويدة. نسمي المجال الأحمر مجال الاستقرار لأنه يضم جميع النوى المستقرة. بالنسبة للنويدات ذات Z≤20 يوجد مجال الاستقرار بمحاذاة المنصف الأول (Z=N) أي N وZ متقاربين بالنسبة للنويدات الخفيفة المستقرة. بالنسبة للنويدات ذات Z>20 مجال الاستقرار فوق المنصف الأول أي لا يمكن أن يحصل استقرار النواة إلا إذا كان N>Z. أما المجالات الأخرى فهي تضم نويدات غير مستقرة. ولكي تقترب من مجال الاستقرار فإنها تتفتت باعثة دقيقة.

4 التناقص الإشعاعي النشاط الإشعاعي تعريف
النشاط الإشعاعي تحول طبيعي وتلقائي, وغير مرتقب في الزمن, تتحول خلاله نواة غير مستقرة تسمى نواة الأصل (أو نواة مشعة أو نواة إشعاعية النشاط) إلى نواة أخرى أكثر استقرارا تسمى نواة متولدة أو إلى حالة إثارة أقل طاقة. أما الدقائق المنبعثة فتسمى إشعاعات نشيطة. قانون الإنحفاظ – قانون سودي Sody خلال تحول نووي تنحفظ الشحنة الكهربائية Z وكذلك العدد الإجمالي للنويات A. انحفاظ A: A = A1 + A2 انحفاظ Z: Z = Z1 + Z2 مثال: مختلف الأنشطة الإشعاعية النشاط الإشعاعي α معادلة هذا التحول النووي هي: بحيث: : النواة الأصلية. : النواة المتولدة. : نواة الهليوم وتسمى الدقيقة α. مثال:

5 التناقص الإشعاعي النشاط الإشعاعي β- النشاط الإشعاعي β+
معادلة هذا التحول النووي هي: بحيث: : إلكترون يسمى دقيقة β-. مثال: النشاط الإشعاعي β+ معادلة هذا التحول النووي هي: بحيث: : بوزيترون يسمى دقيقة β+. مثال: النشاط الإشعاعي ϒ النواة المتولدة عن الإشعاعات α و β- و β+ يمكن أن تكون في حالة إثارة ولفقدان إثارتها تحرر الطاقة وذلك ببعث موجات كهرمغنطيسية ذات طاقة كبيرة جدا تسمى الإشعاع ϒ. تكتب معادلته على الشكل التالي: الفصيلة المشعة تتحول نواة أصلية إلى نواة أخرى, إذا كانت هذه الأخيرة غير مستقرة, فإنها تتحول بدورها إلى نواة أخرى وهكذا إلى أن نحصل على نواة مستقرة. نسمي مجموع النوى الناتجة عن نفس النواة الأصلية فصيلة مشعة. مثال: أنظر الكتاب المدرسي ص 64.

6 التناقص الإشعاعي نشاط 3: قانون التناقص الإشعاعي t (s) 1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 N 4 4 5 6 8 10 11 14 14 19 21 24 27 35 38 42 54 61 73 85 100 نلاحظ أن:

7 التناقص الإشعاعي التناقص الإشعاعي الصبغة العشوائية للنشاط الإشعاعي
النشاط الإشعاعي ظاهرة عشوائية تحدث تلقائيا, إذ لا يمكن التنبؤ باللحظة التي يحدث فيها التفتت ولا يمكن تغيير خاصيات هذه الظاهرة. قانون التناقص الإشعاعي نعتبر عينة تحتوي على N0 من النوى المشعة عند t = 0. نعتبر N(t) هو عدد النوى التي لم تتفتت بعد في اللحظة t. N(t) + dN(t) هو عدد النوى المتبقية عند اللحظة t +dt. بما أن N(t) تتناقص فإن: dN(t)<0. أي أن عدد النوى المتفتتة بين اللحظتين t و t + dt هو: N(t) – (N(t) + dN(t)) = - dN(t). بينت الدراسات الإحصائية أن عدد النوى المتفتتة –dN(t) يتناسب مع: N(t) و dt. إذن يمكن أن نكتب: -dN(t) = λ.N(t).dt قانون التناقص الإشعاعي. أي: وهي معادلة تفاضلية حلها يكتب على شكل: قانون التناقص الإشعاعي. λ: ثابتة النشاط الإشعاعي أو ثابتة التفتت وهي تميز طبيعة النويدة المشعة.

8 التناقص الإشعاعي تحديد وحدة λ: تمثيل منحنى قانون التناقص الإشعاعي
الجداء λt لا بعد له أي أن: وبالتالي فإن وحدة λ هي: s-1. تمثيل منحنى قانون التناقص الإشعاعي ثابتة الزمن – عمر النصف ثابتة الزمن τ ثابتة الزمن τ لعينة مشعة هي: وبالتالي وحدة τ هي: s. لدينا: عند اللحظة t = τ لدينا: يمكن أن نبرهن كذلك أن τ هي أفصول نقطة تقاطع محور الأفاصيل والمماس للمنحنى عند اللحظة t = 0. عمر النصف t1/2 عمر النصف t1/2 هو المدة الزمنية اللازمة لتفتت نصف عدد نوى عينة. عند اللحظة t = t1/2 لدينا: إذن: أمثلة: أنظر الكتاب المدرسي ص 66.

9 التناقص الإشعاعي نشاط عينة مشعة تعريف أمثلة لنشاط مصادر مشعة
نشاط عينة a(t) تحتوي على عدد N(t) من النوى المشعة, هو عدد النوى المتفتتة في وحدة الزمن. تعبيره هو: (Bq) البيكريل 1Bq: يمثل تفتتا واحدا في الثانية. لدينا: مع: أي: إذن: يقاس النشاط الإشعاعي بواسطة عدادات كعداد جيجر Geiger, أو العداد بالإيماض Compteur à scintillation. أمثلة لنشاط مصادر مشعة رجل كتلته 70Kg نشاطه 7000Bq. لتر من ماء معدني نشاطه 10Bq. 1Kg من السمك نشاطه 100Bq. مصدر طبي مشع نشاطه 1014Bq.

10 التناقص الإشعاعي التأريخ بالنشاط الإشعاعي
تبقى نسبة ذرات الكربون 14 ثابتة في الكائنات الحية, لكن هذه النسبة تتناقص وفق قانون التناقص الإشعاعي بعد وفاة الكائن الحي نتيجة تفتت الكربون 14 وعدم تعويضها. بقياس نشاط عينة a(t) ومعرفة نشاطها a0 عند لحظة t = 0 يمكن تحديد عمرها t. ملحوظة: لتأريخ عينات تاريخها كبير جدا مثل أعمار الحفريات والصخور, نستعمل نويدات ذات عمر نصف أكبر. تمرين تطبيقي: أعطى قياس النشاط الإشعاعي لعينة من الفحم كتلتها 1g, أخذت من موقد نار ما قبل التاريخ القيمة: a(t) = Bq. أحسب عمر الموقد علما أن نشاط 1g من الفحم الموجود في الوقت الحاضر هو: a0 = 0.23Bq. نعطي: عمر النصف للكربون 14: t1/2 = 5600ans. ت.ع: t = ans لدينا: وبالتالي نستنتج أن عمر الموقد هو ans