فهرس المحتويات
ماهية الجسيمات المشعة؟
لتحديد ما الذي يكسب جسيماً ما صفة النشاط الإشعاعي، يجب فهم تركيبة ذرات العناصر بشكل عام. تتكون كل نواة من نيوترونات وبروتونات. النيوترونات متعادلة الشحنة، بينما البروتونات تحمل شحنة موجبة. تتركز البروتونات والنيوترونات في حيز صغير جداً داخل النواة.
تتنافر البروتونات ذات الشحنات الموجبة داخل النواة، لكن هذه القوة الكهرومغناطيسية تقابلها قوة نووية تجذب مكونات النواة، مما يحافظ على تماسكها. القوة النووية أكبر من القوة الكهرومغناطيسية، ولكن تأثيرها محدود بحجم النواة، بينما يمتد تأثير القوة الكهرومغناطيسية لمسافات أبعد. هذا يخلق صراعًا دائمًا بين القوتين.
في نواة اليورانيوم، التي تحتوي على 92 بروتونًا، تصبح القوة الكهرومغناطيسية أكبر بكثير من القوة النووية، مما يجعل النواة غير مستقرة ويؤدي إلى التحلل الإشعاعي. نتيجة لذلك، يتحلل اليورانيوم إلى عنصر أكثر استقرارًا.
تعريف النشاط الإشعاعي
النشاط الإشعاعي هو عملية إطلاق نوى عناصر كيميائية معينة، مثل اليورانيوم، لأحد الجسيمات أو الإشعاعات التالية:
- أشعة غاما (γ): إشعاع كهرومغناطيسي عالي التردد.
- جسيمات بيتا (β): إلكترونات أو بوزيترونات.
- جسيمات ألفا (α): نواة هيليوم.
عندما تنبعث هذه الجسيمات والإشعاعات، تتحول النواة غير المستقرة إلى نواة مستقرة. تُعرف هذه العملية بالتحلل الإشعاعي.
أنواع التحلل الإشعاعي
يحدث التحلل الإشعاعي بإحدى الطرق التالية:
- تحلل ألفا: تنبعث جسيمات ألفا (نواة هيليوم) من النواة، مما يحولها إلى نواة أخرى ذات عدد ذري أقل بمقدار 2 ووزن ذري أقل بمقدار 4.
- تحلل بيتا: يحدث هذا النوع عن طريق انبعاث إلكترون أو بوزيترون (الجسيم المضاد للإلكترون). يؤدي انبعاث الإلكترون إلى زيادة العدد الذري بمقدار 1، بينما يقلل انبعاث البوزيترون العدد الذري بمقدار 1. في بعض الأحيان، يحدث تحلل بيتا مزدوج حيث تنبعث جسيمات بيتا.
- تحلل غاما: يؤدي إطلاق أشعة غاما إلى تغيير مستوى الطاقة في النواة.
- التقاط الإلكترون: هذه الطريقة نادرة، حيث يتم التقاط الإلكترون أو امتصاصه من قبل البروتون، مما يحول البروتون إلى نيوترون. ثم يطلق أحد النيوترونات إلكترونًا، مما يؤدي إلى انخفاض العدد الذري مع الحفاظ على العدد الكتلي.
قائمة بالجسيمات المشعة
فيما يلي جدول بأسماء الجسيمات المشعة وتصنيفاتها:
| العنصر | التصنيف |
|---|---|
| تيكنيتيوم (TC) | المعادن الانتقالية |
| بروميثيوم (Pm) | المعادن الأرضية النادرة |
| بولونيوم (Po) | الفلزات |
| أستاتين (At) | الهالوجينات |
| الرادون (Rn) | الغازات النبيلة |
| الفرنك (Fr) | المعادن القلوية |
| الراديوم (Ra) | القلويات الترابية |
| الأكتينيوم (Ac) | المعادن النادرة |
| الثوريوم (Th) | المعادن النادرة |
| البروتكتينيوم (Pa) | المعادن النادرة |
| اليورانيوم (U) | المعادن النادرة |
| النبتونيوم (Np) | المعادن النادرة |
| البلوتونيوم (Pu) | المعادن النادرة |
| الأمريكيوم (Am) | المعادن النادرة |
| الكوريوم (Cm) | المعادن النادرة |
| البركيليوم (Bk) | المعادن النادرة |
| الكاليفورنيوم (Cf) | المعادن النادرة |
| الإينشتاينيوم (Es) | المعادن النادرة |
| الفيرميوم (Fm) | المعادن النادرة |
| المينديليفيوم (Md) | المعادن النادرة |
| النوبيليوم (No) | المعادن النادرة |
| اللورنسيوم (Lr) | المعادن النادرة |
| رثرفورديوم (Rt) | العناصر الانتقالية |
| دوبينيوم (Db) | العناصر الانتقالية |
| سيبوريوم (Sg) | العناصر الانتقالية |
| بوهريوم (Bh) | العناصر الانتقالية |
| هاسيوم (Hs) | العناصر الانتقالية |
| ميتنيريوم (Mt) | العناصر الانتقالية |
استخدامات وفوائد الجسيمات المشعة
تستخدم النظائر المشعة في مجموعة واسعة من المجالات، منها:
- في المنازل: تحتوي أجهزة الكشف عن الدخان على كمية صغيرة من أميريكيوم-241، الذي ينبعث منه جسيمات ألفا وأشعة غاما منخفضة الطاقة. تتسبب جسيمات ألفا في تأين الهواء داخل الجهاز، وعندما يدخل الدخان، فإنه يمتص جسيمات ألفا، مما يعطل معدل التأين ويطلق الإنذار.
- الطاقة النووية: تلجأ العديد من الدول إلى محطات الطاقة النووية لتوليد الكهرباء، لكنها تنتج نفايات نووية سامة. من أبرز الكوارث في محطات الطاقة النووية كارثة تشيرنوبيل عام 1986.
- الصناعة: تستخدم أشعة غاما لتعقيم الأدوات الطبية ذات الاستخدام الواحد، ولقتل الطفيليات في الصوف والخشب. سمحت الولايات المتحدة بتعريض اللحوم لأشعة غاما لتعقيمها.
- الحروب: استخدمت الولايات المتحدة الأسلحة النووية ضد اليابان في هيروشيما وناغازاكي. تسبب ذلك في وفيات فورية وإصابات طويلة الأمد نتيجة التسمم الإشعاعي والعيوب الخلقية.
- الطب: تستخدم النظائر المشعة كمتتبعات في الأبحاث الطبية لدراسة عمليات الهضم وتحديد الأمراض مثل السرطان، وأيضا تستخدم في تنظيف الأوعية الدموية، والقضاء على السرطان.
المراجع
- ScienceStruck (29-1-2018)،”list-of-radioactive-elements”،www.sciencestruck.com، تم الاطلاع عليه بتاريخ 31-12-2018. بتصرّف.
- Sarah E. (UCD) Nyssa Spector (UCD) Back (12-2-2015)،”Discovery_of_Radioactivity”،www.libertext.com، تم الاطلاع عليه بتاريخ 31-12-2018. بتصرّف.
- Ellis P. Steinberg John O. Rasmussen (19-7-2018)،”Applications-of-radioactivity”،www.britannica.com، تم الاطلاع عليه بتاريخ 31-12-2018. بتصرّف.
