جدول المحتويات
مقدمة حول الذرة والجزيء
في هذا المقال، سنلقي نظرة فاحصة على الفروق الأساسية بين الذرات والجزيئات. سنوضح تعريف كل منهما، ونسلط الضوء على خصائصهما المميزة، بالإضافة إلى استكشاف كيف يتم استخدام الذرات في إنتاج الطاقة وتأثير ذلك على البيئة.
الذرة هي أصغر وحدة بنائية للعناصر، في حين أن الجزيء يتكون من ذرتين أو أكثر مرتبطتين معًا. هذه الوحدات الصغيرة تشكل كل شيء من حولنا، وفهم الفرق بينهما أمر بالغ الأهمية في فهم العالم من حولنا.
لنستعرض الآن مقارنة موجزة للاختلافات الرئيسية بينهما:
- الذرة: أصغر جزء في العنصر، قد توجد حرة أو لا توجد.
- الجزيء: أصغر جزء في المركب، يوجد بصورة مستقلة.
- الذرة: تتكون من نواة (بروتونات ونيوترونات) وإلكترونات.
- الجزيء: يتكون من ذرتين أو أكثر.
- الذرة: شديدة التفاعل وتشارك في التفاعلات الكيميائية.
- الجزيء: أقل تفاعلاً، لكنه لا يشارك في التفاعلات الكيميائية.
- الذرة: يمكن فصلها إلى جزيئات بالتفاعلات الكيميائية.
- الجزيء: يمكن فصله بالتفاعلات النووية.
- الذرة: عادة غير مستقرة.
- الجزيء: عادة مستقر.
ماهية الذرة
الذرة هي الوحدة الأساسية للمادة، وهي أصغر جزء من العنصر يمكن أن يوجد. يمكن تقسيم المادة إلى ذرات دون إطلاق أي جسيمات مشحونة كهربائياً، سواء كانت المادة سائلة أو صلبة. تعتبر الذرة حجر الزاوية في الكيمياء، وهي أساس كل الاكتشافات والاستنتاجات في هذا العلم.
وبعبارة أخرى، الذرة هي أصغر كيان يحتفظ بالهوية الكيميائية للعنصر. تتكون من نواة مركزية تحتوي على بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات متعادلة الشحنة، وتدور حولها إلكترونات سالبة الشحنة في مدارات محددة.
ما هو الجزيء؟
الجزيء هو تجمع لذرتين أو أكثر مرتبطتين معًا بواسطة روابط كيميائية. إنه أصغر جزء من المادة يحتفظ بخصائص تلك المادة. تظهر هذه الخصائص بوضوح عند تحليل الجزيء بشكل دقيق.
بعبارة أخرى، الجزيء هو وحدة مركبة تتكون من ذرات مرتبطة ببعضها البعض بقوى كيميائية. يمكن أن تكون الذرات المكونة للجزيء من نفس النوع (مثل جزيء الأكسجين O2) أو من أنواع مختلفة (مثل جزيء الماء H2O).
سمات الذرة
فيما يلي أهم الخصائص التي تميز الذرة:
- لها شكل كروي.
- لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، ولا حتى بالمجهر العادي.
- تتميز بنشاطها الكيميائي العالي.
- تحتوي على روابط نووية قوية.
- تعتمد كتلتها بشكل أساسي على عدد البروتونات والنيوترونات، لأن كتلة الإلكترونات ضئيلة جداً.
مميزات الجزيء
أبرز الخصائص التي يتميز بها الجزيء:
- هو أصغر جزء في المادة يحتفظ بخصائصها، ولكنه أكبر من الذرة بسبب تركيبه من ذرتين أو أكثر. ومع ذلك، لا يمكن رؤيته بالعين المجردة.
- يوجد في حالة مستقلة.
- يتكون من عنصرين أو أكثر، قد يكونان متطابقين أو مختلفين، ولكن يجب أن يكونا مرتبطين ببعضهما البعض.
- له أشكال هندسية مختلفة، مثل المثلثي، الزاوي، أو الخطي.
- لا يرى بالعين المجردة ولكن يمكن رؤيته بواسطة المجهر.
تسخير الذرة في إنتاج الطاقة
تُستخدم الذرة في إنتاج الطاقة النووية، وفيما يلي بعض أهم استخداماتها:
- توليد الطاقة النووية حرارة تستخدم في توليد البخار. هذا البخار يدير التوربينات التي تنتج الكهرباء.
- تستخدم الحرارة النووية والطاقة البخارية لتوليد الكهرباء.
- استخدمت الولايات المتحدة الطاقة النووية لأكثر من ستة عقود وهي مسؤولة عن أكثر من 30% من توليد الكهرباء النووية العالمية.
كما جاء في النص الأصلي:
تولد الطاقة النووية حرارة تُستخدم في توليد البخار ثم يتم استخدام هذا البخار المنتج نوويًا لتشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء أثناء دورانها.
أيضا تُستخدم الحرارة النووية والطاقة البخارية لتوليد الكهرباء.
استخدمت الولايات المتحدة الطاقة النووية لأكثر من ستة عقود وهي مسؤولة عن أكثر من 30% من توليد الكهرباء النووية العالمية.[٢]
تأثير الطاقة النووية على محيطنا
الطاقة النووية تعتبر نظيفة ومستدامة ومتجددة إلى حد ما، ولكن بناء محطات الطاقة النووية واستخراج اليورانيوم ينتج انبعاثات الكربون. هذه الانبعاثات، بالإضافة إلى النفايات النووية المشعة، تثير قلقاً بالغاً بشأن صحة الكوكب والبشر. يمكن أن تلوث النفايات النووية الهواء والماء والتربة، وكذلك الحيوانات والنباتات.
كما جاء في النص الأصلي:
تعدّ الطاقة النووية نظيفة ومستدامة ومتجددة إلى حد ما، ومع ذلك، فإن بناء محطات الطاقة النووية وتعدين اليورانيوم لا يزال ينتج انبعاثات الكربون، يسبب انبعاث الكربون في الجو النفايات النووية المشعة، وتعدّ النفايات النووية المشعة مصدر قلق ملح يؤثر على صحة الكوكب والبشر، يمكن أن تلوث الهواء والماء والتربة وكذلك الحيوانات والنباتات .[٢]
أشكال الطاقة النووية
توجد فئتان رئيسيتان من النفايات النووية:
- النفايات المشعة منخفضة المستوى: تنتج عن التلوث الإشعاعي الروتيني أثناء إنتاج الطاقة، وتشمل الملابس الملوثة لموظفي المحطات ومعدات الحماية وأدوات الصيانة. يتم تخزين هذه النفايات عادة في محطة توليد الكهرباء حتى يمكن نقلها إلى موقع التخلص منها أو حتى يقل نشاطها الإشعاعي بشكل كافٍ. ينخفض النشاط الإشعاعي بمرور الوقت من خلال الاضمحلال الإشعاعي.
- النفايات المشعة عالية المستوى: تتكون من وقود المفاعلات النووية المستهلك، وهو مشع للغاية. لا يوجد حاليًا موقع معتمد في الولايات المتحدة للتخلص من هذه النفايات. بدلاً من ذلك، يتم تخزينها في أحواض وحاويات كبيرة في المنشآت النووية لتبريدها وتوفير درع إشعاعي. يجب في النهاية تخزين النفايات النووية في أعماق الأرض تحت الطين غير المنفذ والخرسانة. تشرف هيئة التنظيم النووي الأمريكية (NRC) على التخلص من النفايات النووية وتشغيل محطات الطاقة النووية. لم يتم تسجيل أي تسريبات إشعاعية أو إصابات أو أضرار بيئية مرتبطة بنقل الوقود النووي المستخدم منذ عام 1970 في الولايات المتحدة.
كما جاء في النص الأصلي:
يوجد نوعان من النفايات النووية وهما كما يأتي:[٢]
النفايات المشعة منخفضة المستوى تأتي النفايات المشعة منخفضة المستوى من التلوث الإشعاعي الذي يحدث أثناء إنتاج الطاقة الروتيني. تشمل العناصر الملوثة عادة زي موظفي محطة الطاقة أو معدات الحماية وأدوات الصيانة. عادة ما يتم تخزين هذه النفايات في محطة توليد الكهرباء حتى يمكن نقلها إلى موقع للتخلص منها أو لحين التأكد من أنها لم تعد مشعة، ينخفض النشاط الإشعاعي للنفايات النووية بمرور الوقت من خلال الاضمحلال الإشعاعي.
النفايات المشعة عالية المستوى تأتي النفايات المشعة عالية المستوى من وقود المفاعلات النووية “المشعة”، الوقود المستهلك مشع للغاية. في الوقت الحالي، ليس لدى الولايات المتحدة موقع معتمد للتخلص من النفايات الإشعاعية عالية المستوى. بدلاً من ذلك، يجب تخزين النفايات النووية عالية المستوى في أحواض وحاويات كبيرة في المنشآت النووية التي تبرد النفايات والمفاعلات وتوفر درعًا مشعًا. في نهاية المطاف، يجب تخزين النفايات النووية في أعماق الأرض تحت طين غير منفذ، وخرسانة. يتم الإشراف على التخلص من النفايات النووية وتشغيل محطات الطاقة النووية من قبل هيئة التنظيم النووي الأمريكية (NRC)، ولم تكن هناك تسريبات إشعاعية أو إصابات ذات صلة بالمواد الإشعاعية أو أضرار بيئية مرتبطة بنقل الوقود النووي المستخدم منذ عام 1970 في الولايات المتحدة.