العناصر المشعة
يسمى العنصر او النظير بانه مشع – إذا كانت ذراته غير مستقرة، وتسعى هذه الذرات لان تصبح مستقرة وذلك بإعادة تركيب الجسيمات المكونة لها ويتم ذلك بإحدى الطرق التالية:
-تحرير جسيم او أكثر مكون من بروتونين ونيوترونين يدعى بجسيم الفا α النواة.
-تحرير الكترونات سريعة تدعى جسيمات بيتا
(β-(
وهذه الجسيمات تنشا عن القوة وليس عن الالكترونات المدارية.
-تحرير بوزترونات سريعة
.(β+(
-اشعة غاما ( Y ) وهي فوتونات ذات طاقة عالية جدا.
أي ان النشاط الاشعاعي هو نتاج لعملية انحلال لنوى عناصر غير مستقرة.
يمكننا تعريف النشاط الاشعاعي: بانه المعدل الزمني لانحلال كمية من مادة مشعة، ويعتمد على مقدار هذه الكمية، بمعنى انه إذا كان عدد الانوية المشعة في لحظة زمنية تساوي (N) نواة فان معدل تغير عدد هذه النوى بالنسبة للزمن يساوي
(dN/dt ) α N
(dN/dt ) = -λ N
(dN/N) = -λ N …………… (1)
حيــث:
:λ
ثابت الانحلال. واما عكس قيمة ثابتا الانحلال الشعاعي (ԏ) فيسمى معدل استمرار الحياة للنواة المشعة
Mean lifetime of the Radioactive Nucleus و يساوي τ=1/λ
dn/n: معدل النوى التي تنحل بالنسبة لعددها الأصلي .
dn/dt: معدل الانحلال للزمن ويسمى النشاط الاشعاعي ووحدته (انحلال/ثانية).
بإجراء عملية التكامل للمعادلة رقم (1) ينتج
N=No e^(-λt)
ويمكننا إيجاد الفعالية (النشاطية) او النشاط الاشعاعي كما يلي:
A=dN/dt= +λN.e^(-λt)=A.e^(-λt)
A=A.e^(-λt)…………. (3)
* إيجاد عمر النصف للمواد المشعة:
عمر النصف للمواد المشعة: يعرف بانه الفترة الزمنية اللازمة حتى يضمحل نصف نوى العنصر المشع.
N=No e^(-λt)
(No ⁄ 2) = No e^(-λt1/2)
(1 ⁄ 2 ) = e^(-λt1/2)
Ln ( 1 ⁄ 2 ) = -〖λt〗_(1/2)
Ln (2) = 〖λt〗_(1/2)
t_(1/2)=Ln (2)/λ …………… (4)
من المعادلة السابقة يلاحظ ان عمر النصف يتناسب تناسبا عكسيا مع ثابت انحلال العنصر المشع (λ).
امثـــــــــــلة:
ويمكننا ان نحسب مقدار ما ينحل من النوى في فترة زمنية معينة. فمثلا يمكننا حساب مقدار ما ينحل من نوى عنصر البزموث (Bi^210) في ساعة، عالما بان ثابت الانحلال الاشعاعي له يساوي 1.61× 10^-6
N=No e^(-λt) = e^(-1.61×10×3600)=0.994
أي ان مقدار ما يتفكك من نوى عنصر البزموث في ساعة يساوي:
1-0.994=0.006
من مجمل النوى الموجودة وعمليا فان الكمية التي تقاس بصورة مباشرة هي النشاطية وتعرف النشاطية بانها معدل تغير عدد النواة المشعة في الثانية أي
a= dN/dt= λ N_t
ووحدة النشاطية الاشعاعية هي الانحلال لكل ثانية Disintegration per second او ما يسمى البكريل Beaqueral .
وفي موضوع الوقاية الاشعاعية تستخدم وحدة الكوري Curie وبالتعريف فهي تساوي 1كوري = 10^10×3.7 انحلال / ثانية ( بكريل ) .
ويمكن التعبيرعن المعادلة السابقة بمعادلة تربط ما بين كتلة المادة المشعة m وفترة عمر النصفt-1/2، والكتلة الذريةA، والنشاطيةa، على النحو التالي:
A= ( λm/A ) N_a
حيث ان N-a: عدد أفوجادرو ويساوي
〖26〗^10×6.02
مثال: حسب نشاطية 10 غم من اليورانيوم -238
الحل:
نجد عدد ذرات اليورانيوم في هذه الكتلة كما يلي
عدد الذرات المشعة N في كتلة مقدارها m تساوي
N=(m/A) N_a= (0.01/238) ×6.02 × (10^26) = 2.529 ×(10^22)
ثابت الانحلال الاشعاعي لليورانيوم ( 18-^10)×4.84 لكل ثانية
إذا تساوي نشاطية الكتلة السابقة:
a = λN = 4.84 × (10^-18)×2.529 ×(10^22) = 1.224 ×(10^5) dis/sec
وبما ان 1 كوري =(10^10)× 3.7 انحلال لكل ثانية (dis/sec) فان نشاطية عشرة غرام من اليورانيوم تساوي 3.31 مايكرو كوري.
تعليقات