ظاهرة الانحلال الإشعاعي للعناصر الكيميائية

2015 علوم القرن الـ21 الطاقة والمادة

براون بير

k

ظاهرة الانحلال الإشعاعي عناصر الكيميائية الكيمياء

يؤدي تجمع البروتونات والنيوترونات داخل النواة في بعض العناصر إلى عدم استقرارها بسبب القوى الفاعلة بين هذه الجسيمات داخل النواة.

ولذلك تتحلل هذه النظائر تلقائياً في العادة بإطلاقها جسيمات ألفا (نواة ذرة الهيليوم المتكونة من بروتونين ونيوترونين) أو جسيمات بيتا (إلكترونات).

ويمكن أن يصاحب هاتين العمليتين انبعاث أشعة غاما ذات القدرة العالية على النفاذ، وتُعرف الظاهرة بمجملها بظاهرة النشاط الإشعاعي.

ونظراً لأن جسيم ألفا يحتوي بروتونين ونيوترونين فإن النظير المشع لهذا الجسم يفقد هذين البروتونين والنيوترونين، وبذلك يتحول إلى عنصر آخر يقل عدده الذري عن العدد الذري للذرة الأم بهذا العدد.

على سبيل المثال، يتحلل عنصر الراديوم – 226 (نظير الراديوم بكتلة 226) ذو العدد الذري 88 بواسطة إطلاق جسيمات ألفا فيتحول إلى عنصر الرادون الغازي وعدده الذري 86 وكتلته 222.

وفي نوى العناصر النشطة إشعاعياً التي تنبعث منها جسيمات بيتا يتحول نيوترون داخل النواة إلى بروتون محرراً بذلك إلكترونا (جسيم بيتا).

هذه النتيجة لا تؤدي إلى تغيير جوهري في كتلة النظير المشع، لكن يرتفع العدد الذري للذرة الناتجة بمقدار واحد مؤدياً إلى تكون عنصر مختلف.

على سبيل المثال، يتحلل نظير الراديوم – 228 (العدد الذري 88) بإطلاقه جسيمات بيتا فينتج عن ذلك نظير الأكتينيوم – 228 (العدد الذري 89).

وفي كلا المثالين السابقين تأخذ عملية الانحلال الإشعاعي شكل عددٍ من التحولات المتتالية نواتجها المرحلية نشطة إشعاعيا، لتشكل في كل مرحلة عنصراً جديداً يتحول بدوره في المرحلة التالية إلى عنصر آخر – والذي يتحلل إشعاعياً بدوره.

يتحلل اليورانيوم – 238 بإطلاق جسيمات ألفا وجسيمات بيتا ويمر في 14 مرحلة تحول مختلفة قبل أن يستقر في نهاية المطاف عند عنصر الرصاص – 206 المستقر.