كيف تفقد ذرة البروتونات

المحتوى

• الاضمحلال الإشعاعي
• ألفا الاضمحلال
• الانشطار النووي
• تطبيقات الانشطار
• الاعتبارات

الذرات هي لبنات البناء الأساسية لجميع المواد. تتكون الذرات من نواة كثيفة الشحنة موجبة تحتوي على البروتونات والنيوترونات. تدور الإلكترونات سالبة الشحنة حول النواة. جميع ذرات عنصر معين تمتلك نفس عدد البروتونات ، والمعروفة باسم الرقم الذري. هناك نوعان من العمليات العامة التي يمكن أن تفقد الذرة البروتونات. نظرًا لأن العنصر يتم تعريفه بعدد البروتونات الموجودة في ذراته ، عندما تفقد الذرة البروتونات ، يصبح عنصرًا مختلفًا.

الاضمحلال الإشعاعي

Fotolia.com "> ••• صورة مشعة بواسطة red2000 من Fotolia.com

إحدى الطرق التي تفقد بها الذرة البروتونات هي التحلل الإشعاعي ، والذي يحدث عندما يكون للذرة نواة غير مستقرة. يعتمد استقرار النواة على نسبة البروتونات إلى النيوترونات. بالنسبة للعناصر الأصغر مثل الكربون والأكسجين ، فإن عدد البروتونات يساوي تقريبًا عدد النيوترونات ، وتكون النواة مستقرة. بالنسبة للعناصر الأثقل مثل اليورانيوم والبلوتونيوم ، هناك نيوترونات أكثر من البروتونات ، ونواة هذه العناصر غير مستقرة للغاية. في الواقع ، جميع العناصر التي لديها أكثر من 83 بروتونات غير مستقرة. تُعرف الأنواع الثلاثة من التحلل الإشعاعي باسم ألفا وبيتا وجاما.

ألفا الاضمحلال

إن تحلل ألفا هو الطريقة الوحيدة التي تفقد بها الذرة البروتونات بشكل تلقائي. يتكون جسيم ألفا من بروتونين ونيوترونين. إنه أساسًا نواة ذرة الهيليوم. بعد خضوع الذرة لانبعاث ألفا ، يكون لها بروتونان أقل وتصبح ذرة لعنصر مختلف. وتتمثل إحدى هذه العمليات عندما تقوم ذرة اليورانيوم 238 بإخراج جسيم ألفا وتكون الذرة الناتجة هي ثوريوم 234. سوف يستمر تسوس ألفا حتى تحدث ذرة ذات نواة مستقرة. جسيمات ألفا كبيرة نسبيا ويتم امتصاصها بسرعة. لذلك لا يسافرون بعيدًا عن طريق الهواء ولا يمثلون خطورة مثل الأنواع الأخرى من التحلل الإشعاعي.

الانشطار النووي

العملية الأخرى التي يمكن أن تفقد الذرة من خلالها البروتونات تعرف باسم الانشطار النووي. في الانشطار النووي ، يتم استخدام جهاز لتسريع النيوترونات نحو نواة الذرة. يؤدي تصادم النيوترونات مع الذرة إلى انقسام نواة الذرة إلى شظايا. كل جزء تقريبا نصف كتلة الذرة الأصلية.

عند جمعها معًا ، فإن مجموع كتل الشظايا لا يساوي كتلة الذرة الأصلية. وذلك لأن العديد من النيوترونات عادة ما تنبعث منها شظايا الذرة وتحول بعض الكتلة إلى طاقة. في الواقع ، كمية صغيرة من المادة تولد كمية هائلة من الطاقة.

تطبيقات الانشطار

تطبيق مشترك للانشطار النووي هو في توليد الطاقة النووية. في محطة الطاقة النووية ، يتم استخدام الطاقة الناتجة عن الانشطار لتسخين المياه ، الأمر الذي يخلق البخار لتحويل التوربينات وتوليد الكهرباء. حوالي 20 في المئة من الكهرباء في الولايات المتحدة تأتي من محطات الطاقة النووية.

تطبيق آخر للانشطار النووي هو صنع أسلحة نووية. في سلاح نووي ، يتم استخدام جهاز إطلاق لبدء الانشطار. يؤدي تجزئة أحدهما إلى الآخر ، مما يؤدي إلى سلسلة من التفاعلات التي تطلق كمية هائلة من الطاقة المدمرة.

الاعتبارات

والطريقتان الوحيدتان التي تفقد بها الذرات البروتونات هي من خلال التحلل الإشعاعي والانشطار النووي. لن تحدث كلتا العمليتين إلا في الذرات التي تحتوي على نوى غير مستقرة. من المعروف أن النشاط الإشعاعي يحدث بشكل طبيعي وعفوي. وفقًا لـ J. Marvin Herndon ، هناك أيضًا أدلة تشير إلى أن الانشطار النووي يحدث بشكل طبيعي في الوشاح الأرضي واللب الأرض ، وليس فقط في الأجهزة التي من صنع الإنسان مثل القنابل النووية أو مفاعلات محطة الطاقة.