sousou0640
2010-11-04, 19:02
1*- النشاط الإشعاعي :
1 تركیب النواة : -1
النیوكلونات ) وھي مجموع البروتونات والنیوترونات: ) A تتكون نواة الذرة من :النویات
.+ e یحمل كل منھا شحنة عنصریة :( Z ) أ البروتونات
متعادلة كھربائیا . :( N ) ب النیوترونات
A = Z + N : یعطى بالعلاقة (A) ملاحظة : عدد النویات أوالعدد الكتلي
عدد البروتونات أو العدد الذري أو عدد الشحنة . : Z
عدد النیوترونات . : N
X : نرمز لنواة الذرة ب A
رمز العنصر الكیمیائي . X حیث Z
یمیّزان نواة الذرة . ( A , Z ) - العددین
2 النظائر: -1
. isotopes الأنویة التي تحتوي على نفس العدد من البروتونات وأعداد مختلفة من النیوترونات تسمى نظائر
أمثلة :
نظائرالھیدروجین نظائرالكربون
H 11
14C 99,985%
6
2H
1 13C دوتیریوم % 0,015
6
3H
1 12C 10- تریتیوم % 4
6
ج : بعض الجسیمات وممیزاتھا التي یجب معرفتھا :
الإسم الرمز عدد النویات رقم الشحنة الرمز
1P 1 1 P بروتون
1
1n 0 1 n نیوترون
0
4 He 2 4 α أو نواة ھیلیوم ( α ) جسیم
2
0 e -1 0 e - إلكترون
-1
e+ بوزیترون
e +1 0 0
+1
0 γ 0 0 γ فوتون
0
La radioactivité : 2 النشاط الإشعاعي
أ تعريف : النشاط الإشعاعي ظاهرة تفكك نووي طبيعي يكتسي الطابع العشوائي والتلقائي والحتمي
إلى نواة متولدة أكثر ( X أي غير قابل للمراقبة(غير مرتقب في الزمن ) لنواة غير مستقرة ( النواة الأب
. γ مع انبعاث جسيمات مشحونة أو إشعاع كهرومغناطيسي ( Y إستقرارا ( النواة الإبن
ب التعبيرعن التفاعل النووي :نعبر عن التفاعل النووي بمعادلة نووية كما يلي:
4
A1 A2 A3 A4
Z1 1 Z2 2 Z3 3 Z 4 X+ X® X+ X
المجال الأول : التطورات الرتیبة
Transformations Nucléaires الوحدة 02 : التحولات النوویة
Prof - Zegrir Derradji
PDF créé avec la version d'essai pdfFactory www.fineprint.fr
في التفاعلات النووية تتحقق قوانين الإنحفاظ التالية :
A1+ A2 = A3 + A انحفاظ العدد الإجمالي للنكليونات : 4
Z 1+ Z 2 = Z 3 + Z انحفاظ الشحنة الكهربائية 4
مثال :
ج أنواع النشاط الإشعاعي: يوجد أربعة أنواع من التفككات العفوية
النشاط الإشعاعي من نوع طبيعة الجسيمات المنبعثة معادلة التفكك
4 He نواة هيليوم α
2 4 He
2 ® - +
- X A Y
Z
A
Z
4
2
b - 0 e إلكترون
-1
0e
-1 1 p +
1 1n ®
0
X A Y e
Z
A
Z
0
+1 -1 ® +
بوزيتون b + 0e
+1
0e
+1 1n +
0 1 p ®
1 X Y e A
Z
A
Z
0
-1 +1 ® +
γ
في هذا التحول لا يتغير رقم الكتلة
إلا أن Z ولا عدد الشحنة A
الطاقة الكامنة للنواة تتناقص
وذلك بأن ينتقل نوكليون من
مستوى طاقة معين إلى مستوى
طاقة أدنى مؤديا إلى تحرر كمية
من الطاقة على شكل أشعة جاما.
0 γ
0 X ® AX +
Z
A
Z
*
نواة مثارة
د قانون التناقص في النشاط الإشعاعي:
المعادلة التفاضلية للتطور
نواة غیر متفككة . N على ( t ) لتكن عینة من مادة مشعة تحتوي: في اللحظة
نواة غیر متفككة . ( N + d N ) على ( t + d t ) في اللحظة
N - ( N + d N ) = - d N : یكون عدد النویات المتفككة ھو ( t + d t ) و ( t ) وبین اللحظتین
یتناقص مع مرور الزمن . N لكون ( d N < سالبة ( 0 d N
- d N ~ d t
- d N ~ N Û d N = - l N d t Û λN 0
dt
dN + =
المعادلة ( 1) تفاضلیة من الرتبة الأولى تقبل حل أسي من الشكل :
( ) 0
N t = N e - l t
یدل القانون أن عدد النوى المشعة من عنصر معین یتناقص بشكل
أسي مع الزمن.
t = عدد الأنویة المشعة في اللحظة الإبتدائیة 0 : N0
s - : ثابت التفكك الإشعاعي یمیز النواة وحد تھ 1 l
ثابت الزمن
l
. t = 1
N= f ( t ) * منحني تناقص النشاط الإشعاعي
Soddy قانون
PDF créé avec la version d'essai pdfFactory www.fineprint.fr
ھو المدة الزمنیة اللازمة :( t1 / نصف العمر ( 2
لتفكك نصف العدد الأصلي من أنویة العنصر المشع .
t τln2 1/2 Û =
λ
t ln 2 1/2 مع =
λ
τ = 1
یمثل متوسط عدد التفككات خلال ثانیة . A نشاط منبع مشع : نشاط منبع مشع
Δt
ΔN = A= -
dt
dN = Û A(t) = A0 e - l t
1 تفكك خلال ثانیة . = Bq بوحدة تسمى : بیكرال حیث 1 A ویعبر عن نشاط منبع مشع
والتأريخ بالنشاط الإشعاعي :
1 / 2
0
t ln A ( t )
ln2 A a n s t
æ ö
= - ç ÷
è ø
التكافؤ كتلة – طاقة: .I
تملك طاقة تسمى طاقة الكتلة تعطى بالعلاقة : m فرضیة أنشتاین : كل جملة في حالة السكون كتلتھا
( J ) الطاقة بالجول E
( Kg ) الكتلة ب m E= mc2
یوجد تكافؤ بین الكتلة والطاقة . C= 3,0.108 m / s سرعة الضوء في الفراغ C
وحدة الكتل الذرية :
تعرف كما یلي : ( u- m- a) 1 وحدة الكتل الذریة
3
1 1 12 10 1.66 10 27
12 A
u Kg
N
-
´ -
= ´ = ´ = ( )
12
1 12
6m C
1 وحدات الطاقة eV= 1.60.10-19j 10-13 j´1MeV=1.60 1.u = 931,5 MeV / c2
النقص الكتلي :
ھي الطاقة التي یجب إعطاؤھا للنواة في حالة السكون لفصل النویات El ( طاقة ارتباط النواة ( طاقة التماسك
عن بعضھا في حالة السكون .
كتلة النواة تكون دوما أقل من مجموع كتل نوياتها وهي معزولة وساكنة.
واد الإستقرار
لمعرفة نوع التفكك ( Z , N. ) المخطط
N = Z
Z
N
أنوية
مستقرة
أنوية تشع
b أنوية تشع –
b+
أنوية تشع a
Segrè مخطط
10 20
5
100
155
PDF créé avec la version d'essai pdfFactory www.fineprint.fr
X A من أجل النواة
Z تحسب بالعلاقة التالیة : El طاقة التماسك
كتلة البروتون mp
كتلة النیوترون . mn El = [ Zm p+ (A – Z )mn- mx]C2
كتلة النواة . mx
طاقة الترابط لكل نویة :ھي حاصل قسمة طاقة الترابط النووي عل العدد الكتلي للنواة :
A
EE= l
تكون النواة أكثر إستقرارا كلما كانت طاقة الربط لكل نویة لھا كبیرة .
238U
92 56Fe
26 7 Li
3 6 Li
3 4He
2 3He
2 3H
1 2H
1 النواة
El (MeV) 2,30 8,49 6,66 28,28 32,10 38,85 492,24 1801,66
(MeV) 1,15 2,83 2,22 7,07 5,35 5,55 8,79 7,57
A
El
منحنى أستون : یمثل عكس طاقة الربط لكل نویة (
A
Eبدلالة العدد الكتلي : (- l
8,7 MeV 50 : نلاحظ على منحني أستون نھایة صغرى توافق طاقة ارتباط لكل نوكلیون قدرھا < A < 75
8,7 . ھذه MeV الأنویة المحصورة في ھذا المجال تملك طاقة تماسك لكل نوكلیون قیمتھا المتوسطة حوالي
. الأنویة ھي الأكثر استقرار من بینھا النحاس 63 والحدید 56
ھذا المجال یوافق الأنویة الثقیلة ، وھي أنویة قلیلة الاستقرار ، A البیان یتصاعد ببطء عندما تزداد قیم : A > 100
8 MeV> )
A
E( l
8 MeV> 1 : الأنویة في ھذا المجال غیر مستقرة (أنویة خفیفة) لأن < A < 20
A
E. l
انشطار
اندماج
التفاعلات النوویة المفتعلة :
أ الأنشطار النووي : الأنشطار ھو تفاعل نووي یحدث عند قذف نواة ثقیلة بنیوترون فیحولھا إلى
نواتین خفیفتین مع تحریر طاقة ونیوترونات مثال :
ب الأندماج النووي : ھو تفاعل نووي یحدث بأن تتحد نواتان خفیفتان أثناء التصادم لتشكیل نواة
ثقیلة , یحدث ھذا التفاعل في درجات حرارة عالیة .ویحرر طاقة كبیرة
الطاقة المتحررة خلال تفاعل نووي :
ھذه الطاقة تساوي إلى الضیاع في طاقة الكتلة , نعبر عن الحصیلة الطاقویة خلال تفاعل نووي بالعلاقة
(Kg) مجموع كتل الأنویة قبل التفاعل : mi . الطاقة المتحررة بالجول : Q
. (Kg) مجموع كتل الأنویة بعد التفاعل : m f
القوى الأربعة في الطبیعة :
1 – قوة التجاذب المادي : ھي القوة التي تضمن بقاء الكواكب في مداراتھا وتشد الأجسام للأرض .
2 – القوة الكھرومغناطیسیة : ھي القوة التي تشد الإلكترون إلى جوار النواة ، وھي المسؤولة عن الخصائص
الكیمیائیة والفیزیائیة للمادة .
3 – القوة النوویة الشدیدة : ھي القوة التي تمسك مكونات النواة .
4 – القوة النوویة الضعیفة : ھي القوة التي تسبب تفكیك النواة ( الأنویة المشعّة) .
Q = (mi – m f) c2
1n
0
1n
0
1n
0
1n
0
1n
0
اندماج
2
1H
42
He
3
1H
1
0 n
1 تركیب النواة : -1
النیوكلونات ) وھي مجموع البروتونات والنیوترونات: ) A تتكون نواة الذرة من :النویات
.+ e یحمل كل منھا شحنة عنصریة :( Z ) أ البروتونات
متعادلة كھربائیا . :( N ) ب النیوترونات
A = Z + N : یعطى بالعلاقة (A) ملاحظة : عدد النویات أوالعدد الكتلي
عدد البروتونات أو العدد الذري أو عدد الشحنة . : Z
عدد النیوترونات . : N
X : نرمز لنواة الذرة ب A
رمز العنصر الكیمیائي . X حیث Z
یمیّزان نواة الذرة . ( A , Z ) - العددین
2 النظائر: -1
. isotopes الأنویة التي تحتوي على نفس العدد من البروتونات وأعداد مختلفة من النیوترونات تسمى نظائر
أمثلة :
نظائرالھیدروجین نظائرالكربون
H 11
14C 99,985%
6
2H
1 13C دوتیریوم % 0,015
6
3H
1 12C 10- تریتیوم % 4
6
ج : بعض الجسیمات وممیزاتھا التي یجب معرفتھا :
الإسم الرمز عدد النویات رقم الشحنة الرمز
1P 1 1 P بروتون
1
1n 0 1 n نیوترون
0
4 He 2 4 α أو نواة ھیلیوم ( α ) جسیم
2
0 e -1 0 e - إلكترون
-1
e+ بوزیترون
e +1 0 0
+1
0 γ 0 0 γ فوتون
0
La radioactivité : 2 النشاط الإشعاعي
أ تعريف : النشاط الإشعاعي ظاهرة تفكك نووي طبيعي يكتسي الطابع العشوائي والتلقائي والحتمي
إلى نواة متولدة أكثر ( X أي غير قابل للمراقبة(غير مرتقب في الزمن ) لنواة غير مستقرة ( النواة الأب
. γ مع انبعاث جسيمات مشحونة أو إشعاع كهرومغناطيسي ( Y إستقرارا ( النواة الإبن
ب التعبيرعن التفاعل النووي :نعبر عن التفاعل النووي بمعادلة نووية كما يلي:
4
A1 A2 A3 A4
Z1 1 Z2 2 Z3 3 Z 4 X+ X® X+ X
المجال الأول : التطورات الرتیبة
Transformations Nucléaires الوحدة 02 : التحولات النوویة
Prof - Zegrir Derradji
PDF créé avec la version d'essai pdfFactory www.fineprint.fr
في التفاعلات النووية تتحقق قوانين الإنحفاظ التالية :
A1+ A2 = A3 + A انحفاظ العدد الإجمالي للنكليونات : 4
Z 1+ Z 2 = Z 3 + Z انحفاظ الشحنة الكهربائية 4
مثال :
ج أنواع النشاط الإشعاعي: يوجد أربعة أنواع من التفككات العفوية
النشاط الإشعاعي من نوع طبيعة الجسيمات المنبعثة معادلة التفكك
4 He نواة هيليوم α
2 4 He
2 ® - +
- X A Y
Z
A
Z
4
2
b - 0 e إلكترون
-1
0e
-1 1 p +
1 1n ®
0
X A Y e
Z
A
Z
0
+1 -1 ® +
بوزيتون b + 0e
+1
0e
+1 1n +
0 1 p ®
1 X Y e A
Z
A
Z
0
-1 +1 ® +
γ
في هذا التحول لا يتغير رقم الكتلة
إلا أن Z ولا عدد الشحنة A
الطاقة الكامنة للنواة تتناقص
وذلك بأن ينتقل نوكليون من
مستوى طاقة معين إلى مستوى
طاقة أدنى مؤديا إلى تحرر كمية
من الطاقة على شكل أشعة جاما.
0 γ
0 X ® AX +
Z
A
Z
*
نواة مثارة
د قانون التناقص في النشاط الإشعاعي:
المعادلة التفاضلية للتطور
نواة غیر متفككة . N على ( t ) لتكن عینة من مادة مشعة تحتوي: في اللحظة
نواة غیر متفككة . ( N + d N ) على ( t + d t ) في اللحظة
N - ( N + d N ) = - d N : یكون عدد النویات المتفككة ھو ( t + d t ) و ( t ) وبین اللحظتین
یتناقص مع مرور الزمن . N لكون ( d N < سالبة ( 0 d N
- d N ~ d t
- d N ~ N Û d N = - l N d t Û λN 0
dt
dN + =
المعادلة ( 1) تفاضلیة من الرتبة الأولى تقبل حل أسي من الشكل :
( ) 0
N t = N e - l t
یدل القانون أن عدد النوى المشعة من عنصر معین یتناقص بشكل
أسي مع الزمن.
t = عدد الأنویة المشعة في اللحظة الإبتدائیة 0 : N0
s - : ثابت التفكك الإشعاعي یمیز النواة وحد تھ 1 l
ثابت الزمن
l
. t = 1
N= f ( t ) * منحني تناقص النشاط الإشعاعي
Soddy قانون
PDF créé avec la version d'essai pdfFactory www.fineprint.fr
ھو المدة الزمنیة اللازمة :( t1 / نصف العمر ( 2
لتفكك نصف العدد الأصلي من أنویة العنصر المشع .
t τln2 1/2 Û =
λ
t ln 2 1/2 مع =
λ
τ = 1
یمثل متوسط عدد التفككات خلال ثانیة . A نشاط منبع مشع : نشاط منبع مشع
Δt
ΔN = A= -
dt
dN = Û A(t) = A0 e - l t
1 تفكك خلال ثانیة . = Bq بوحدة تسمى : بیكرال حیث 1 A ویعبر عن نشاط منبع مشع
والتأريخ بالنشاط الإشعاعي :
1 / 2
0
t ln A ( t )
ln2 A a n s t
æ ö
= - ç ÷
è ø
التكافؤ كتلة – طاقة: .I
تملك طاقة تسمى طاقة الكتلة تعطى بالعلاقة : m فرضیة أنشتاین : كل جملة في حالة السكون كتلتھا
( J ) الطاقة بالجول E
( Kg ) الكتلة ب m E= mc2
یوجد تكافؤ بین الكتلة والطاقة . C= 3,0.108 m / s سرعة الضوء في الفراغ C
وحدة الكتل الذرية :
تعرف كما یلي : ( u- m- a) 1 وحدة الكتل الذریة
3
1 1 12 10 1.66 10 27
12 A
u Kg
N
-
´ -
= ´ = ´ = ( )
12
1 12
6m C
1 وحدات الطاقة eV= 1.60.10-19j 10-13 j´1MeV=1.60 1.u = 931,5 MeV / c2
النقص الكتلي :
ھي الطاقة التي یجب إعطاؤھا للنواة في حالة السكون لفصل النویات El ( طاقة ارتباط النواة ( طاقة التماسك
عن بعضھا في حالة السكون .
كتلة النواة تكون دوما أقل من مجموع كتل نوياتها وهي معزولة وساكنة.
واد الإستقرار
لمعرفة نوع التفكك ( Z , N. ) المخطط
N = Z
Z
N
أنوية
مستقرة
أنوية تشع
b أنوية تشع –
b+
أنوية تشع a
Segrè مخطط
10 20
5
100
155
PDF créé avec la version d'essai pdfFactory www.fineprint.fr
X A من أجل النواة
Z تحسب بالعلاقة التالیة : El طاقة التماسك
كتلة البروتون mp
كتلة النیوترون . mn El = [ Zm p+ (A – Z )mn- mx]C2
كتلة النواة . mx
طاقة الترابط لكل نویة :ھي حاصل قسمة طاقة الترابط النووي عل العدد الكتلي للنواة :
A
EE= l
تكون النواة أكثر إستقرارا كلما كانت طاقة الربط لكل نویة لھا كبیرة .
238U
92 56Fe
26 7 Li
3 6 Li
3 4He
2 3He
2 3H
1 2H
1 النواة
El (MeV) 2,30 8,49 6,66 28,28 32,10 38,85 492,24 1801,66
(MeV) 1,15 2,83 2,22 7,07 5,35 5,55 8,79 7,57
A
El
منحنى أستون : یمثل عكس طاقة الربط لكل نویة (
A
Eبدلالة العدد الكتلي : (- l
8,7 MeV 50 : نلاحظ على منحني أستون نھایة صغرى توافق طاقة ارتباط لكل نوكلیون قدرھا < A < 75
8,7 . ھذه MeV الأنویة المحصورة في ھذا المجال تملك طاقة تماسك لكل نوكلیون قیمتھا المتوسطة حوالي
. الأنویة ھي الأكثر استقرار من بینھا النحاس 63 والحدید 56
ھذا المجال یوافق الأنویة الثقیلة ، وھي أنویة قلیلة الاستقرار ، A البیان یتصاعد ببطء عندما تزداد قیم : A > 100
8 MeV> )
A
E( l
8 MeV> 1 : الأنویة في ھذا المجال غیر مستقرة (أنویة خفیفة) لأن < A < 20
A
E. l
انشطار
اندماج
التفاعلات النوویة المفتعلة :
أ الأنشطار النووي : الأنشطار ھو تفاعل نووي یحدث عند قذف نواة ثقیلة بنیوترون فیحولھا إلى
نواتین خفیفتین مع تحریر طاقة ونیوترونات مثال :
ب الأندماج النووي : ھو تفاعل نووي یحدث بأن تتحد نواتان خفیفتان أثناء التصادم لتشكیل نواة
ثقیلة , یحدث ھذا التفاعل في درجات حرارة عالیة .ویحرر طاقة كبیرة
الطاقة المتحررة خلال تفاعل نووي :
ھذه الطاقة تساوي إلى الضیاع في طاقة الكتلة , نعبر عن الحصیلة الطاقویة خلال تفاعل نووي بالعلاقة
(Kg) مجموع كتل الأنویة قبل التفاعل : mi . الطاقة المتحررة بالجول : Q
. (Kg) مجموع كتل الأنویة بعد التفاعل : m f
القوى الأربعة في الطبیعة :
1 – قوة التجاذب المادي : ھي القوة التي تضمن بقاء الكواكب في مداراتھا وتشد الأجسام للأرض .
2 – القوة الكھرومغناطیسیة : ھي القوة التي تشد الإلكترون إلى جوار النواة ، وھي المسؤولة عن الخصائص
الكیمیائیة والفیزیائیة للمادة .
3 – القوة النوویة الشدیدة : ھي القوة التي تمسك مكونات النواة .
4 – القوة النوویة الضعیفة : ھي القوة التي تسبب تفكیك النواة ( الأنویة المشعّة) .
Q = (mi – m f) c2
1n
0
1n
0
1n
0
1n
0
1n
0
اندماج
2
1H
42
He
3
1H
1
0 n