يتكون كل شيء في بيئتنا من عناصر أو أنواع مختلفة من الذرات، على الرغم من أن هذه الذرات صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها، فإن كل شيء في الكون يتكون في النهاية من هذه الجسيمات الصغيرة، وعلى الرغم من هذه المواد والاشياء قد تبدو مستقرة تمامًا، إلا أن بعض العناصر تطلق الطاقة وتتحلل إلى عناصر جديدة بمرور الوقت، وفي هذه المقالة سنوضح لك ما هي العناصر المشعة.
ما هي العناصر المشعة
العناصر المشعة هي عناصر غير مستقرة، تتحلل في النهاية إلى عدد من العناصر للوصول إلى حالة الاستقرار، ويحدث ذلك من خلال إطلاق الطاقة، فعند حدوث عدم التوازن في البروتونات والنيوترونات في الذرة، فإن العنصر يتحول إلى نظير.
العناصر المشعة تحدث بشكل طبيعي وبشرية المنشأ، ويمكن العثور عليها في جميع أنحاء الغلاف الأرضي، يهيمن على المواد المشعة التي تحدث بشكل طبيعي أعضاء من سلاسل اضمحلال اليورانيوم والثوريوم، بما في ذلك الراديوم والرادون.
غالبًا ما تتولد النفايات التي تحتوي على مستويات مرتفعة من هذه الأنشطة عن طريق الأنشطة البشرية، مثل التعدين وطحن خام اليورانيوم وحرق الفحم ومعالجة المياه.
تشتمل النويدات المشعة البشرية المنشأ على عناصر ما بعد اليورانيوم، ومنتجات الانشطار التي تنتجها التفاعلات النووية. ويتم إطلاقها في البيئة أثناء إنتاج الأسلحة النووية واختبارها وعند وقوع حوادث محطات الطاقة.
اقرأ أيضا: ما هو الزئبق ومن أين يستخرج
قائمة العناصر المشعة ونظائرها الأكثر استقرارًا
اليورانيوم
اليورانيوم عنصر مشع موجود في التربة والمياه والصخور والنباتات والغذاء، الراديوم والرادون عنصران يتحللان أو يتحللان ببطء من اليورانيوم.
عنصر الراديوم المشع
عنصر الراديوم المشع هو معدن مشع يمكن العثور عليه في التربة والمياه والصخور والنباتات والطعام بمستويات متفاوتة عبر فيرمونت والأرض بأكملها.
الرادون
الرادون هو غاز مشع عديم اللون والرائحة والطعم، ينتج الرادون عن طريق اضمحلال اليورانيوم، وهو عنصر مشع طبيعي موجود في قشرة الأرض، يتحلل اليورانيوم إلى الراديوم، والذي يتحلل بعد ذلك إلى غاز الرادون على مدى مليارات السنين.
ما هو أكثر عنصر مشع
يعتبر االبولونيوم أكثر العناصر إشعاعا، وهو مادة مشعة تحدث بشكل طبيعي في قشرة الأرض عند مستويات منخفضة جدًا.
يعتبر البولونيوم Po210 هو نتاج التحلل الإشعاعي لليورانيوم 238، والذي يتحلل إلى الرادون 222 ثم البولونيوم.
يبلغ عمر النصف البولونيوم 210 138 يومًا، ينبعث Po210 جسيمات ألفا، والتي تحمل كميات كبيرة من الطاقة التي يمكن أن تتلف أو تدمر المادة الوراثية في الخلايا داخل الجسم.
يوجد Po210 بشكل طبيعي في التربة بتركيزات منخفضة جدًا لا تضر بالإنسان أو الحيوانات، يمكن أن ينبعث في الغلاف الجوي لأنه ناتج عن اضمحلال غاز الرادون، أو أثناء إنتاج الفوسفور، ولكن بكميات صغيرة جدًا بشكل عام.
تم العثور على البولونيوم في مصادر المياه الجوفية بكميات متفاوتة في جميع أنحاء العالم، ويأتي في المياه الجوفية من التركيب الجيولوجي حول طبقة المياه الجوفية الجوفية.
أنواع الاضمحلال الإشعاعي
تحلل ألفا
في اضمحلال ألفا، تقذف النواة جسيم ألفا، وهو أساسًا نواة هيليوم (بروتونان واثنان من النيوترون)، مما يقلل من العدد الذري للأصل بمقدار اثنين وعدد الكتلة بمقدار أربعة.
تحلل بيتا
في اضمحلال بيتا، يتم إخراج تيار من الإلكترونات، يسمى جسيمات بيتا، ويتم تحويل النيوترون الموجود في النواة إلى بروتون، العدد الكتلي للنواة الجديدة هو نفسه، لكن العدد الذري يزيد بمقدار واحد.
تحلل جاما
في اضمحلال جاما، تطلق النواة الذرية طاقة زائدة على شكل فوتونات عالية الطاقة (إشعاع كهرومغناطيسي)، يظل العدد الذري والعدد الكتلي كما هو، لكن النواة الناتجة تفترض حالة طاقة أكثر استقرارًا.
اقرأ أيضا: أنواع الأحجار الكريمة
العناصر المشعة مقابل العناصر المستقرة
النظير المشع هو الذي يخضع للاضمحلال الإشعاعي، مصطلح “مستقر” ينطبق على العناصر التي لا تتفكك على مدى فترة طويلة من الزمن.
وهذا يعني أن النظائر المستقرة تشمل تلك التي لا تنكسر أبدًا، مثل البروتيوم (الذي يتكون من بروتون واحد، لذلك لم يتبق شيء ليخسره)، والنظائر المشعة، مثل التيلوريوم 128، التي يبلغ عمر نصفها 7.7 × 10 24 عامًا، وتسمى النظائر المشعة ذات نصف العمر القصير بالنظائر المشعة غير المستقرة.
تحتوي بعض النظائر المستقرة على نيوترونات أكثر من البروتونات، قد تفترض أن النواة ذات التكوين المستقر سيكون لها نفس عدد البروتونات مثل النيوترونات، بالنسبة للعديد من العناصر الأخف، هذا صحيح، على سبيل المثال، يوجد الكربون بشكل شائع في ثلاثة تكوينات من البروتونات والنيوترونات تسمى النظائر.
لا يتغير عدد البروتونات، لأن هذا يحدد العنصر، ولكن عدد النيوترونات يتغير: يحتوي الكربون 12 على ستة بروتونات وستة نيوترونات وهو مستقر.
يحتوي الكربون 13 أيضًا على ستة بروتونات، ولكنه يحتوي على سبعة نيوترونات، الكربون 13 مستقر أيضًا، ومع ذلك فإن الكربون 14، بستة بروتونات وثمانية نيوترونات، غير مستقر أو مشع. إن عدد النيوترونات لنواة الكربون 14 مرتفع جدًا بحيث لا تستطيع القوة الجاذبة القوية أن تبقيها متماسكة إلى أجل غير مسمى.
ولكن، مع الانتقال إلى الذرات التي تحتوي على المزيد من البروتونات، تزداد استقرار النظائر مع وجود فائض من النيوترونات، هذا لأن النوكليونات (البروتونات والنيوترونات) ليست ثابتة في مكانها في النواة، ولكنها تتحرك، والبروتونات تتنافر لأنها تحمل شحنة كهربائية موجبة، تعمل نيوترونات هذه النواة الأكبر على عزل البروتونات عن تأثيرات بعضها البعض.
من أين تأتي العناصر المشعة
تتشكل العناصر المشعة بشكل طبيعي نتيجة للانشطار النووي وعن طريق التوليف المتعمد في المفاعلات النووية أو مسرعات الجسيمات.
- العناصر المشعة الطبيعية : قد تبقى النظائر المشعة الطبيعية من التركيب النووي في النجوم وانفجارات المستعرات الأعظمية، عادةً ما يكون لهذه النظائر المشعة البدائية نصف عمر طويل بحيث تكون مستقرة لجميع الأغراض العملية، ولكن عندما تتحلل فإنها تشكل ما يسمى بالعناصر المشعة الثانوية.
على سبيل المثال، يمكن أن تتحلل النظائر الأولية الثوريوم 232 واليورانيوم 238 واليورانيوم 235 لتكوين نويدات مشعة ثانوية من الراديوم والبولونيوم.
الكربون 14 هو مثال للنظير الكوني، يتكون هذا العنصر المشع باستمرار في الغلاف الجوي بسبب الإشعاع الكوني. - الانشطار النووي: ينتج الانشطار النووي من محطات الطاقة النووية والأسلحة النووية الحرارية نظائر مشعة تسمى نواتج الانشطار، بالإضافة إلى ذلك، ينتج عن تشعيع الهياكل المحيطة والوقود النووي نظائر تسمى نواتج التنشيط. قد ينتج عن ذلك مجموعة واسعة من العناصر المشعة، وهذا جزء من سبب صعوبة التعامل مع الغبار النووي والنفايات النووية.
- اصطناعي: لم يتم العثور على أحدث عنصر في الجدول الدوري في الطبيعة، يتم إنتاج هذه العناصر المشعة في المفاعلات والمسرعات النووية.
هناك استراتيجيات مختلفة تستخدم لتشكيل عناصر جديدة، في بعض الأحيان يتم وضع العناصر داخل مفاعل نووي، حيث تتفاعل النيوترونات من التفاعل مع العينة لتشكيل المنتجات المرغوبة. إيريديوم 192 هو مثال لنظير مشع تم تحضيره بهذه الطريقة.
المراجع
مصدر1
مصدر2
مصدر3
