خواص النواة (1)

موضوع: خواص النواة (1) الجمعة مارس 20, 2009 2:25 pm

خواص النواة (1)

تمهيد :

لقد قدّم العالم رذرفورد في العام 1911 من خلال تجربته الشهيرة الدليل على وجود النواة .
حيث قام باستخدام دقائق ألفا [ وهي جسيمات موجبة ] لقذف صفيحة رقيقة جداً من الذهب . وقد وجد أن معظم الجسيمات قد مرت دون انحراف من خلال ذرات الذهب وواصلت الحركة في خط مستقيم . أما البقية القليلة فقد ارتدت بشدة أو انحرفت بزاوية كبيرة . وقد قدّمت هذه النتائج النموذج الحديث للذرة والذي افترض وجود نواة ثقيلة موجبة الشحنة في مركز الذرة . والكترونات خفيفة نسبياً سالبة الشحنة تدور في مدارات حول النواة.

وتعود بدايات الفيزياء النووية إلى عام 1896 ، حيث قدّم العالم هنري بيكريل الدليل على النشاط الإشعاعي لعنصر اليورانيوم ، ثم توالت دراسات مختلفة لتعرف النواة وماهيتها ، وقد جعل العالم رذرفورد الإشعاعات غير المرئية الصادرة عن أحد العناصر تتحرك في مجال مغناطيس عمودي على الورقة إلى الداخل وقد وجد أن بعض الإشعاعات تمر دون انحراف (أشعة جاما ) ، وبعض هذه الإشعاعات انحرف إلى الأعلى (جسيمات ألفا µ) أما المجموعة الأخيرة فانحرفت إلى الأسفل (جسيمات بيتا b) .

وفي العام 1930 قام "بيث وبيكر" في ألمانيا بقذف العناصر الخفيفة مثل الليثيوم والبريليوم بجسيمات ألفا المنبعثة من البولونيوم ، حيث لاحظا نتيجة لذلك انبعاث اشعاع عالي النفاذية حيث تمكن من اختراق عدة سنتيمترات من الرصاص بسهولة . وقد اعتقدا أن هذا الإشعاع هو إشعاع جاما ، إلا أن العالم "شادويك" أجرى في العام 1933 سلسلة من التجارب أثبت فيها أن هذا الإشعاع عبارة عن جسيمات مادية غير مشحونة ، كتلة كل منها تقارب كتلة البروتون ، وأطلق على هذه الجسيمات اسم "النيوترونات".

بعد هذا الاكتشاف تم وضع نموذج النواة الحديث "البروتون – النيوترون" والذي يشير إلى أن النواة تتكون من بروتونات ونيوترونات . وقد أطلق على كل من البروتون والنيوترون اسم "نيوكليون" . كما أطلق على عدد البروتونات في النواة اسم "العدد الذري للعنصر" . أما عدد النيوكليونات في النواة فأطلق عليه اسم "العدد الكتلي للعنصر" .

وللتعبير عن أنوية العناصر ، يُستخدم نفس الرمز الذي يستخدمه الكيميائيون للتعبير عن ذرات العناصر ، ويكتب العدد الذري أسفل الرمز جهة اليسار ، و"العدد الكتلي" أعلى الرمز جهة اليسار أيضاً .

فالرمز
يدّل على نواة الهيدروجين التي عددها الذري = 1 ، وعددها الكتلي = 1 ،

أما الرمز فيدل على نواة الهيليوم التي عددها الذري = 2 ، وعددها الكتلي = 4 .

وحدة الكتل الذرية

نظراً لأن كتلة الجسيمات في الذرة صغيرة جداً ، لذلك فإنه يَصعب تقديرها بوحدة الكتل العيارية الدولية (كغ) ، ولذلك عمد العلماء إلى اختيار وحدة مناسبة لقياس كتل ذرات العناصر ، وسميت "وحدة الكتل الذرية" (a.m.u) (و.ك.ذ) .

ولكي نتمكن من معرفة مقدار و.ك.ذ بوحدة (كغ) فإن : الكتلة الذرية الجرامية لأي عنصر تحتوي على عدد من الذرات هو عدد أفوجادرو المساوي لـِ : 6.02 × 10 ²³ ذرة .

وبذلك يكون 12 غ من الكربون يحتوي على 6.02 × 10 ²³ ذرة

أما لحساب (و.ك.ذ) بالوحدات المكافئة من الطاقة .

من معادلة آينشتين ط = ك س² حيث ط : الطاقة المكافئة للكتلة

ك : كتلة الجسم (كغ)

س : سرعة الضوء

= 3 × 10 ⁸ م / ث

وبذلك تكون و.ك.ذ = 1.666 × 10^-27 × (3 × 10 ⁸)²

= 1.4994 × 10^-10 جول .

ولحسابها بوحدة "مليون الكترون فولت" نقسم على شحنة الإلكترون – ثم نضرب في 10^-6