• تعداد بازديد :
  • دوشنبه 1395/09/29
  • تاريخ :

تبدیل عناصر

هسته های اتمی عناصر پرتوزا ناپایدار هستند، یعنی با مرور زمان با گسیل ذرات آلفا و بتا و تبدیل به هسته های عناصر دیگر وا می پاشند.

تبدیل عناصر

در مطلب قبل با واكنش های هسته ایی تا حدودی آشنا شده اید، اکنون واکنش های هسته ای و تبدیل عناصر را مورد مطالعه قرار می دهیم.
شناختی كه می توان از طریق مطالعه واپاشی های هسته ای درباره هسته بدست آورد بسیار محدود است. زیرا فقط بعضی فرایندهای واپاشی در طبیعت صورت می گیرد، فقط بعضی ایزوتوپ ها در این فرایندها ساخته می شوند، فقط بعضی از حالت های هسته ای را می توان مطالعه كرد.
اما واكنش های هسته ای،روش قابل كنترلی برای مطالعه هر نمونه هسته ای، و انتخاب هر حالت برانگیخته در آن نمونه به شمار می آید.


روش های انجام واكنش های هسته ای:
تجزیه كامل تمامی هسته ها زمانی كه به وسیله یك ذره یا انرژی فوق العاده زیاد برخورد كند(یا ذره دیگری جذب كنند) معمولا نوترون است .
شكست هسته به دو هسته غیر مساوی توئم با انتشار پروتو ، نوترون، ذرات آلفا، اشعه گاما و واكنش های تركیب هسته ای كه تشكیل یك هسته سنگین تر در اثر تجدید ساختمان هسته عناصر سبك تر كه همراه با ازاد شدن مقادیر زیاد انرژی است، صورت می گیرد.


انرژی حاصل از واكنش های تركیب یا (همجوشی) 8 برابر بیشتر از انرژی هسته ای واكنش های شكست هسته ای است.
با تکامل وسایل رساندن ذرات باردار به انرزی های بالا، یعنی شتابدهنده ها مطالعه واکنش های هسته ای محرکی یافت. شناب دهنده ها باریکه های پر شدت ذرات باردار تولید می کنند و ذرات آنچنان شتاب می گیرند که انرژیشان می تواند از چندین برابر انرژی ذرات تابش پرتوزا تجاوز کند.

شتاب دهنده ها از سال 1932 آغاز شده است، هنگامی که دوگلاس کوکرافت همکار راترفورد و فیزیکدان ایرلندی ارنست توماس سینتون والتون دستگاهی برای به دست آوردن پروتون هایی با انرژی نیم میلیون الکترون ولت ساختند. از آن به بعد، صنعت شتاب دهنده ها خیلی تکامل پیدا کرد و شتاب دهنده های جدید قادرند انرژی صد میلیارد الکترون ولتی به ذرات بدهند.

معلوم شده است که پروتون ها، دوترون ها (هسته های هیدروژن سنگین)، هسته های هلیم و هسته های دیگر عناصر سنگینی که به طور مصنوعی شتاب داده می شوند قادرند مانند واکنش ذرات آلفا (گسیلی از ماده پرتوزا) با نیتروژن، که قبلا بررسی شد، موجب تقسیم شدن گوناگون آن شوند*.
الکترون های تند و فوتون های پرتو ایکس (که با شتاب دادن الکترون ها و رساندن آنها به شتاب تا10 MeV و انرژی های بالا به دست می آیند) نیز واکنش های هسته ای را باعث می شوند.
توجه داشته باشید که شکستن با فوتون ها به ویزه با الترون ها، اثرش کمتر از آن چیزی می باشد که ذرات سنگین (پروتون ها، دوترون ها و دیگر هسته های شتاب گرفته) موجب می شوند.

*واکنش های هسته ای ممکن است با هسته های سنگین تر از ذرات آلفا به وجود آورد، این به شرطی است که انرژی آنها برای فائق آمدن به دافعه الکتروستاتیکی کافی باشد. در حال حاضر، واکنش های هسته ای ناشی از یون های سنگین نسبیتی نظر پژوهشگران را به سوی خود جلب کرده است.

می دانید که واکنش های هسته ای گوناگون زیادی امروزه شناخته شده اند، کشف ذرات خنثی (غیر باردار) میان محصولات واکنش هسته ای از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. این ذرات جرمی معادل جرم پروتون (یعنی حدود amu1) دارند. خواص این ذرات به نام نوترون ها می باشد.

کشف واکنش های هسته ای اهمیت اساسی دارد زیرا برای اولین بار امکان تبدیل مصنوعی عناصر را فراهم آورد.

هر چند، در مراحل اولیه فقط مقدار ناچیزی ماده را می توانستند تبدیل کنند. برای این که تعداد ذرات تند تولید شده با شتاب دهنده ها یا مواد پرتوزا نسبتا کم است. به علاوه فقط بخش کوچکی از این ذرات در واکنش های هسته ای وارد می شوند.

تبدیل عناصر

مثال: از میان 105 تا 106 ذره آلفای شرکت کننده در بمبارانف فقط یکی از آنها موجب تبدیل هسته ای می شود.
کمی تعداد واکنش های هسته ای را می توان به آسانی توضیح داد. برای نفوذ به درون هسته اتمی، ذره باردار تابشی باید بر نیروهای دافعه عظیم الکتروستاتیکی فائق آید زیرا هم ذره و هم هسته بمباران شده دارای بار مثبت هستند.

به این دلیل، واکنش های هسته ای را تنها ذرات به مقدار کافی تند راه می اندازند که قادرند بر دافعه الکتروستاتیکی چیره شوند. اما ذرات تند متحرک در ماده انرژیشان را برای یونیدن و برانگیزش اتم ها صرف می کنند. خیلی زود به طور کامل کند می شوند، الکترون ها را می گیرند و به صورت اتم های خنثی در می آیند. با توجه به اندازه خیلی کوچک هسته ها، فقط تعداد کمی ذره قبل از از دست دادن انرزیشان با هسته برخورد می کنند. تنها چنین موارد نادری به شکسته شدن هسته می انجامد.
در واکنش های زنجیری تبدیل اتم ها به مقیاس زیاد رخ می دهد که اغلب با تبدیل مولکول ها در واکنش های شیمیایی قابل مقایسه می باشد.

مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان

UserName