التحولات النووية: النشاط الإشعاعي والتفاعلات النووية (قوانين صودي وعلاقة آينشتاين E=mc²) مع تمارين بكالوريا محلولة — الثالثة ثانوي — المنهاج الجزائري

التحولات النووية: النشاط الإشعاعي والتفاعلات النووية

—— الثالثة ثانوي (بكالوريا) — العلوم الفيزيائية ——

الأهداف التعليمية:

• التعرف على أنواع النشاط الإشعاعي (α، β، γ)
• فهم قوانين التحولات النووية (قانونا صودي)
• إتقان كتابة معادلات التفاعلات النووية
• حساب الطاقة الناتجة عن التحولات النووية

1. مفهوم النشاط الإشعاعي (Radioactivité)

النشاط الإشعاعي هو ظاهرة تحول تلقائي لنواة غير مستقرة (نواة مشعة) إلى نواة أخرى أكثر استقراراً مع انبعاث جسيمات وإشعاعات.

2. أنواع الإشعاعات النووية:

• إشعاع α (ألفا): انبعاث نواة هيليوم (₂⁴He) — تنتقل في الهواء مسافة قصيرة، توقفها ورقة.
• إشعاع β⁻ (بيتا سالب): انبعاث إلكترون من النواة (تحول نيوترون إلى بروتون).
• إشعاع β⁺ (بيتا موجب): انبعاث بوزيترون من النواة (تحول بروتون إلى نيوترون).
• إشعاع γ (غاما): انبعاث أشعة كهرومغناطيسية عالية الطاقة (ترافق غالباً α وβ).

3. قوانين التحولات النووية (قانونا صودي):

قانون 1 (انحفاظ عدد النوكليونات A): مجموع الأعداد الكتلية قبل التحول = مجموعها بعد التحول.

قانون 2 (انحفاظ عدد الشحنات Z): مجموع الأعداد الذرية قبل التحول = مجموعها بعد التحول.

مثال: تحول اليورانيوم 238

₉₂²³⁸U → ₉₀²³⁴Th + ₂⁴He (إشعاع α)

التحقق: Z: 92 = 90 + 2 ✓ | A: 238 = 234 + 4 ✓

4. التفاعلات النووية الاصطناعية:

يمكن إحداث تحولات نووية بقصف الأنوية بجسيمات سريعة (بروتونات، نيوترونات، جسيمات ألفا).

مثال: ₇¹⁴N + ₂⁴He → ₈¹⁷O + ₁¹H (رذرفورد، 1919)

5. الطاقة النووية (علاقة آينشتاين):

E = Δm × c²

• Δm: نقص الكتلة (kg)
• c: سرعة الضوء (3×10⁸ m/s)
• E: الطاقة المحررة (J)

6. تطبيقات وأهمية:

• الطب: المعالجة الإشعاعية للأورام، التصوير الطبي (PET Scan)
• الطاقة: المحطات النووية لتوليد الكهرباء
• الصناعة: الكشف عن العيوب في المعادن، التعقيم
• الزراعة: إنتاج سلالات محسنة من المحاصيل

📝 تمرين بكالوريا محلول:

المعطيات: يتحول البولونيوم ₈₄²¹⁰Po إلى رصاص ₈₂²⁰⁶Pb بانبعاث جسيمات α.
1) اكتب معادلة هذا التحول.
2) احسب عدد جسيمات α المنبعثة.

الحل:

1) ₈₄²¹⁰Po → ₈₂²⁰⁶Pb + x × ₂⁴He

2) انحفاظ A: 210 = 206 + 4x → 4x = 4 → x = 1
انحفاظ Z: 84 = 82 + 2x → 2x = 2 → x = 1

إذن: ₈₄²¹⁰Po → ₈₂²⁰⁶Pb + ₂⁴He

📌 خلاصة:

التحولات النووية ظاهرة فيزيائية هامة لفهم بنية المادة والطاقة. يجب إتقان قانوني صودي لحل تمارين البكالوريا، وفهم علاقة آينشتاين E=mc² لحساب الطاقة النووية.

🔗 دروس مشابهة: الموجات الكهرومغناطيسية — التركيز المولي والكتلة المولية