حل درس النواة علوم للصف الثالث المتوسط الفصل الدراسي الثاني

حل درس النواة علوم للصف الثالث المتوسط الفصل الدراسي الثاني

النواة :

العدد الذري :

إن نموذج السحابة الإلكترونية نموذج معدل عن النموذج النووي للذرة . ولكن كيف تختلف نواة ذرة عنصر ما عن نواة ذرة عنصر آخر ؟ إن ذرات العناصر المختلفة تحوي أعداداً مختلفة من البروتونات . والعدد الذري لأي عنصر هو عدد البروتونات الموجودة في نواة ذلك العنصر . فذرة الهيدروجين مثلاً أصغر ذرات العناصر ؛ فهي تحتوي على بروتون واحد في نواتها ، ولذلك فإن العدد الذري للهيدروجين هو (1) . بينما عنصر اليورانيوم أثقل العناصر الموجودة في الطبيعة ، وتحتوي نواته على 92 بروتوناً . لذا فإن العدد الذري له 92 . وتتميز العناصر بعضها عن بعض بعدد بروتوناتها ؛ لأن عدد البروتونات لا يتغير إلا بتغير العنصر .

عدد النيوترونات : ذكرنا أن العدد الذري هو عدد البروتونات . ولكن ماذا عن عدد النيوترونات في نواة الذرة ؟
إن ذرات العنصر نفسه يمكن أن تختلف في أعداد النيوترونات في نواها ؛ فنجد أن معظم ذرات الكربون مثلاً تحوي ستة نيوترونات ، بينما يحوي بعضها الآخر سبعة أو ثمانية نيوترونات ، الذي يمثل ثلاثة أنواع من ذرات الكربون تسمى النظائر . والنظائر ذرات للعنصر نفسه ، ولكنها تحوي أعداداً مختلفة من النيوترونات . وتسمى نظائر الكربون (كربون -12 ، كربون -13 ، كربون -14) ؛ حيث تشير الأرقام (12 ، 13 ، 14) إلى مجموعة أعداد النيوترونات والبروتونات في نواة ذرة كل نظير ، والتي تشكل معظم كتلة ذرته .

العدد الكتلي :يمكن تعريف العدد الكتلي للنظير بأنه مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة . ويبين الجدول (1) عدد الجسيمات في كل نظير من نظائر الكربون .
ويمكن إيجاد عدد النيوترونات في كل نظير بطرح العدد الذري من العدد الكتلي . فعلى سبيل المثال : عدد النيوترونات في (كربون -14) =14-6 =8 نيوترونات .

القوة النووية الهائلة : عندما تريد ربط عدة أشياء معاً فماذا تستخدم ؟ قد تستخدم الأربطة مطاطية أو سلكاً أو شريطاً أو غراء . ولكن ترى ، ما الذي يربط البروتونات والنيوترونات معاً في النواة ؟ ستعتقد أن البروتونات الموجبة الشحنة يتنافر بعضها مع بعض كما تتنافر الأقطاب المتشابهة للمغناطيس . في الواقع إن هذا هو السلوك الصحيح الذي تفعله الأقطاب المتشابهة ، ومع ذلك فوجود البروتونات في الحيز نفسه مع النيوترونات تؤثر فيها قوة رابطة كبيرة تتغلب على قوى التنافر ، تدعى القوى النووية الهائلة . وهذه القوة تعمل على المحافظة على تماسك البروتونات عندما تكون متقاربة بعضها من بعض في نواة الذرة .

التحلل الإشعاعي :

إن الكثير من الذرات تكون مستقرة عندما يكون عدد البروتونات مساوياً لعدد النيوترونات في نواها . لذلك نجد أن نظير (الكربون -12) أكثر استقراراً من نظائر الكربون الأخرى ؛ لاحتوائه على 6 بروتونات و6 نيوترونات ، ونجد أن بعض الأنوية غير مستقرة لاحتوائها على نيوترونات أقل من البروتونات أو أكثر منها في بعض الأحيان ، وخصوصاً في العناصر الثقيلة ، ومنها اليورانيوم والبلوتونيوم ؛ حيث يحدث تنافر في نواها ، فتفقد بعض الجسيمات لكي تصل إلى حالة أكثر استقراراً . ويرافق ذلك تحرر للطاقة . وتعرف هذه العملية بالتحلل الإشعاعي . فعند خروج بروتونات من النواة يتغير العدد الذري ، ويتحول العنصر إلى عنصر آخر ، ويسمى هذا بالتحول . أي أن التحول هو تغير عنصر إلى عنصر آخر عن طريق عملية التحلل الإشعاعي . 

فقدان جسيمات ألفا : يحدث التحول تقريباً في الكثير من منازلنا ، وأغلب المؤسسات والشركات التي تعمل في بلادنا . يبين الشكل 17 كاشف الدخان بوصفه تطبيقاً عملياً على ظاهرة التحلل الإشعاعي ؛ ويحتوي هذا الجهاز على عنصر الأميريسيوم الذي يدخل مرحلة التحول بإطلاق الطاقة وجسيمات ألفا التي تحتوي على بروتونين ونيوترونين . وتسمى الجسيمات والطاقة معاً الإشعاع النووي .
تمكن جسيمات ألفا في جهاز كشف الدخان - والتي تسير بسرعة كبيرة - الهواء من توصيل التيار الكهربائي ، وطالما كان التيار الكهربائي متدفقاً كان جهاز كشف الدخان صامتاً ، أما إذا دخل الدخان إلى الجهاز واخترق التيار الكهربائي ، فعندئذ ينطلق جهاز الإنذار .

تغيير هوية العنصر : عندما يقوم عنصر الأميريسيوم الذي عدده الذري 95 وعدد بروتوناته 95 أيضاً بتحرير جسيمات ألفا يفقد بروتونين فتتغير هويته إلى عنصر آخر هو النبتونيوم الذي عدده الذري 93 .