saeed-d
08-11-2008, 19:53
هدف از مطالعه ي شيمي هسته اي فراگيري اصول ساختمان هسته اتم و بررسي کاربرد راديو ايزوتوپ ها در شيمي مي باشد.
راديو اکتيويته:نشر اشعه ها و تابش هايي نظير α ٬ β٬ ץ از يک هسته است. براي اولين بار اين بحث توسط دانشمندي به نام بکرل در سال ١٨٩٦ کشف شد.او روي ترکيبات اورانيم کار مي کرد اين ترکيبات تابش از خود نشر مي کنند و مي توانند از مواد عبور کنند و روي فيلم عکاسي تاثير بگذارند. دانشمنداني مثل پير کوري و ماري کوري به اين نتيجه رسيدند که تابش هايي از نمک اورانيم به دست آمده حاصل فرايندهاي هسته اي است و اين فرايندها ويژگي هسته اتم است و ارتباطي به حالت شيميايي يا فيزيکي آن ندارد.
دانش هسته اي : علم مطالعه ي خواص و تغيير در هسته هاي اتمي است. نقطه ي آغازين اين دانش کشف بکرل است. پير کوري و مادام کوري نيز توانستند راديم را جدا کنند. دانش هسته اي از دو جنبه بحث مي شود بحث تﺋوريک و کاربردي ،کاربردي مثل بحث انرژي ٬تشخيص و درمان پزشکي وبحث جنگي و اما حوادث در راکتورهاي اتمي و تاثير تشعشعات راديواکتيويته بر روي انسان و موجودات بحث مفيد بودن دانش هسته اي را زير سوال مي برد.
انواع تابش ها : نوکلئون به هسته که داراي ذرات بنیادی است گفته می شود. منظور از نوکلﺌوﺋید اتم می باشد. تابش α : هسته+ ² He (هلیم دو بار مثبت ) تابش α است . فرم کلی واکنش پرتوزا :A..........>E+X+B. A:نوکلوئید مادر ٬ B: نوکلوئید دختر ٬ X: انواع تابش ها یا ذرات نشر شده ٬ E : انرژی . تمام تابش هایی که بحث می کنیم قدرت نفوذ در ماده را دارند اما این قدرت برای هر کدام متفاوت است. قدرت نفوذ در α کم است چون سنگین تر و درشتر است اما در همان حدی که نفوذ می کند یون ایجاد می کند. چون ذره ی+² Hе دارای بار مثبت است توسط میدان های الکتریکی و مغناطیسی می تواند منحرف شود.
معادله هسته ای :
در یک معادله هسته ای دانش هسته ای را در یک فرم کوتاه نشان می دهیم. Po..........> He +Q+ Pb (پلونیم) ٬ Q:انرژی٬ نشر α باعث می شود نسبت نوترون به پروتون افزایش یابد.واحد جرم اتم amuمی باشد که برابر با ٥∕٩٣١ مگا الکترون ولت است. تمام ذرات α و همین طور پرتو ץ انرژی خاصی دارند اما همه ی ذرات β دارای انرژی یکسانی نیستند.
تابش β : الکترون ( نگاترون ) که جرم بسیار کمی دارد. مثال: P .........> β+S قدرت نفوذ تابش β از ذره ی α بیشتر است. نشر β همراه با نشر ذره ی دیگری به نام آنتی نوترینو ט است که در واقع انرزی ذرات β بین این دو توزیع می شود. دو دلیل عمده ی نشر دو ذره به طور همزمان : ١ ) بقای انرژی از انجا که توزیع پیوسته برای انرژی داریم و بیشتر ذرات ß ٤٠٪ انرژی ماکسیمم β هستند پس بایستی ذره ی دیگری هم در سیستم وجود داشته باشدکه آن هم انرژی متغیری را حمل کند. ٢ ) دلیل اسپینی مقدار عدد کوانتومی اسپین برای پروتون ٬ نوترون و الکترون ٢/١ است . در تبدیل نوترون به پروتون n...........> ט+β+P در اینجا اسپین دو طرف باید ثابت باشد در طرف چپ اسپین ٢/١ و در طرف راست پروتون اسپین ٢/١و β هم اسپین ٢/١ پس باید ذره ی دیگری نیز وجود داشته باشد که اسپین ٢/١- داشته باشد که این همان آنتی نوترینو (ט) است.
تابش ץ : معمولا نشر اشعه ی گاما بعد از نشر الفا و بتا توسط یک نوکلﺋوﺋید رادیواکتیو ساطع می شود.علت: در یک تجزیه ی رادیواکتیو ، هسته ای که حاصل می شود از نظر انرژی در یک حالت تهییجی قرار دارد در این صورت وقتی می خواهد به حالت پایه برگردد این حالت همراه با نشر اشعه ی گاما است. تابش های گاما جزو تابش های الکترومغناطیسی هستند و ذره نیستند. دارای طول موج بسیار کوتاه و انرژی زیاد هستند و قدرت نفوذ آنها در ماده بسیار زیاد می باشد. نوکلﺋون ها (ذرات بنیادی ) در هسته در سطوح انرژی مستقل یا مجزایی قرار دارندبرای آنها حالت پایه و حالت برانگیخته وجود داردانها می توانند انرژی جذب کنند و به مدارهای بالاتر بروند که در آنجا کم ثبات هستند که این حالت را با m نشان می دهند.
خواص تابش های رادیواکتیو: چرا برخی هسته ها رادیواکتیواند و برخی نیستند ؟اگر تعداد نوترون ها به طور نسبی بیشتر باشد هسته رادیواکتیو است.
تغییر شیمیایی : برای یک واکنش شیمیایی 0 > ΔG از لحاظ تر مو دینامیکی خود بخودی است علاوه بر این در یک واکنش رادیو اکتیو تغییر انرژی مهم است یعنی 0 > ΔE و 0 > ΔM که این ها باعث خودبخودی شدن تجزیه رادیو اکتیو است .
واکنش های هسته ای :ما می توانیم در برخی موارد خودمان باعث ایجاد واکنش هسته ای شویم که به آن واکنش های هسته ای القایی یا مصنوعی یا دگردیسی های هسته ای می گویند که در اثر برخورد یک ذره به هسته ایجاد می شود.واکنش هسته ای خود به خودی : U...........> He+Th ، ( اعداد جرمی :٢٣٨ : U -٢٣٤ :Th – ٤ :He )
واکنش هسته ای مصنوعی: n+N........> H+C در اینجا n نوترون حرارتی است.در مثالی دیگر α+N...........> O+Pدر این واکنش اکسیژن با عدد جرمی ١٧ می باشد.فرم کلی واکنش طبق قرارداد به صورت o (P ̦٫ α ) N نوشته می شود ، o : هسته ی محصول ،P :ذره ی نشر شده، α : ذره ی برخورد کننده ، N : هسته ی هدف می باشد.
مقایسه ی بین واکنش های شیمیایی با واکنش های هسته ای : در واکنش های شیمیایی تغییرات در خارج از هسته صورت می گیرداتم ها به وسیله ی شکسته شدن وتشکیل پیوندها تجدید ارایش می کنند تنها الکترون های اوربیتالی درگیرند انرژی آزاد شده مقادیر نسبتا کمی دارد سرعت واکنش ها به وسیله ی شرایط تجربی تحت تاثیر قرار می گیرند و واکنش های معمول هستنددر حالی که در واکنش های هسته ای تغییرات در هسته صورت می گیرد نوکلﺋونها تجدید آرایش کرده و به هسته ی دیگری تبدیل می شوند پروتون ها نوترون ها و دیگر ذرات بنیادی درگیرند انرژی آزاد شده دارای مقادیر عظیم هستند سرعت واکنش ها به طور طبیعی تحت تاثیر شرایط تجربی نظیر دما فشار و یا کاتالیزور قرار نمی گیرند و واکنش های نادری هستند.
راديو اکتيويته:نشر اشعه ها و تابش هايي نظير α ٬ β٬ ץ از يک هسته است. براي اولين بار اين بحث توسط دانشمندي به نام بکرل در سال ١٨٩٦ کشف شد.او روي ترکيبات اورانيم کار مي کرد اين ترکيبات تابش از خود نشر مي کنند و مي توانند از مواد عبور کنند و روي فيلم عکاسي تاثير بگذارند. دانشمنداني مثل پير کوري و ماري کوري به اين نتيجه رسيدند که تابش هايي از نمک اورانيم به دست آمده حاصل فرايندهاي هسته اي است و اين فرايندها ويژگي هسته اتم است و ارتباطي به حالت شيميايي يا فيزيکي آن ندارد.
دانش هسته اي : علم مطالعه ي خواص و تغيير در هسته هاي اتمي است. نقطه ي آغازين اين دانش کشف بکرل است. پير کوري و مادام کوري نيز توانستند راديم را جدا کنند. دانش هسته اي از دو جنبه بحث مي شود بحث تﺋوريک و کاربردي ،کاربردي مثل بحث انرژي ٬تشخيص و درمان پزشکي وبحث جنگي و اما حوادث در راکتورهاي اتمي و تاثير تشعشعات راديواکتيويته بر روي انسان و موجودات بحث مفيد بودن دانش هسته اي را زير سوال مي برد.
انواع تابش ها : نوکلئون به هسته که داراي ذرات بنیادی است گفته می شود. منظور از نوکلﺌوﺋید اتم می باشد. تابش α : هسته+ ² He (هلیم دو بار مثبت ) تابش α است . فرم کلی واکنش پرتوزا :A..........>E+X+B. A:نوکلوئید مادر ٬ B: نوکلوئید دختر ٬ X: انواع تابش ها یا ذرات نشر شده ٬ E : انرژی . تمام تابش هایی که بحث می کنیم قدرت نفوذ در ماده را دارند اما این قدرت برای هر کدام متفاوت است. قدرت نفوذ در α کم است چون سنگین تر و درشتر است اما در همان حدی که نفوذ می کند یون ایجاد می کند. چون ذره ی+² Hе دارای بار مثبت است توسط میدان های الکتریکی و مغناطیسی می تواند منحرف شود.
معادله هسته ای :
در یک معادله هسته ای دانش هسته ای را در یک فرم کوتاه نشان می دهیم. Po..........> He +Q+ Pb (پلونیم) ٬ Q:انرژی٬ نشر α باعث می شود نسبت نوترون به پروتون افزایش یابد.واحد جرم اتم amuمی باشد که برابر با ٥∕٩٣١ مگا الکترون ولت است. تمام ذرات α و همین طور پرتو ץ انرژی خاصی دارند اما همه ی ذرات β دارای انرژی یکسانی نیستند.
تابش β : الکترون ( نگاترون ) که جرم بسیار کمی دارد. مثال: P .........> β+S قدرت نفوذ تابش β از ذره ی α بیشتر است. نشر β همراه با نشر ذره ی دیگری به نام آنتی نوترینو ט است که در واقع انرزی ذرات β بین این دو توزیع می شود. دو دلیل عمده ی نشر دو ذره به طور همزمان : ١ ) بقای انرژی از انجا که توزیع پیوسته برای انرژی داریم و بیشتر ذرات ß ٤٠٪ انرژی ماکسیمم β هستند پس بایستی ذره ی دیگری هم در سیستم وجود داشته باشدکه آن هم انرژی متغیری را حمل کند. ٢ ) دلیل اسپینی مقدار عدد کوانتومی اسپین برای پروتون ٬ نوترون و الکترون ٢/١ است . در تبدیل نوترون به پروتون n...........> ט+β+P در اینجا اسپین دو طرف باید ثابت باشد در طرف چپ اسپین ٢/١ و در طرف راست پروتون اسپین ٢/١و β هم اسپین ٢/١ پس باید ذره ی دیگری نیز وجود داشته باشد که اسپین ٢/١- داشته باشد که این همان آنتی نوترینو (ט) است.
تابش ץ : معمولا نشر اشعه ی گاما بعد از نشر الفا و بتا توسط یک نوکلﺋوﺋید رادیواکتیو ساطع می شود.علت: در یک تجزیه ی رادیواکتیو ، هسته ای که حاصل می شود از نظر انرژی در یک حالت تهییجی قرار دارد در این صورت وقتی می خواهد به حالت پایه برگردد این حالت همراه با نشر اشعه ی گاما است. تابش های گاما جزو تابش های الکترومغناطیسی هستند و ذره نیستند. دارای طول موج بسیار کوتاه و انرژی زیاد هستند و قدرت نفوذ آنها در ماده بسیار زیاد می باشد. نوکلﺋون ها (ذرات بنیادی ) در هسته در سطوح انرژی مستقل یا مجزایی قرار دارندبرای آنها حالت پایه و حالت برانگیخته وجود داردانها می توانند انرژی جذب کنند و به مدارهای بالاتر بروند که در آنجا کم ثبات هستند که این حالت را با m نشان می دهند.
خواص تابش های رادیواکتیو: چرا برخی هسته ها رادیواکتیواند و برخی نیستند ؟اگر تعداد نوترون ها به طور نسبی بیشتر باشد هسته رادیواکتیو است.
تغییر شیمیایی : برای یک واکنش شیمیایی 0 > ΔG از لحاظ تر مو دینامیکی خود بخودی است علاوه بر این در یک واکنش رادیو اکتیو تغییر انرژی مهم است یعنی 0 > ΔE و 0 > ΔM که این ها باعث خودبخودی شدن تجزیه رادیو اکتیو است .
واکنش های هسته ای :ما می توانیم در برخی موارد خودمان باعث ایجاد واکنش هسته ای شویم که به آن واکنش های هسته ای القایی یا مصنوعی یا دگردیسی های هسته ای می گویند که در اثر برخورد یک ذره به هسته ایجاد می شود.واکنش هسته ای خود به خودی : U...........> He+Th ، ( اعداد جرمی :٢٣٨ : U -٢٣٤ :Th – ٤ :He )
واکنش هسته ای مصنوعی: n+N........> H+C در اینجا n نوترون حرارتی است.در مثالی دیگر α+N...........> O+Pدر این واکنش اکسیژن با عدد جرمی ١٧ می باشد.فرم کلی واکنش طبق قرارداد به صورت o (P ̦٫ α ) N نوشته می شود ، o : هسته ی محصول ،P :ذره ی نشر شده، α : ذره ی برخورد کننده ، N : هسته ی هدف می باشد.
مقایسه ی بین واکنش های شیمیایی با واکنش های هسته ای : در واکنش های شیمیایی تغییرات در خارج از هسته صورت می گیرداتم ها به وسیله ی شکسته شدن وتشکیل پیوندها تجدید ارایش می کنند تنها الکترون های اوربیتالی درگیرند انرژی آزاد شده مقادیر نسبتا کمی دارد سرعت واکنش ها به وسیله ی شرایط تجربی تحت تاثیر قرار می گیرند و واکنش های معمول هستنددر حالی که در واکنش های هسته ای تغییرات در هسته صورت می گیرد نوکلﺋونها تجدید آرایش کرده و به هسته ی دیگری تبدیل می شوند پروتون ها نوترون ها و دیگر ذرات بنیادی درگیرند انرژی آزاد شده دارای مقادیر عظیم هستند سرعت واکنش ها به طور طبیعی تحت تاثیر شرایط تجربی نظیر دما فشار و یا کاتالیزور قرار نمی گیرند و واکنش های نادری هستند.