دروس عامة

ما هي عملية التحول بين العناصر الكيميائية

ما هي عملية التحول بين العناصر الكيميائية

ما هي عملية التحول بين العناصر الكيميائية

ما هي عملية التحول بين العناصر الكيميائية

ما هي عملية التحول بين العناصر الكيميائية, توعرب
ما هي عملية التحول بين العناصر الكيميائية

ما هي عملية التحول بين العناصر الكيميائية

التحول هي تعتبر عملية تقوم فيها النواة بالتغيير من عدد البروتونات لإنتاج ذرة برقم ذري أخر مختلف كما يمكن تمثيل عملية التحويل من جانب تفاعل كيميائي إلى أنها أيضًا هي تحويل عنصر إلى آخر كما يمكن القيام به بصورة اصطناعية كما تحدث بصورة طبيعية أيضًا

على الرغم من أن عملية التحول من عنصر إلى آخر يعد هو الأساس في التحلل الإشعاعي الطبيعي ، إلا أنه من الجائز أيضًا تحويل عنصر إلى آخر بشكل مصطنع كما أن تحول عنصر إلى آخر وهي عملية التحويل وقد ظهر ما بين عامي 1921 و 1924 إجراء قد تم من خلال باتريك بلاكت وكانت التجارب حول فيها نظيرًا ثابتًا من النيتروجين إلى نظير مستقر للأكسجين

بسبب أن كل عنصر يشتمل على عدد مختلف ولكنه ثابت من حيث البروتونات في نواة الذرة فهو الرقم الذري ، فإن تحويل عنصر كيميائي إلى عنصر آخر فهو سيشتمل على تغيير هذا الرقم كما يتطلب مثل هذا التفاعل النووي طاقة أكثر بملايين المرات مما كان متاحًا عن طريق التفاعلات الكيميائية وبالتالي ، فإن الكيميائي كان يسعى لتحويل الرصاص إلى ذهب لم يكن قابلاً للتحقيق كيميائيًا.

قد تم إجراء أول تحويل صناعي من خلال اللورد رذرفورد في عام 1911 فقد قام بقصف جسيمات ألفا الموجودة على النيتروجين -14 لإنتاج الأكسجين -17 بالبروتونات وقد كانت كتابة العملية كالتالي:

ما هي عملية التحول بين العناصر الكيميائية, توعرب
ما هي عملية التحول بين العناصر الكيميائية 4

في العصر الحديث فقد وجد أن التحول من عنصر إلى آخر يتم بالفعل خلال عملية النشاط الإشعاعي الطبيعي كما أن يمكن يتم تحويل العناصر بصورة مصطنعة من خلال قصف العناصر بجزيئات أو أيونات مرتفعة السرعة باستعمال مسرع الجسيمات والتي تتضمن كل من التحولات الاصطناعية والطبيعية تغيير عدد البروتونات داخل نواة الذرة كما يتم إنشاء عناصر من خلال اليورانيوم بهذه الطريقة وحين يتم قصف النواة بالنيوترونات من كومة ذرية أو مفاعل نووي فأنه سيتم امتصاص جزء من النيوترونات ، مما يحدث عنه نواة غير مستقرة كما تصبح النواة بعد ذلك أكثر استقرارًا من خلال تحويل أحد نيوتروناتها إلى بروتون من خلال اضمحلال بيتا ، لتكون نواة العنصر الأثقل التالي داخل العملية

معادلات التحول الكيميائي

يمكن أن تتم موازنة المعادلات الكيميائية التحويلية من خلال استخدام قواعد بسيطة لذا يجب حفظ العدد الكتلي للمواد المتفاعلة والمنتجات في تغيير نووي فإذا كان هناك أكثر من مادة متفاعلة أو منتج واحد فيستلزم أن يبقى مجموع أعداد الكتلة كما هو من قبل التفاعل الكيميائي ومن بعده وهذا بالمثل يستلزم الحفاظ على الشحنة الكهربائية داخل أي عملية تحول.

كذلك ينتج عن التحويل انبعاث بعض الجسيمات التي قد تشتمل على طاقة أكثر أو أقل كما يمكن أن تظل هذه الجسيمات داخل العملية وهذا هو سبب اسم التحويلات أيضًا بالتفاعلات المتسلسلة وداخل بعض معادلات التحويل فقد يلتقط عنصر الإلكترون الخاص به ويخضع للتحويل إلى العنصر الجديد وأن هذا يسمى K-capture ومثال على هذا تحويل الروثينيوم إلى Tc بواسطة K-Capture.

كما يجب تذكر أن النوى المشعة غير المستقرة تشارك في التحول لتحويلها لنوى مستقرة حتى لا يتم تحلل النظائر المستقرة تلقائيًا كما أن طاقة الربط العالية في كل نواة تجعل النواة ذات استقرارًا أكبر كما أن النوى التي لها أعداد ذرية قليلة مع نسبة 1: 1 من النيوترون إلى البروتون تكون أيضًا مستقرة جدًا وفي العادة لا تشارك هذه النوى في التحول الطبيعي.

الفرق بين التحول الطبيعي والاصطناعي

التحول يعتبر التغيير في نواة الذرة ، مما يتسبب في تحويل عنصر كيميائي إلى عنصر كيميائي مختلف وهناك نوعان من التحويل: التحويل الطبيعي والاصطناعي كما يقوم الاختلاف الأساسي ما بين التحول الطبيعي والاصطناعي في أن التحول الطبيعي هو الاضمحلال الإشعاعي الذي تتم في قلب العناصر بينما التحويل الاصطناعي هو تحويل عنصر إلى عنصر آخر بشكل مصطنع.

علاوة على هذا، تحدث تفاعلات التحويل الطبيعي في العادة من خلال تفاعلات الاندماج ، بينما يحدث التحويل الاصطناعي في الأغلب من خلال تفاعلات الانشطار فإذن ، هذا فرق آخر بين التحول الطبيعي والاصطناعي إلى جانب ذلك ، تشمل التحويلات الطبيعية على مفاعل واحد وتفاعل تلقائي ، بينما يشتمل التحويل الاصطناعي عنصرًا كيميائيًا وجسيمًا لبداية تفاعل الانشطار وأن الجسيمات التي يمكن استخدامها لهذا الهدف هي جسيمات ألفا والديوترونات فعلى سبيل المثال ، التحويل الطبيعي هو التفاعل الأساسي الذي يتم في قلب العنصر وفي الوقت نفسه ، يمكن أن يحدث التحول الاصطناعي في الآلات الثقيلة التي تنتج كمية كبيرة من الطاقة

الأسباب التي تؤدي لعملية التحول

  • يشتمل التحويل على تغيير في نواة أو جوهر الذرة ، وبالتالي فهو تفاعل نووي فقد تنتج التحولات من الاضمحلال النووي للنظائر المشعة ، أو يمكن أن تتسبب في أسر النيوترونات ولا يشتمل أي منهما إلزامياً على تغيير داخل عنصر الذرة.
  • حين يتغير عدد البروتونات داخل الذرة ، تتحول الذرة لذرة عنصر آخر.
  • متاح أن يترك أسر النيوترون العدد الذري كما هو ، ولكنه يرفع بأستمرار عدد النكليونات كما أن هذا يغير رقم النظير ولكن التغيير ليس كيميائيًا ، لأن الذرة لا تزال كما هي.
  • يتم التحول الطبيعي داخل العناصر المشعة غير المستقرة ، والتي تتحلل لسلسلة من العناصر الأخرى حتى يتم تكوين عنصر مستقر وهكذا قد يتم تحول اليورانيوم 238 تلقائيًا إلى الرصاص 206 ، وهو مستقر

هل يتسبب اكتساب أو فقدان النيوترون في التحول

عم فأن في alpha و beta minus و beta plus decay كما يرتفع العدد الذري للنظير الأم أو ينقص نتيجة لفقدان أو اكتساب النيوترون كما أن التغيير في العدد الذري يغير هوية النظير الأصل إلى نظير ابنة له هوية مختلفة فالتحول يعتبر تحويل عنصر إلى آخر من خلال واحد أو سلسلة من التحلل النووي أو التفاعلات.

يحدث تحلل ألفا حين تصدر نواة غير مستقرة جسيم ألفا ، وهو مطابق لنواة الهليوم -4 ، التي تشتمل على نيوترونين واثنين من البروتونات كما أن هذا يقلل من العدد الكتلي بمقدار أربعة والعدد الذري بمقدار اثنين ولهذا نظرًا لقلة العدد الذري ، يتم تحويل النظير الأصل إلى نظير مختلف

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى