Унвон: Намунаи саволҳои баҳсӣ оид ба пӯсидани радиоактивӣ
Таҷзияи радиоактивӣ равандест, ки дар он ядроҳои атомии ноустувор энергияро тавассути партоби радиатсия аз даст медиҳанд. Ин раванд метавонад унсурҳои нав ва устувортарро ба вуҷуд орад. Дар ин мақола якчанд мисолҳои мушкилоте, ки зуд-зуд дар дарсҳои физика вобаста ба таҷзияи радиоактивӣ дучор мешаванд, баррасӣ карда мешаванд.
Пендахулуан
Радиоактивӣ як падидаи табиист, ки Анри Беккерел соли 1896 кашф карда буд. Он баъдтар аз ҷониби ҷуфти машҳури илмӣ, Мари ва Пьер Кюри, минбаъд инкишоф дода шуд. Радиоактивӣ вақте рух медиҳад, ки ядрои атом зарраҳо ё радиатсияи электромагнитиро хориҷ мекунад ва ин унсурро ба унсури дигар табдил медиҳад. Ин раванд дар бисёр соҳаҳо, аз қабили тиб, энергетикаи ҳастаӣ ва бостоншиносӣ муҳим аст.
Асосҳои пӯсидани радиоактивӣ
Таҷзияи радиоактивӣ қонуни таҷзияи экспоненсиалиро риоя мекунад. Ҳар як унсури радиоактивӣ нимҳаёт дорад, ки ин вақтест, ки барои таҷзияи нисфи ядроҳо дар намуна лозим аст. Баъзе намудҳои таҷзияи радиоактивӣ таҷзияи алфа, бета ва гаммаро дар бар мегиранд.
1. Таназзули Алфа: Партоби зарраи алфа, ки аз ду протон ва ду нейтрон иборат аст, шумораи масса (A)-ро ба андозаи 4 ва шумораи атомии (Z)-ро ба андозаи 2 атоми аслӣ кам мекунад.
2. Таҷзияи бета: Дар таҷзияи бета, нейтрон дар ядро бо партоби зарраи бета (электрон ё позитрон) ба протон табдил меёбад. Шумораи масса бета боқӣ мемонад, аммо шумораи атомӣ ба андозаи 1 зиёд мешавад (бета минус) ё кам мешавад (бета плюс).
3. Радиатсияи гамма: Ин радиатсия як шакли энергияи электромагнитӣ аст, ки бе тағир додани шумораи масса ё протонҳо дар ядрои атомӣ озод мешавад.
Намунаҳои саволҳо ва муҳокима
Барои беҳтар фаҳмидани ин мафҳум, биёед ба баъзе мисолҳои вайроншавии радиоактивӣ назар андозем.
Намунаи саволи 1: Таназзули Алфа
Савол: Намунаи уран-238 аз таҷзияи алфа мегузарад. Реаксияи таҷзияро нависед ва унсурҳоеро, ки дар натиҷаи таҷзия ба вуҷуд омадаанд, муайян кунед.
Муҳокима:
Уран-238 (U-238) бо партофтани зарраҳои алфа аз таҷзияи алфа мегузарад. Реаксияи таҷзияи алфаро метавон чунин навишт:
\[ ^{238}_{92}U \rightarrow ^{234}_{90}Пҳ + ^{4}_{2}Ӯ \]
Уран-238 пас аз раҳо кардани зарраи алфа, ки аз ду протон ва ду нейтрон иборат аст, ба Торий-234 (Th-234) табдил меёбад. Шумораи масса 4 ва шумораи атомӣ 2 кам мешавад.
Намунаи саволи 2: Таназзули бета
Савол: Намунаи карбон-14 аз таҷзияи бета мегузарад. Реаксияи таҷзияро нависед ва унсурҳоеро, ки дар натиҷаи таҷзия ба вуҷуд омадаанд, муайян кунед.
Муҳокима:
Карбон-14 аз таҷзияи бета мегузарад, ки дар он нейтрон ба протон табдил меёбад ва электрон ва антинейтрино ҷудо мешавад. Реаксияи таҷзия чунин аст:
\[ ^{14}_{6}C \rightarrow ^{14}_{7}N + ^{0}_{-1}e + \overline{\nu}_e \]
Карбон-14 ба Нитроген-14 табдил меёбад. Шумораи масса бетағйир мемонад, аммо шумораи атомӣ аз сабаби тағйирёбии нейтронҳо ба протонҳо 1 зиёд мешавад.
Намунаи саволи 3: Нимҳаёт
Савол: Намунаи Radon-222 нимҳаёти 3.8 рӯз дорад. Агар мо бо намунаи 80 граммӣ оғоз кунем, пас аз 11.4 рӯз чӣ қадар масса боқӣ мемонад?
Муҳокима:
Давраи 11.4-рӯза се маротиба аз нимҳаёти Радон-222 зиёдтар аст (11.4 рӯз / 3.8 рӯз барои нимҳаёт = 3 нимҳаёт). Пас аз ҳар нимҳаёт, нисфи намуна таҷзия мешавад. Пас, мо ҳисобкунии зеринро анҷом медиҳем:
– Пас аз 3.8 рӯз, массаи боқимонда: \( \frac{80}{2} = 40 \) грамм.
– Пас аз 7.6 рӯз (2 x 3.8 рӯз), массаи боқимонда: \( \frac{40}{2} = 20 \) грамм.
– Пас аз 11.4 рӯз (3 x 3.8 рӯз), массаи боқимонда: \( \frac{20}{2} = 10 \) грамм.
Пас, пас аз 11.4 рӯз, 10 грамм Радон-222 боқӣ мемонад.
Намунаи саволи 4: Пастшавии комбинатсия
Савол: Дар занҷири таҷзия, Уран-238 тавассути якчанд марҳилаҳои таҷзия, аз ҷумла таҷзияи алфа ва бета, ба Сурб-206 табдил меёбад. Ҳисоб кунед, ки дар ин раванд чанд таҷзияи алфа ва бета рух медиҳад.
Муҳокима:
Раванд аз Уран-238 (рақами масса 238, рақами атомӣ 92) то Lead-206 (рақами масса 206, рақами атомӣ 82) оғоз меёбад. Барои муайян кардани шумораи таҷзияҳо, мо бояд фарқи байни рақами масса ва рақами атомиро пайдо кунем:
Тағйирёбии адади масса: 238 – 206 = 32 (Ҳар як таназзули алфа адади массаро ба 4 кам мекунад)
Шумораи таназзули алфа: 32 / 4 = 8
Тағйирёбии рақами атомӣ: 92 – 82 = 10 (Ҳар як таҷзияи алфа рақами атомиро ба 2 кам мекунад, дар ҳоле ки таҷзияи бета рақами атомиро ба 1 зиёд мекунад)
Мо медонем, ки 8 таҷзияи алфа вуҷуд дорад (ки шумораи атомиро ба 16 кам мекунад). Барои ба даст овардани камшавии умумии 10, 6 таҷзияи бета лозим аст (ки шумораи атомиро ба 6 зиёд мекунад).
Пас, дар табдили Уран-238 ба Сурб-206 8 таҷзияи алфа ва 6 таҷзияи бета мавҷуд аст.
Хулоса
Таҷзияи радиоактивӣ раванди муҳимест, ки нишон медиҳад, ки чӣ гуна унсурҳои ноустувор кӯшиш мекунанд, ки тавассути озод кардани энергия устувор шаванд. Фаҳмидани мафҳумҳои таҷзияи алфа, бета ва гамма, инчунин татбиқи нимҳаётҳо барои фаҳмидани ин падида муҳим аст. Масъалаи мисолӣ дар боло нишон медиҳад, ки чӣ гуна ин мафҳумҳоро ба ҳисобҳои таҷзияи радиоактивӣ татбиқ кардан мумкин аст.
Бо омӯхтан ва дарки ин равандҳо, мо на танҳо дарки амиқтарро дар бораи табиати физикии коинот, балки татбиқи онҳоро дар технологияи муосир, ки дар соҳаҳои гуногун истифода мешаванд, низ ба даст меорем.
