ما هي النظائر المشعة وما هي استخداماتها المختلفة

1 إجابة واحدة
موظف
الاقتصاد, جامعة دمشق (سوريا)

تتميّز العناصر في الطبيعة بنوعين من القيم العدد الذري Z (عدد البروتونات في النواة)، ورقم الكتلة A (العدد الإجمالي للبروتونات والنيوترونات في النواة)، تُعرّف النظائر (Isotopes) بأنها ذرات العنصر والتي يكون لها نفس العدد الذري وكتل ذرية مختلفة، أي تمتلك نفس العدد من البروتونات وبذلك تتطابق خصائصها الكيميائية، في حين تمتلك أعداد مختلفة من النيوترونات وبذلك تختلف الخصائص الفيزيائية لها، يمكن أن تكون النظائر مستقرة أو غير مستقرة (النظائر المشعة).

النظائر المشعة (Radioisotope) تكون ذات نواة غير مستقرة نظرًا لغياب التوازن بين أعداد النيوترونات والبروتونات، تنبعث منها طاقة على شكل أشعة ألفا أو بيتا أو جاما لدى إطلاقها الفائض من النيوترونات أو البروتونات بهدف التحول نحو الحالة الأكثر استقرارًا (تتساوى أعداد النيوترونات والبروتونات)، يُطلق على الزمن اللازم لتحوّل تلك النظائر إلى الحالة المستقرة بـ”عمر النصف الشعاعي” ويُرمز له بـ t12 .

في حين تُسمّى عملية تخلّص الذرة من الجسيمات والطاقة الزائدة على شكل إشعاع بالاضمحلال الإشعاعي (Radioactive decay).لكل عنصر كيميائي في الطبيعة نظير واحد مشع أو أكثر، فعلى سبيل المثال للهيدروجين ثلاثة نظائر بكتل ذرية1 و2 و3، نظير الهيدروجين تريتيوم (3H) مشع، في حين أن النظائر بروتيوم (1H)، وديوتيريوم (2H) ليست مشعة.

لنظير اليورانيومU-238 (الأكثر استقرارًا) عدد ذري ​​92 (92 بروتون)، ووزن ذري 238 (92 بروتون بالإضافة إلى 146 نيوترون)، في حين يملك نظير اليورانيوم U-235 ثلاثة نيوترونات أقل، له نفس العدد الذري 92 (نظرًا لأن عدد البروتونات لم يتغير) ولكن الوزن الذري يصبح 235 (92 بروتون بالإضافة إلى 143 نيوترون فقط).

تتشابه الخصائص الكيميائية لـ U-235 مع جميع أشكال اليورانيوم الأخرى، لكن نواته أقل استقرارًا، مما يمنحها نشاطًا إشعاعيًا أكبر ولذا تستخدم في صناعة القنابل الذرية.

يوجد أكثر من 1000 نظير مشع للعناصر المختلفة، عُثِر على 50 منها في الطبيعة، في حين يتم إنتاج الباقي بشكل صناعي من خلال استخدام المفاعلات النووية (النظائر المشعة الغنية بالنيوترونات) أو أجهزة التحطيم الذريةcyclotron  (النظائر المشعة الغنية بالبروتون).

للنظائر المشعة العديد من التطبيقات الطبيه المفيدة، فتفيد في دراسة الصلاحيّة الحيويّة للأدوية قبل إعطاء الترخيص باستخدامها، كما يستخدم الكوبالت 60 في العلاج الإشعاعي للأمراض السرطانية، في حين أن اليود 131 هام في علاج فرط نشاط الغدة الدرقية، أما الكربون 14 فيستخدم للكشف عن البكتيريا المسببة للقرحة Heliobacter pylori.

أهمية النظائر المشعة:

  • تُستخدم النظائر المشعة صناعيًا لقياس سمك الصفائح المعدنية أو البلاستيكية كما تفيد في الكشف عن العيوب الهيكلية للقطع المعدنية المصنعة كبديل عن أجهزة الأشعة السينية الكبيرة.
  • كما لها استخدامات متنوعة أخرى إذ تساعد في مكافحة الآفات الزراعية، ترميم الأعمال الفنية الأثرية والتأكد من مصداقيتها ولأي حقبة تاريخية تعود.
  • كما تفيد في حفظ المواد الغذائية، يساعد تعرّض المنتجات الغذائية للإشعاع (غالبًا النظائر المشعة للكوبالت 60) في القضاء على الأحياء الدقيقة المسببة للفساد، وبالتالي تجنب تلف الطعام بمرور الوقت وحفظه لفترة أطول.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما هي النظائر المشعة وما هي استخداماتها المختلفة"؟