فيديو السؤال: استخدام الكتلة وعمر النصف لمادة مشعة لتحديد الكتلة التي كانت موجودة قبل اختبارها الكيمياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

اختبرت إحدى العينات، ووجد أنها تحتوي على 0.32 جرام من مادة مشعة عمر النصف لها أربع ساعات. ما كمية المادة التي كانت موجودة في العينة قبل 20 ساعة من اختبارها؟

يمكن أن تتعرض أي مادة مشعة إلى الاضمحلال الإشعاعي، والاضمحلال الإشعاعي هو الانبعاث التلقائي للإشعاع من نواة غير مستقرة. تبعث النواة غير المستقرة الإشعاع في محاولة لتصبح أكثر استقرارًا. يمكن أن يكون الإشعاع المنبعث على صورة أشعة جاما، أو جسيمات ألفا، أو جسيمات بيتا. ومن الممكن رصد الإشعاع، وقياس مقدار الزمن اللازم لاضمحلال نصف النوى المشعة في العينة. يسمى هذا بعمر النصف.

العينة التي في السؤال تحتوي على 0.32 جرام من مادة مشعة. في الصورة الموضحة، تمثل النقطة الوردية مقدار المادة المشعة غير المضمحلة، وتمثل النقاط البرتقالية جزء العينة الذي كان مشعًّا لكنه تعرض بعد ذلك إلى اضمحلال إشعاعي. يخبرنا السؤال بأن عمر النصف للمادة المشعة في العينة هو أربع ساعات. وعمر النصف هو مقدار الزمن اللازم لاضمحلال نصف النوى المشعة في العينة. إذن، بعد مرور أربع ساعات، سيقل عدد النوى المشعة بمقدار النصف. لكننا نريد أن نعرف كمية المادة المشعة التي كانت موجودة في العينة قبل اختبارها.

لذا، إذا عدنا بمقدار عمر نصف واحد أو أربع ساعات، فإن كمية المادة المشعة في العينة ستكون أكثر بمقدار الضعف. وإذا ضاعفنا 0.32 جرام، فسنحصل على 0.64 جرام. إذن، نعرف الآن أن 0.64 جرام من المادة المشعة كان موجودًا في العينة قبل أربع ساعات من اختبارها. وإذا عدنا إلى الوراء أربع ساعات أخرى أو عمر نصف آخر، فستزداد المادة المشعة في العينة بمقدار الضعف مرة أخرى. وإذا ضاعفنا 0.64 جرام، فسنحصل على 1.28 جرام من المادة المشعة. وهكذا، نكون قد عدنا إلى الوراء بمقدار عمري نصف، حيث عمر النصف هو أربع ساعات. إذن، نكون قد عدنا إلى الوراء ثماني ساعات إجمالًا، قبل اختبار العينة.

لكن السؤال يطلب منا إيجاد كمية المادة التي كانت موجودة في العينة قبل 20 ساعة من اختبارها، لذا علينا أن نعود إلى الوراء أكثر من ذلك. إذا عدنا إلى الوراء أربع ساعات أخرى، فإن كمية المادة المشعة ستتضاعف مرة أخرى. وضعف 1.28 جرام يساوي 2.56 جرام. إذن، الآننعلم أن 2.56 جرام من المادة المشعة كان موجودًا في العينة قبل 12 ساعة من اختبارها. إذا عدنا إلى الوراء أربع ساعات أخرى أو عمر نصف آخر، فسنجد أن 5.12 جرامات من المادة المشعة كان موجودًا في العينة قبل 16 ساعة من اختبارها. وإذا عدنا إلى الوراء أربع ساعات أخرى، فسنجد أن 10.24 جرامات من المادة المشعة كان موجودًا. وبذلك نكون قد عدنا بمقدار أربع ساعات، وهو عمر النصف، خمس مرات. وبما أن خمسة مضروبة في أربعة يساوي 20، نكون قد عدنا إلى الوراء بإجمالي 20 ساعة قبل اختبار العينة.

إذن، الإجابة عن السؤال: ما كمية المادة التي كانت موجودة في العينة قبل 20 ساعة من اختبارها هي 10.24 جرامات.