فيديو السؤال: تحديد الإشعاع المتضمن في معادلة تفاعل الكيمياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

باستخدام المعادلة الآتية، أي نوع من أنواع الإشعاع المؤين ‪x‬‏، استخدم لقصف البريليوم-9، وساعد جيمس تشادويك في اكتشاف النيوترون عام 1932؟ أ: البوزيترونات، ب: أشعة ‪𝛾‬‏، ج: جسيمات ‪𝛽‬‏، د: جسيمات ‪𝛼‬‏.

نعلم من السؤال أننا نتعامل مع قصف، وهو العملية التي من خلالها تقصف نواة بجسيمات أصغر لتكوين نواة أكبر. في المعادلة المعطاة، يقصف البريليوم-9 بإشعاع مجهول ‪x‬‏ لتكوين نواة أكبر هي الكربون-12 وكذلك نيوترون. سنكشف نوع الإشعاع المؤين ‪x‬‏ باستخدام ترميز النيوكليد؛ حيث ‪x‬‏ هو الرمز الكيميائي للنواة أو الجسيم، و‪A‬‏ هو العدد الكتلي، و‪Z‬‏ هو عدد البروتونات في النوى أو شحنة الجسيمات.

سنستخدم أيضًا المعلومة التي تفيد بأنه في المعادلة النووية يجب أن تكون المتفاعلات والنواتج متساوية في إجمالي العدد الكتلي وإجمالي عدد البروتونات. دعونا أولًا نقارن بين إجمالي الأعداد الكتلية لكل من المتفاعلات والنواتج لإيجاد العدد الكتلي للإشعاع المؤين ‪x‬‏. على الرغم من أننا لا نعرف العدد الكتلي لـ ‪x‬‏، فإننا نعرف أن العدد الكتلي للبريليوم-9 يساوي تسعة. والأعداد الكتلية للنواتج هي 12 من الكربون-12 وواحد من النيوترون.

يمكننا حساب إجمالي العدد الكتلي للنواتج بإيجاد مجموع العددين الكتليين 12 وواحد، وهو ما يساوي 13. هذا يعني أن إجمالي العدد الكتلي للمتفاعلات يساوي أيضًا 13. ومن ثم، يمكننا حساب العدد الكتلي للإشعاع المؤين ‪x‬‏ عن طريق طرح تسعة من إجمالي العدد الكتلي، وهو ما يعطينا العدد الكتلي الناقص الذي يساوي أربعة. لذا، لكي يساوي إجمالي العدد الكتلي للمتفاعلات إجمالي العدد الكتلي للنواتج، يجب أن يكون للإشعاع المؤين ‪x‬‏ عدد كتلي يساوي أربعة.

دعونا نكرر هذه العملية مع إجمالي عدد البروتونات. هيا نبدأ بالنواتج؛ حيث نعرف أن إجمالي عدد البروتونات سيساوي عدد البروتونات في الكربون-12 زائد شحنة النيوترون، التي تساوي صفرًا. ومن ثم، فإن إجمالي عدد البروتونات في النواتج هو ستة زائد صفر، وهو ما يساوي ستة. نحن نعلم أن إجمالي عدد البروتونات في المتفاعلات يجب أن يساوي أيضًا ستة. إذن، يمكننا إيجاد عدد البروتونات في الإشعاع المؤين ‪x‬‏ باستخدام عدد البروتونات في المتفاعل بريليوم-9، وهو أربعة، الذي يمكننا طرحه من إجمالي عدد البروتونات لإيجاد عدد البروتونات في ‪x‬‏. إذا طرحنا ستة ناقص أربعة، فسنجد أن الإشعاع المؤين ‪x‬‏ يحتوي على بروتونين.

لدينا الآن العدد الكتلي للإشعاع المؤين ‪x‬‏ وعدد بروتوناته. لذا دعونا الآن نلق نظرة على الخيارات لتحديد نوع الإشعاع. الخيار أ هو البوزيترونات؛ وهي في ترميز النيوكليد ممثلة باستخدام رمز الإلكترون الذي له عدد كتلي يساوي صفرًا، وشحنة تساوي موجب واحد. لذا، يمكننا استبعاد الخيار أ.

الخيار ب هو أشعة ‪𝛾‬‏؛ وهي ممثلة باستخدام الرمز ‪𝛾‬‏، وهي أشعة طاقة، وليست جسيمات، ومن ثم ليست لها كتلة ولا شحنة. لذا، يمكننا استبعاد الخيار ب. الخيار ج هو جسيمات ‪𝛽‬‏؛ وهي ممثلة باستخدام رمز الإلكترون الذي له عدد كتلي يساوي صفرًا، وشحنة تساوي سالب واحد. لذا، يمكننا أيضًا استبعاد الخيار ج.

الخيار د هو جسيمات ‪𝛼‬‏؛ وهي ممثلة بالرمز الكيميائي للهليوم، أي ‪He‬‏؛ لأنها تطابق نواة الهليوم التي لها عدد كتلي يساوي أربعة، وتحتوي على بروتونين. يمكننا ملاحظة أن جسيمات ‪𝛼‬‏ لها نفس العدد الكتلي وعدد البروتونات مثل الإشعاع المؤين ‪x‬‏. إذن، نوع الإشعاع المؤين الذي استخدم لقصف البريليوم-9 وساعد جيمس تشادويك في اكتشاف النيوترون عام 1932، هو الخيار د جسيمات ‪𝛼‬‏.