أمثلة على التفاعلات النووية: كيف نراجع أعداد النواة والطاقة؟

الخلاصة السريعة

من أمثلة التفاعلات النووية اندماج الديوتيريوم والتريتيوم، وتحول النيتروجين إلى الأكسجين، والتقاط نواة نيوترونًا؛ نراجع الأعداد ثم معنى الطاقة. ^[1][2]

• اندماج الديوتيريوم والتريتيوم يعطي نواة هيليوم-4 ونيوترونًا؛ مجموع العدد الكتلي 5 والشحنة النووية 2 على الطرفين. ^[1][2]
• في مثال النيتروجين-14 مع ألفا، ينتج الأكسجين-17 وبروتون؛ المجاميع 18 للعدد الكتلي و 9 للشحنة. ^[1]
• التقاط اليورانيوم-238 نيوترونًا يعطي اليورانيوم-239؛ يتغير النظير ويبقى العنصر في خطوة الالتقاط. ^[1]
• تساوي الأعداد الكتلية لا يساوي تطابق الكتل السكونية؛ طاقة التحول تتصل بفرق الكتلة. ^[1]
• اتفاق المجموعين لا يثبت احتمال المسار. ^[1]

مثال اندماج: عدّ النيوكليونات قبل حساب الطاقة

اندماج الديوتيريوم والتريتيوم يعطي نواة هيليوم-4 ونيوترونًا؛ مجموع العدد الكتلي 5 والشحنة النووية 2 على الطرفين. ^[1][2]

المعادلة ²₁H + ³₁H → ⁴₂He + ¹₀n. [1, 2]

نجمع الأرقام العليا: 2 + 3 = 4 + 1 = 5، والسفلى: 1 + 1 = 2 + 0 = 2. يظهر الاتفاق في سطرين؛ لا ننقل العدد 3 إلى خانة العدد السفلي.

تساوي الأعداد الكتلية لا يساوي تطابق الكتل السكونية؛ طاقة التحول تتصل بفرق الكتلة. ^[1]

يورد المرجع لهذا المثال طاقة تقريبية 1.69 × 10⁹ كيلوجول لكل مول من الهيليوم المتكون، لا لكل حدث منفرد. ^[1]

لنراجع العبارة دون خلط المستويين: إذا تكون في الحساب 0.002 مول وفق هذه القيمة التقريبية، فالطاقة 0.002 × 1.69 × 10⁹ = 3.38 × 10⁶ كيلوجول. ضعف المقدار المختار، 0.004 مول، يعطي 6.76 × 10⁶ كيلوجول؛ هذا تحويل عددي، وليس وصفًا لتجربة تشغيل.

تحول عنصر والتقاط نظير: فرق يظهر في العدد الذري

في مثال النيتروجين-14 مع ألفا، ينتج الأكسجين-17 وبروتون؛ المجاميع 18 للعدد الكتلي و 9 للشحنة. ^[1]

المعادلة ¹⁴₇N + ⁴₂He → ¹⁷₈O + ¹₁H. ^[1]

في الصف العلوي: 14 + 4 = 17 + 1 = 18. وفي السفلي: 7 + 2 = 8 + 1 = 9. إذا اكتفينا بالعدد 8 في الناتج، نسقط خانة 1 المعروضة بجانبه؛ المراجعة تشمل كل الحدود.

التقاط اليورانيوم-238 نيوترونًا يعطي اليورانيوم-239؛ يتغير النظير ويبقى العنصر في خطوة الالتقاط. ^[1]

حساب خطوة الالتقاط: 238 + 1 = 239، و 92 + 0 = 92. الفرق العلوي عن الرقم 238 يساوي واحدًا، أما الفرق السفلي عن 92 فيساوي صفرًا؛ لا نقرأ العمودين بمعنى واحد.

ماذا يثبت جدول الموازنة؟

الانشطار انقسام نواة كبيرة إلى نوى أصغر. ^[1]

يساعد وضع A و Z في عمودين منفصلين على تجنب مزج عدد الجسيمات بقيم كتلها. في الرسم الداخلي اخترنا مثال الاندماج والتحول المستحث؛ لكل واحد مجموع مستقل، ولا نجمع نواتج المثالين في تفاعل جديد.

اتفاق المجموعين لا يثبت احتمال المسار. ^[1]

إذا بدّلنا في تمرين على مثال النيتروجين العدد 17 إلى 16 وأبقينا البقية، صار مجموع A على اليمين 16 + 1 = 17 بدل 18؛ يفشل التمرين في أحد العمودين رغم بقاء مجموع Z تسعة. هذا خطأ حسابي كافٍ لرفض الصيغة المكتوبة.

تساوي الأعداد الكتلية لا يساوي تطابق الكتل السكونية؛ طاقة التحول تتصل بفرق الكتلة. ^[1]

وللمتابعة، راجع دليل الانشطار النووي ودليل التحلل الإشعاعي؛ يوسع كل واحد سؤالًا آخر إلى جوار مراجعة المعادلات.

للقراءة المتصلة بهذا الموضوع: تعريف الانشطار النووي ونواتجه والفرق عن الاندماج.