عدد كتلي

الكتلة الذرية لأحد العناصر

إضافةً إلى ذلك، وهذا الوزن المتوسط يمكن أن يختلف قليلا عن عدد صحيح بسبب وجود عدة نظائر في عنصر .

في هذا الإطار، الكتلة الذرية التي تسمى أحيانا الوزن الذري هي متوسط كتل النظائر في هذا العنصر بحسب نسبها فيه.

علاوةً على ذلك، وبالنسبة إلى الكلور فهو مكون من نظيرين :الكلور-35 و الكلور-37. ففي أي عينة طبيعية لم تتعرض لفصل النظائر، سنجد فيها 75% من ذرات الكلور من نوع كلور-35، و 25% فقط من نظير الكلور-37. وهذا يعطي للوزن الذري للكلور 5و35 (أو بالضبط 35.4527 جرام/مول.)

تغير العدد الذري خلال تحلل النواة

وفي هذا الصدد، فمثلا، يتحلل يورانيوم-238 عن طريق تحلل ألفا، أي تفقد النواة جسيم ألفا يتكون من 2 بروتون و 2 نيوترون .بحيث ينقص العدد الذري للنواة بمقدار 2 وينخفض عدد النيوترونات بمقار 2 . جسيم ألفا المتكون من 2 بروتون و 2 نيوترون هو نواة ذرة الهيليوم، أما ماتبقى من نواة اليورانيوم-238 فيكون قد تحول إلى عنصر آخر وهو الثوريوم-234 .

في هذا الإطار، لدى بعض ذرات العناصر خاصية التحلل الذاتي فيما يسمى تحلل إشعاعي ويكون ذلك التحلل مصحوبا بتغير عدد البروتونات والنيوترونات فيها (تحلل ألفا وتحلل بيتا)، علاوةً على ذلك يمكن أن تتحلل الذرة بإصدار أشعة غاما وفي تلك الحالة لا يحدث تغير لأعداد البروتونات والنيوترونات فيها لأن أشعة غاما هي أشعة كهرومغناطيسية ذات طاقة عالية.

من جانب آخر، يوجد نوع ثالث لتحلل النواة يجري من دون تغير في عدد الكتلة وهو تحلل غاما وهذا يحدث عادة لحالة شبه مستقرة لبعض أنوية الذرات. ونظرا لكون عدد البروتونات وعدد النيوترونات لا يتغير خلال هذا النوع من التحلل فلا يتغير خلاله عدد الكتلة.

من جانب آخر، أي أن العدد الذري يزيد بمقدار 1 ويبقى عدد الكتلة كما هو , ويقل عدد النيوترونات بمقدار 1 .

في هذا الإطار، الذرة الناتجة هي النيتروجين-14 ويوجد في نواتها 7 بروتونات و 7 نيوترونات.

وفي السياق ذاته، كما يتحلل كربون-14 بطريقة طبيعية عن طريق تحلل بيتا حيث يتحول أحد نيوترونات النواة إلى بروتون ويكون ذلك مصحوبا بإصدار إلكترون وجسيم خفيف جدا جدا وربما ليست له كتلة يسمى نقيض نيوترينو.

عدد الكتلة وكتلة النظير

وفي هذا السياق، طاقة ارتباط النووية تختلف من نواة إلى نواة. النواة ذات طاقة ارتباط أكبر تكون طاقتها الكلية أصغر، وبالتالي تكون كتلتها أصغر، طبقا لمعادلة أينشتاين عن تكافؤ المادة والطاقة والمعادلة تقول :

حيث الكتلة و سرعة الضوء في الفراغ.

إضافةً إلى ذلك، بالنسبة إلى تكون كتلة النظير أقل قليلا من 35، ولكننا نأخذها على أنها 35.

وعلى صعيد آخر، النيوترون أثقل قليلا من البروتون. وهذا يزيد من كتلة النواة التي فيها نيوترونات أكثر من البروتونات (وذلك بالنسبة إلى الكربون-12 الذي فيه 6 بروتونات و6 نيوترونات).

في هذا الإطار، ويرجع الاختلاف بين عدد الكتلة وكتلة النظير، والذي يسمى نقص الكتلة إلى سببين:

34.96885.

إضافةً إلى ذلك، يعطي عدد الكتلة كتلة الذرة أو كتلة النظير بوحدات وحدة ذرية التي يرمز لها بالرمز (u). فمثلا تساوي كتلته الذرية 12، بوحدات وحدة ذرية ، وتعرف الوحدة الذرية (u) بأنها 1/12 من الكتلة الذرية لـ ، حيث يؤخذ الكربون-12 كمرجع قياسي. بالنسبة إلي نظائر أخرى فهي تختلف قليلا في حدود عن عدد الكتلة. ومثلا : له عدد كتلة 35 وكتلة النظير

انقسام الذرة

علاوةً على ذلك، ومثلًا نذكر هنا تفاعلا انشطاريا للبلوتونيوم-239 بواسطة اصطدامه وامتصاصه لأحد النيوترونات :

كذلك، نعني بانقسام الذرة في الحقيقة انقسام النواة، وتحدث تلك الظاهرة في أنوية بعض العناصر الثقيلة جدا مثل اليورانيوم والبلوتونيوم عند اصطدامها وامتصاصها نيوترون، ينتج عن الانقسام طاقة كبيرة جدا، وهي طاقة ارتباط الجزئين المنقسمين ببعضهما البعض. يكون الجزئين المنقسمين عنصرين جديدين ويكونان بالطبع أخف من النواة الاصلية، أي يكون لكل منهما عدد كتلة أخف من عدد كتلة النواة الأم. يسمى هذا التفاعل انشطار نووي.

طالع كذلك

إضافةً إلى ذلك، وكما نرى فقد انشطرت نواة البلوتونيوم أثناء تفاعلها مع النيوترون وتكوّن من هذا التفاعل عنصرين آخرين لكل منهما عدد كتلة أصغر من عدد كتلة البلوتونيوم-239. هذان العنصران الناتجان من التفاعل هما الباريوم-144 وسترونتيوم-94. كما نلاحظ تحرر 2 نيوترون من هذا التفاعل.

عدد ذري

وفي هذا السياق، ينتج عن نواة اليورانيوم-235 عند امتصاصها لنيوترون أن تنقسم أوتنشطر إلى نواتين (هذا في أغلب الأحوال) ، كما من الممكن أن ينتج عن الانشطار أكثر من نواتين. وغالبا تنتج نواة لها كتلة ذرية خفيفة نسبيا (نحو 90 ) وتكون النواة الأخري ذات كتلة ذرية أكثر قليلا 140 . كما تتحرر من هذا التفاعل عدة نيوترونات : بين 2 أو 3. ويبقى مجموع البروتونات والنيوترونات قبل التفاعل وبعده ثابتا. كذلك ينشطر بلوتونيوم-239 عند امتصاصة نيوترون ويحدث له ما يحدث لليورانيوم-235.

علاوةً على ذلك، ينتج عن كل عملية انشطار قدر هائل من الطاقة يبلغ نحو 200 مليون إلكترون فولت، و تظهر تلك الطاقة في صورة حرارة وإشعاع. وتعادل الطاقة المتحررة من الانقسام طاقة ارتباط نواتي الذرة الناتجتان. لهذا فالطاقة النووية أكبر كثيرا من طاقة ارتباط إلكترون في غلاف الذرة، إذتبلغ طاقة ارتباط الإلكترون نحو 13 كيلو إلكترون فولط فقط.