چرا عناصر سنگین و عناصر بيش نوترون رادیو اکتیو هستند ؟

   چرا عناصر سنگین و عناصر بيش نوترون رادیو اکتیو هستند ؟

 

به طور کلی ما می توانیم مواد رادیو اکتیو را به دو دسته تقسیم کنیم .

الف : عناصری که عدد اتمی آنها زیاد است ( مانند اورانیم )

ب : عناصری که تعداد نوترونهای آنها بیشتر از  5 / 1  برابر تعداد پروتونها است ( مانند توریم )

الف- چرا عناصر سنگین رادیو اکتیو هستند ؟

 همانطور که می دانید پروتون ها دارای بار مثبت هستند و به شدت یکدیگر را دفع میکنند ،ولی پروتون ها به جز این نیروی دافعه دارای نیروی جاذبه ای با برد کوتاه هم میباشند که باعث میشود پروتونهای داخل هسته اتم نوترونها را جذب کنند تا هسته متلاشی نشود این نیروی جاذبه برد بسیار کوتاهی در حد قطر یک پرو تون دارد و در عناصر سبک مانند هلیوم چون فاصله مابین پرو تونها زیاد نیست این نیروی جاذبه کار خود را به خوبی انجام میدهد و مانع متلاشی شدن هسته اتم میشود ، لذا عناصر سبک پایدار هستند ؛ ولی در عناصر سنگین روند کار بدینگونه پیش نمی رود ،در این عناصر هر پروتون از یک طرف با نوترون مجاور خود مطابق نیرو های جاذبه برد کوتاه پیوند حاصل می کند ، ولی همین پروتون بر روی پروتونهای دیگری که بیشتر از قطرش با آن فاصله دارند نیروی دافعه وارد می کند ، بطوری که در عنصری مانند اورانیم - 238 - که تعداد پرو تونها زیاد میباشد هر پرو تونی به تنهايی می تواند بر روی بیشتر از- 80- پروتون دیگر نیروی دافعه وارد کند و چون مجموع نیروهای رانشی پروتونهای دور از هم بیشتر از نیروی کششی  پروتونها ونوترونهای نزدیک هم می باشد برخی از پروتونها از هسته اتم کنده شده و هسته متلاشی می شود تا به پایداری برسد ؛ اين قضيه مانند داستان كرم خاكی و پرنده شكاری ميباشد ، كرم خاكی ای  را فرض كنيد كه در درون خاك فرو رفته و تنها دم آن بيرون است و پرنده با نوك خود تلاش ميكند آنرا از دل خاك بيرون بكشد اما در نهايت بخشی از دم كرم كنده ميشود و كرم بدرون خاك فرار ميكند،در اينجا  تلاش كرم برای مقابله با نيروی پرنده همان نيروی جاذبه برد كوتاه پروتونهاست كه ميخواهد مانع تلاشی هسته شود و تلاش  پرنده برای بيرون كشيدن كرم از درون خاك همان نيروی الكتريكی مثبت دفع كننده بين پروتونهاست كه ميخواهد هسته را متلاشی كند و پاره شدن بخشی از بدن كرم نيز تلاشی هسته اتم سنگين است كه به صورت ذرات آلفا، بتا و گاما منتشر ميشود .

ب - چرا عناصر بيش نوترون رادیو اکتیو هستند ؟

      اما درمورد مواد راديو اكتيويته ای  كه علت اكتيو بودنشان زياد بودن نوترونها نسبت به پروتونها ميباشد ، بايد ياد آوری شود كه نيروی جاذبه برد كوتاه تنها بين نوترونها و پروتونها وجود دارد و گرنه دو نوترون و يا دو پروتون با نيروی برد كوتاه نميتوانند به يكديگر متصل شوند ، هنگامی كه در هسته يك اتم تعداد نوترونها و پروتونها برابر است هر نوترون مابين دو يا چند پروتون قرار گرفته آنها را به يكديگر متصل ميسازد (مانند دوتريوم كه يك نوترون و يك پروتون دارد و ايندو يكديگر را جذب كرده و هسته ای غير فعال را ميسازند)ولی هنگاميكه تعدادی نوترون اضافی در هسته وجود داشته باشد اين نوترونهای اضافی پروتونی ندارند كه با نيروی برد كوتاه به آن بچسبند و در نتيجه هسته متلاشی ميشود.