عن المدون
- ايادبزاع الاثوري
- بسم الله الرحمن الرحيم الاسم/اياد نعمان محمد بزاع المهنة/خريج من كلية العلوم التطبيقية قسم-الكيمياءالتطبيقية جـــامــــعـــــــــــــة - تــــعـــــــــــــــــز البريدالإلكتروني/ayadbazaa2011@yahoo.com))
مدونات صديقة
البطاريات الجافة والسائلة:
1:47 ص | 
مرسلة بواسطة
ايادبزاع الاثوري
البطاريات الجافة والسائلة:
الكاتب أحمد شريف غانم
مقدمة:-
يعمل المركم المستخدم في السيارة على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية في أثناء التفريغ, و تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية و خزن
ها أثناء الشحن.
هناك نوعين من البطاريات :-
1- البطاريات السائلة
2- البطاريات الجافة
أولا:- البطارية السائلة ( المركم الرصاصي )
من أكثر أنواع المراكم استخداما في السيارات و سمية بالمركم الرصاصي و ذلك بسبب و جود المادة الفعالة في البطارية و المكونة من الرصاص
تركيب البطارية السائلة:-
1- الغلاف الخارجي:- يصنع من المطاط المضغوط أو البكالايت, و يقسم من الداخل إلى حجرات لاحتواء الصفائح و تسمى هذه الحجرات بالخلايا.
2- الغطاء العلوي:- يصنع من نفس مادة الغلاف الخارجي, و يعمل على حماية الأجزاء الداخلية للمركم من العوامل الخارجية, و يوجد في الغطاء فتحات بعدد خلايا المركم و ذلك لملئ المركم بالمحلول من خلالها.
3- الصفائح:- و هي عبارة عن ألواح على شكل شبكة تحتوي على فراغات تملئ بالمادة الفعالة ( أول أكسيد الرصاص أو الرصاص ) حسب نوع الصفائح, و تقسم الصفائح إلى نوعين رئيسيين.
أ ) الصفائح الموجبة:- تملئ فراغات الألواح الموجبة بمادة أول أكسيد الرصاص و تتميز بلونها البني الغامق.
ب ) الصفائح السالبة:- تملئ فراغات الألواح السالبة بمادة الرصاص ر, و تمييز بلونها الرمادي, و يزيد عدد الألواح السالبة عن الألواح الموجبة بلوح واحد.
ملاحظة:- كل خلية من خلايا البطارية تحتوي على مجموعة من الصفائح الموجبة و السالبة تفصل بينها ألواح عازلة, و مقدار فولطية كل خلية 2 فولط و المعنى من ذلك أن بطارية 12 فولط تحتوي على 6 خلايا.
4- الصفائح أو الألواح العازلة:- تصنع من مادة عازلة مثل البلاستيك أو المطاط أو الألياف الزجاجية, و تعمل على الفصل بين الألواح الموجبة و الألواح السالبة, و يكون احد سطحي الألواح العازلة ناعم الملمس و يكون من جهة الصفائح السالبة أما السطح الأخر فيكون ذات أخاديد و يكون من جهة الصفائح الموجبة, و تكون الصفائح العازلة مسامية و ذلك لتسمح بمرور المحلول من خلالها و انتقاله من الألواح الموجبة إلى الألواح السالبة.
5- غم/سم3.مركم الرصاصي:- يتكون المحلول من حمض الكبريتيك المخفف, و يضاف المحلول إلى المركم بحيث يغطي جميع الألواح, و يراعى في المحلول كثافته حيث يجب أن تكون بمعدل 1.25 غم/سم3.
آلية عمل المركم:-
تتلخص آلية عمل المركم الرصاصي بالتفاعلات الكيميائية التي تحدث أثناء عمليتي الشحن و التفريغ للمركم, و يمكن توضيح آلية العمل بالتطرق لكل مرحلة على حدا.
مرحلة التفريغ:- و تتلخص هذه المرحلة بعملية تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية و ذلك عند توصيل حمل كهربائي مع البطارية حيث يستهلك جزء من الطاقة الكهربائية المخزنة في البطارية.
نتيجة التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل البطارية تنفصل كبريت SO4 عن الهيدروجين H2 و تتحد مع الرصاص Pb على كلى الصفيحتين الموجبة و السالبة مكونة كبريتات الرصاص PbSO4, وتتحد ذرة الأكسجينO2مع الهيدروجين مكونة الماءH2O
في نهاية مرحلة التفريغ يصبح المحلول عبارة عن الماء H2O و الصفائح الموجبة و السالبة مكونة من كبريتات الرصاص PbSO4
المعادلة الكيميائية أثناء مرحلة التفريغ
PbO2 + Pb + 2H2SO4 _______________ PbSO4 + PbSO4 + 2H2O
مرحلة الشحن:- وتتلخص هذه المرحلة بإعادة تحويا الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية و تخزينها داخل البطارية, و تتم مرحلة الشحن بتوصيل البطارية مع مصدر للتيار المستمر مثل المولد أو جهاز الشحن, التفاعلات الكيميائية التي تحدث في هذه المرحلة معاكسة للتفاعلات الكيميائية التي تحدث أثناء التفريغ
المعادلة الكيميائية أثناء مرحلة الشحن
PbSO4 + PbSO4 + 2H2O ___________________ PbO2 + Pb + 2H2SO4
ما المقصود بسعة المركم و جودة المركم:-
عندما تذهب لشراء بطارية السيارة فيقول لك البائع يوجد لدينا بطارية 65 أمبير.ساعة أو 45 أمبير. الساعة فما المقصود بهذا.
هذا ما يقصد به سعة المركم و يمكن توضيحها بما يلي
تعرف سعة المركم:- بأنها مقدار ما يعطيه المركم من أمبير ساعة قبل انخفاض فولطية كل خلية إلى 1.8 فولط, و بمعنى أخر انه إذا استخدمنا بطارية سعتها 60 أمبير. ساعة ووصل معها حمل كهربائي يسحب منها تيار مقداره 6 أمبير فتستطيع البطارية تزويد الحمل الكهربائي بهذا التيار لمدة 10 ساعات.
العوامل التي تؤثر في سعة المركم:-
1- مساحة سطح الألواح الموجبة و السالبة
2- سمك المادة الفعالة على الصفائح
3- حجم و كثافة محلول البطارية
4- درجة حرارة المحلول
5- مسامية المادة الفعالة و الصفائح العازلة
6- معدل تيار التفريغ
أما جودة المركم فالمقصود بها كفاءة المركم و تعرف بأنها النسبة بين سعة المركم أثناء التفريغ و سعة المركم أثناء الشحن
ثانيا:- المراكم الجافة ( المراكم القلوي )
هناك نوعين من هذه المراكم حسب نوعية المادة الفعالة المكونة للصفائح الموجبة و السالبة
1- مركم نيكل – حديد
2- مركم نيكل _ كاديوم
تصنع الألواح الموجبة من الصلب الناعم غير قابل للصدأ و المكون من أكسيد النيكل, أما الصفائح السالبة فتصنع من الحديد أو الكاديوم, تحتوي البطارية الجافة على محلول هيدروكسيد البوتاسيوم ولكن لا يدخل هذا المحلول في التفاعل بل يستخدم كناقل لشحنا الكهربائية.
تحضير محلول البطارية
يتكون محلول البطارية من حامض الكبريتيك المخفف بنسبة ( 1: 4 ), و يضاف المحلول إلى المركم بحيث يغطي جميع الألواح, و يجب أن تكون كثافة المحلول ضمن المعدل الطبيعي و تتراوح من 1.25 – 1.28 غم / سم 3
طريقة إعداد محلول البطارية:-
1- إحضار وعاء بلاستيكي لا يتاثر بالمحلول
2- وضع كمية مناسبة من الماء المقطر داخل الوعاء
3- إضافة الكمية المناسبة من الحامض المركز على الماء بالتدريج
4- يجب تحريك المزيج بشكل جيد و قياس كثافة المحلول لتأكد من أنها ضمن المعدل الطبيعي
5- بعد عملية تحضير المحلول يتم إضافته إلى خلايا البطارية من خلال فتحات التعبئة
ملاحظة:- عندما تريد استبدال محلول البطارية القديم يجب أولا تفريغ البطارية من المحلول القديم بشكل جيد و غسل خلايا البطارية بالماء المقطر ثم إضافة المحلول الجديد
قياس كثافة محلول البطارية
يستخدم لقياس كثافة محلول البطارية ( جهاز الهيدروميتر ) و يتكون من أنبوبة زجاجية ذات نهاية رفيعة, و بصيلة مطاطية, و عوامة مدرجة في داخل الأنبوب.
و لقياس كثافة محلول البطارية يتم إتباع الخطوات التالية
1- افتح أغطية خلايا البطارية
2- اشفط كمية من المحلول بواسطة الهيدروميتر
3- اقرأ مقدار الكثافة التي تشير إليها عوامة جهاز الهيدروميتر
4- مقدار كثافة محلول البطارية تدل على حالة البطارية
فحص بطارية السيارة
يستخدم جهاز التحميل لفحص صلاحية البطارية حيث يعمل الجهاز على تحميل البطارية ( سحب تيار كهربائي يتناسب مع نوع الجهاز )
عند استخدام جهاز تحميل البطارية يجب إتباع الخطوات التالية
1- افتح أغطية خلايا البطارية
2- وصل أطراف توصيل الجهاز مع أقطاب البطارية _ الكيبل الأحمر مع القطب الموجب رو الأسود مع القطب السالب
3- اضغط على زر التحميل الخاص في الجهاز و راقب شاشة الجهاز
4- يجب أن لا تنخفض فولطية البطارية أكثر من 2 فولط ( أي أن لا يقل الجهد الكلي للبطارية عند عملية التحميل عن 10 فولط )
إعادة شحن بطارية السيارة
يتم إعادة شحن البطارية بتوصيلها مع مصدر لتيار المستمر ( شاحن البطارية ) القوة الدافعة الكهربائية له أعلى بقليل من فولطية البطارية
عند إعادة شحن بطارية السيارة يجب إتباع الخطوات التالية
1- فتح أغطية خلايا البطارية
2- توصيل أطراف جهاز شحن البطارية مع أقطاب المركم ( الكيبل الأحمر مع القطب الموجب و الكيبل الأسود مع القطب السالب )
3- تحديد فولطية جهاز الشحن حسب فولطية البطارية ( البطارية المراد شحنها 12 فولط يتم تحديد فولطية الجهاز على 12 فولط )
4- تحديد زمن و حالة الشحن ( شحن بطيء أو سريع )
هناك نوعين من البطاريات :-
1- البطاريات السائلة
2- البطاريات الجافة
أولا:- البطارية السائلة ( المركم الرصاصي )
من أكثر أنواع المراكم استخداما في السيارات و سمية بالمركم الرصاصي و ذلك بسبب و جود المادة الفعالة في البطارية و المكونة من الرصاص
تركيب البطارية السائلة:-
1- الغلاف الخارجي:- يصنع من المطاط المضغوط أو البكالايت, و يقسم من الداخل إلى حجرات لاحتواء الصفائح و تسمى هذه الحجرات بالخلايا.
2- الغطاء العلوي:- يصنع من نفس مادة الغلاف الخارجي, و يعمل على حماية الأجزاء الداخلية للمركم من العوامل الخارجية, و يوجد في الغطاء فتحات بعدد خلايا المركم و ذلك لملئ المركم بالمحلول من خلالها.
3- الصفائح:- و هي عبارة عن ألواح على شكل شبكة تحتوي على فراغات تملئ بالمادة الفعالة ( أول أكسيد الرصاص أو الرصاص ) حسب نوع الصفائح, و تقسم الصفائح إلى نوعين رئيسيين.
أ ) الصفائح الموجبة:- تملئ فراغات الألواح الموجبة بمادة أول أكسيد الرصاص و تتميز بلونها البني الغامق.
ب ) الصفائح السالبة:- تملئ فراغات الألواح السالبة بمادة الرصاص ر, و تمييز بلونها الرمادي, و يزيد عدد الألواح السالبة عن الألواح الموجبة بلوح واحد.
ملاحظة:- كل خلية من خلايا البطارية تحتوي على مجموعة من الصفائح الموجبة و السالبة تفصل بينها ألواح عازلة, و مقدار فولطية كل خلية 2 فولط و المعنى من ذلك أن بطارية 12 فولط تحتوي على 6 خلايا.
4- الصفائح أو الألواح العازلة:- تصنع من مادة عازلة مثل البلاستيك أو المطاط أو الألياف الزجاجية, و تعمل على الفصل بين الألواح الموجبة و الألواح السالبة, و يكون احد سطحي الألواح العازلة ناعم الملمس و يكون من جهة الصفائح السالبة أما السطح الأخر فيكون ذات أخاديد و يكون من جهة الصفائح الموجبة, و تكون الصفائح العازلة مسامية و ذلك لتسمح بمرور المحلول من خلالها و انتقاله من الألواح الموجبة إلى الألواح السالبة.
5- غم/سم3.مركم الرصاصي:- يتكون المحلول من حمض الكبريتيك المخفف, و يضاف المحلول إلى المركم بحيث يغطي جميع الألواح, و يراعى في المحلول كثافته حيث يجب أن تكون بمعدل 1.25 غم/سم3.
آلية عمل المركم:-
تتلخص آلية عمل المركم الرصاصي بالتفاعلات الكيميائية التي تحدث أثناء عمليتي الشحن و التفريغ للمركم, و يمكن توضيح آلية العمل بالتطرق لكل مرحلة على حدا.
مرحلة التفريغ:- و تتلخص هذه المرحلة بعملية تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية و ذلك عند توصيل حمل كهربائي مع البطارية حيث يستهلك جزء من الطاقة الكهربائية المخزنة في البطارية.
نتيجة التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل البطارية تنفصل كبريت SO4 عن الهيدروجين H2 و تتحد مع الرصاص Pb على كلى الصفيحتين الموجبة و السالبة مكونة كبريتات الرصاص PbSO4, وتتحد ذرة الأكسجينO2مع الهيدروجين مكونة الماءH2O
في نهاية مرحلة التفريغ يصبح المحلول عبارة عن الماء H2O و الصفائح الموجبة و السالبة مكونة من كبريتات الرصاص PbSO4
المعادلة الكيميائية أثناء مرحلة التفريغ
PbO2 + Pb + 2H2SO4 _______________ PbSO4 + PbSO4 + 2H2O
مرحلة الشحن:- وتتلخص هذه المرحلة بإعادة تحويا الطاقة الكهربائية إلى طاقة كيميائية و تخزينها داخل البطارية, و تتم مرحلة الشحن بتوصيل البطارية مع مصدر للتيار المستمر مثل المولد أو جهاز الشحن, التفاعلات الكيميائية التي تحدث في هذه المرحلة معاكسة للتفاعلات الكيميائية التي تحدث أثناء التفريغ
المعادلة الكيميائية أثناء مرحلة الشحن
PbSO4 + PbSO4 + 2H2O ___________________ PbO2 + Pb + 2H2SO4
ما المقصود بسعة المركم و جودة المركم:-
عندما تذهب لشراء بطارية السيارة فيقول لك البائع يوجد لدينا بطارية 65 أمبير.ساعة أو 45 أمبير. الساعة فما المقصود بهذا.
هذا ما يقصد به سعة المركم و يمكن توضيحها بما يلي
تعرف سعة المركم:- بأنها مقدار ما يعطيه المركم من أمبير ساعة قبل انخفاض فولطية كل خلية إلى 1.8 فولط, و بمعنى أخر انه إذا استخدمنا بطارية سعتها 60 أمبير. ساعة ووصل معها حمل كهربائي يسحب منها تيار مقداره 6 أمبير فتستطيع البطارية تزويد الحمل الكهربائي بهذا التيار لمدة 10 ساعات.
العوامل التي تؤثر في سعة المركم:-
1- مساحة سطح الألواح الموجبة و السالبة
2- سمك المادة الفعالة على الصفائح
3- حجم و كثافة محلول البطارية
4- درجة حرارة المحلول
5- مسامية المادة الفعالة و الصفائح العازلة
6- معدل تيار التفريغ
أما جودة المركم فالمقصود بها كفاءة المركم و تعرف بأنها النسبة بين سعة المركم أثناء التفريغ و سعة المركم أثناء الشحن
ثانيا:- المراكم الجافة ( المراكم القلوي )
هناك نوعين من هذه المراكم حسب نوعية المادة الفعالة المكونة للصفائح الموجبة و السالبة
1- مركم نيكل – حديد
2- مركم نيكل _ كاديوم
تصنع الألواح الموجبة من الصلب الناعم غير قابل للصدأ و المكون من أكسيد النيكل, أما الصفائح السالبة فتصنع من الحديد أو الكاديوم, تحتوي البطارية الجافة على محلول هيدروكسيد البوتاسيوم ولكن لا يدخل هذا المحلول في التفاعل بل يستخدم كناقل لشحنا الكهربائية.
تحضير محلول البطارية
يتكون محلول البطارية من حامض الكبريتيك المخفف بنسبة ( 1: 4 ), و يضاف المحلول إلى المركم بحيث يغطي جميع الألواح, و يجب أن تكون كثافة المحلول ضمن المعدل الطبيعي و تتراوح من 1.25 – 1.28 غم / سم 3
طريقة إعداد محلول البطارية:-
1- إحضار وعاء بلاستيكي لا يتاثر بالمحلول
2- وضع كمية مناسبة من الماء المقطر داخل الوعاء
3- إضافة الكمية المناسبة من الحامض المركز على الماء بالتدريج
4- يجب تحريك المزيج بشكل جيد و قياس كثافة المحلول لتأكد من أنها ضمن المعدل الطبيعي
5- بعد عملية تحضير المحلول يتم إضافته إلى خلايا البطارية من خلال فتحات التعبئة
ملاحظة:- عندما تريد استبدال محلول البطارية القديم يجب أولا تفريغ البطارية من المحلول القديم بشكل جيد و غسل خلايا البطارية بالماء المقطر ثم إضافة المحلول الجديد
قياس كثافة محلول البطارية
يستخدم لقياس كثافة محلول البطارية ( جهاز الهيدروميتر ) و يتكون من أنبوبة زجاجية ذات نهاية رفيعة, و بصيلة مطاطية, و عوامة مدرجة في داخل الأنبوب.
و لقياس كثافة محلول البطارية يتم إتباع الخطوات التالية
1- افتح أغطية خلايا البطارية
2- اشفط كمية من المحلول بواسطة الهيدروميتر
3- اقرأ مقدار الكثافة التي تشير إليها عوامة جهاز الهيدروميتر
4- مقدار كثافة محلول البطارية تدل على حالة البطارية
فحص بطارية السيارة
يستخدم جهاز التحميل لفحص صلاحية البطارية حيث يعمل الجهاز على تحميل البطارية ( سحب تيار كهربائي يتناسب مع نوع الجهاز )
عند استخدام جهاز تحميل البطارية يجب إتباع الخطوات التالية
1- افتح أغطية خلايا البطارية
2- وصل أطراف توصيل الجهاز مع أقطاب البطارية _ الكيبل الأحمر مع القطب الموجب رو الأسود مع القطب السالب
3- اضغط على زر التحميل الخاص في الجهاز و راقب شاشة الجهاز
4- يجب أن لا تنخفض فولطية البطارية أكثر من 2 فولط ( أي أن لا يقل الجهد الكلي للبطارية عند عملية التحميل عن 10 فولط )
إعادة شحن بطارية السيارة
يتم إعادة شحن البطارية بتوصيلها مع مصدر لتيار المستمر ( شاحن البطارية ) القوة الدافعة الكهربائية له أعلى بقليل من فولطية البطارية
عند إعادة شحن بطارية السيارة يجب إتباع الخطوات التالية
1- فتح أغطية خلايا البطارية
2- توصيل أطراف جهاز شحن البطارية مع أقطاب المركم ( الكيبل الأحمر مع القطب الموجب و الكيبل الأسود مع القطب السالب )
3- تحديد فولطية جهاز الشحن حسب فولطية البطارية ( البطارية المراد شحنها 12 فولط يتم تحديد فولطية الجهاز على 12 فولط )
4- تحديد زمن و حالة الشحن ( شحن بطيء أو سريع )
التسميات:
السالبية الكهربائية أو الكهرسلبية :
السالبية الكهربائية أو الكهرسلبية :
هي مقياس لمقدرة الذرة أو الجزيء على جذب الإلكترونات في الروابط الكيميائية. وتعتمد نوعية الرابطة المتكونة اعتمادا كبيرا على الفرق في السالبية الكهربية بين الذرات الداخلة فيها. وتقوم الذرات المتشابهة في السال
بية الكهربية " بسرقة " الإلكترونات من بعضها البعض والذي يرجع لما يسمى " مشاركة " وتكون رابطة تساهمية. ولكن لو كان هذا الفرق كبير سينتقل الإلكترون إلى أحد الذرات وتتكون رابطة أيونية. إضافة إلى ذلك في حالة أن أحد الذرات تقوم بسحب الإلكترونات بقوة أكبر قليلا من الأخرى فإنه تتكون رابطة تساهمية قطبية.
ويتم استخدام مقياسين مشهورين للسالبية الكهربية، مقياس باولنج ومقياس مولكين . كما يوجد اقتراح آخر يسمى مقياس ألفريد-روشو.
.
.
مقياس باولنج سمي بهذا الاسم و ذلك لأنة اكتشف بواسطة العالم لينوس باولينج عام . وفى هذا المقياس يكون عنصر الفلور هو أعلى العناصر في السالبية الكهربية حيث تبلغ 3.98، بينما أقل العناصر سالبية كهربية هو الفرانسيوم وله قيمة تبلغ 0.7 ، والعناصر الباقية تتراوح قيمها بين هاتين القيمتين. ويكون الهيدروجين له قيمة سالبية كهربية تساوى 2.1 أو 2.2.
وكقاعدة عامة يكون نوع الرابطة بين ذرتين رابطة أيونية في حالة أن يكون الفرق في السالبية الكهربية بينهما أكبر من أو مساويا 1.7. وعندما يكون الفرق في السالبية الكهربية بين ٠.٤ إلى 1,7 فتعتبر رابطة تساهمية قطبية ، وعندما يكون الفرق أقل من ٠.٤ تعتبر الرابطة تساهمية غير قطبية، وعندما يكون الفرق مساويا للصفر فإن الرابطة تكون رابطة تساهمية نقية ، كما في الجزيئات مثل O2، F2، Cl2.
.
.
مقياس مولكين و تم اكتشافه عن طريق روبرت إس مولكين.
يتم حساب الأرقام في مقياس مولكين بعمل متوسط لجهد التأين والألفة الإلكترونية. وعلى هذا يتم التعبير عن السالبية الكهربية مباشرة بوحدات الطاقة، وعادة ما تكون بالإلكترون فولت حيث أنها وحدة صغيرة مناسبة للتعامل مع الذرات .
.
.
لكل عنصر كيميائي سالبية كهربية مميزة تتراوح بين صفر - 4 على مقياس باولنج. الفلور هو أعلى العناصر في السالبية الكهربية , بينما أقل العناصر سالبية كهربية هو الفرانسيوم
* . السالبية الكهربية:
1 -في المجموعة:كلما اتجهنا من أعلى إلى اسفل قلت السالبية الكهربية وزاد الحجم الذري؛لذلك تتنافر الكترونات مستوى الطاقة الأخير لضعف النواة على جذبها نحوها. وعلى هذا فإن أكثر العناصر سالبية كهربية هي العناصر الموجودة في أعلى الجدول, وأقلها سالبية أسفل الجدول.
2 - في الدورة:كلما اتجهنا من اليسار إلى اليمين زادت السالبية الكهربية وقل الحجم الذري ؛ لذلك تقدر النواة على جذب الكترونات غلاف التكافؤ نحوها. وعلى هذا فان أكثر العناصر سالبية كهربية هي العناصر الموجودة في يمين الجدول، واقلها سالبية أيسر الجدول.
ويتم استخدام مقياسين مشهورين للسالبية الكهربية، مقياس باولنج ومقياس مولكين . كما يوجد اقتراح آخر يسمى مقياس ألفريد-روشو.
.
.
مقياس باولنج سمي بهذا الاسم و ذلك لأنة اكتشف بواسطة العالم لينوس باولينج عام . وفى هذا المقياس يكون عنصر الفلور هو أعلى العناصر في السالبية الكهربية حيث تبلغ 3.98، بينما أقل العناصر سالبية كهربية هو الفرانسيوم وله قيمة تبلغ 0.7 ، والعناصر الباقية تتراوح قيمها بين هاتين القيمتين. ويكون الهيدروجين له قيمة سالبية كهربية تساوى 2.1 أو 2.2.
وكقاعدة عامة يكون نوع الرابطة بين ذرتين رابطة أيونية في حالة أن يكون الفرق في السالبية الكهربية بينهما أكبر من أو مساويا 1.7. وعندما يكون الفرق في السالبية الكهربية بين ٠.٤ إلى 1,7 فتعتبر رابطة تساهمية قطبية ، وعندما يكون الفرق أقل من ٠.٤ تعتبر الرابطة تساهمية غير قطبية، وعندما يكون الفرق مساويا للصفر فإن الرابطة تكون رابطة تساهمية نقية ، كما في الجزيئات مثل O2، F2، Cl2.
.
.
مقياس مولكين و تم اكتشافه عن طريق روبرت إس مولكين.
يتم حساب الأرقام في مقياس مولكين بعمل متوسط لجهد التأين والألفة الإلكترونية. وعلى هذا يتم التعبير عن السالبية الكهربية مباشرة بوحدات الطاقة، وعادة ما تكون بالإلكترون فولت حيث أنها وحدة صغيرة مناسبة للتعامل مع الذرات .
.
.
لكل عنصر كيميائي سالبية كهربية مميزة تتراوح بين صفر - 4 على مقياس باولنج. الفلور هو أعلى العناصر في السالبية الكهربية , بينما أقل العناصر سالبية كهربية هو الفرانسيوم
* . السالبية الكهربية:
1 -في المجموعة:كلما اتجهنا من أعلى إلى اسفل قلت السالبية الكهربية وزاد الحجم الذري؛لذلك تتنافر الكترونات مستوى الطاقة الأخير لضعف النواة على جذبها نحوها. وعلى هذا فإن أكثر العناصر سالبية كهربية هي العناصر الموجودة في أعلى الجدول, وأقلها سالبية أسفل الجدول.
2 - في الدورة:كلما اتجهنا من اليسار إلى اليمين زادت السالبية الكهربية وقل الحجم الذري ؛ لذلك تقدر النواة على جذب الكترونات غلاف التكافؤ نحوها. وعلى هذا فان أكثر العناصر سالبية كهربية هي العناصر الموجودة في يمين الجدول، واقلها سالبية أيسر الجدول.
ضمحلال بيتا أو تحلل بيتا :
اضمحلال بيتا أو تحلل بيتا :
هو ظاهرة نشاط إشعاعي لعناصر كثيرة، تطلق فيه تلك العناصر أشعة بيتا. ثم اكتشف العلماء أن أشعة بيتا هذه ماهي إلا إلكترونات تنطلق من الذرة، ولما كان العنصر المصدر لتلك الإلكترونات يتحول أثناء تلك العملية التلقائية إلى
عنصر آخر يتلوه مباشرة في الجدول الدوري توصلوا إلى حقيقة مصدر تلك الجسيمات فهي تصدر من أنوية تلك العناصر المشعة. وبزيادة الأبحاث إتضح انه يوجد نوعان لهذا التحلل : النوع الأول يحدث لبعض العناصر الغير مستقرة وتُصدر إلكترونات، والنوع الثاني فهي عناصر تطلق إلكترونات ذات شحنة كهربائية موجبة فأسموه بوزيترون. في كلتا الحالتين يتحلل العنصر المـُصدر لتلك الجسيمات إما إلى عنصر آخر يتلوه مباشرة في الجدول الدوري في حالة إصداره إلكترونا، أو يتحلل إلى عنصر قبله مباشرة في الجدول الدوري إذا أشع أو أطلق بوزيترونا. والبوزيترون يتساوى مع الإلكترون في كتلته وفي عزمه المغزلي (أي عزم دورانه حول محوره مثل المغزل)، ويتساوي معه أيضا في مقدار شحنته الكهربائية ،والاختلاف بينهما يكاد ينحصر في كون الإلكترون سالب الشحنة والبوزيترون موجب الشحنة. والبوزيترون هو نقيض الإلكترون وهناك من يسميه (مضاد الإلكترون).
.
التحلل β−
:
في هذا التحلل لأحد العناصر يتحلل أحد نيوترونات النواة بواسطة التآثر الضعيف الذي يدخل فيه بوزون من نوع W− كعامل مساعد، يتحلل النيوترون إلى بروتون وإلكترون.
.
وطبقا لقانون انحفاظ الشحنة الكهربائية كما في المعادلة بالأعلى نجد أن البروتون الناتج عن التحلل شحنته موجبة وهي تساوي تماما شحنة الإلكترون الناتج أيضا عن التحلل وبذلك تتعادل مجموع الشحنتين اللتين علي اليمين من المعادلة، والى اليسار من المعادلة نجد النيوترون وهو متعادل الشحنة الكهربية. بذلك يتحقق قانون احتفاظ الشحنة الكهربية. نجد انطلاق نقيض نيوترينو إلكتروني، وهو جسيم كتلته تقترب من الصفر، ولكنه أحد الأطراف الناتجة عن التحلل ويشارك البروتون والإلكترون في حمل الطاقة الناتجة عن التحلل والانطلاق بها خارج النواة وخارج الذرة. ويجدر هنا الإشارة إلى أن نوع التيوترينو المطلق من هذه العملية اسمه نقيض نيوترينو-الإلكترون، بسبب وجود ستة أنواع من النيوترينو، نكتفي هنا بذكر الجسيم المسمى نقيض نيوترينو الإلكترون، كما يسميه البعض (مضاد نيوترينو- الإلكترون).
.
سؤال للاعضاء مين بيعرف يكتب تقرير عن اضمحلال β+ ؟
.
التحلل β−
:
في هذا التحلل لأحد العناصر يتحلل أحد نيوترونات النواة بواسطة التآثر الضعيف الذي يدخل فيه بوزون من نوع W− كعامل مساعد، يتحلل النيوترون إلى بروتون وإلكترون.
.
وطبقا لقانون انحفاظ الشحنة الكهربائية كما في المعادلة بالأعلى نجد أن البروتون الناتج عن التحلل شحنته موجبة وهي تساوي تماما شحنة الإلكترون الناتج أيضا عن التحلل وبذلك تتعادل مجموع الشحنتين اللتين علي اليمين من المعادلة، والى اليسار من المعادلة نجد النيوترون وهو متعادل الشحنة الكهربية. بذلك يتحقق قانون احتفاظ الشحنة الكهربية. نجد انطلاق نقيض نيوترينو إلكتروني، وهو جسيم كتلته تقترب من الصفر، ولكنه أحد الأطراف الناتجة عن التحلل ويشارك البروتون والإلكترون في حمل الطاقة الناتجة عن التحلل والانطلاق بها خارج النواة وخارج الذرة. ويجدر هنا الإشارة إلى أن نوع التيوترينو المطلق من هذه العملية اسمه نقيض نيوترينو-الإلكترون، بسبب وجود ستة أنواع من النيوترينو، نكتفي هنا بذكر الجسيم المسمى نقيض نيوترينو الإلكترون، كما يسميه البعض (مضاد نيوترينو- الإلكترون).
.
سؤال للاعضاء مين بيعرف يكتب تقرير عن اضمحلال β+ ؟
البولونيوم :
البولونيوم :
.
البولونيوم هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري يرمز له بـ Po وعدده الذري 84. يعد من أشباه الفلزات، وله نشاط إشعاعي نادر. وهو شبيه كيميائياً بعنصري التيلوريوم والبزموت.
.
إذا قارنا ً، فسمية البولونيوم هي نحو 10^6
مرة أكثر من سم
ية سيانيد الهيدروجين .
الخطر الرئيسي فيه هو الإشعاع الشديد (كمشع لأجسام ألفا)، والتي تجعل حمله بأمان مشكلة - فجرام واحد من البولونيوم سوف يسخن تلقائياً لدرجة حرارة حوالي 500 °C. والبولونيوم كذلك سام كيميائياً حيث أثر سميته الكيماوية مشابه لأثر التيلوريوم. وحتى في كميات بالميكروجرام بإن التعامل مع 210Po هو شديد الخطورة ويتطلب معدات خاصة وطرق صارمة للتناول. أجسام ألفا التي يشعها البولونيوم تدمر الأنسجة الحيوية بسهولة إذا ما ابتـُلع (بالتنفس أو الامتصاص) إلا أنه لا يخترق الجلد، لذلك فلا خطورة إذا ما كان خارج الجسم.
الخطر الرئيسي فيه هو الإشعاع الشديد (كمشع لأجسام ألفا)، والتي تجعل حمله بأمان مشكلة - فجرام واحد من البولونيوم سوف يسخن تلقائياً لدرجة حرارة حوالي 500 °C. والبولونيوم كذلك سام كيميائياً حيث أثر سميته الكيماوية مشابه لأثر التيلوريوم. وحتى في كميات بالميكروجرام بإن التعامل مع 210Po هو شديد الخطورة ويتطلب معدات خاصة وطرق صارمة للتناول. أجسام ألفا التي يشعها البولونيوم تدمر الأنسجة الحيوية بسهولة إذا ما ابتـُلع (بالتنفس أو الامتصاص) إلا أنه لا يخترق الجلد، لذلك فلا خطورة إذا ما كان خارج الجسم.
الثرموديناميكا .
الثرموديناميكا
.
الديناميكا الحرارية أو التحريك الحراري أو الثرموديناميك
تعبر عن أحد فروع الميكانيكا الإحصائية الذي يدرس خواص انتقال الشكل الحراري للطاقة خصوصا وتحولاته إلى أوجه أخرى من الطاقة ، مثل تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكي
الديناميكا الحرارية أو التحريك الحراري أو الثرموديناميك
تعبر عن أحد فروع الميكانيكا الإحصائية الذي يدرس خواص انتقال الشكل الحراري للطاقة خصوصا وتحولاته إلى أوجه أخرى من الطاقة ، مثل تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكي
ة مثلما في محرك احتراق داخلي والآلة البخارية ، أوتحول الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية مثلما في محطات القوي , وتحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية كما في توليد الكهرباء من سدود الأنهار. وقد تطورت أساسيات علم الترموديناميكا بدراسة تغيرات الحجم والضغط ودرجة الحرارة في الآلة البخارية.
معظم هذه الدراسات تعتمد على فكرة أن أي نظام معزول في أي مكان من الكون يحتوي على كمية فيزيائية قابلة للقياس تسمى الطاقة الداخلية للنظام ويرمز لها بالرمز (U). وتمثل هذه الطاقة الداخلية مجموع الطاقة الكامنة والطاقة الحركية للذرات والجزيئات ضمن النظام، أي جميع الأنماط التي يمكن أن تنتقل مباشرة كالحرارة، كما تنتمي الطاقة الكيميائية (المختزنة في الروابط الكيميائية) أ الطاقة النووية (الموجودة في نوى الذرات) إلى الطاقة الداخلية لنظام.
بدأت دراسات الحركة الحرارية مع اختراع الآلة البخارية وترتب عليها قوانين كثيرة تسري أيضا على جميع أنواع الآلات ، وبصفة خاصة تلك التي تحول الطاقة الحرارية إلى شغل ميكانيكي مثل جميع أنواع المحركات أو عند تحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية مثلا أو العكس.
نفرق في الترموديناميكا بين "نظام مفتوح " و"نظام مغلق " و" نظام معزول". في النظام المفتوح تعبر مواد حدود النظام إلى الوسط المحيط ، بعكس النظام المغلق فلا يحدث تبادل للمادة بين النظام والوسط المحيط. وفي النظام المعزول فلا يحدث بالإضافة إلى ذلك تبادل للطاقة بين النظام المعزول والوسط المحيط ، وطبقا لقانون بقاء الطاقة يبقي مجموع الطاقات الموجودة فيه (طاقة حرارية ، وطاقة كيميائية ، وطاقة حركة ، وطاقة مغناطيسية ، و،إلخ) تبقي مجموعها ثابتا.
.
معظم هذه الدراسات تعتمد على فكرة أن أي نظام معزول في أي مكان من الكون يحتوي على كمية فيزيائية قابلة للقياس تسمى الطاقة الداخلية للنظام ويرمز لها بالرمز (U). وتمثل هذه الطاقة الداخلية مجموع الطاقة الكامنة والطاقة الحركية للذرات والجزيئات ضمن النظام، أي جميع الأنماط التي يمكن أن تنتقل مباشرة كالحرارة، كما تنتمي الطاقة الكيميائية (المختزنة في الروابط الكيميائية) أ الطاقة النووية (الموجودة في نوى الذرات) إلى الطاقة الداخلية لنظام.
بدأت دراسات الحركة الحرارية مع اختراع الآلة البخارية وترتب عليها قوانين كثيرة تسري أيضا على جميع أنواع الآلات ، وبصفة خاصة تلك التي تحول الطاقة الحرارية إلى شغل ميكانيكي مثل جميع أنواع المحركات أو عند تحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية مثلا أو العكس.
نفرق في الترموديناميكا بين "نظام مفتوح " و"نظام مغلق " و" نظام معزول". في النظام المفتوح تعبر مواد حدود النظام إلى الوسط المحيط ، بعكس النظام المغلق فلا يحدث تبادل للمادة بين النظام والوسط المحيط. وفي النظام المعزول فلا يحدث بالإضافة إلى ذلك تبادل للطاقة بين النظام المعزول والوسط المحيط ، وطبقا لقانون بقاء الطاقة يبقي مجموع الطاقات الموجودة فيه (طاقة حرارية ، وطاقة كيميائية ، وطاقة حركة ، وطاقة مغناطيسية ، و،إلخ) تبقي مجموعها ثابتا.
.
الألكينات
الألكينات
الألكين (Alkene) في الكيمياء العضوية هو هيدروكربون غير مشبع يحتوى على الأقل رابطة واحدة ثنائية بين ذرتي كربون. تكون الألكينات البسيطة التي تحتوى على رابطة واحدة مزدوجة سلسلة متجانسة, والألكينات لها الصيغة العامة CnH2n.
أبسط الألكي
الألكين (Alkene) في الكيمياء العضوية هو هيدروكربون غير مشبع يحتوى على الأقل رابطة واحدة ثنائية بين ذرتي كربون. تكون الألكينات البسيطة التي تحتوى على رابطة واحدة مزدوجة سلسلة متجانسة, والألكينات لها الصيغة العامة CnH2n.
أبسط الألكي
نات هو الذي يعرف باسم "إثيلين" بينما الاسم الرسمية له طبقا للإتحاد الدولي للكيمياء والكيمياء التطبيقية (IUPAC) يسمي إيثين. تسمى الألكينات أيضًا بالأوليفينات.
وتلعب الألكينات دورًا رئيسًا في الطبيعة من الناحية الحيوية ،فعلى سبيل المثال يعتبر الإيثيلين هرمونًا نباتيًا حيث يلعب دورًا في إنضاج الثمار، ويعتبر مركب ألفا-بينين المادة الأساسية في التربنتاين، وتعتبر الرابطة الثنائية مجموعة شائعة في المنتجات الطبيعية مثل الليمونين الموجود في الحمضيات .
شكل الألكينات
كما هو متوقع طبقا لهندسة الجزيء فإنه يحدث تنافر بين زوج الإلكترونات، وبالتالى فإن الزاوية بين ذرتي الكربون في الرابطة المزدوجة ستكون 120°، وقد تصبح الزاوية أكبر طبقا للإجهاد الواقع من التفاعلات الغير ارتباطية التي تحدث من المجموعات المرتبطة بذرة الكربون. فمثلا الزاوية بين C-C-C في البروبين (البروبيلين) تبلغ 123.9°.
تستخدم الالكينات في :
1- تحضير كثير من المركبات مثل غاز الخردل واللدائن والمذيبات العضوية
2- يستخدم الايثلين فى انضاج الفاكهة
3- يستخدم الايثلين كمخدر وفى تحضير الكحول الاثيلى والاثيلين جليكول
4- تستخدم كحفازات لتصنيع البنزين وغيرها من المركبات الاروماتية (aryl compounds)
وتلعب الألكينات دورًا رئيسًا في الطبيعة من الناحية الحيوية ،فعلى سبيل المثال يعتبر الإيثيلين هرمونًا نباتيًا حيث يلعب دورًا في إنضاج الثمار، ويعتبر مركب ألفا-بينين المادة الأساسية في التربنتاين، وتعتبر الرابطة الثنائية مجموعة شائعة في المنتجات الطبيعية مثل الليمونين الموجود في الحمضيات .
شكل الألكينات
كما هو متوقع طبقا لهندسة الجزيء فإنه يحدث تنافر بين زوج الإلكترونات، وبالتالى فإن الزاوية بين ذرتي الكربون في الرابطة المزدوجة ستكون 120°، وقد تصبح الزاوية أكبر طبقا للإجهاد الواقع من التفاعلات الغير ارتباطية التي تحدث من المجموعات المرتبطة بذرة الكربون. فمثلا الزاوية بين C-C-C في البروبين (البروبيلين) تبلغ 123.9°.
تستخدم الالكينات في :
1- تحضير كثير من المركبات مثل غاز الخردل واللدائن والمذيبات العضوية
2- يستخدم الايثلين فى انضاج الفاكهة
3- يستخدم الايثلين كمخدر وفى تحضير الكحول الاثيلى والاثيلين جليكول
4- تستخدم كحفازات لتصنيع البنزين وغيرها من المركبات الاروماتية (aryl compounds)
الانشطار النووي
الانشطار النووي
الأنشطار النووي هي عملية انشطار نواة ذرة ما إلى قسمين أو أكثر ويتحول بهذه العملية مادة معينة إلى مواد أخرى وينتج عن عملية الأنشطار هذه نيوترونات وفوتونات عالية الطاقة(بالاخص اشعة جاما) ودقائق نووية مثل جسيمات ألفا وأشعة بيتا. يؤدي انشطار العناصر الثقيلة إلى تولد كميات ضخمة من الطاقة الحرارية والإشعاعية.
تستعمل عملية الأنشطار النووي في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية كما تستعمل لإنتاج الأسلحة النووية. ومن الموادالنووية الانشطارية الهامة والتي تستخدم كثيرا في المفاعلات الذرية مادتي اليورانيوم-235 وبلوتونيوم-239. والتي هي عماد الوقود النووي. وفي الوقود النووي يتم ما يسمى بالتفاعل المتسلسل حيث يصتدم نيوترونا مع نواة ذرة اليورانيوم-235 فتنقسم إلى قسمين ويصاحب هذا الانقسام انطلاق عددا من النيوترونات يقدر ب 2و5 نيوترونا في المتوسط. ويمكن لتلك النيوترونات الناتجة أن تصتدم بأنوية أخرى من اليورانيوم-235 وتتفاعل معها وتعمل على انشطارها. بذلك يزيد معدل التفاعل زيادة تسلسلي قد يؤدي إلى الانفجار إذا لم ننجح في ترويضه والتحكم فيه.
وفي المفاعلات النووية التي تستخدم لإنتاج الطاقة الكهربائية يُستعمل اليورانيوم-235 أو البلوتونيوم-239 بنسبة 5و3 % في مخلوط أكسيد اليورانيوم لإنتاج الطاقة. ويحتاج مفاعل نووي كبير يعمل بقدرة 1000 ميجاوات إلى نحو 100 طن من أكسيد اليورانيوم تكفيه لمدة ثلاثة سنوات. إلا أن الطريقة الاقتصادية لتشغيل المفاعل النووي تتطلب إيقاف تشعيل المفاعل كل سنة لمدة عدة أسابيع، تجري خلالها أستبدال ثلث كمية الوقود النووي المستهلك بوقود جديد، وكذلك لإجراء أعمال الصيانة والتفتيش عن أي خلل قد يحدث زمعالجة الخلل.
محتويات [أخف]
1 تاريخ اكتشاف الانشطار النووي
2 تفاصيل تفاعل االانشطار النووي
3 نواتج الانشطار
تاريخ اكتشاف الانشطار النووي
انشطار اليورانيوم-235,Uran235. ينتج عن الانشطار طاقة قدرها 200 مليون إلكترون فولت.
كان إنريكو فيرمي أول من قام بتصويب النيوترونات على اليورانيوم عام 1934 ولكنه لم ينجح في تفسير النتائج. وقام العالم الكيميائي الألماني أوتو هان وزميلته ليز مايتنر وزميلهما شتراسمان بتلك الأبحاث وقاموا بتحليل المواد الناتجة عن التفاعل. وكانت مفاجأة لم يستطيعوا أولا تفسيرها إذ أنهم وجدوا عناصر جديدة تكونت من خلال التفاعل. وكان أن أعادوا التجربة باستخدام يورانيوم عالى النقاوة، فكانت النتيجة هي ما وجدوه من قبل وتكوّن عنصر الباريوم. والباريوم عدده الذري تقريبا نصف العدد الذري لليورانيوم. كان ذلك عام 1938 وبعدها بدأت الحرب العالمية الثانية واضطرت ليزا مايتنر مغادرة ألمانيا نظرا لاضطهاد النازية لليهود. وسافرت ليزا إلى السويد حيث كان أحد أقربائها يعمل هناك وهو روبرت فريتش. وقصت عليه نتائج تجربة اليورانيوم.
وفي مطلع عام 1939 فطن أتوهان وشتراسمان إلى تفسير التفاعل الذي حدث وانه انشطار لنواة ذرة اليورانيوم وتكون الباريوم ونشر نتيجة ابحاثه في المجلة العلمية. وفي نقس الوقت استطاعت مايتنر بمساعدة فريتش على تفسير تجربة اليورانيوم بأنها انشطار نووي ن واستطاعا الإثنان تكملة التفسير بأنه من خلال أنقسام نواة اليورانيوم يحدث فقدا في الكتلة بين وزن اليورانيوم ووزن الباريوم والمنتجات الأخرى الناتجة عن الانقسام، وقدرا تلك الكتلة بأنها نحو 1/5 من كتلة البروتون، أي أن طاقة تقدر بنحو 200 MeV تتحرر من كل انقسام. وهي طاقة بالغة للغاية. وسافرا الأثنان بعد ذلك إلى الولايات المتحدة واجتمعا مع أينشتاين وقصا عليه نتيجة أبحاثهما.
وكانت مجموعة من العلماء تعمل في فرنسا تحت رئاسة فريدريك كوري زوج ماري كوري- مكتشفة البولونيوم - واكتشفوا أنه خلال انشطار نواة اليورانيوم ينطلق عدد من البيوترونات قدروه 5و3 في المتوسط إلا أنهم عدّلوا ذلك العدد إلى 6و2 نيوترونات في المتوسط لكل انشطار فيما بعد.
ولما عرف أينشتاين وزميله زيلارد بأمريكا نتائج مايتنر وفريتش بالإضافة إلي نتائج المجموعة الفرنسية عن النيوترونات المصاحبة للانشطار قام أينشتاين وزيلارد بتوجيه خطابا إلى الرئيس الأمريكي آنذاك روزفيلت يعرفوه بتلك النتائج العلمية الخطيرة والتحذير من إمكانية سعي الألمان باستغلال تلك المعلومات لصنع قنبلة ذرية يكون لها مفعولا فظيعا، خصوصا وأن الحرب قد بدأت في أوروبا بهجوم الألمان على بولندا. ووصل خطاب أينشتاين وزيلاد إلى الرئيس الأمريكي في يناير 1939.
قامت الحكومة الأمريكية في البدء بتشجيع الأبحاث النووية، وقام إنريكو فيرمي وكان يعمل في جامعة شيكاغو آنذاك ببناء أول كومة ذرية مكونة من اليورانيوم والجرافيت، واختار الجرافيت كمهدئ لسرعة النيوترونات، ونجح في توصيل الكومة الذرية إلى الحالة الحرجة، وكان ذلك في ديسمبر عام 1942.
ثم دخلت الولايات المتحدة الحرب وكان هناك خوفا كبيرا من أن يركز الألمان بحوثهم لصناعة قنبلة ذرية، فبدأت الولايات المتحدة مشروع مانهاتن عام 1942 بغرض إنتاج السلاح النووي وعينت اوبنهايمر لرئاسة المشروع ،وجمع أوبنهايمر العلماء من جميع أنحاء البلاد للتركيز على ذلك العمل وكان العمل يسير بتكتم شديد. واتضح أن صناعة القنبلة الذرية يحتاج إلى اليورانيوم-235 عالى النقاوة، كما توصلوا إلى أن عنصر البلوتونيوم-239 وهو من منتجات الكومة الذرية التي بناها فيرمي في جامعة شيكاغو له نفس خواص اليورانيوم-235، فعزم العاملون في مشروع مانهاتن على اتباع الطريقتين في نفس الوقت لضمان التوصل إلى صنع القنبلة. وكان أن قاموا بمشروع لتخصيب اليورانيومخ235 وفصله عن اليورانيوم-238، وقاموا في نفس الوقت بتوليد البلوتونيوم-239 في مفاعل نووي بنوه لذلك الغرض. وادت تلك المجهودات إلى إنتاج قنبلتي هيروشيما ونجازاكي التي ألقيتا من الجو على اليابان في 6 أغسطس و 11 اغسطس 1945، واستسلمت على أثرهما اليابان وأنهت الحرب مع أمريكا.
تفاصيل تفاعل االانشطار النووي
تفاعل الانشطار النووي لليورانيوم-235 بواسطة النيوترون.
يختلف الانشطار النووي عن عملية التحلل الإشعاعي من ناحية انه يمكن السيطرة على عملية الأنشطار النووي خارجيا. تقوم النيوترونات الحرة الناتجة من كل عملية انشطار وهي في المتوسط 5و2 نيوترونا، بالتفاعل مع اليورانيوم أو البلوتونيوم وتتسبب في انشطارها. وهذا بالتالى يؤدي إلى تحرير نيوترونات أخرى. وتستمر هذه السلسلة من التفاعلات التي تسمى تفاعل متسلسل.
يطلق على نظائر عناصر كيميائية لها القدرة على تحمل هذه السلسلة الطويلة من الأنشطارات النووية اسم الوقود النووي. من أكثر أنواع الوقود النووي استعمالا هي اليورانيوم ذو كتلة ذرية رقم 235 (يورانيوم-235) وبلوتونيوم ذو كتلة ذرية رقم 239 (بلوتونيوم-239)، هذين العنصرين ينشطران بصورة بطيئة جدا تحت الظروف الطبيعية التي تسمى ب الانشطار التلقائي وتاخذ هذة العملية التلقائية ما يقارب 550 مليون سنة عمر النصف لليورانيوم. أما في المفاعل النووي فتجمع كمية من الوقود النووي فوق الكتلة الحرجة ويجري التحكم فيها بواسطة قضبان تتخللها من الكادميوم الماصة للنيوترونات. بذلك يمكن المحافظة على معدل سير التفاعل لإنتاج الطاقة ومنعه من الانفلات وأحداث الدمار.
نواتج الانشطار
ينتج عن انشطار نواة اليورانيوم نواتين صغيرتين في أغلب التفاعلات ، كما من الممكن أن ينتج عن الانشطار أكثر من نواتين . وقد تكون "أنصاف" نواة اليورانيوم الناتجة زوجا من نوكليدات مختلفة . وغالبا ما تنتج نواة لها كتلة ذرية خفيفة نسبيا (نحو 90 ) مصحوبة بنواة ثقيلة ( كتلة ذرية 140) . ولذلك يبين منحنى توزيع الأنوية الناتجة عن الانشطار قمتين (توزيع كتلة الأنوية الناتجة ) .ويبقى مجموع البروتونات والنيوترونات قبل التفاعل وبعده ثابتا. وعل سبيل المثال نذكر هنا حالتين ممكنتان للانشطار النووي للبلوتونيوم-239 بواسطة امتصاصه لأحد النيوترونات :
توزيع الأنوية الناتجة عن الانشطار بحسب كتلهم الذرية A
نواتج الانشطار تكون أنوية ذرية متوسطة الكتلة ، وفي نفس الوقت غنية بالنيوترونات . وهي لذلك عناصر غير مستقرة ويصدرون في العادة نيوترونات زائدة عن مقدرتهم الاحتفاظ بها خلال عدة ثوان من بعد تكونهم ، وتكون لهم أهمية في ضبط معدل التفاعل الجاري في مفاعل نووي . وتتحلل بعض تلك الأنوية الناتجة عن الانشطار عن طريق تحلل بيتا إلى عناصر أخرى. و تحلل بيتا لا يغير من الكتلة الذرية وينتهي تحلل بيتا المتتابع عند نواة مستقرة ، وقد تستغرق تحللات بيتا الأخيرة قرب الوصول إلى العنظر المستقر أعمار النصف طويلة على مدي مئات السنين أو آلاف السنين . ولمعرفة سلاسل نواتج تحلل بيتا التالية للانشطار يمكن الرجوع إلى المصادر العلمية مثل : [1].
ينتج عن كل عملية انشطار قدر هائل من الطاقة يبلغ نحو 200 مليون إلكترون فولت تظهر في صورة حرارة وإشعاع ،و يمكن استغلال الحرارة لتوليد بخار ماء ، ومن بخار الماء توليد كهرباء وهذا ما يجري في مفاعل نووي
لكولستيرول Cholesterol Cholestérol
الكولستيرول Cholesterol Cholestérol
الكولستيرول cholesterol مادة شمعية لينة شبيهة بالدسم، لها بنية غول سيتروئيدي غير مشبع، مرتفع الوزن الجزيئي يتألف من خمس حلقات perhydrocyclopentanthroline ring مع سلسلة جانبية تتألف من ثماني ذرات كربونية. يمكن أن تؤستر الوظيفة الغولية على الكربون -3 مع حمض دسم لتشكل إسترات الكولسترول (الكولستيرول المؤستر). يكون ثلثا كولستيرول الدم مؤستراً، والباقي على شكل حر.
يوجد الكولستيرول طبيعياً في جميع أجزاء البدن. ويحتاجه الجسم للعمل على نحو سوي. يتوضع في أغشية الخلايا كافة بما فيها خلايا الدماغ والأعصاب والعضلات والجلد والكبد والأمعاء والقلب. ويعتمد الجسم على الكولستيرول في اصطناع الحموض الصفراوية التي تساعد على هضم الدسم، وفيتامين D، والهرمونات الستيروئيدية، ومن هنا تأتي أهميته الحيوية البالغة للجسم، إلا أن المستوى العالي للكولستيرول في الدم أي فرط الكولستيرول في الدم hypercholesterolemia هو عامل خطورة في أمراض القلب الإكليلية التي تؤدي إلى الإصابة بالنوبة القلبية heart attack.
استقلاب الكولستيرول :
يحصل الجسم على حاجته من الكولستيرول عبر الإنشاء الداخلي في الكبد الذي يوفر ما يعادل 500-1000ملغ/يوم، في حين يكون القوت المصدر الخارجي للكولستيرول الذي يفضل ألا يزيد عن 300 ملغ/يوم.
تعمل جميع الأنسجة الحاوية على خلايا منواة على إنشاء الكولستيرول ولاسيما الكبد والجلد والأمعاء والخصيتين والمبيض والكظر والجملة العصبية، حيث تقوم الجسيمات الصغرية microsomes والسيتوزول الخلوي بعملية الإنشاء. ويعد الأستيل كو أنزيم آ- acetyl CoA المصدر الأساسي لجميع ذرات الكربون في جزيئة الكولسيترول، فهو يشكل نقطة البدء في إنشاء حمض الميفالونيك mevalonic acid طليعة الكولستيرول.
تفرغ كمية من الكولستيرول الحر تقدر بـ 600-1000ملغ/يوم مع الصفراء، ويعاد امتصاص نصفها في الأمعاء.
يوجد الكولستيرول في الجسم بشكلين: شكل ثابت غير منحل 70٪ من كولستيرول الجسم يختزن ضمن النسيج الشحمي تحت الجلد، وشكل متحرك 30٪ ينقل بشكل بروتينات شحمية lipoproteins ضمن الدم.
هناك طرق عدة لاستقلاب الكولستيرول ومن ثم إفراغه خارج البدن، فقد تحصل هدرجة الرابط المضاعف بين الفحمين الخامس والسادس أنزيمياً بتأثير الجراثيم المعوية لتعطي مماكبين للكوليستانول وكلاهما يشكلان الكوبروستيرول الذي يطرح مع البراز. أو يمكن أن يتحول الكولستيرول إلى 7 - دي هدروكسي كولستيرول الذي يتحول بدوره بتأثير الأشعة فوق البنفسجية إلى فيتامين D3. في حين يتحول 80٪ من الكولستيرول إلى حموض صفراوية تطرح عن طريق الحويصل الصفراوي على شكل ستيرولات معتدلة إلى البراز، تدعى غليكوكولات أو توروكولات. إضافة إلى أن الكولستيرول يدخل طليعة في إنشاء الهرمونات الستيروئيدية.
يولد الطفل ومعيار الكولستيرول في دمه لا يتجاوز الـ70ملغ، وما إن يصل إلى السنة الأولى من العمر حتى يكون الكولستيرول قد ارتفع إلى 150ملغ.
ويستمر الكولستيرول على هذا القياس حتى سن البلوغ، حين يبدأ بالتصاعد مجدداً، إلى أن يستقر حول الـ180ملغ وهو حد سليم، أو يتجاوز ذلك بسبب عوامل شتى فيصل إلى الـ 300 ملغ أو ما يفوق.
أشكال الكولستيرول في الدم
لا يمكن للكولستيرول وللشحوم الأخرى الانحلال في الدم أو الماء؛ لذلك تحتاج إلى وسيلة تنقلها إلى مختلف أنحاء البدن لتؤدي وظائفها الاستقلابية، فترتبط المواد الشحمية مع جزيئات شحمية أخرى أكثر قطبية وألفة للماء كالفسفوليبيدات والكولستيرول الحر إضافة إلى بروتينات تدعى الصمائم apolipoproteins لتشكل جزيئات كروية كبيرة تدعى الليبوبروتينات ولها أنواع عدة أهمها البروتينات الشحمية خفيضة الكثافة low- density lipoproteins (LDL) والبروتينات الشحمية رفيعة الكثافة high density lipoprotein (HDL).
يقاس الكولستيرول في الدم بالمليغرام وعندما يقال إن مستوى الكولستيرول قد وصل إلى 300 فإن المقصود هو 300 ملغ في كل ديسلتر (أو 100 سم3) من الدم.
ولقد راح كثيرون مؤخراً يقيسون الكولستيرول بالمليمول. يعادل المليمول الواحد في الليتر 38.6ملغ في الديسلتر.
ـ البروتين الشحمي خفيض الكثافة LDL: هو حامل الكولستيرول الأساسي في الدم. إن زادت كميته في الدم ترسب على جدران الشرايين المغذية للقلب والدماغ. وقد يؤلف مع الخلايا الرغوية foam cells والغليكوكانات والبلعميات phagocytes وغيرها لويحة plaque، وهي ترسب قاسٍ سميك يمكن أن يشكل عائقاً في جدر الشرايين. تعرف هذه الحالة بتصلب الشرايين atherosclerosis. ويمكن للجلطة (الخثرة thrombus) التي تتشكل قرب هذه اللويحة أن تسد جريان الدم إلى جزء من عضلة القلب وتسبب النوبة القلبية. وإن أحدثت هذه الخثرة إحصاراً في جريان الدم إلى جزء من الدماغ أدت إلى السكتة الدماغية stroke.
تظهر القيمة العالية للبروتين الشحمي خفيض الكثافة LDL كولستيرول (160 ملغ/دل وما فوق) تزايداً في عامل خطورة الإصابة القلبية. وإن كان الشخص مريضاً بالقلب فيجب أن يكون LDL كولستيرول لديه أقل من 70 ملغ/دل وهذا ما أدى إلى تسمية LDL كولستيرول بالكولستيرول السيء bad cholesterol.
ـ البروتين الشحمي رفيع الكثافة HDL: يُحمل ما يقدر بثلث إلى ربع الكولستيرول على جزيئة HDL البروتين الشحمي رفيع الكثافة، التي تحمله بعيداً عن الشرايين وتعود به إلى الكبد أي تجمعه من الجسم. وتشير بعض الأبحاث إلى أن HDL ينزع زيادة الكولستيرول من اللويحات وبالتالي يبطئ من نموها. يعرف HDL كولستيرول بالكولستيرول الجيد good cholesterol؛ لأن الكميات العالية منه قد تحمي من النوبات القلبية، والعكس صحيح أي إن قيم HDL الأقل من 40 ملغ/ دل تشير إلى خطورة أكبر.
العوامل التي تزيد من وطأة الكولستيرول
كثيراً ما يتفاعل عامل الكولستيرول مع عوامل عدة أخرى تزيد من وطأته وأهمها:
ـ أن يكون المرء ذكراً لا أنثى، إذ إنه يعرف عن النساء قبل وصولهن إلى سن الإياس قلة التعرض لخناق الصدر قياساً للرجال.
ـ أن يكون المرء مصاباً بفرط ارتفاع الضغط الشرياني، أو يكون مدمناً التدخين.
ـ أن يكون مصاباً بالداء السكري.
ـ أن يكون بديناً.
ـ أن يكون أحد والديه أو أولاده أو أشقائه وشقيقاته قد أصيب بخناق الصدر أو احتشاء القلب في سن مبكرة.
ـ أن يكون الكولستيرول الجيد في دمه أقل من 40ملغ.
الكولستيرول والحمية الغذائية
تحوي الأغذية الحيوانية مثل مح البيض واللحوم والدجاج والسمك والطعام البحري ومنتجات كامل الحليب الكولستيرول، في حين لا تحوي الأغذية النباتية مثل الفواكه والخضراوات والحبوب والبذور الكولستيرول.
يستطيع الجسم أن يصطنع كامل الكولستيرول الذي يحتاجه؛ وبذلك لايحتاج الإنسان إلى تناوله. وتعد الحموض الدسمة المشبعة عاملاً أساسياً في زيادة كولستيرول الدم.
يتم نزع جزءٍ من الكولستيرول الغذائي الفائض من الدم عن طريق الكبد. وتنصح جمعية القلب الأمريكية بأن يكون المتناول من الكولستيرول يومياً أقل من 300 ملغ.
يحتاج الأشخاص ممن لديهم مستوى عالٍ من الكولستيرول إلى حمية أشد من الآخرين، إذ يجب ألا يتناولوا أكثر من 170غ (6 أونصة) من اللحم الأحمر أو السمك أو الدجاج يومياً، وأن يتناولوا منتجات غذائية خالية أو منخفضة الدسم، مع تناول بروتينات عالية القيمة من مصادر نباتية مثل الحبوب بدائل من المصادر الحيوانية للبروتين.
تساعد الفعالية الفيزيائية كإجراء التمارين الرياضية اليومية مثل المشي والعمل في المنزل أو في الحديقة والسباحة على تحسين عمل القلب والرئتين. كما تزيد من مستوى HDL لدى بعض الأشخاص.
الأدوية الحديثة المستعملة
تعد مستخلبات (توشظ) الحموض الصفراوية bile acid sequestrants من أول الأدوية المستعملة خافضة للكولستيرول خاصة LDL كولسترول ومن أهم أدوية هذه المجموعة كولسترامين cholestyramine وكولستيبول colestipol والكولسيفيلام colesevelam. كما استعمل حمض النيكوتين (النياسين niacin) للغاية نفسها. وليس لهاتين المجموعتين آثار جانبية.
وهناك مجموعة أخرى خافضة LDL كولستيرول تمثلها مثبطات أنزيم HMG CoA-reductase المساهم في إنشاء الكولستيرول، وهي مجموعة الستاتينات statins أهم أفرادها أتورفاستاتين atorvastatin، فلوفاستاتين fluvastatin، لوفاستاتين lovastatin، برافاستاتين pravastatin روسوفاستاتين rosuvastatin وسمفاستاتين simvastatin. وهي فعالة جداً في تخفيض قيمة الكولستيرول LDL على الرغم من بعض التأثيرات الجانبية قصيرة الأمد كالاضطرابات الهضمية.
وتخفض مجموعة أخرى كلاً من الكولستيرول والغليسيريدات الثلاثية TG’s (triglycerides) تمثلها مشتقات حمض الفبريك وأهمها الجمفبروزيل gemfibrosil والكلوفبرات clofibrate، إضافة إلى البروبوكول probucol وله التأثير الدوائي نفسه.
وتتوافر حالياً أدوية حديثة تعمل على تثبيط امتصاص الكولستيرول في الأمعاء الدقيقة أهمها أزيتمايب ezetimibe. وينصح بتناوله مترافقاً مع الستاتين.
الاشتراك في:
الرسائل (Atom)