محرم

محرم تسلیت باد.

       مناطق اتمی ایران

عنصر{شیمی}

عنصر شیمیایی، در دانش شیمی، به ماده‌ای گفته می‌شود که اتم‌های آن تعداد پروتون‌های برابر در هسته‌ی خود داشته باشند. این عدد(تعداد پروتون ها) که با نماد Z نشان داده می شود، عدد اتمی آن عنصر نام دارد. ویژگی های شیمیایی اتم های یک عنصر توسط ساختار الکترونی آنها تعیین شده که آن هم به نوبه خود به تعداد پروتون های هسته آن اتم وابسته است. به شکلی که همه اتم هایی که دارای تعداد پروتون های برابر(عدد اتمی برابر) باشند، ویژگی های شیمیایی یکسانی دارند. اما اتم های یک عنصر می توانند دارای تعداد متفاوتی نوترون باشند که ایزوتوپ های آن عنصر نامیده می شوند. گاهی نیز برای سادگی، به عنصر شیمیایی صرفاً عنصر گفته می‌شود. هم‌چنین تمام اتم‌هایی که تعداد پروتون‌های درون هستهٔ آن‌ها ۹۲ عدد باشد، عنصر اورانیوم به شمار می‌روند. هم اکنون تعداد عناصر شیمیایی در جدول تناوبی حدود ١١٨ عنصر برآورد می‌شود که دارای اعداد اتمی از ١ تا ١١٨ می باشند. از این تعداد ٩٤ عنصر در طبیعت یافت می شود و بقیه به طور مصنوعی و به کمک واکنش های هسته ای در آزمایشگاه ساخته می شوند. از میان همه عناصر ٨٠ عنصر حداقل دارای یک ایزوتوپ پایدار می باشند که به جز عنصر شماره ٤٣( تکنتیوم) و عنصر شماره ٦١(پرومتیوم) همگی دارای عدد اتمی برابر یا پایین تر از ٨٢ می باشند. به زبان دیگر در جدول تناوبی تنها عناصری که از عنصر ٨٢ یعنی بیسموت سبکتر بوده و دارای ایزوتوپ پایدار نمی‌باشند، فقط عناصر ٤٣ و ٦١ هستند.
عناصر شیمیایی می توانند در هنگام واکنش های شیمیایی با یکدیگر ترکیب شده و تعداد بیشماری ماده شیمیایی بوجود آورند. مثلاً آب نتیجه واکنش دو اتم از عنصرهیدروژن با یک اتم از عنصر اکسیژن و تشکیل مولکولی با فرمول شیمیایی H₂O است. همین دو عنصر در شرایط عملی متفاوت می توانند مولکول دیگری را بنام پراکسید هیدروژن یا آب اکسیژنه با فرمول H₂O₂ تشکیل دهند. به همین شکل همه مواد مرکب می توانند به عناصر سازنده خود تجزیه شوند. بعنوان مثال می توان آب را به کمک الکترولیز به عناصر هیدروژن و اکسیژن تبدیل کرد.

یک ماده خالص که تنها از اتم های یک عنصر تشکیل شده باشد، «ماده ساده» نامیده می شود. چنین ماده ای را نمی توان به عناصر دیگری تجزیه کرد. از این دیدگاه ماده ساده در برابر ماده مرکب قرار می گیرد. بعنوان مثال اکسیژن یک عنصر است. اما ماده ای را که ما در طبیعت بعنوان گاز اکسیژن شناخته ایم، در حقیقت یک ماده ساده دو اتمی از این عنصر است که که «دی اکسیژن» یا «اکسیژن مولکولی» (O₂) نامیده می شود. ازن شکل دیگری از عنصر اکسیژن است که در طبیعت با فرمول (O₃)یافت می شود. رابطه بین دی اکسیژن و ازن رابطه ای است که به آن دگرشکلی یا آلوتروپی می گویند. به زبان دیگر، دی اکسیژن و ازن آلوتروپ یا دگر شکل های عنصر اکسیژن می باشند. الماس و گرافیت نیز آلوتروپ های عنصر کربن هستند.
پس می بینیم که یک عنصر ممکن است در طبیعت به اشکال مختلف یافت شود. اما کدام حالت شیمیایی از یک عنصر را می توان بعنوان حالت استاندارد آن عنصر در نظر گرفت؟ حالت استاندارد یک عنصر شیمیایی آن ماده ساده از آن عنصر است که آنتالپی استاندارد تشکیل آن در شرایط طبیعی کمینه باشد، که طبق قرارداد کمترین آنتالپی استاندارد تشکیل را در محاسبات برابر با صفر در نظر می گیرند.

عناصر شیمیایی را نمی توان به کمک واکنش های شیمیایی معمولی به یکدیگر تبدیل کرد. تنها واکنشی که می توان با استفاده از آن تعداد پروتون های هسته اتم های یک عنصر را تغییر داد و در نتیجه یک عنصر را به عنصر دیگری تبدیل کرد، یک واکنش هسته ای است که آن را واکنش تبدیل هسته ای یا «ترانسموتاسیون» می نامند.

جنگ‌افزار هسته‌ای

جنگ‌افزار هسته‌ای یا سلاح هسته‌ای جنگ‌افزارهایی هستند که در آن‌ها از انرژی حاصل از شکافت یا همجوشی هسته‌ای برای تخریب و کشتار استفاده می‌شود.

این سلاح‌ها در طول تاریخ تنها دو بار در جنگ بین المللی دوم توسط ایالات متحده آمریکا علیه ژاپن در شهر های هیروشیما و ناکازاکی مورد استفاده قرار گرفت.

 

اولین تلاش‌ها در جهت ساخت بمب اتمی در آلمان نازی آغاز گشت. در این دوران، شیمیدانی به نام پل هارتک از اساتید دانشگاه هامبورگ به توان بالقوه نیروی اتمی برای کاربردهای نظامی پی برد. وی در ۲۴ فوریه ۱۹۳۹ امکان استفاده از انرژی هسته‌ای به عنوان یک سلاح با توان تخریبی نا محدود را طی نامه‌ای به وزارت جنگ در برلین اطلاع داد. به‌دنبال این امر گروهی برای تحقیق در این رابطه تشکیل شد و وارنرهایزنبرگ فیزیکدان برجسته آلمانی به طور غیر رسمی سرپرست تیم تحقیقاتی آلمان برای ساخت بمب هسته‌ای گشت.

در همین زمان، آلبرت انیشتین طی نامه معروف خود به روزولت رئیس جمهور وقت آمریکا خطر دستیابی آلمان به تولید بمب اتمی را گوشزد کرد. متعاقب این اخطار روزولت دستور ایجاد پروژه منهتن با هدف تحقیق در این رابطه و تولید بمب اتمی را با همکاری کشور انگلستان صادر کرد. برای این پروژه تأسیساتی در لوس آلاموس در ایالت نیومکزیکو، اوک ریج ایالت تنسی و همفورد ایالت واشنگتن به کار گرفته شدند و تیمی از برجسته‌ترین دانشمندان آن دوران به استخدام این پروژه در آمدند. محققان آلمانی موفق به تولید بمب اتمی نشدند. اگرچه ادعاهایی در زمینه آزمایش نوعی ابزار هسته‌ای توسط نازی‌ها پیش از پایان جنگ جهانی دوم مطرح شده است^[۱]. اما تیم آمریکایی به سرپرستی فیزیکدان برجسته، جی آر اوپنهایمر موفق به ساخت عملی اولین بمب هسته‌ای شد که در ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵ در ناحیه‌ای موسوم به ترینیتی در نیومکزیکو آزمایش شد.

به فاصله کوتاهی در ۶ آگوست ۱۹۴۵، بمب افکن اسکادران ۵۰۹ نیروی هوایی آمریکا موسوم به Enola Gay(که اکنون در موزه‌ای در واشنگتن نگهداری می‌شود)، از پایگاهی در جنوب اقیانوس آرام به پرواز در آمد و در ساعت ۸:۱۵ دقیقه به وقت محلی، بمب موسوم به پسر کوچک را بر شهر هیروشیما ژاپن منفجر ساخت و بدین ترتیب نام کشور ایالات متحده آمریکا را برای همیشه در تاریخ، به عنوان تنها کشور استفاده کننده از سلاح کشتار جمعی در تاریخ بشریت ثبت نمود. این بمب که در طراحی آن از ۶۴ کیلوگرم اورانیوم استفاده شده بود، از ارتفاع ۹۶۰۰ متری رها شد و در ارتفاع ۵۸۰ متری سطح زمین با شدتی معادل با انفجار ۱۵ هزار تن TNT منفجر شد. مجموع تلفات اولیه و کشته شدگان ناشی از عوارض این انفجار را بالغ بر ۱۴۰۰۰۰ نفر تخمین می‌زنند. سه روز بعد در ۹ آگوست انفجار بمب مرد چاق در شهر ناگازاکی ژاپن موجب کشتار ۷۴۰۰۰ نفر انسان دیگر شد. این بمب که از پلوتونیوم به عنوان ماده شکافت پذیر استفاده می‌کرد، انفجاری به شدت ۲۱ کیلوتن TNT ایجاد کرد. بمب دیگری نیز در پروژه منهتن تولید شده بود که هرگز از آن استفاده نشد.

پس از پایان جنگ دوم جهانی دانشمندان در آمریکا به تحقیق در رابطه با تسلیحات هسته‌ای ادامه دادند. اگرچه این تصور وجود داشت که هیچ کشوری دیگری در دنیا نمی‌تواند تا پیش از سال ۱۹۵۵ به فناوری ساخت سلاح هسته‌ای دست یابد، اما کلاوس فیوکس یکی از فیزیکدانان آلمانی که در رابطه با مواد فوق انفجاری (High Explosive) با تیم اوپنهایمر همکاری می‌کرد، طرح‌ها و جزئیات طراحی بمب آزمایش شده در ترینیتی را در اختیار جاسوسان شوروی قرار داد. به این ترتیب در ۲۹ آگوست ۱۹۴۹ اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی اولین آزمایش اتمی خود را با موفقیت انجام داد و غرب را در وحشت فرو برد. این انفجار اثر زیادی در تسریع جنگ سرد گذارد و موجب ایجاد رقابت تسلیحاتی بین آمریکا و شوروی گردید.

پس از آن ایالات متحده جهت حفظ برتری تسلیحاتی خود، تحقیق در رابطه با ساخت بمب گداختی(یا هیدروژنی) یا به عبارت دقیقتر، تسلیحات گرما-هسته‌ای (Termo- Nuclear) را آغاز کرد. پیش از این اوپنهایمر به دلیل اتخاذ مواضعی علیه ساخت تسلیحات هسته‌ای از سرپرستی پروژه کنار گذارده شد و ادوارد تلر هدایت عملی پروژه ساخت بمب هیدروژنی را برعهده گرفت. نخستین آزمایش یک وسیله گرما-هسته‌ای با اسم رمز مایک در نوامبر سال ۱۹۵۲ در جزیره کوچکی به نام الوگالب در مجاورت انی وتاک در جزایر مارشال انجام شد. وزن تجهیزات به کار رفته در این انفجار شامل دستگاه‌های تبرید به بیش از ۶۵ تن می‌رسید. از آنجایی که در این سیستم مستقیماً از ایزوتوپهای دوتریوم و تریتیوم مایع استفاده می‌شد، به آن لقب بمب خیس(wet bomb) داده بودند. پیش بینی می‌شد که قدرت این انفجار معادل یک یا دو مگاتن تی ان تی باشد. اما برخلاف انتظار شدت انفجار معادل ۱۰٫۴ مگاتن تی ان تی بود. نتایج انفجار بسیار هراسناک بود. قطر گوی آتشین حاصل از این انفجار به ۵ کیلومتر رسید. جزیره الوگالب تقریباً تبخیر شد و حفره‌ای به عمق ۸۰۰ متر و شعاع دهانه ۳ کیلومتر برجای ماند.