Leerdoelen
•Je kunt uitleggen wat isotopen zijn en hoe je deze noteert.
•Je kunt de formule voor het massagetal gebruiken
•Je kunt uitleggen wat radioactiviteit is.
•Je kunt een vervalreactie opstellen.
•Je kunt uitleggen wat ioniserende straling is en de kenmerken ervan benoemen.
•Je kunt de vier soorten ioniserende straling (röntgenstraling, alfa-, bèta- en gammastraling) benoemen en hun kenmerken beschrijven.
Hoe zijn atomen opgebouwd en wat zijn isotopen?
Atomen zijn opgebouwd uit een kern die protonen en neutronen bevat, met daaromheen elektronen. Deze bouwstoffen zijn erg belangrijk voor ioniserende straling en vervalreacties. Het aantal protonen (deeltjes met een positieve lading) in de kern wordt weergegeven door het atoomnummer (Z). Dit nummer staat linksonder bij het symbool van een element in het periodiek systeem (Binas-tabel 99). Het aantal neutronen (N) is het aantal neutronen in de kern. Het massagetal (A) is de som van het aantal protonen en neutronen
Wat zijn isotopen?
Het verschil tussen isotopen van hetzelfde element zit in het aantal neutronen; ze hebben wel hetzelfde atoomnummer (Z) en daarmee hetzelfde aantal protonen. Hierdoor hebben isotopen een verschillend massagetal (A). Koolstof heeft bijvoorbeeld de isotopen C-12 en C-13.
Isotopen kun je op twee manieren noteren:
•De naam van het element met een streepje en het massagetal, bijvoorbeeld Helium-3.
•Het symbool van het element met het massagetal linksboven en het atoomnummer linksonder, bijvoorbeeld
De relatieve atoommassa, die je in het periodiek systeem vindt, is een gemiddelde atoommassa. Deze houdt rekening met de verhouding waarin de isotopen van een element in de natuur voorkomen. De massa van een specifieke isotoop wordt uitgedrukt in de atomaire massa-eenheid (u). Eén u is gelijk aan
Wanneer zijn isotopen stabiel of instabiel?
Er bestaan stabiele isotopen en instabiele isotopen. Instabiele isotopen hebben een kern met een onstabiele verhouding tussen protonen en neutronen. Om stabiel te worden, zenden deze kernen spontaan deeltjes of energie uit. In de isotopentabel (Binas-tabel 25A) is te zien of een isotoop stabiel is, of welke deeltjes het uitzendt.
Wat zijn ioniserende straling en vervalreacties?
Ioniserende straling en vervalreacties hebben te maken met radioactiviteit. Radioactiviteit is het verschijnsel waarbij instabiele atoomkernen spontaan deeltjes of energie uitzenden. Deze straling kan uit de kern van een atoom komen en wordt ook wel kernstraling genoemd. De uitgezonden deeltjes kunnen een alfadeeltje (α-deeltje) zijn, wat een heliumkern is bestaande uit twee protonen en twee neutronen. Ook kan een bètadeeltje (β-deeltje) worden uitgezonden, wat een elektron is. Daarnaast kan energie in de vorm van gamma straling (γ-straling) komen. Deze straling bestaat uit fotonen met hoge energie en wordt uitgezonden. Hoeveel energie wordt uitgezonden, wordt vaak uitgedrukt in elektronvolt (eV). Eén elektronvolt is gelijk aan
Ioniserende straling is een verzamelnaam voor straling met hoge energie. Deze straling wordt uitgezonden door instabiele atoomkernen. Ioniserende straling kan andere atomen ioniseren door elektronen uit hun atoombaan te slaan. Dit kan schadelijk zijn voor de gezondheid van mensen, dieren en planten. Echter, ioniserende straling wordt ook nuttig toegepast, bijvoorbeeld in medische beeldvormingstechnieken. Ioniserende straling kan afkomstig zijn uit de ruimte, van radioactieve stoffen of kunstmatig worden geproduceerd.
Straling kan op verschillende manieren interageren met voorwerpen:
•Emissie: het uitzenden van straling door een bron.
•Transmissie: straling die door een voorwerp heen gaat.
•Reflectie: straling die door een voorwerp wordt teruggekaatst.
•Absorptie: straling die door een voorwerp wordt opgenomen.
Welke eigenschappen heeft kernstraling?
Elke soort kernstraling heeft een verschillend doordringend vermogen. Dit vermogen geeft aan hoe ver de straling door een stof heen kan dringen.
•Alfastraling: Heeft een zeer klein doordringend vermogen. Een vel papier houdt alfastraling tegen.
•Bètastraling: Heeft een gemiddeld doordringend vermogen. Het kan door papier heen, maar wordt tegengehouden door een stuk plexiglas.
•Gammastraling: Heeft een groot doordringend vermogen en kan zelfs door een dikke laag beton dringen.
Hoe stel je vervalreacties op?
Bij het opstellen van een vervalvergelijking voor radioactief verval gelden twee behoudswetten: er is behoud van het massagetal en behoud van het ladingsgetal (atoomnummer). Dit betekent dat de som van de massagetallen links en rechts van de pijl gelijk moet zijn. Hetzelfde geldt voor de som van de ladingsgetallen.
Wat is alfaverval?
Alfaverval is het proces waarbij een instabiele atoomkern een alfadeeltje (heliumkern) uitzendt. Dit type verval komt voor bij isotopen met een atoomnummer (Z) groter dan 83. Het alfadeeltje wordt genoteerd als
Voorbeeldberekening alfaverval:
Hoe vervalt U-238 (Uranium met massagetal 238)?
Uranium (U) heeft atoomnummer 92. Uit Binas-tabel 25A blijkt dat U-238 alfaverval ondergaat.
De vervalvergelijking is:
Het oorspronkelijke Uranium-238 vervalt hierbij in Thorium (Th) met atoomnummer 90 en massagetal 234, en een alfadeeltje.
Wat is bètaverval?
Bètaverval is het proces waarbij een neutron in de atoomkern omgezet wordt in een proton en een elektron. Het elektron, dat een bètadeeltje is, wordt daarbij uit de kern gezonden. Bij beta stralingen wordt het bètadeeltje genoteerd als
Voorbeeldberekening bètaverval:
Hoe vervalt Th-234 (Thorium met massagetal 234)?
Thorium (Th) heeft atoomnummer 90. Volgens Binas-tabel 25A ondergaat Th-234 bètaverval.
De vervalvergelijking is:
Het Thorium-234 vervalt hierbij in Protactinium (Pa) met atoomnummer 91 en massagetal 234, en een bètadeeltje.
Wat is gammaverval?
Gammaverval kan direct na alfa- of bètaverval optreden als de nieuwe kern nog in een aangeslagen toestand verkeert. Het is het proces waarbij een atoomkern, die zich in een aangeslagen toestand bevindt, energie verliest. Deze energie wordt uitgezonden in de vorm van een foton, wat gammastraling is. Een aangeslagen atoomkern heeft een tijdelijk hoger energieniveau dat na verloop van tijd weer afneemt, en wordt aangeduid met een 'm' (voor metastabiel) achter het massagetal, bijvoorbeeld
Voorbeeldberekening gammaverval:
Hoe vervalt Technetium-99m?
De vervalvergelijking is:
Fotonen, die deeltjes van elektromagnetische straling zijn, vertonen zowel golf- als deeltjeseigenschappen. De energie
Welke soorten ioniserende straling zijn er?
Er zijn vier soorten straling die ioniserend zijn:
Straling | Ioniserend vermogen | Doordringend vermogen | Beschrijving | |
|---|---|---|---|---|
Röntgenstraling | EM-straling uit atomen | klein | groot | Fotonen die met de lichtsnelheid |
Gammastraling | EM-straling uit kernen | klein | groot | Fotonen met veel energie en kleine golflengte |
Bètastraling | Deeltjesstraling uit kernen | middelmatig | middelmatig | Elektronen ( |
Alfastraling | Deeltjesstraling uit kernen | groot | klein |
