Hoe stel je een vervalvergelijking op voor verschillende soorten straling?

Om een vervalvergelijking op te stellen en te begrijpen hoe isotopen worden genoteerd, is het belangrijk om eerst de basis van isotoopnotatie te kennen.

Isotoopnotatie Een isotoop wordt genoteerd met het symbool van het element (bijvoorbeeld He voor helium). Links bovenaan staat het massagetal (A) en links onderaan staat het atoomnummer (Z).

• Massagetal (A): Dit is het totale aantal protonen en neutronen in de kern. De formule hiervoor is: $A = N + Z$ Hierin is:
  • $A$ het massagetal
  • $N$ het aantal neutronen
  • $Z$ het aantal protonen (ook wel atoomnummer genoemd)
• Atoomnummer (Z): Dit is het aantal protonen in de kern. Het atoomnummer bepaalt welk chemisch element het is.

Vervalvergelijking opstellen Om een vervalvergelijking op te stellen, volg je deze stappen:

1. Moedernuclide: Noteer het deeltje dat gaat vervallen (het moedernuclide) links van de pijl. Dit is de isotoop die instabiel is.
2. Vrijkomend deeltje: Zoek in BINAS tabel 25a op welk deeltje er vrijkomt bij het specifieke verval (bijvoorbeeld een alfadeeltje, elektron of positron). Noteer dit deeltje rechts van de pijl.
3. Dochternuclide: Pas de wetten van behoud van massagetal en ladingsgetal toe. Dit betekent dat de som van de massagetallen links van de pijl gelijk moet zijn aan de som van de massagetallen rechts van de pijl. Hetzelfde geldt voor de ladingsgetallen (atoomnummers). Hiermee bepaal je het dochternuclide (het nieuwe element dat ontstaat).

Soorten vervalvergelijkingen

• Alfa-verval ($\alpha$-verval):

  • Hierbij zendt een atoomkern een alfadeeltje uit. Een alfadeeltje is een heliumkern ($^4_2He$).
  • Het massagetal (A) van de kern neemt met 4 af en het atoomnummer (Z) neemt met 2 af.
  • Voorbeeld: Uranium-238 vervalt naar Thorium-234. $^ {238}_{92}U \rightarrow ^ {234}_{90}Th + ^4_2He$

• Bèta-min verval ($\beta^-$-verval):

  • Bij bèta-min verval verandert een neutron in de kern in een proton, waarbij een elektron ($^0_{-1}e$) en een antineutrino ($\bar{\nu}_e$) vrijkomen.
  • Het massagetal (A) blijft gelijk, maar het atoomnummer (Z) neemt met 1 toe.
  • Voorbeeld: Koolstof-14 vervalt naar Stikstof-14. $^ {14}_6C \rightarrow ^ {14}_7N + ^0_{-1}e + \bar{\nu}_e$

• Bèta-plus verval ($\beta^+$-verval):

  • Bij bèta-plus verval verandert een proton in de kern in een neutron, waarbij een positron ($^0_{+1}e$) en een neutrino ($\nu_e$) vrijkomen.
  • Het massagetal (A) blijft gelijk, maar het atoomnummer (Z) neemt met 1 af.
  • Voorbeeld: Zuurstof-15 vervalt naar Stikstof-15. $^ {15}_8O \rightarrow ^ {15}_7N + ^0_{+1}e + \nu_e$

• K-vangst:

  • Bij K-vangst neemt de atoomkern een elektron op uit de binnenste (K-)schil. Dit elektron combineert met een proton in de kern om een neutron te vormen, waarbij een neutrino ($\nu_e$) vrijkomt.
  • Het massagetal (A) blijft gelijk, maar het atoomnummer (Z) neemt met 1 af.
  • Vaak komt er ook gammastraling vrij na K-vangst, omdat de kern in een aangeslagen toestand kan achterblijven.
  • Voorbeeld: Beryllium-7 ondergaat K-vangst naar Lithium-7. $^7_4Be + ^0_{-1}e \rightarrow ^7_3Li + \nu_e$

• Gammaverval ($\gamma$-verval):

  • Gammaverval treedt op wanneer een atoomkern in een aangeslagen toestand (met te veel energie) terugvalt naar een stabielere toestand door gammastraling ($^0_0\gamma$) uit te zenden.
  • Hierbij verandert het massagetal (A) en het atoomnummer (Z) van de kern niet, alleen de energietoestand.
  • Voorbeeld: Een aangeslagen Technetium-99m kern vervalt naar een stabielere Technetium-99 kern. $^ {99m}_{43}Tc \rightarrow ^ {99}_{43}Tc + ^0_0\gamma$ (De 'm' staat voor metastabiel, wat aangeeft dat de kern in een aangeslagen toestand is.)