Radioactiviteit
Een radioactieve substantie is onstabiel en de kernen gaan energie vrijgeven of vervallen van moeder naar
dochterkern en daardoor geven ze radioactieve stralen weer.
Radioactieve atomen
Grondbeginselen
Materie -> moleculen -> atomen -> kernen
Kernen die onstabiel zijn gaan vervallen volgens 5 verschillende processen. Dit kan enerzijds door het uitstralen
van energie of door het uitstralen van een deeltje.
Karakteristieken kern
De kern is opgebouwd uit nucleonen. De massa van een proton en neutron is even groot. Hieruit bouwen we
de verschillende atomen uit op. Ze hebben elk hun atoomnummer en dit bevat het aantal protonen (Z), dit
bepaald de lading. De totale kern is niet alleen de protonen maar ook de neutronen, we hebben een
atoommassa (A) = aantal protonen + aantal neutronen.
Verschillend massagetal = ISOTOPEN
Dichtheid van de atoomkern
Massa delen door het volume, de massa kennen we dus als we de massa van een proton vermenigvuldigen met
het massagetal krijgen we de volledige massa van de kern.
Het volume is eenduidig bepaald maar hangt af van het aantal nucleonen.
Nucleaire stabiliteit
Als we naar een kern delen zitten er neutrale en positieve deeltjes in. 2 positieve deeltjes stoten elkaar af
(coulomb kracht), dit gaat verminderen met de afstand maar deze werkt nog altijd, als we alleen deze kracht
beschouwen dan zou de kern niet bestaan, dit is alleen als we de coulomb kracht beschouwen.
Er moet nog een andere kracht zijn die ervoor zorgt dat de kern samen blijft en dit zijn de kernkrachten. Deze
werken onderling van geladen deeltje naar ongeladen deeltje. Ze werken alleen op een korte afstand en
werken dus voor de rest niet. Rond deze afstand zijn ze negatief en krijg je een aantrekkingskracht.
Als de nucleonen elkaar sterk gaan aantrekken gaan ze vervloeien, er moet dus een mate zijn dat als ze dicht bij
elkaar komen toch elkaar afstoten en niet versmelten met elkaar = evenwichtsrelatie.
Je hebt nucleonen en neutronen nodig om de kern stabiel te houden zodat deze hun werk kunnen doen.
De map (dia 9) geeft de verschillende elementen weer, ze hebben een toenemend aantal protonen. Onderaan
de tabel dan zitten we hier met elementen met weinig protonen en neutronen, dit is ongeveer evenredig.
Als we elementen krijgen die zwaarder worden dan is het aantal neutronen evenredig, dit gaat nog meer
toenemen. Als je deze toevoegt ga je de kernkrachten kunnen toevoegen en wordt de kern stabieler.
Vanaf een zekere z waarde kom je op een instabiele kern en gaat deze kern vervallen. Er zijn verschillende
processen om tot een stabiele kern te komen.
Onstabiele kernen en straling
horizontaal = aantal protonen
verticaal = aantal neutronen
, Groene lijn = hoe de elementen verdeeld zijn op basis van protonen en neutronen.
Als we bovenaan kijken:
- elementen die heel zwaar zijn
- alfa verval: een alfa deeltje is de kern van een helium atoom, deze worden gevormd dus de moeder
kern zal 2 protonen vrijgeven en dan schuiven we op naar minder protonen maar ook minder
neutronen, we gaan dus ook naar beneden. (vandaar de pijl) Het verval van de moederkern is in deze
richting.
Teveel neutronen – neutron omzetten in proton
Dit zie je aan de hand van de pijl, het aantal neutronen verminderd, maar het aantal protonen vermeerderd.
Je kan ook een kern hebben die teveel protonen heeft en deze gaat een proton omzetten in een neutron.
Het aantal neutronen gaat vermeerderen en het aantal protonen gaat verminderen.
Electron capture -> extra radioactieve stralingen
Stel dat we een stof hebben met heel veel kernen (instabiel) en gaan vervallen, er wordt een vorm van
radioactiviteit vrijgegeven. ER zijn verschillende vormen van stralingen: je hebt fotonen. Wanneer een kern
heel veel energie heeft kan het het vrijgeven zonder dat het aantal protonen en neutronen veranderd.
Stel dat we binnen een beveiligde behuizing een radioactief materiaal hebben, afhankelijk van welk verval er
optreedt kan de straling in een elektromagnetisch veld zijn richting ondergaan.
De negatieve geladen deeltjes krijgen de tegengestelde afbuiging. Gamma straling gaat rechtdoor en wordne
niet beïnvloed door het elektromagnetische veld.
Alfa verval
Ontstaat wanneer een kern instabiel is, wanneer hij veel te zwaar is. Hij gaat 2 protonen verliezen en ook 02
neutronen. Het deeltje dat dan ontstaat is de kern van een helium atoom. Dit noemt men de moeder kern en
bij het verval ontstaat een dochter kern, dit is een ander element en de radioactieve stralen worden
geproduceerd.
Uranium dat vervalt is heel zwaar, Je moet de dochterkern of moederkern kunnen bereken voor een interval.
WAt gebeurt er met het helium deeltje?
Stel je hebt het materiaal ergens in je lichaam, dit helium deeltje is heel zwaar en gaat lokaal waar het ontstaat
een grote stralingsbelasting veroorzaken, we kunnen het niet detecteren en dus ook niet nuttig gebruiken voor
de beeldvorming. Er moeten ook golven door het lichaam kunnen, ze mogen niet in het lichaam blijven en
moeten er ook terug uit komen.
Beta – min verval
Een kern heeft teveel neutronen, een neutron wordt omgezet in een proton. Maar bij deze verandering moet je
wat links en rechts hebt een gelijke lading hebben. Er wordt dus ook een elektron gevomrd. Bij dit verval zal de
moeder kern vervallen naar een dochter kern, het aantal neutronen wordt omgezet in protonen. We krijgen
dus een verandering van het element.
Een elektron gaat intraheren met zijn omgeving, heeft een stralingsbelasting en kan niet gebruikt worden voor
medische beeldvorming (nucleaire beeldvorming).
Vb. koolstof 14 is een isotoop -> vervallen volgens dit verval dan gaan we van Z naar Z + 1. We gaan van een
element met atoomnummer 6 naar atoomnummer 7.
Een radioactieve substantie is onstabiel en de kernen gaan energie vrijgeven of vervallen van moeder naar
dochterkern en daardoor geven ze radioactieve stralen weer.
Radioactieve atomen
Grondbeginselen
Materie -> moleculen -> atomen -> kernen
Kernen die onstabiel zijn gaan vervallen volgens 5 verschillende processen. Dit kan enerzijds door het uitstralen
van energie of door het uitstralen van een deeltje.
Karakteristieken kern
De kern is opgebouwd uit nucleonen. De massa van een proton en neutron is even groot. Hieruit bouwen we
de verschillende atomen uit op. Ze hebben elk hun atoomnummer en dit bevat het aantal protonen (Z), dit
bepaald de lading. De totale kern is niet alleen de protonen maar ook de neutronen, we hebben een
atoommassa (A) = aantal protonen + aantal neutronen.
Verschillend massagetal = ISOTOPEN
Dichtheid van de atoomkern
Massa delen door het volume, de massa kennen we dus als we de massa van een proton vermenigvuldigen met
het massagetal krijgen we de volledige massa van de kern.
Het volume is eenduidig bepaald maar hangt af van het aantal nucleonen.
Nucleaire stabiliteit
Als we naar een kern delen zitten er neutrale en positieve deeltjes in. 2 positieve deeltjes stoten elkaar af
(coulomb kracht), dit gaat verminderen met de afstand maar deze werkt nog altijd, als we alleen deze kracht
beschouwen dan zou de kern niet bestaan, dit is alleen als we de coulomb kracht beschouwen.
Er moet nog een andere kracht zijn die ervoor zorgt dat de kern samen blijft en dit zijn de kernkrachten. Deze
werken onderling van geladen deeltje naar ongeladen deeltje. Ze werken alleen op een korte afstand en
werken dus voor de rest niet. Rond deze afstand zijn ze negatief en krijg je een aantrekkingskracht.
Als de nucleonen elkaar sterk gaan aantrekken gaan ze vervloeien, er moet dus een mate zijn dat als ze dicht bij
elkaar komen toch elkaar afstoten en niet versmelten met elkaar = evenwichtsrelatie.
Je hebt nucleonen en neutronen nodig om de kern stabiel te houden zodat deze hun werk kunnen doen.
De map (dia 9) geeft de verschillende elementen weer, ze hebben een toenemend aantal protonen. Onderaan
de tabel dan zitten we hier met elementen met weinig protonen en neutronen, dit is ongeveer evenredig.
Als we elementen krijgen die zwaarder worden dan is het aantal neutronen evenredig, dit gaat nog meer
toenemen. Als je deze toevoegt ga je de kernkrachten kunnen toevoegen en wordt de kern stabieler.
Vanaf een zekere z waarde kom je op een instabiele kern en gaat deze kern vervallen. Er zijn verschillende
processen om tot een stabiele kern te komen.
Onstabiele kernen en straling
horizontaal = aantal protonen
verticaal = aantal neutronen
, Groene lijn = hoe de elementen verdeeld zijn op basis van protonen en neutronen.
Als we bovenaan kijken:
- elementen die heel zwaar zijn
- alfa verval: een alfa deeltje is de kern van een helium atoom, deze worden gevormd dus de moeder
kern zal 2 protonen vrijgeven en dan schuiven we op naar minder protonen maar ook minder
neutronen, we gaan dus ook naar beneden. (vandaar de pijl) Het verval van de moederkern is in deze
richting.
Teveel neutronen – neutron omzetten in proton
Dit zie je aan de hand van de pijl, het aantal neutronen verminderd, maar het aantal protonen vermeerderd.
Je kan ook een kern hebben die teveel protonen heeft en deze gaat een proton omzetten in een neutron.
Het aantal neutronen gaat vermeerderen en het aantal protonen gaat verminderen.
Electron capture -> extra radioactieve stralingen
Stel dat we een stof hebben met heel veel kernen (instabiel) en gaan vervallen, er wordt een vorm van
radioactiviteit vrijgegeven. ER zijn verschillende vormen van stralingen: je hebt fotonen. Wanneer een kern
heel veel energie heeft kan het het vrijgeven zonder dat het aantal protonen en neutronen veranderd.
Stel dat we binnen een beveiligde behuizing een radioactief materiaal hebben, afhankelijk van welk verval er
optreedt kan de straling in een elektromagnetisch veld zijn richting ondergaan.
De negatieve geladen deeltjes krijgen de tegengestelde afbuiging. Gamma straling gaat rechtdoor en wordne
niet beïnvloed door het elektromagnetische veld.
Alfa verval
Ontstaat wanneer een kern instabiel is, wanneer hij veel te zwaar is. Hij gaat 2 protonen verliezen en ook 02
neutronen. Het deeltje dat dan ontstaat is de kern van een helium atoom. Dit noemt men de moeder kern en
bij het verval ontstaat een dochter kern, dit is een ander element en de radioactieve stralen worden
geproduceerd.
Uranium dat vervalt is heel zwaar, Je moet de dochterkern of moederkern kunnen bereken voor een interval.
WAt gebeurt er met het helium deeltje?
Stel je hebt het materiaal ergens in je lichaam, dit helium deeltje is heel zwaar en gaat lokaal waar het ontstaat
een grote stralingsbelasting veroorzaken, we kunnen het niet detecteren en dus ook niet nuttig gebruiken voor
de beeldvorming. Er moeten ook golven door het lichaam kunnen, ze mogen niet in het lichaam blijven en
moeten er ook terug uit komen.
Beta – min verval
Een kern heeft teveel neutronen, een neutron wordt omgezet in een proton. Maar bij deze verandering moet je
wat links en rechts hebt een gelijke lading hebben. Er wordt dus ook een elektron gevomrd. Bij dit verval zal de
moeder kern vervallen naar een dochter kern, het aantal neutronen wordt omgezet in protonen. We krijgen
dus een verandering van het element.
Een elektron gaat intraheren met zijn omgeving, heeft een stralingsbelasting en kan niet gebruikt worden voor
medische beeldvorming (nucleaire beeldvorming).
Vb. koolstof 14 is een isotoop -> vervallen volgens dit verval dan gaan we van Z naar Z + 1. We gaan van een
element met atoomnummer 6 naar atoomnummer 7.
