Deel 1 - Hoofdstuk 2 Flashcards
Geef de definitie van ‘radioactiviteit’.
Radioactiviteit is de uiting van een niet-stabiele atoomkern.
Hoeveel soorten straling zijn er ?
3
-> Alfa-straling
-> Beta-straling
-> Gamma-straling
Hoe is radioactiviteit ontdekt ?
Radioactiviteit werd in 1898 bij toeval ontdekt bij het onderzoek van een mineraal dat uranium bevatten.
Wie heeft radioactiviteit ontdekt ?
De Franse natuurkundige Henri Becquerel.
Wat is alfa-straling ?
Alfa-straling is een van de meest voorkomende vormen van ioniserende straling.
-> Komt vrij bij alfaverval van grotere kernen (uranium, thorium, …).
-> Alfadeeltje bestaat uit 2 protonen en uit 2 neutronen (kale kern He-atoom)
-> Massagetal van radio-isotoop vermindert met 4, atoomnummer met 2.
-> Emissie van een helium kern
Is alfa-straling gevaarlijk ?
Alfadeeltjes zijn gevaarlijk als ze inwerken op weefsel.
-> Alfadeeltjes zijn makkelijk tegen te houden. (dik blad papier is genoeg)
-> Alfa-stralers zijn enkel gevaarlijk als ze worden opgenomen in het lichaam (voedsel). -> In het lichaam kunnen ze in hun directe omgeving grote schade aanrichten
(weke delen)
Wat is beta-straling ?
Ioniserende straling bestaande uit elektronen en positronen
-> Ontstaat in het β-vervalproces, betaverval.
-> Atoomkern zendt een elektron (β-) of positron (β+) uit.
-> Massagetal blijft gelijk, atoomnummer neemt toe of neemt af met 1.
Welke 2 soorten beta-straling zijn er ? Leg deze uit.
-> β- straling
=> In de kern : neutron -> proton
=> Elektron wordt weggeschoten
=> Massa van de kern blijft gelijk
=> Massagetal blijft gelijk, atoomnummer neemt toe met 1
-> β+ straling
=> In de kern : proton -> neutron
=> Positron en elektorn-neutrino worden weggeschoten
=> Massagetal blijft gelijk, atoomnummer neemt af met 1
Wat is gamma-straling ?
Onzichtbare elektromagnetische straling met een hogere energie dan UV-licht.
-> Ontstaat door herschikking van deeltjes in de atoomkern
-> Lager ioniserend vermogen (wegslaan van elektron) dan alfa-straling
-> Extreem penetrerend (kan alleen gestopt worden door heel dense materialen)
Voor wat staat het getal A ?
Het massagetal.
Voor wat staat het getal Z ?
Het atoomnummer.
Wat is het massagetal ?
Het massagetal geeft de som weer van het aantal neutronen en protonen.
-> Deze beide types kerndeeltjes vormen quasi de hele massa van het atoom.
Wat is het atoomnummer ?
Het atoomnummer geeft weer hoeveel protonen (en dus ook het aantal elektronen) het atoom bevat.
Wat is de lading van 1 elektron ?
e = 1,6022·10-19 C.
Blijft de massaverhouding kern/elektron gelijk bij zwaardere elementen ?
De massaverhouding kern/elektron neemt steeds verder toe naarmate we zwaardere elementen beschouwen.
-> Het aantal neutronen neemt niet lineair toe met het atoomgetal
=> Men heeft voor zwaardere elementen meer neutronen nodig om de kern samen te houden.
Wat zijn isotopen ?
Zelfde chemische elementen met hetzelfde atoomnummer maar verschillend aantal neutronen (massagetal).
Vanaf welk atoomnummer zijn er geen stabiele isotopen meer ?
Alle elementen voorbij atoomnummer 83 (Bismuth) zijn onstabiel en dus radioactief.
Wat is de stabiliteitsband ?
De stabiliteitsband is een band die niet lineair is waarin alle isotopen liggen die stabiel zijn en/of een vervaltijd die lang genoeg is om de isotopen te detecteren.
-> Wanneer het aantal protonen toeneemt moet het aantal neutronen met een groter aantal toenemen om de elektrostatische krachten van de protonen te stoppen.
Welke kracht zorgt ervoor dat de atoomkernen bij elkaar blijven ?
Sterke kernkrachten (enkel werkzaam op zeer kleine afstand)
Waarom zijn er meer neutronen nodig bij zwaardere elementen ?
Hoe meer kerndeeltjes hoe meer de kernkrachten hun werk gaan doen. Maar er zal ook meer afstoting zijn door de elektrostatische krachten. Er zullen dus meer neutronen als buffer nodig zijn om de kern samen te houden.
->Hoe meer protonen en meer neutronen, hoe onstabieler de kern sowiseo wordt.
Welke 3 regels zijn er om te zien of een atoomkern stabiel is ?
-> Van de 270 stabiele isotopen hebben er 168 een even aantal protonen en neutronen, 57 en 50 een even aantal neutronen of protonen en slechts 5 een oneven aantal neutronen en protonen
-> Atoomkernen met een aantal protonen gelijk aan 2,8,20,50,82,126 zijn veel stabieler dan andere atoomkernen
->Hoe meer protonen en meer neutronen, hoe onstabieler de kern sowiseo wordt.
Geef de definitie van ‘radionucliden’.
Isotopen die radioactief zijn.
Hoeveel bekende isotopen zijn radioactief ?
Ongeveer 60 van de 350 isotopen zijn radioactief.
Geef de definitie van ‘nucleair verval’.
In de tijd zal de concentratie van atomen van radionucliden veranderen, die ervoor zorgt dat de stralingsintensiteit zal dalen.
Hoe vervalt een radioactief isotoop ?
Een radioactief isotoop zal niet noodzakelijk direct vervallen tot een stabiel isotoop. Meestal gaat dit via een aantal andere onstabiele tussenstations.
=> radioactieve desintegratie serie
Geef de definitie van de ‘radioactieve desintegratie serie’.
De serie van radioactieve reacties dat een bepaald radioactief isotoop aflegt tot zijn stabiele eindvorm.
Geef de definitie van ‘halfwaardetijd’.
De tijd die nodig is om verval te hebben van de initiële hoeveelheid radioactief isotoop tot de helft van de oorspronkelijke concentratie.
Hoeveel isotopen komen er natuurlijk voor ?
Er zijn 287 natuurlijk voorkomende isotopen.
Wat kan je zeggen over het chemisch en fysische gedrag van isotopen ?
-> Isotopen met hetzelfde atoomnummer gedragen zich chemisch identiek.
-> Door het verschil in massagetal vertonen ze verschillen in fysische eigenschappen.
Geef de definitie van ‘geonormale samenstelling’.
De verhouding van isotopen binnen een element is constant op aarde.
-> Deze verhouding wordt ook gebruikt om de (relatieve) massa te berekenen die bij een element staat in de tabel van Mendeljev.
Geef de definitie van een ‘massapectrometer’.
Een weegschaal voor de bepaling van de atomaire massa van deeltjes.
Hoe werkt een massapectrometer ?
-> De te onderzoeken stof wordt in dampvorm gebracht in hoog vacuum
-> De stof wordt beschoten met versnelde elektronen (electron gun)
-> Een valentie elektron wordt uit de stof geschoten
=> Geïoniseerde stof en dus positief geladen ionen
-> Ionen worden versneld in een elektrisch veld volgens een vast potentiaalverschil.
-> Deeltjes met verschillende massa’s krijgen verschillende snelheden
-> De deeltjes komen terecht op een magnetisch veld
=> Lorentzkracht begint te spelen (grootte hangt af van de snelheid)
=> Er ontstaat een afbuiging (impulsfilter)
-> Een detector meet het aantal deeltjes op bepaalde punten.
-> De geonormale samenstelling en het gewogen gemiddelde worden gevonden
Geef de definitie van ‘atomaire massa-eeneheid (u)’.
1/12 deel van de absolute massa van een atoom van het referentie-isotoop 12^6C.
-> 1 a.m.e. = 1 Dalton = 1 u
Aan wat is 1 dalton gelijk ?
Aan 1 a.m.e of 1 u
Geef de definitie van ‘relatieve deeltjesmassa’.
Onbenoemde verhouding massa van een deeltje tot de atomaire massa-eenheid.
-> Verhouding van de absolute massa van een deeltje t.o.v. de atomaire massa-eenheid
-> R(x) (x = elementair deeltje, atoom, ion, molecule)
Geef de definitie van de ‘relatieve massa van een element’.
Het gewogen gemiddelde van de relatieve massa’s van de constituerende isotopen, gewogen met de percentages van de geonormale samenstelling.
Geef de definitie van ‘mol’.
Aantal, gedefinieerd als het aantal atomen 12^6C in exact 12,0 gram van referentie-istoop 12^6C.
Wat is het getal van Avogadro ?
Nav = 6.0221*10^23
-> deeltjes per mol
Geef de definitie van ‘molaire massa’.
Massa van juist een mol van die deeltjes (g/mol).
-> M(x)
Aan wat is 1 Faraday (F) gelijk ?
Aan de lading van 1 mol elektronen = 96485 C/mol elektronen.
Wat kan je zeggen over de molmassa en de relatieve deeltjesmassa ?
De molmassa is numeriek gelijk aan de relatieve deeltjesmassa maar heeft dimensies (g/mol).
Geef de definitie van ‘massadefect’.
Bij het vormen van kernen uit de samenstellende deeltjes gaat er massa verloren. De massa van alle samenstellende deeltjes is dus groter dan de massa van de kern.
-> Deeltjes kunnen omgezet worden in energie (warmte)
=> E=mc2
Geef de definitie van ‘bindingsenergie’.
De energie die vrij komt wanneer de sterke kernkrachten kleine deeltjes samenbinden tot een kern.
-> Ook de energie die nodig is om de kern terug te ontbinden.
-> Maat voor de stabiliteit van de kern
=> Als de bindingsenergie groot is, moeten we heel veel energie aanwenden om die kern te splijten en is de kern dus stabiel.
Wat kan je zeggen over een grafiek van bindingsenergie ?
-> In het begin zal de grafiek zeer hard stijgen
=> Meer kerndeeltjes = sterkere kernkrachten
-> De grafiek bereikt een maximum voor Fe-56 (stabielste atoomkern)
=> Verwachten dat deze vaak voorkomt
=> Aardkern bestaat grotendeels uit ijzer, nikkel en cobalt (langs elkaar in pse)
-> Daarna begint de grafiek weer rustig te dalen
=> Nog meer kerndeeltjes (protonen) = meer repulsie tussen de protonen
Welke 2 soorten kernenergieën hebben we besproken ?
Kernsplijting (kernfissie) en kernfusie
Hoe werkt kernsplijting ?
Enrico Fermi ontdekte in het begin van 1930 dat als hij een neutron richtte op een uranium doelwit, dat hij hiermee lichtere kernen kon produceren.
-> Uranium-235 (U-235) + Neutron (n) -> Uranium-236 (U-236) -> Krypton-92 (Kr-92) + Barium-141 (Ba-141) + 3 Neutronen + Energie
=> Splijting 1kg U-235 = 8*10^13 J
-> Boven een kritische massa (50kg) wordt de reactie ongecontroleerd en zal een quasi instantane splijting van de materie gebeuren (atoombom)
=> Regelstaven gebruiken (uit cadmium, boor, …) in kernreactoren om de reactie te controleren.
Hoe werkt een kerncentrale ?
-> In de kernreactor :
=> Uraniumoxide (2,4% met U-235) in afgesloten metalen staven (brandstof)
=> Regelstaven
=> Geen gevaar voor atoombom-achtige explosie (85% U-235 nodig)
-> Warmte (kernsplijtingsenergie) afvoeren met koelwater
=> Te hoge warmte gevaarlijk (recombinatiereactie van water (Fukushima))
-> Water in een secundaire kring verdampt en wordt via turbines omgezet in stroom
-> Water wordt terug afgekoeld door een derde circuit van water