Atomer och isotoper

Atomer och isotoper

● I en atomkärna finns neutroner och protoner

● Neutroner och protoner kallas även nukleoner

● Antalet protoner bestämmer grundämnet

● Om olika atomer av samma grundämne har olika många neutroner sägs de vara olika isotoper av grundämnet

● Man kan skriva en isotop med grundämnesbeteckning följt av antalet nukleoner

● T.ex. H-1, Cs-137, Co-60, U-238 osv

1

21-11-12

Radioaktiva sönderfall

● I en atomkärna förekommer olika krafter

● Elektrostatiska krafter – vill spränga sönder kärnan

● Kärnkrafter – håller ihop kärnan

● Om krafterna inte är i balans vill atomkärnan skapa balans

● Detta sker genom radioaktivt sönderfall

● Vid radioaktiva sönderfall frigörs energi i form av strålning

2

21-11-12

Isotoper

● Isotoper kan delas in i

 Stabila

 α- strålare

 β- minus-strålare

 β- pluss-strålare

3

21-11-12

α-, β-, γ-strålning

● α-strålning

● Består av en He-kärna

● Förekommer främst hos tunga atomkärnor

● Atomkärnan sänder ut en tung kärna för att minska sin vikt

● β-strålning – finns i två varianter: β

och β

● β^- består av en elektron. Vid neutronöverskott skapas en proton av en neutron.

Samtidigt skapas en elektron

● Β⁺ består av en positron. Vid neutronunderskott skapas en neutron av en proton. Samtidigt skapas en positron

● γ-strålning

● Efter ett α– eller β-sönderfall kan atomkärnan få ett tillfälligt energiöverskott/hamna i ett exciterat tillstånd

● Överskottsenergin skickas iväg som fotoner

4

21-11-12

Enheten eV

● γ-strålningen från Cs-137 har energin 1,06*10

J

● Enheten J är obekväm

● Ny enhet: eV

● 1 eV = 1,602•10

J

● Byt från J till eV:

● γ-strålningen från Cs-137 har energin 662 keV

5

21-11-12

W

= W

×1,602×10

Halveringstid och aktivitet

● Radioaktivitet sker genom sönderfall

● Radioaktiva atomkärnor sönderfaller oberoende av varandra

● Aktivitet betecknas A och mäts i enheten 1 Bq = 1 Bequerel = ett sönderfall/s

● Aktiviteten i ett preparat minskar exponentiellt med tiden

● Man beskriver minskningshastigheten med begreppet halveringstid – t

● Halveringstid = den tid det tar för aktiviteten att gå ner till hälften eller den tid det tar för hälften av atomerna att sönderfalla

6

21-11-12

Formler

7

21-11-12

t

= ln2 l

A(t) = A

× 2

λ=sönderfallskonstant=sannolikheten för att en radioaktiv atomkärna skall sönderfalla

Boken har en del formler med sönderfallskonstant. Eftersom halveringstid är ett vanligare använt begrepp kommer jag endast räkna med halveringstid

N(t) = N

× 2

A = aktivitet, N = antalet radioaktiva atomkärnor, t

= halveringstid

Ett preparat har A=100 kBq och t

=5,2 år. Hur lång tid tar det innan aktiviteten är 12 kBq?

8

21-11-12

A(t) = A

×2

A

=100×10

Bq

A(t) =12 ×10

Bq t

= 5, 2 År

12 ×10

=100 ×10

× 2

12 ×10

100 ×10

= 2

0,12 = 2

ln0,12 = ln2

ln0,12 = (-t/ 5,2)× ln2 ln 0,12

ln 2 = -t 5, 2 -t= 5, 2 × ln 0,12

ln 2 = -15,9

t =15, 9 år

Räkneövning sid 346+348

● Följande uppgifter är lämpliga: 14.2-14.3, 14.9- 14.12, 14.15-14.18, 14.22

9

21-11-12