5,5. Samenvatting door een scholier 1429 woorden 13 juli keer beoordeeld. Natuurkunde

Transcriptie

1 Samenvatting door een scholier 1429 woorden 13 juli ,5 66 keer beoordeeld Vak Natuurkunde Natuurkunde samenvatting hoofdstuk 3 ioniserende straling 3. 1 de bouw van de atoomkernen. * Atoom: - bestaat uit een atoomkern - elk atoom is elektrisch neutraal. *De lading van een elektron is de kleinste (negatieve) lading die bestaat. We geven deze lading aan met het symbool e- *Elk chemisch element heeft zijn eigen atoomnummer Z *De massa van een elektron is zeer veel kleiner dan de massa van een proton. *In de atoomkern bevindt zich dus bijna de hele massa van het atoom. * Atoomkernen bestaan uit 2 soorten kerndeeltjes, namelijk protonen en neutronen. (Uitzondering: een waterstofkern bestaat alleen maar uit 1 proton.) *Een proton heeft een lading +e, maar een neutron is elektrisch neutraal. De massa van een neutron is vrijwel even groot aan die van een proton. * Het atoomnummer (Z) geeft het aantal protonen van een kern aan. Het massagetal (A) geeft het totale aantal kerndeeltjes aan. Het aantal neutronen wordt weergegeven met het symbool N. *Formule: A = Z + N Toegepast op fluor: 19 = A= massagetal Z = atoomnummer N=aantal neutronen *Er blijken drie waterstofkernen te bestaan: gewone waterstof, deuterium, tritium * Isotopen: verschillende uitvoeringen van een zelfde chemisch element, zelfde atoomnummer (Z) verschillend massagetal(a). Ze onderscheiden zich dus alleen maar van elkaar in hun neutronenaantal (N). Deuteriumkern heeft een 2x zo grote massa als een gewone waterstofkern. Pagina 1 van 6

2 Het aantal elektronen van een atoom is gelijk aan het atoomnummer(z). Deze Z elektronen hebben samen een lading van -Z * e. Het atoomnummer Z geeft ook aan dat de lading van de kern +Z* e is. Massa proton is 1,7 x Massa electron is 9,1 x Röntgen straling. *Er zijn vele soorten straling:licht, infrarode straling, uv-straling, radargolven, en röntgen straling. *BRON: een energiesoort wordt omgezet in stralingsenergie *STRALING: transport van stralingsenergie *ONTVANGER: stralingenergie wordt omgezet in een andere energiesoort. *Elektromagnetische straling bestaat niet uit deeltjes (Zoals elek, pro, neutr.), maar uit energiepakketjes. Deze energiepakketjes worden fotonen genoemd. *Röntgen straling is elektromagnetische straling, die heel energierijk is. Dit betekent dat elk röntgenfoton uit relatief veel energie bestaat. Röntgen straling wordt (evenals alle andere soorten elektromagnetische straling) uitgezonden door de sterren. Dus ook door de zon. De mens heet apparaten gemaakt, die eveneens röntgenstraling kunnen uitzenden. Zo n apparaat wordt een röntgenbuis genoemd. Röntgenbuis: apparaat die röntgen straling uitzendt. Eigenschappen van röntgen straling: - Chemische werking en fluorescerende werking Net zoals licht veroorzaakt röntgen straling zwarting van een fotografische plaat of film. Sommige stoffen (bijv. zinksulfide) lichten op als er röntgenstraling op valt. Hierop berust de werking van het beeldscherm in een röntgenapparaat. -Doordringend vermogen Röntgen straling kan diep in allerlei stoffen doordringen. Het doordringende vermogen hangt af van de energie van de röntgen fotonen en van de dichtheid van de stof. *Hoe groter de energie van de röntgen fotonen is, hoe groter is ook het doordringende vermogen. *Hoe groter de dichtheid van de bestraalde stof, hoe kleiner het doordringende vermogen is. Ioniserende werking Pagina 2 van 6

3 Als in een stof röntgenstraling doordringt, worden er moleculen van die stof geïoniseerd. Er wordt dan een elektron van het molecuul losgeslagen en er blijft een positief geladen ion over. Door zijn ioniserende werking kan röntgenstraling gevaar opleveren. Worden er namelijk in levende cellen ionen gevormd, dan kunnen de cellen beschadigen of zelfs gedood worden. Daarom worden röntgenfoto s alleen dan gemaakt als het strikt noodzakelijk is. -Voor straling die ioniserende werking vertoont, is de naam ioniserende straling ingevoerd. Hiertoe behoren röntgen straling en de straling die door radioactieve stoffen word uitgezonden. Medische toepassingen: -hulpmiddel voor stellen van een diagnose. -als geneesmiddel>bestralen. Materiaal onderzoek: -Bij hoge druk aardgasbuizen is het van belang dat er geen lekkage optreedt. Na het lassen worden dus de lasnaden gecheckt met röntgen straling. 4 eigenschappen van röntgenstraling: 1. Röntgenstraling is heel energierijke elektromagnetische straling 2. Röntgenstraling vertoont chemische en fluorescerende werking 3. Röntgenstraling vertoont ioniserende werking 4. Röntgenstraling heeft een hoog doordringend vermogen Ioniserende straling is straling, die bij het doordringen in een materiaal moleculen van dat materiaal ioniseert. (Röntgenstraling en straling die door radioactieve stoffen wordt uitgezonden) Kernstraling *Straling komt uit kernen van atomen vandaar dat deze straling kernstraling wordt genoemd. * Radioactieve stoffen: Stoffen die kernstraling uitzenden (GEEN STRALING) *Kern straling en röntgenstraling hebben dus als overeenkomst dat ze moleculen en atomen kunnen ioniseren. Een verschil tussen de twee stralingssoorten is echter de plaats waar de straling ontstaat. Röntgen straling komt niet uit atoomkernen, maar van elektronen die om een atoomkern cirkelen. *Er zijn 3 soorten kern straling: -alfa He-kernen, ioniserend vermogen is groot, klein doordringend vermogen en dracht, aanvangssnelheid 5%-10% Pagina 3 van 6

4 -bèta aard van straling >elektronen, klein ioniserend vermogen, groot doordringend vermogen en dracht, aanvangssnelheid is 30-99% -gamma aard van straling is fotonen, heel klein ioniserend vermogen, heel groot door dringend vermogen en dracht, aanvangssnelheid is 100%. Ioniserende straling kan bestaan uit röntgenstraling of uit kernstraling. Kernstraling kan bestaan uit alfa-straling, beta-straling of gamma-straling. Röntgenstraling en gammastraling zijn soorten elektromagnetische straling; alfa-en beta-straling zijn dat niet Aantonen van ioniserende straling. *De detectie van ioniserende straling gaan we nu bespreken aan de hand van een badge en een geigermüllerteller. *BADGE: Mensen in ziekenhuizen dragen een badge, daaraan kunnen ze zien hoeveel straling iemand op het lichaam heeft gehad. *De geiger-mullerteller: *Ookwel GM-buis;Na het werken met radioactief materiaal moet iemand zijn handen controleren op enkele resten. *Toepassingen zijn: - Het opsporen van radioactieve stoffen - Het tellen van energierijke geladen deeltjes en energierijke fotonen. - Het bepalen van de dracht van de genoemde deeltjes en fotonen in diverse materialen Verval van atoomkernen. - het symbool voor een proton is p, want het massagetal van een proton is 1 en de lading van een proton is 1* e - Het symbool voor een neutron is n, want het massagetal van een neutron 1 en de lading is 0 - Het symbool voor een elektron is e. Het getal 0 betekend niet dat een elektron geen massa heeft, maar dat de massa van een elektron verwaarloosbaar is t.o.v. de massa van een proton of een neutron. Het getal 1 betekent dat een elektron een negatieve lading heeft van -1 * e. Het verval van een alfastraler De symbolen voor een proton, een neutron en een elektron zijn respectievelijk: p, n en e. Pagina 4 van 6

5 Bij kernreacties gelden de volgende spelregels: 1. Het totale aantal kerndeeltjes blijft gelijk ( 232 = ) 2. De totale lading blijft gelijk (90 = ) Het verval van een beta-straler In een atoomkern van een beta-straler valt vroeg of laat 1 neutron uiteen, waarbij zich een proton en een elektron vormen. Het elektron heeft bij zijn ontstaan een zeer grote snelheid en vliegt daardoor onmiddellijk uit de kern en uit het atoom ( betastraling). De reactievergelijking van het uiteenvallen van het neutron is: n à p + e 3. 6 Het tempo van radioactief verval. *De activiteit (A) is het aantal kernen dat per seconde valt. De eenheid van activiteit wordt becquerel genoemd(bq). *De halveringstijd van een radioactieve atoomsoort is de tijdsduur waarna de activiteit is gehalveerd. Anders gezegd: De halveringstijd van een radioactieve atoomsoort is de tijdsduur waarna de helft van het aantal atoomkernen is vervallen. Het symbool voor halveringstijd is t ½. *Bij een atoomsoort met een kleine halveringstijd zijn de kernen instabieler dan bij een atoomsoort met een grote halveringstijd. *De activiteit wordt uitsluitend bepaald door de op dat moment aanwezige hoeveelheid radioactieve stof en het tempo waarin kernen van deze atoomsoort vervallen. 3.7 Ioniserende straling: risico en veiligheid. *Bij meting van de activiteit van een radioactief monster wordt meestal ook straling gemeten die niet uit het monster zelf komt. Deze straling wordt achtergrondstraling genoemd. De achtergrondstraling kan zowel van natuurlijke als van kunstmatige bronnen komen. *De stralingsdoses geeft aan hoeveel stralingsenergie er per kilogram bestraalde massa wordt geabsorbeerd. De eenheid van stralingsdosis is de gray met als symbool Gy. Hierbij geldt: 1 gray = 1 joule per kilogram. Afgekort 1Gy = 1 J/kg. Stralingssoort Weegfactor Röntgen 1 β 1 Pagina 5 van 6

6 γ 1 Neutronen 3 tot 10 Protonen 10 α 20 *Voor elke ioniserende straling geldt: Het dosisequivalent is gelijk aan de stralingsdosis, vermenigvuldigd met de weegfactor van de soort straling. Dosisequivalent = weegfactor stralingsdosis. H = weegfactor D De eenheid van dosisequivalent is de sievert, met als symbool Sv. Hierbij geldt: 1 sievert = 1 joule per kg 1 Sv = 1 J/kg. Zie binas tabel 99E, 99 F voor dosislimieten Als stralingsdosis 0,50 mgy è dosisequivalent = 20 x 0,50mGy = 10 msv *Kwadratenwet: Door de afstand tot de stralingsbron n-maal zo groot te maken, wordt de stralingsintensiteit n² maal zo klein. *De halveringsdikte van een materiaal is de dikte waarbij de intensiteit van de doorgelaten γ -straling de helft is van de intensiteit van de invallende straling. Symbool halveringsdikte is d ½ 3. 8 toepassingen van ioniserende straling. *Computertomograaf = CT-scan. Biologische halveringstijd: tijdsduur waarin de helft van die stof op biologische wijze uit het orgaan verdwijnt. Effectieve halveringstijd: biologische en fysische halveringstijd samen. Pagina 6 van 6