H10 (herhaling H5)

H10 Medische beeldvorming
Herhaling H5
Kernverval
Activiteit
1 / 27
next
Slide 1: Slide
NatuurkundeMiddelbare schoolhavo, vwoLeerjaar 4

This lesson contains 27 slides, with interactive quizzes, text slides and 1 video.

time-iconLesson duration is: 45 min

Items in this lesson

H10 Medische beeldvorming
Herhaling H5
Kernverval
Activiteit

Slide 1 - Slide

Leerdoelen
Aan het eind van de les kan je...

... uitleggen wat alfa-, beta- & gamma-straling is
... een kernvervalvergelijking opstellen met die drie soorten straling

Slide 2 - Slide

Slide 3 - Video

  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n

Slide 4 - Slide

  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n

Slide 5 - Slide

  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n

Slide 6 - Slide

  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n
  92235U+ 01n 3692Kr +   56142Ba +2 01n

Slide 7 - Slide

Straling
α         24He       24α
β      1   0e         1   0β
β+      +1   0e         +1   0β+
γ         00γ

Slide 8 - Slide

Thorium-232
  90232Th ........ + 24He+ 00γ
BINAS T25A
Am = 232
Nm = 142
Zm = 90
Ad = 228
Nd = 140
Zd = 88
Aα = 4
Nα = 2
Zα = 2
Aγ = 0
Nγ = 0
Zγ = 0

Slide 9 - Slide

Thorium-232
  90232Th ........ + 24He+ 00γ
BINAS T25A
  90232Th   88228Ra + 24He+ 00γ
Am = 232
Nm = 142
Zm = 90
Ad = 228
Nd = 140
Zd = 88
Aα = 4
Nα = 2
Zα = 2
Aγ = 0
Nγ = 0
Zγ = 0

Slide 10 - Slide

Straling
In de vorige paragraaf hebben we over atomen en isotopen geleerd. Isotopen kunnen zowel stabiel als instabiel zijn. Bij instabiele isotopen worden deeltjes spontaan vanuit de atoomkernen met een hoge snelheid weggeschoten. Dit noemen we straling. Stoffen waarbij dit gebeurt noemen we radioactief

De oorspronkelijke radioactieve kern noemen we de
moederkern en de kern die na de straling overblijft
noemen we de dochterkern. Het proces van het verloop van moederkern naar dochterkern noemen we het (kern)verval. Het kan zo zijn dat de dochterkern op haar beurt weer radioactief is en vervalt. In de afbeelding hiernaast zie je het verval van meerdere moederkernen in de tijd.

Isotopen die geen straling uitzenden, zijn stabiel.


Slide 11 - Slide

Alfa, beta & gammastraling
Bij alfastraling breekt een helium-4 kern van de moederkern af. We kunnen het op de volgende manier noteren:


Een voorbeeld waarbij alfastraling vrijkomt, is het verval van polonium-214 in de volgende vervalvergelijking:


Betastraling is er in twee soorten, β- en β+-straling. Bij de eerstgenoemde straling komt een elektron uit de kern vrij. We noemen dit ook wel eens simpelweg β--straling. Notatie is als:

Bij β+-straling komt het antideeltje van het elektron vrij, een positron. Notatie is als:


Deze deeltjes komen vrij door het verval van een neutron en een proton:


Gammastraling bestaat uit lichtdeeltjes, fotonen genaamd, met een hoge energie. Notatie is als volgt:


Wanneer een deeltje vervalt met gammastraling, verandert het massagestal en atoomnummer niet. De hoeveelheid energie van het deeltje verandert wel door uitzending van een gamma-foton.
24He       24α
01n 11p + 1   0e
10e         10β+
00γ
  84214Po   82210Pb + 24He
1   0e         1   0β
11p 01n + 10e+

Slide 12 - Slide

Door nu wel je BINAS te gebruiken, welke straling hoort bij het verval van uranium-235?
A
Alfa
B
Beta
C
Gamma
D
Asjemenou, hij is stabiel.

Slide 13 - Quiz

Door nu wel je BINAS te gebruiken, welke straling hoort bij het verval van kwik-205?
A
Alfa
B
Beta
C
Gamma
D
Asjemenou, hij is stabiel.

Slide 14 - Quiz

Geschiedenis van de Aarde

Slide 15 - Slide

The fossil record

Slide 16 - Slide

Halveringstijd
Nt=N0(21)t21t
t½ = 10 uur

Slide 17 - Slide

Tabel 25A

Slide 18 - Slide

Door nu wel je BINAS te gebruiken, zoek de halveringstijd van
polonium-214 op.
A
3,2 μs
B
0,16 μs
C
0,16 ms
D
Asjemenou, hij is stabiel.

Slide 19 - Quiz

Door nu wel je BINAS te gebruiken, zoek de halveringstijd van
radium-226 op.
A
1600 jaar
B
5,75 jaar
C
4,79 jaar
D
Asjemenou, hij is stabiel.

Slide 20 - Quiz

Wat is de halveringstijd van C-14?

A
5730 jaar
B
7530 jaar
C
3750 jaar
D
Asjemenou, hij is stabiel

Slide 21 - Quiz

Rf - 259 heeft een halveringstijd van 3 s. Na hoeveel seconden is er 87,5 % van de kernen vervallen?
A
6 s
B
12 s
C
9 s
D
15 s

Slide 22 - Quiz

Activiteit
De activiteit van een radioactieve bron is het aantal deeltjes dat in een bepaalde tijdseenheid vervalt. De grootheid hiervan is A en de SI-eenheid is Bq (Becquerel; uitspraak: Bek-ku-rel), wat staat voor aantal deeltjes (wat vervalt) per seconde. In formulevorm:


waarin:
A = activiteit (Bq)
N = aantal vervallen deeltjes (-)
t   = tijdsduur (s)


Bekijk eens het (N,t)-diagram hieronder. Het is mogelijk om met behulp van dit diagram de activiteit A te bepalen op een tijdstip t.
A=ΔtΔN

Slide 23 - Slide

Raaklijn
Dat doen we met behulp van een raaklijn. Om de activiteit op tijdstip t = 5700 jaar te bepalen, tekenen we een raaklijn en gebruiken we de gegevens zoals in het diagram hiernaast staat. We gebruiken de formule:


waarin:
A = activiteit (Bq)
N = aantal vervallen deeltjes (-)
t  = tijdsduur (s)


h
At=(ΔtΔN)raaklijn
At=(ΔtΔN)raaklijn=(150000)365,25243600(08,0)105
At=1,7106 Bq

Slide 24 - Slide

Activiteit
De activiteit zelf is ook te berekenen met behulp van de halveringstijd met de volgende formule:


waarin:
At = activiteit op tijdstip t (Bq)
A0 = activiteit op tijdstip t = 0 (Bq)
t    = tijdsduur (s)
t½ = halveringstijd (s)

We kunnen de activiteit ook uitrekenen met het aantal deeltjes N op een bepaald moment. Hiervoor gebruiken we deze formule: 


waarin:
At = activiteit op tijdstip t (Bq)
Nt = aantal deeltjes op tijdstip t (-)
t½ = halveringstijd (s)
ln 2 = 0,69314718056.

Zie hiernaast instructie 
voor 
invoeren om "ln 2" uit te rekenen:
1. Rood, 2. Groen, 3. Blauw
At=A0(21)t21t
At=t21Ntln2

Slide 25 - Slide

Voorbeelden
Voorbeeld I: hieronder zien we het verval van een thalliumisotoop in een loodisotoop volgens de volgende kernvervalvergelijking: 

We zien dat de hoeveelheid thalliumatomen in de tijd afneemt. Pb-207 is een stabiel isotoop en vervalt dus niet verder, dus daarom vervallen uiteindelijk alle thalliumatomen naar 10 miljoen loodatomen.



  81207Tl 1   0e + 00γ +   82207Pb

Slide 26 - Slide

Voorbeelden
Een ander voorbeeld is het verval van een Bi-211-atomen. Bismut-211 vervalt met de volgende kernvervalvergelijking:


Echter, Tl-207 is niet stabiel en vervalt ook weer verder zoals we al op de volgende sheet zagen:


En uiteindelijk blijft het stabiele Pb-207 isotoop over.

Voorbeeld II: in de afbeelding hiernaast is het verloop van het verval van Bi-211 en Pb-207 weergegeven. Bi-211 vervalt met de karakteristieke lijn, maar Tl-207 volgt niet dezelfde lijn als in de vorige sheet. 
.












Dat komt doordat Tl-207 zelf ook instabiel is en vervalt naar Pb-207. Daarom zal geen enkel Tl-207 atoom de 10 miljoen gaan halen. 
  83211Bi 24He + 00γ +   81207Tl
  81207Tl 1   0e + 00γ +   82207Pb

Slide 27 - Slide