verval en splijtingen van kernen 2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Verval en splijtingen van kernen

Oplossen vervalvergelijking

Je leert nu hoe je een vervalvergelijking (reactievergelijking) van een instabiel atoom opstelt. Ten eerste moet je weten om welke ontstabiel atoom het gaat ('de bron'.).

In ons voorbeeld gebruiken we Polonium-210.

Stap 1: zoek de radioactieve kern op in BINAS tabel 25:

Polonium-210

Deze radio-actieve stof wordt vaak in verband gebracht met vergiftigingen.

Zie: De rol van polonium in Arafats dood

BiNaS tabel 25

Hieronder kun je meer info vinden van de diverse info uit tabel 25.

De atoommassa is de 'exacte' massa van het betreffende atoom. Deze is uitgedrukt in 'u', de atomaire massa-eenheid. (De definitie is dat 1 u precies de massa van 1/12-de C-12 atoom is (hoe zie je dat terug in tabel 25?). De omrekenfactor voor 1 u vind je in tabel 7b.

1 u = 1,660 538 921 10^-27 kg

Het atoomnummer is het unieke nummer voor elke kern. Het stelt het aantal protonen in de kern voor. Elke kern met 84 protonen is dus Polonium en Polonium heeft ALTIJD 84 protonen in de kern.

Het symbool geeft de 'afkorting' van de volledige naam van de kern aan. De volledige namen kun je terugvinden In tabel 40 (alfabetisch) of 99 (op atoomnummer). Let op: de getallen-gegevens in tabel 40 en 99 zijn GEMIDDELDEN voor alle mogelijke voorkomende kernen. Gebruik dus altijd tabel 25 voor je gegevens! 

Het massagetal is het aantal nucleonen (kerndeeltjes) dat in de betreffende kern zit. Dit zijn de protonen en de neutronen samen.
Er geldt: massagetal min atoomnummer = aantal neutronen.

Bij verval en energie van het deeltje zie je welke soort straling de kern uitzendt als hij vervalt. Dit kan zijn α, β-, γ, β+, p+, en K-vangst.

Het getal dat er bijstaat is de (maximale) energie die het uitgezonden deeltje meekrijgt. Deze energie is uitgedrukt in Mega elektron Volt, MeV. De omrekening van elektron Volt (eV) naar Joule vindt je in tabel 5. Mega staat in tabel 2.

1 MeV = 1 x 10⁶ x 1,602 176 565 10^-19 J = 1,602 176 565 10^-13 J 

(De 'waarde' van 1 eV is (per definitie) exact gelijk aan de lading van één elektron, het elementair ladingsquantum)

De halveringstijd van een atoom zegt iets over hoe stabiel het atoom is. Een kleine halveringstijd hoort bij een onstabiel atoom, een grote halveringstijd hoort bij een stabiel atoom. Als er een - staat, betekent het dat het atoom volledig stabiel is (en dus nooit vervalt).

De halveringstijd is de tijd waarin de helft van de aanwezige onstabiele kernen zal vervallen. LET OP: DIT GELDT ALLEEN BIJ GROTE HOEVEELHEDEN VAN ONSTABIELE KERNEN. ELKE KERN INDIVIDUEEL VERVALT PUUR OP TOEVAL; WANNEER IS NIET TE VOORSPELLEN.

Bij 'voorkomen in de natuur' zie je hoe de verschillende isotopen van eenzelfde atoom zijn verdeeld in de natuur. Een vuistregel is: stabiele isotopen komen veel voor in de natuur, en onstabiele isotopen komen weinig of niet voor in de natuur (want die zijn onstabiel en vervallen dus naar andere soorten atomen). Als er niets staat betekent het dat deze istotoop helemaal NIET in de natuur voorkomt.

Hoe groter de halveringstijd, hoe groter de kans dat het atoom in de natuur voor zal komen.

Oplossen vervalvergelijking

Stap 1: zoek de radioactieve kern op in BINAS tabel 25:

Stap 2: kijk welke stralingsdeeltjes er uitgezonden worden. In dit geval zijn dat α en γ. Gammastraling kan altijd als tweede deeltje worden uitgezonden.  Dit is een extra portie 'energie' en draagt niet bij aan het kloppend maken van de vervalvergelijking. 

Oplossen vervalvergelijking

Stap 3:

Schrijf de vervalvergelijking op. Begin links met het deeltje dat vervalt. Rechts (van de pijl) de deeltjes waarvan je weet dat ze ontstaan.

Een 'regel' is dat je rechts de stralingsdeeltjes aan het eind zet. Je moet soms dus nog wat ruimte overhouden voor de onbekende onderdelen.

Leer de getallen van α, β en γ-straling uit je hoofd. Ook het proton en neutron zijn handig om te weten.

Deeltje: massa ,  lading  (boven , onder)

Alfa: 4 , +2

Bèta-: 0 , -1
Bèta+: 0 , +1

Gamma: 0 , 0
Proton: 1 , +1

Neutron 1 , 0

!

Oplossen vervalvergelijking

Stap 4:

Zorg nu dat het  massagetal (getal boven) links en rechts klopt, en het ladingsgetal (getal beneden) ook.

Massa: 210 = ? + 4 + 0  dus ?-massa = 206
Lading: 84 = ? + 2 + 0 dus ?-lading = 82

Tenslotte zoek je het symbool op van de ontstane kern. Je hoeft hier alleen naar het ladingsgetal (82) te kijken. Dit is namelijk het atoomnummer!

Vervalvergelijking Po-210: 

Voorbeeld vervalvergelijking

Geef de vervalvergelijking van Natrium-24.

Oplossing: in de BINAS zie je dat dit een β- en γ straler is.

Massa: 24 = ? + 0 + 0 --> ?=24

Lading: 11 = ? + -1 + 0 --> ? = 12 (let op de -1 van  β-)

Oplossing: 

Er onstaat dus, naast de β- en γ straling, Mg-24.

Goed om te onthouden:

Bij een vervalvergelijking zie je in tabel 25 van de BiNaS het volgende met het (onstabiele) atoom gebeuren:

-Alfastraling zorgt voor een 'verschuiving' van 2 omhoog.

-Bètastraling zorgt voor een 'verschuiving' van 1 omlaag.

-Gammastraling verandert niets aan de atoomsamenstelling.

Verder: Bij alfa neem het massagetal met 4 af, bij bèta- en gammastraling verandert het massagetal niet.

Bij het verval van Protactinium-231 ontstaat, naast de straling..

1. U-231
2. Pa-227
3. Th-231
4. Ac-227

Bij het verval van Lood-209 ontstaat, naast de straling...

1. Tl-209
2. Pb-209
3. Bi-209
4. Het goede antwoord staat er niet bij.

Een onbekende radio-actieve kern vervalt onder uitzending van alfastraling tot At-215. Leg uit wat de oorspronkelijke kern was.

Een onbekende radio-actieve kern vervalt onder uitzending van bètastraling tot Cd-108. Leg uit wat de oorspronkelijke kern was.