Radio-actieve atoomkernen

Kernreacties
Extra informatie bij hoofdstuk 8 voor het eindproefwerk 3e klas Stanislas havo-vwo.
In de derde klas worden alleen vervalreacties behandeld, dat zijn spontane kernreacties die in radio-actieve
bronnen optreden, er zijn nog andere soorten kernreacties, die leer je later.
Elke stof bestaat uit moleculen. Moleculen bestaan uit atomen. Atomen bestaan uit elementaire deeltjes:
neutronen en protonen in de atoomkernen en elektronen cirkelen daar omheen.
Atoomkernen hebben een aantal protonen, het atoomnummer Z, dit bepaalt welk element het is.
Atoomkernen hebben een totaal aantal deeltjes (protonen+neutronen), dat is het massagetal A.
Notatie: A Element Voorbeeld: 12 C , ook wel koolstof-12 genoemd.
Z
6
Z en het element vormen een vaste combinatie, zie het periodiek systeem. Bijv: koolstof is nr. 6.
Het aantal neutronen N is dus N = A - Z. Meestal is het aantal neutronen ongeveer gelijk aan het aantal
protonen of, bij de grotere kernen, wat meer dan het aantal protonen.
Isotopen: Kernen met hetzelfde atoomnummer (en dus van hetzelfde element), maar met verschillend
massagetal zijn isotopen van elkaar. Bijv: 54 Fe en 56 Fe zijn ijzer-isotopen.
26
26
De meeste atoomkernen zijn stabiel en blijven miljoenen jaren onveranderd bestaan.
Sommige atoomkernen zijn radio-actief. Of een atoomkern radio-actief is hangt af van de combinatie van A
en Z, er zijn lijsten van gemaakt. Instabiele isotopen hebben vaak enkele neutronen meer dan de meest
voorkomende, stabiele isotoop. Zulke kernen kunnen spontaan een kernreactie ondergaan, dat heet
"vervallen". Ze zenden daarbij een α- of β-deeltje uit, de overgebleven atoomkern is een ander element,
welke dat is moet je opzoeken in het periodiek systeem. Je kunt de vervalreactie beschrijven met de
zogenaamde "vervalvergelijking".
4α
4 He
of als:
2
2
Als een kern een α-deeltje uitzendt, schiet er een deeltje uit dat bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen, een
heliumkern dus, die kan schade aanrichten. De overgebleven kern heeft een atoomnummer Z dat 2 lager is
en een massagetal A dat 4 lager is.
α-straling, wordt soms geschreven als:
0β
0e
of als:
of als:
β-1
-1
Als een kern β-straling uitzendt, schiet er een β-deeltje uit, dat is een elektron. In de kern splitst een neutron
zich in een elektron en een proton, het elektron schiet weg en kan schade aanrichten. De overgebleven kern
heeft een atoomnummer Z dat 1 hoger is door het ontstane proton. Het massagetal A is onveranderd.
β-straling, wordt soms geschreven als:
γ-straling
Als bij-product bij α- of β-straling kan γ-straling optreden. Een γ-deeltje is nauwelijks een deeltje te
noemen, zonder lading en zonder massa, het is een krachtig foton. Dit kan ook schade aanrichten.
Hieronder staan enkele radio-actieve kernen en de soort straling die ze uitzenden als ze vervallen:
3H
1
β
12 B
5
β+γ
131 I
53
β
220 Rn
86
α
234 Th
90
β+γ
6 He
2
β
14 C
6
β
192 Au
79
β+γ
224 Ra
88
α
235 U
92
α
8 Li
3
β
16 N
7
β+γ
216 Po
84
α
228 Ra
88
β
238 U
92
α+γ
10 Be
4
β
19 O
8
β
219 Rn
86
α
232 Th
90
α+γ
239 Pu
94
α
Voorbeelden van vervalvergelijkingen:
6 He → 6 Li + 0 β
2
3
-1
232 Th → 228 Ra + 4 α + γ
90
88
2