HV3 H5 samenvatting

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Hoofdzaken

- Eigenschappen van de verschillende soorten ioniserende straling: Invul diagram op sheet 14, die moet je uit je hoofd kennen!

- De termen doordringen vermogen en ioniserende vermogen kennen en begrijpen.

- Invulsamenvatting over paragraaf 5.3 en 5.4, vul e.v.t. aan met de sheets in deze presentatie.

- Hoe radioactief verval, activiteit en de halfwaarde tijd aan elkaar verbonden zijn.

- Verschil tussen bestraald worden en besmet zijn.

- Weten hoe je het periodiek systeem kunt gebruiken (krijg je bij de toets).

- Alle leerdoelen genoemd per paragraaf in deze presentatie(oranje).

- Hoe een atoom is opgebouwd

- Hoe je het aantal atomen in een hoeveelheid stof kunt uitrekenen (vwo)

- Rekenen met de halveringstijd van een radioactieve stof en een vervaldiagram tekenen

Leerdoelen P5.1

1. Benoemen welke soorten straling worden uitgezonden door radioactieve bronnen
2. vertellen welke eigenschappen die soorten en rontgenstraling hebben
3. de herkomst en enkele eigenschappen van rontgenstraling aangeven
4. vertellen hoe je rontgenstraling en straling uit radioactieve bronnen kunt meten

Straling is overal om ons heen

het begrip 'elektromagnetisch spectrum' moeten ze herkennen, niet reproduceren

attendeer ze erop de licht niet schadelijk is, maar UV wel. Vanaf UV wordt het steeds schadelijker.

Rontgenstraling

- Ontdekking ioniserende
straling

+Wilhelm Röntgen

- Gebruik

- Gevolgen 

Wanneer komt het vrij?

vertellen dat rijke mensen voor de lol foto's lieten maken. En dat ze op deze manier keken of bijvoorbeeld de schoenen wel goed zaten.

Mensen die het toestel vaak gebruikten werden ziek. 

Radioactieve stoffen

- Ontdekt door Antoine Bequerel

- Verder onderzoek door Pierre en Marie Curie

- Uit binnenste van een atoom

4 soorten straling

+ Rontgen!

Rontgenstraling is vergelijkbaar met gammastraling. Rontgen komt alleen niet 'spontaan' vrij, Gamma wel. 

Verschillende soorten straling

De lading van de straling

Experiment van Ernest Rutherford:

na het uitzenden van straling was een 

radioactieve bron elektrisch geladen.... 

De straling moest dus ook wel 

geladen zijn!

Doordringend vermogen

Niet elke straling dringt even ver door. Hoe ver straling doordringt hangt af van 

1. het type straling

2. de dichtheid van het

     materiaal

Leerdoelen P5.2

1. verschillende effecten van straling op het menselijk lichaam kunnen benoemen
2. uitleggen wat achtergrondstraling is
3. aangeven waar de stralingsdosis van afhangt
4. uitleggen hoe je je kunt beschermen tegen verschillende soorten straling

Straling en levende cellen

Waar komt de naam 'ioniserende straling' vandaan?

1. een atoom is neutraal geladen

2. als een atoom een elektron te weinig (of te veel heeft) noemen we het een ion

Als ioniserende straling op een atoom botst, dan maakt het van een atoom een ion.

Effecten van ioniserende straling

Het KAN het DNA beschadigen:

- cellen overlijden, dit kun je zien aan haaruitval, 'brandwonden' op de huid en in de longen

- celproductie verstoren, dit kun je zien als de afweer verstoord is. Er worden dan geen witte bloedlichaampjes meer gemaakt

- DNA beschadigen, dit kan onzichtbaar blijven, leiden tot celdood, leiden tot overmatige celgroei (kanker)

- geslachtscellen beschadigen met gevolgen voor de kinderen 

Soms kan een beschadigde cel zichzelf ook weer repareren. 

Niet alleen cellen kunnen worden aangetast, maar ook materialen. Beton wordt bijvoorbeeld broos en gaat scheuren.

Straling en levende cellen

Straling die schade aan kan richten noemen we 

ioniserende straling

Er bestaan radioactieve bronnen, er bestaat ioniserende straling ----- radioactieve straling bestaat niet!

Overnemen in je schrift!!!!

Soort straling	lading	massa	doordringend vermogen	ioniserend vermogen
alpha	+	groot	laag	zeer hoog
beta	-	zeer klein	middel	hoog
gamma	neutraal	geen	hoog	middel
rontgen	neutraal	geen	hoog	laag

Stralingsdosismeter

1. Meet alle straling
2. berekent stralingsdosis
   (gecorrigeerd voor het soort straling)
3. Stralingsdosis is de in het lichaam
   geabsorbeerde stralingsenergie met een correctie voor het soort straling

Telt hij alpha straling nu juist wél of niet zwaar mee?

Leuk om te vertellen

1. Als je volgens de meter teveel straling hebt ontvangen mag je niet meer werken. 
2. vrouwen met kinderwens wordt geadviseerd snel aan kinderen te beginnen of niet dit werk te doen in het ziekenhuis

Bescherming

1. neem afstand
2. plaats iets tussen jezelf en de bron
3. minimaliseer de mogelijke blootstellingsduur

Leuk om te vertellen

1. Als je volgens de meter teveel straling hebt ontvangen mag je niet meer werken. 
2. vrouwen met kinderwens wordt geadviseerd snel aan kinderen te beginnen of niet dit werk te doen in het ziekenhuis

Leerdoelen P5.3

1. Hoe wordt ioniserende straling in het ziekenhuis gebruikt
2. hoe wordt ioniserende straling gebruikt bij het stellen van een diagnose
3. hoe wordt ionisernde straling gebruikt bij het behandelen
4. wat is het verschil tussen bestraling en besmetting

Diagnose (kijken) met rontgenstraling

• altijd uitwendig
• bot heeft een hoge dichtheid en kleurt wit, tumoren hebben ook een hogere dichtheid dan gezond weefsel.
  (absorbeerd meer straling dan de omgeving)
• foto geeft beeld in 2d
• CT-scan geeft beeld in 3d - hoe?

Diagnose (kijken) met rontgenstraling

• CT-scan geeft beeld in 3d - hoe?
• maakt 'plakjes'  van je lichaam

je ontvangt méér rontgenstraling dan bij een gewone rontgenfoto

Diagnose (kijken) met tracers

• tracer = licht radioactieve stof gekoppeld aan suikers
  (jodium speciaal voor de schildklier)
• wordt ingespoten in je bloed of je ademt het in in je longen
• de tracer zendt een signaal naar buiten je lichaam, daar wordt het opgevangen en met behulp van een PET-scan bepaald waar het precies vandaan kwam. 
  

Kiezen we alpha, beta of gammastraling voor de tracer? En waarom?

tip: denk aan het doordringend vermogen en aan het ioniserend vermogen.

1. het doordringend vermogen moet hoog genoeg zijn om je lichaam uit te treden en daar door een camera te worden opgevangen

2. het ioniserend vermogen moet laag zijn. Het gaat om diagnose dus er mag eigenlijk niets kapot gaan.

Echografie

• werkt met geluid en niet met straling
• Echografie is niet gevaarlijk, en wordt daarom gebruikt om de foetus te onderzoeken
• Het is wel beeldvorming, en moet je (helaas, haha) ook kennen

Behandeling uitwendig bestralen

1. de radioactieve bron draait om de tumor (om je lichaam heen)
2. de tumor ontvangt alle straling
3. het gezonde weefsel ontvangt maar 
   een beetje

Wat zou er gebeuren als de bron niet zou 

draaien?

Behandeling inwendig bestralen

1. Bij inwendige bestraling wordt de radioactieve bron in de tumor gebracht. 
2. De patient is nu besmet!

Het effect van bestralen

1. Het weefsel raakt beschadigd, en zal afsterven. Het lichaam ruimt de dode cellen op.
2. Gezond weefsel raakt ook beschadigd
3. Het kan zijn dat niet alle tumorcellen bestraald worden, dan blijft er nog een stukje achter wat opnieuw gaat groeien.....

Bestraling of besmetting

Als je bestraald bent, ben je zelf geen gevaar voor de omgeving.

Als je besmet bent, ben je wel een gevaar voor de omgeving.

Je bent besmet als je zelf straling uitzendt. De radioactieve bronnen zitten op je huid of in je lichaam. 

Leerdoelen P5.4

Je kunt met voorbeelden uitleggen hoe ioniserende straling wordt gebruikt bij:

1. de productie van voedsel
2. bij de fabricage van goederen
3. bij het onderzoek van voorwerpen zoals schilderijen
4. bij de controle van goederen bij het transport ervan

Bacteriën en insecten

Niet alleen het menselijk lichaam is gevoelig voor straling. Ook dieren en ongedierte is er gevoelig voor. Met name kleinere organismen zoals bacteriën en insecten kun je met behulp van straling goed bestrijden door ze te doden óf onvruchtbaar te maken. 

Toepassingen

Planten en oogst (zoals appels) kunnen worden bestraald.

+ de oogst zal minder snel mislukken

+ de oogst kan langer worden bewaard zonder voedselbederf

Medische artikelen kunnen worden gesteriliseerd.

+ bacterien zijn gedood waardoor een wond (minder snel) geinfecteerd kan raken

In de industrie

In sommige fabrieken komen bij de productie van materialen giftige gassen vrij. Sommige gassen kun je verwijderen met behulp van snelle elektronen. 

In de industrie

De dikte van metaalplaten 

kan nauwkeurig worden

gemeten met de hoeveel-

heid straling die doorgelaten

wordt. 

Bestudeer het figuur.

Onderzoek met rontgenstraling

Koffers, tassen en containers kunnen worden doorstraald om te zien wat erin zit zónder dat de douane ze hoeft te openen. 

Bij verdachte inhoud opent de douane een koffer/tas/container alsnog. 

Leerdoelen P5.5

1. je kunt uitleggen hoe een atoom is opgebouwd
2. je kunt vertellen hoe je kunt weten over de bouw van een atoom
3. je kunt het aantal atomen in een hoeveelheid stof uitrekenen (vwo)
4. je kunt rekenen met de halveringstijd van een radioactieve stof en een vervaldiagram tekenen

Het atoom (kern en schil)

Kern:

protonen (+ lading)

neutronen (neutraal)

Schil:

elektronen (- lading)

Het atoom (kern en schil)

Het atoomnummer (Z) van een atoom 

geeft het aantal protonen weer. 

Samen met de neutronen (N) geven

ze het massagetal (A), oftewel het aantal

kerndeeltjes.

A = Z + N

Het periodiek systeem (Krijg je bij de toets!) geeft het atoomnummer (aantal protonen) weer bij elk element. Koolstof (C) heeft bijvoorbeeld 6 protonen. 

Koolstof-12 en Koolstof-14

Het aantal protonen bepaald welk element het is. Van sommige elementen, zoals koolstof, bestaan er meerdere soorten, dit noemen we isotopen. 

Om isotopen te onderscheiden noemen we het massagetal achter de naam. 

Het verschil tussen koolstof-12 en koolstof-14 is dat koolstof-14 twee extra neutronen heeft. Ze hebben wel hetzelfde aantal protonen.

Koolstof-12

Hoeveel protonen, neutronen en elektronen bevat koolstof 12?

- het atoomnummer is 6, dus het aantal protonen is 6

- N = A - Z = 12 - 6 = 6 neutronen

- het aantal elektronen is hetzelfde als het aantal protonen; dus 6. 

Radioactief verval

Als een atoom een kern heeft die niet stabiel is, dan zal deze vervallen;

Het atoom zendt alpha, beta of gamma straling uit, en het wordt nu een 'nieuw' atoom. 

Halfveringstijd

De halveringstijd is de tijd waarna van een oorspronkelijke hoeveelheid stof nog precies de helft over is.

Elke radioactieve stof heeft een eigen halveringstijd. Voor plutonium-239 is het meer dan 24 000 jaar. Voor jood-131 is het acht dagen. 

Halveringstijd

Op de verticale as van een vervaldiagram kun je verschillende grootheden vinden:

• massa
• %
• activiteit
• aantal kernen

De vorm van het diagram blijft altijd hetzelfde

Activiteit

• Activiteit: het aantal kernen dat per seconde vervalt
• Bequerel (Bq): de eenheid van activiteit

De activiteit van een stof neemt af in de tijd. Na een bepaalde vaste tijd is nog maar de helft van de activiteit over, dit noemen we ook de halveringstijd

De massa van een atoom (vwo)

De eenheid van de massa van een atoom is vaak gegeven in u. 

De massa van koolstof bereken je door het aantal kerndeeltjes te vermenigvuldigen met 1,01 u. 

12 x 1,01 u = 12,12 u

De massa van een elektron is 0,00055 u en daarmee kun je het verwaarlozen. 

Als je de massa van koolstof in kg wilt berekenen moet je het vermenigvuldigen met een heel klein getal:                                               

m​proton​​=m​proton​​=1,01u

1,661⋅10​−27​​

m​koolstof​​=12,12u=12,12⋅1,661⋅10​−27​​=2,01⋅10​−26​​kg

Wat kun je na deze paragraaf?

- Uitleggen hoe een atoom verandert na het uitzenden van straling,

- een kernreactievergelijking opstellen,

- met de koolstofdatering uitrekenen hoe oud een voorwerp is.

Vervalvergelijking Ra-226 (alfa)

Wat is het atoomnummer van Ra-226?

Alfa verval, dus gaat een helium kern weg.

Massa behouden: 226 - 4 = 222

Lading behouden: 88 - 2 = 86

​88​226​​Ra→ ​2​4​​He+​86​222​​Rn

Vervalvergelijking Li-8 (beta)

Wat is het atoomnummer van Ra-8?

Beta verval, dus gaat een elektron uit de kern weg.

Massa behouden: 8 - 0 = 8

Lading behouden: 3 - -1 = 4

​3​8​​Li→ ​−1​0​​e+​4​8​​Be