Nova Havo 3 Hfdst. 7.3 Ioniserende straling

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Nova Havo 3 Hfdst. 7.3. ioniserende straling

Nova Havo 3 Hfdst. 7.3. ioniserende straling

Wat ga je deze les leren:

-Effecten van straling

-Radioactieve stoffen

- (in)stabiele kernen

-Drie soorten verval

Tijdsduur van deze les: circa 45 minuten.

Nova Havo 3 Hfdst. 7.3. ioniserende straling

Wat heb je nodig deze les:

-leeropdrachtenboek Nova Natuurkunde Havo 3 

- aantekeningenblok en pen

-computer met internet en toegang tot Youtube

3. Ioniserende straling

Inleiding:

Infraode straling is alleen gevaarlijk als de straling heel intens is, zoals bij een felle brand. In dat geval kun je beter op een veilige afstand blijven. Voor Röntgenstraling en gammastraling ligt dat anders. Deze vormen van straling zijn al gevaarlijk in kleine hoeveelheden.

Effecten van straling

Als straling wordt geabsorbeerd, komt de energie in de straling vrij.Dat merk je als je met een zwart t-shirt aan in de felle zon zit. Door de straling (infrarood en licht) die op je t-shirt valt, krijg je het snel warm.

Doordat de stralingsenergie wordt omgezet in warmte, stijgt de temperatuur van je huid. Hiervoor is verhoudingsgewijs veel energie voor nodig.

Effecten van straling

Sommige soorten straling hebben nog een ander effect: hun stralingsenergie kan stoffen afbreken. Dat merk je als je een vel gekleurd papier een aantal dagen in de zon legt. De ultraviolette straling in het zonlicht maakt de kleurstofmolekuul kapot. Hierdoor verbleken de kleuren steeds verder. Uv-straling kan ook schade veroorzaken aan het DNA (het erfelijk materiaal) in je huidcellen.

Effecten van straling

Straling die moleculen kapot kan maken wordt ioniserende straling genoemd. Radiogolven, ir.- straling en licht zijn niet ioniserend. Uv stralingis zwak ioniserend en Röntgenstraling en gammastraling zijn sterk ioniserend. Een kleine hoeveelheid röntgen- en of gamma straling kan al gezonheidschade veroorzaken. Daarom moet je met deze vormen van straling erg voorzichtig zijn.

Radioactieve stoffen

In 1896 ontdekte de Franse natuurkundige Henri Becquerel dat sommige stoffen spontaan (zonder invloed van buitenaf) ioniserende straling uitzenden. Je zegt dat zulke stoffen radioactief zijn. (Het woord radio komt van radius het Latijnse woord voor straal. Radioactief betekent dus zend zelf straling uit.

Radioactieve stoffen vind je overal, meestal in hele kleine hoeveelheden: in de bodem, in het water, in de lucht, in de muren van gebouwen en zelfs in je eigen lichaam. Veel van deze stoffen zijn van natuurlijke oorsprong. Ze zijn natuurlijk radioactief. Na 1896 hebben mensen geleerd om ook zelf nieuwe radioactieve stoffen te maken. Zulke stoffen noem je kunstmatig radioactief.

Je kunt de straling van radioactieve straling niet zien, horen of voelen. Je kunt deze straling alleen waarnemen met behulp van instrumenten. Mensen die met radioactieve stoffen werken moeten bijvoorbeeld altijd een dosismeter bij zich hebben. Die registreert hoeveel straling de drager bij het werk oploopt. 

Instabiele en stabiele kernen

Radioactieve stoffen hebben atoomkernen die instabiel zijn: de kernen kunnen opeens veranderen en daarbij ioniserende straling uitzenden. Je kunt zo'n atoomkern vergelijken met een bom die plotseling, zonder aanleiding, ontploft. De meeste atoomkernen om je heen zijn stabiel en veranderen niet. Anders zou er op aarde geen leven mogelijk zijn.

De samenstelling van een atoomkern bepaalt of de kern stabiel is of niet. Omstandigheden buiten de de atoomkern hebben daar geen invloed op. Het maakt bijvoorbeeld niet uit of het atoom deel uitmaakt van een molecuul of niet. Het enige wat van belang is voor de stabiliteit, is het aantal protonen en neutronen in de atoomkern. 

Instabiele en stabiele kernen

Koolstof is een goed voorbeeld. In de natuur komen 3 soorten koolstofatomen voor: Koolstof -12 (6 protonen/6 neutronen), Koolstof -13 (6 protonen/ 7 neutronen) en koolstof -14(6 protonen/ 8 neutronen). De atomen van C-12 en C-13 zijn stabiel. De atomen van C-14 zijn instabiel. Je zegt dat koolstof drie natuurlijke isotopen heeft, waarvan 2 stabiel en 1 instabiel.

Bij de beschrijving van radioactiviteit wordt voor isotopen vaak een speciale notatie gebruikt. In deze notatie staan het massagetal en het atoomnummer beide links van het atoomsymbool. het massagetal boven en het atoomnummer onder. 

Koolstof 12 wordt dus geschreven als 

Koolstof 13 wordt dus geschreven als 

3 soorten verval

Instabiele atoomkernen kunnen op verschillende manieren veranderen. Dit noem je radio actief verval. Op de volgende slides staan 3 belangrijke vormen van radioactief verval.

Alfa verval 

Bij alfa verval vliegt er een alfa deeltje uit de kern. Zo'n deeltje heeft dezelfde samenstelling als een heliumkern: 2 neutronen en 2 protonen. Het massagetal van de atoomkern daalt hierdoor met 4 en het atoomnummer met 2.

Beta verval

Bij beta verval verandert een neutron in de atoomkern spontaan in een protonen een elektron.

Het elektron wordt meteen daarna uitgestoten uit de kern. Dit wordt het betadeeltje genoemd. Het massagetal van de atoomkern verandert niet, want het aantal kerndeeltjes blijft immers gelijk.Het atoomnummer stijgt wel met 1, omdat er 1 proton bij komt.

Gamma verval

Gammaverval ontstaat vaak na alfa- of betaverval. De kern is in heftige beweging geraakt en moet nog veel energie kwijtraken. Dit doet hij door gammastraling uit te zenden. Daarbij veranderen het massagetal en het atoomnummer niet.