Atomer och isotoper ● I en atomkärna finns neutroner och protoner ● Neutroner och protoner kallas även nukleoner ● Antalet protoner bestämmer grundämnet ● Om olika atomer av samma grundämne har olika många neutroner sägs de vara olika isotoper av grundämnet ● Man kan skriva en isotop med grundämnesbeteckning följt av antalet nukleoner ● T.ex. H-1, Cs-137, Co-60, U-238 osv 2017-07-14 1 Radioaktiva sönderfall ● I en atomkärna förekommer olika krafter ● Elektrostatiska krafter – vill spränga sönder kärnan ● Kärnkrafter – håller ihop kärnan ● Om krafterna inte är i balans vill atomkärnan skapa balans ● Detta sker genom radioaktivt sönderfall ● Vid radioaktiva sönderfall frigörs energi i form av 2017-07-14 strålning 2 Isotoper ● Isotoper kan delas in i Stabila α- strålare β- minus-strålare β- pluss-strålare 2017-07-14 3 α-, β-, γ-strålning ● α-strålning ● Består av en He-kärna ● Förekommer främst hos tunga atomkärnor ● Atomkärnan sänder ut en tung kärna för att minska sin vikt ● β-strålning – finns i två varianter: β- och β+ ● β- består av en elektron. Vid neutronöverskott skapas en proton av en neutron. Samtidigt skapas en elektron ● Β+ består av en positron. Vid neutronunderskott skapas en neutron av en proton. Samtidigt skapas en positron ● γ-strålning ● Efter ett α– eller β-sönderfall kan atomkärnan få ett tillfälligt energiöverskott/hamna i ett exciterat tillstånd ● Överskottsenergin skickas iväg som fotoner 2017-07-14 4 Enheten eV ● γ-strålningen från Cs-137 har energin 1,06*10-16 J ● Enheten J är obekväm ● Ny enhet: eV ● 1 eV = 1,602•10-19 J ● Byt från J till eV: WeV = Wjoule ×1, 602 ×10-19 ● γ-strålningen från Cs-137 har energin 662 keV 2017-07-14 5 Halveringstid och aktivitet ● Radioaktivitet sker genom sönderfall ● Radioaktiva atomkärnor sönderfaller oberoende av varandra ● Aktivitet betecknas A och mäts i enheten 1 Bq = 1 Bequerel = ett sönderfall/s ● Aktiviteten i ett preparat minskar exponentiellt med tiden ● Man beskriver minskningshastigheten med begreppet halveringstid – t1/2 ● Halveringstid = den tid det tar för aktiviteten att gå ner till hälften eller den tid det tar för hälften av atomerna att sönderfalla 2017-07-14 6 Formler λ=sönderfallskonstant=sannolikheten för att en radioaktiv atomkärna skall sönderfalla Boken har en del formler med sönderfallskonstant. Eftersom halveringstid är ett vanligare använt begrepp kommer jag endast räkna med halveringstid A = aktivitet, N = antalet radioaktiva atomkärnor, t1/2 = halveringstid t1/2 = ln 2 l A(t) = A0 × 2-t/t1/2 N(t) = N0 × 2-t/t1/2 2017-07-14 7 Ett preparat har A=100 kBq och t1/2=5,2 år. Hur lång tid tar det innan aktiviteten är 12 kBq? A0 =100 ×103 Bq A(t) = A0 × 2-t/t1/2 A(t) =12 ×10 Bq 12 ×103 =100 ×103 × 2-t/5,2 12 ×103 -t/5,2 = 2 100 ×103 3 t1/2 = 5, 2 År 0,12 = 2-t/5,2 ln0,12 = ln2-t/5,2 ln0,12 = (-t / 5, 2)× ln2 ln 0,12 -t = ln 2 5, 2 ln 0,12 -t = 5, 2 × = -15, 9 ln 2 t =15, 9 år 2017-07-14 8 Räkneövning sid 346+348 ● Följande uppgifter är lämpliga: 14.2-14.3, 14.9-14.12, 14.15-14.18, 14.22 2017-07-14 9