Atomen och atompartiklar
Av Thomas Mesumbe
En atom består av:
• Protoner
• Elektroner
• Neutroner
En atom är inte ”odelbar”
Var i atomen hittar man
atompartiklarna?
•
Protoner finns i atomkärnan
•
Neutroner finns i atomkärnan
•
Elektroner cirkulerar i banor runt atomkärnan
(banorna kallas elektronskal).
Bohrs atommodell
Högst 2 elektroner i det innersta elektronskal (K).
Högst 8 elektroner i det yttersta elektronskalet (L, M eller N),
medan de inre elektronskalen kan ha flera elektroner.
Elektroner i K, L, M och N befinner sig i olika energinivåer.
K är den lägsta energinivån.
Vilken elektrisk laddning har atompartiklarna?
Vilken elektriskladdning har atompartiklarna?
•
Protoner är positiva (+)
•
Elektroner är negativa (-)
•
Neutroner är neutrala (ingen laddning).
En Atom är inte en jon
Atomnummer = antalet protoner som finns i en
atom.
Masstal= Antalet protoner + antalet neutroner som
finns i en atom.
Syreatom
Varför räknar man inte med elektroner i
atommassa?
Isotoper
Atomer av samma grundämne som har samma
atomnummer men olika atommassa. Dessa atomer
har lika många protoner men olika många neutroner.
Exempel på några isotoper
Väte (H):
1. Väte (1H) med bara en proton
2. Deuterium (2H) med en proton och en neutron
3. Tritium (3H) med en proton och två neutroner
Kol (C):
1. Kol-12 (12C) med 6 protoner och 6 neutroner
2. Kol- 14 (14C) med 6 protoner och 8 neutroner
Hur uppstår Ljus?
Hur uppstår ljus?
• Elektroner i olika skal har olika mycket energi.
• Elektroner som får mer energi än den energin som finns i sin
ursprungliga skal hoppar till ett yttre skal, alltså ett skal med
mer energi.
• Atomen blir då i ett obalans tillstånd (instabil).
• Instabila elektroner kan hoppa tillbaka till det ursprungliga
skalet och bli av med överskottsenergin.
• Överskottsenergin frigörs i atomen i form av strålning som vi
ser som ljus.
Radioaktivitet
• En del grundämnen (isotoper) sänder ut strålningar som kommer från
instabila atomkärnor som har för mycket energi. Det är detta som kallas
radioaktivitet.
• Instabila atomkärnor strävar efter att komma i balans igen genom att
göra sig av med energi.
• När en atomkärna sänder ut strålningar för att komma i balans, säger vi
att atomkärnan sönderfaller.
• Radioaktiva ämnen är ämnen som sänder ut strålningar från atomkärna.
Joniserande strålningar
Ett gemensamt namn för strålningar som kan slå ut elektroner ur
atomer så att joner bildas.
1. Alfastrålning
1. Betastrålning
1. Gammastrålning
Alfastrålning
• Positivt laddade partiklar
• Består av två protoner och två neutroner
• Samma sak som en atomkärna av helium (4H)
• Om en atom sänder ut alfastrålning bildas ett nytt ämne.
• Det nya ämnet har två protoner och två neutroner färre än den ursprungliga
atomen dvs att atomnumret minskar med två och masstalet minskar med
fyra.
• Har en kort räckvidd dvs kan stoppas enkelt med papper eller hud men kan
vara farlig om de kommer i luftvägar/ orsakar cancer.
Exempel:
Betastrålning
• Består av negativt laddade elektroner.
• Hur kan en atomkärna sända ut elektroner när det bara
finns protoner och neutroner där?
• En neutron omvandlas till en proton och en elektron.
Elektronen lämnar kärnan och protonen bli kvar.
• En betasönderfall leder till att det bildas ett nytt ämnen
med en ökning av en proton.
Betastrålning
• Exempel på en betasönderfall är när Kol-14 sönderfaller
till Kväve-14. Skriv reaktionen.
• Betastrålning har längre räckvidd än alfapartiklar
eftersom de består av elektroner med hög fart.
•
Kan stoppas av ett par millimeter tjock aluminium plåt,
trä skiva eller ett lager kläder för att tränga in i huden.
Gammastrålning
• Är inte partiklar, utan en energirika strålningar
• Har kort våglängd
• Kan tränga igenom både aluminiumplåtar och träskivor.
• För att stoppa gammastrålningar krävs ett tjock lager bly.
• Används inom sjukvården för att behandla cancer patienter.
• Cancer celler är mer känsliga för strålning men även friska
celler kan komma till skada.
•
Strålningar kan orsaka cancer
Röntgenstrålningen
• Inte lika energirikt som
gammastrålning
• Kan vara farlig för människor i stora
doser
• Kan tränga inom kroppens olika
organ
• Används inom sjukvården för att ”se
in i kroppen” eller undersöka
patienter
• Används inom flygsäkerheten för att
skanna resväskor efter
metallföremål.
Ultraviolett strålning (UV-strålning)
• Kommer från solen och andra
stjärnor
• Stora doser av UV-strålningar är
farliga för människor - kan
orsaka hudcancer
• En del av UV-strålning stoppas
av ozonlagret i atmosfären.
• Stoppas av det bruna pigment i
huden
Infraröd strålning (värmestrålning)
• Har längre våglängd än rött ljus
• Kan inte ses med våra ögon
• Kan kännas i form av värme
• Används i värmekameror, fjärrkontrollen,
infravärme på uteplatsen.
• IR föredras ofta i fjärrkontrollen framför
radiovågor, eftersom IR inte stör
omgivningen lika mycket.
• En spisplatta som glöder utstrålar rött ljus
Mikrovågor
• Har längre våglängd än infraröd
strålning
• Mikrovågor får vattenmolekyler i
maten att vibrera
• Vibrerande vattenmolekyler får mer
energi och matten blir varm
• Mikrovågor används i
mikrovågsugnar, rörelsedetektor,
bluetooth, trådlösa telefoner.
Radiovågor
• Har längsta våglängd i det
elektromagnetiska spektrat
• Har det lägsta energiinnehållet
ofarlig för människor
• Används för att sända radio- och
TV-signaler
Halveringstid
• Radioaktivitet sker
slumpmässigt.
• Halveringstid anger hur lång tid
som behövs för att hälften av
alla atomkärnor i ett radioaktivt
ämne ska sönderfalla.
Halveringstid kan vara kort
eller mycket lång
• Används i kol-14 metoden för
att bestämma åldern på växter
och djur som dött på länge
sedan
Fission
• Fission = När en atomkärna träffas av en neutron och
delas till två atomkärnor (kärnklyvning)
• Fission frigör den energin som finns lagrad i kärnan
• Energin som frigörs kallas kärnenergi
• Kärnklyvning är en kedjereaktion då det bildas stora
mängder av energi i form av värme, ljus och strålning
• Fenomenet används för att tillverka atombomb
• Kärnklyvning används i kärnkraftverk för att tillverka
elektrisk energi
Kärnkraftverk
Fundera och diskutera i grupp
1. Hur fungerar ett kärnkraftverk?
1. Hur hanteras kärnavfallet?
1. Är kärnkraft säkert? Vilka risker finns?
1. Är kärnkraft ett miljöhot eller inte? Diskutera.
1. Hur har kärnkraften och opinion utvecklas i Sverige?
Varför?
1. Vilka är utmaningarna inom kärnkraftsforskningen?
Framtiden
•
•
•
När inträffar nästa milstolpe?
Vilka är de förväntade slutprodukterna?
Kända risker och problem
o
Är tidsåtgången för att undersöka
problemen känd?
•
Vilka är de omedelbara steg som nu ska
tas?
