Natuurkunde Hoofdstuk 7 en 8

§4 Atomen als bouwstenen
Alle moleculen zijn opgebouwd uit iets meer dan 100 verschillende bouwstenen -> Atomen

Element -> een stof dat niet verder ontleed kan worden
-> bestaat uit één soort atomen!

Een atoom bestaat nog uit 3 kleinere deeltjes:

• Protonen: heeft een kleine massa en een kleine positieve lading.
• Neutronen: vormen samen met protonen de kern van een atoom. Massa bijna even groot als proton. Heeft GEEN elektrische lading.
• Elektronen: is een negatief geladen deeltje. Massa nog kleiner dan bij een proton of neutron: ong. 1800 keer zo klein. De elektrische lading is even groot dan bij een proton maar tegengesteld.

Elk atoom bestaat uit een kern met eromheen een aantal elektronen.

Een atoom heeft evenveel protonen als elektronen. Daarom is een atoom elektrisch geladen.

De atoomkern is opgebouwd uit 2 soorten deeltjes:

• Protonen
• Neutronen

Er is 1 uitzondering op deze regel: de kern van een waterstofatoom (kleinste op aarde) bestaat uit 1 proton en geen neutronen.

Naam

Afkorting  

Massa

Elektrische lading

Proton

p+

1 u (unit)

1+

Neutron

n

1 u (unit)

geen

Elektron

e-

1 u (unit)

1-

Isotopen
De atomen van 1 element kunnen een verschillend aantal neutronen in de kern hebben. Het element heeft dan verschillende isotopen.

Beide isotopen zien er dan hetzelfde uit en reageren op dezelfde manier. De dichtheid is wel verschillend.

De getallen waar je de isotopen mee onderscheid -> massagetal
dit getal geeft het totaal aantal kerndeeltjes aan.

Hoofdstuk 8 Straling
§1 wat is straling?

Soorten straling:

• Microgolven uit de magnetron
• Infrarode straling
• Het (zichtbare) licht uit de tv
• UV straling (ultraviolette)
• Röntgenstraling

de verschillende soorten hebben 1 ding samen: er is ‘iets’ dat uit een bron komt, een daarin alle richtingen vandaan beweegt.
Iets -> Straling

Straling waarnemen
Licht is de enige staling die je kunt zien. Andere vormen zijn voor mensen onzichtbaar, je kan het alleen maarnemen met speciale instrumenten, zoals een infraroodcamera. Sommige kunnen naast licht ook soorten straling zien.

Doorlaten en absorberen.
Als straling op een voorwerp valt, kan het doorgelaten worden. Dat zie je bijv. licht dan door de ruit verder bewegen. Straling kan ook worden geabsorbeerd. Op een zwart gordijn wordt licht bijna volledig geabsorbeerd, oftewel tegengehouden.

Zoiets heb je ook bij een röntgenfoto. Een röntgenapparaat laat röntgenstraling op een lichaamsdeel vallen, deze wordt dan door de botten sterk geabsorbeerd. Daardoor ontstaat er achter de botten een schaduwbeeld dat je op een foto kunt vastleggen. Omdat het beeld een negatief is waarin licht en donker zijn omgedraaid, zijn de schaduwen wit in plaats van zwart. Om deze straling tegen te houden wordt lood gebruikt met een dikte van 2 tot 3 mm.

Effecten van straling.
Straling bevat energie -> stralingsenergie. Als straling geabsorbeerd wordt, komt de energie vrij. Deze energie kan in warmte omgezet worden. Stralingsenergie kan stoffen afbreken, infrarode en licht zijn daar te zwak voor, maar UV kan het wel, deze maakt de kleurstofmoleculen kapot. Dat zie je aan verbleekte kleuren.

Straling die moleculen kapot kan maken, wordt ioniserende straling genoemd. UV is zwak ioniserend, Röntgenstraling is veel sterker, daardoor kan deze je gemakkelijk ziek maken als je er onvoorzichtig mee omgaat. Radioactieve stoffen zenden ook sterk deze straling uit.

§2 Radioactiviteit
Radioactieve stoffen
1895 -> ontdekt dat stoffen ioniserende straling uitzenden, deze stoffen noem je radioactief.

radioactief= zendt zelf straling uit.

Je vind deze stoffen overal, meestal in kleine hoeveelheden: in de bodem, water, lucht, muren, je lichaam. Deze zijn van natuurlijke oorsprong. Ze zijn dus natuurlijk radioactief.

Na 1896 kunnen mensen zelf radioactieve stoffen maken -> kunstmatig radio actief.

Instabiele en Stabiele kernen
Veel elementen hebben zowel radioactieve als niet radioactieve isotopen, de meest voorkomende zijn niet radioactief, de minder voorkomende wel. Een radioactieve isotoop heeft atoomkernen die instabiel zijn. Hier wordt mee bedoeld dat de kernen spontaan veranderen. Op het moment dat het verandert, zendt deze een kleine hoeveelheid straling uit, dit wordt radioactief verval genoemd.

Bij zo’n verval ontstaat een nieuwe atoomkern met een ander aantal neutronen en protonen.
stoffen die niet radioactief zijn, hebben een stabiel atoomkern, deze veranderen niet uit zichzelf.

Activiteit en halveringstijd
In een radioactief voorwerp verandert elke seconde een aantal atoomkernen. Het aantal kernen dat per seconde verandert wordt de activiteit genoemd. Dit wordt gemeten in Becquerel. Je kunt deze bepalen door te meten hoeveel straling het materiaal uitzendt. Hoe meer kernen er per seconde veranderen, des te meer straling er wordt uitgezonden.

De activiteit van een hoeveelheid radioactief materiaal wordt steeds kleiner, doordat er steeds minder instabiele kernen overblijven

Elke radioactieve isotoop heeft een eigen, kenmerkende halveringstijd, na deze tijd:

• Is de helft van de instabiele atoomkernen verdwenen.
• Is de hoeveelheid straling ook met de helft verminderd.

§3 straling gebruiken
Drie soorten ioniserende straling

Door radioactieve stoffen wordt verschillende soorten ioniserende straling uitgezonden, sommigen zenden Alfastraling uit, andere Bètastraling, of Gammastraling.

3 soorten straling

• Alfastraling: kan niet ver in stoffen doordingen. 1 papier genoeg om tegen te houden. (α-straling)
• Bètastraling: groter doordringend vermogen dan alfa. Compleet boek zou het deels absorberen (β-straling)
• Gammastraling: kan verder in stoffen doordringen. Om mensen te beschermen wordt lood gebruikt, moet soms centimeters dik zijn om straling voldoende te verzwakken. (ʏ-straling)

Een dracht geeft aan hoe ver de straling in een stof kan doordringen. Gammastraling kun je nooit helemaal tegenhouden, daarom kun je deze soort straling geen dracht noemen.

Onderzoek met gammastraling
Bij medisch onderzoek wordt vaak gebruik gemaakt van gammastraling, met een gammacamera kan je afbeeldingen maken van organen in je lichaam. Zo’n onderzoek gaat zo:

• In een lab wordt een tracer (radioactieve merkstof) gemaakt. Dat is een stof dat vooral wordt opgenomen door organen, de stof wordt kunstmatig radioactief gemaakt door er atomen in te bouwen van een isotoop dat gammastraling uitzendt.
• Daarna wordt deze in patiënt ingebracht doormiddel van injectie. Deze verspreid zich dan door het lichaam en komt zo bij het orgaan terecht. Het orgaan neemt verhoudingsgewijs een grote hoeveelheid van de tracer op.
• De gammastraling die de tracer uitzendt, kan voor een deel uit het lichaam ontsnappen, wat er uit komt wordt geregistreerd door een gammacamera, de computer van de camera gebruikt dan de meetgegevens om een afbeelding van het orgaan te maken.

Bestraling van buitenaf
Ioniserende straling wordt gebruikt om kanker te bestrijden, de straling kan de kankercellen zo beschadigen dat ze doodgaan. Als de cellen zich nog niet door het lichaam hebben verspreid is er een goede kans op overleving de straling remt de groei van kankergezwellen.

Bij de meeste behandelingen komt de straling van buitenaf, een radioactieve bron beweegt rondom het lichaam en bestraalt het gezwel van verschillende kanten. Hierdoor wordt het gezonde weefsel rondom zo min mogelijk beschadigd. Doordat de straling van buiten komt, is de patiënt na de behandeling niet radioactief. Voor deze behandeling wordt meestal gammastraling gebruikt, deze kan ver in het lichaam doordingen en richt de kankercellen veel schade aan. De lichaamsdelen die niet mogen worden bestraald worden beschermd met loden platen of schorten.

Bestraling van binnenuit
Er zijn ook behandelingen waarbij het lichaam van binnenuit wordt bestraald, er wordt dan een radioactieve stof binnen gebracht, doormiddel van een capsule met radioactieve vloeistof, of radioactieve ‘zaadjes’ deze worden binnengebracht door een holle naald.

Een patiënt raakt hierdoor tijdelijk radioactief, om de persoon en omgeving zelf geen risico’s te geven worden stoffen met een korte halveringstijd gebruikt zoals jood-125 (60 dagen) of jood-103 (107 dagen).

§4 bescherming tegen straling
Gevaren van straling
Bij een hoge dosis radioactieve straling overlijdt je vrijwel meteen, met een iets minder hoge dosis wordt je na enkele dagen of weken ernstig ziek. Op het moment dat je het opneemt merk je daar niets van, de kans op kanker is dan later wel groter, ook kinderen van deze mensen hebben een grotere kan op een aangeboren afwijking.

Bij straling van buitenaf is gammastraling het meest schadelijk, deze wordt helemaal geabsorbeerd door de opperhuid, bètastraling kan de opperhuid wel passeren, maar komt enkele millimeters het lichaam in, alleen gammastraling bereikt de organen.

Bij straling van binnenuit zijn ze allemaal gevaarlijk, je cellen staan dat direct aan de straling bloot.

Bescherming tegen bestraling
Voorzorgsmaatregelen voor het werken met radioactieve stoffen.

• De tijd dat mensen er vlakbij komen, wordt kort gehouden.
• De afstand van de stoffen wordt zo groot mogelijk gemaakt. Zo nodig worden er machines gebruikt, die op afstand bedienbaar zijn.
• Afschermingsmateriaal dat de straling absorbeert gebruiken. Vooral bij gammastraling. Een veel gebruikt materiaal is lood. Hoe dikker de laag lood, hoe meer gammastraling er wordt geabsorbeerd

Bescherming tegen inwendige bestraling
Radioactieve stoffen mogen niet in de bodem, grondwater of lucht terechtkomen. Als dit toch gebeurt, is er een radioactieve besmetting plaatsgevonden, er kunnen dan radioactieve stoffen in je lichaam terecht komen:

• Door de lucht die je in ademt
• Door het water wat je drinkt
• Door het voedsel dat je eet.

Om inwendige bestraling te voorkomen, moet je zorgen dat er geen besmetting plaatsvindt. Je moet de stoffen heel goed afsluiten van de buitenwereld, daarom gelden deze regels in ziekenhuizen en laboratoria:

• Werk alleen met radioactieve stoffen in de aangewezen ruimtes
• Draag een jas en schoenhoezen in de werkruimte/ binnen gaat
• Was je handen grondig als je de werkruimte verlaat
• Doe de jas en schoenhoezen weer uit.
• Let op dat je geen stoffen morst.
• Controleer regelmatig of de ruimtes niet radioactief besmet zijn.

Maatregelen bij besmetting.
Ondanks de maatregelen kan het alsnog voorkomen, in dat geval moeten er deze maatregelen genomen worden:

• Mensen moeten de besmette kleding uit doen en meteen douchen
• De besmette kleding moet zorgvuldig worden opgeborgen.
• Besmette ruimtes moeten worden ontsmet.

Achter deze maatregelen zit één uitgangspunt: hou de radioactieve stoffen uit de buurt van mensen. Je moet voorkomen dat het de huid of lichaam inkomt. Als het fout gaat moet het zo snel mogelijk verwijderd worden.

Achter deze maatregelen zit één uitgangspunt: hou de radioactieve stoffen uit de buurt van mensen. Je moet voorkomen dat het de huid of lichaam inkomt. Als het fout gaat moet het zo snel mogelijk verwijderd worden.