Kernfysica

Kernfysica Kernfysica

Atoomstructuur

Alle materie bestaat uit moleculen. Moleculen zijn opgebouwd uit atomen.            In een atoom zit een hele kleine, positief geladen atoomkern.  Om de kern zweeft een wolk met negatief geladen elektronen. De atoomkern bestaat uit nucleonen (kerndeeltjes). Die nucleonen zijn positief (protonen) of neutraal (neutronen) geladen. Ze worden bij elkaar gehouden door een hele erge bindingsenergie.

Wanneer de kern uitbreekt, komt de bindingsenergie vrij. De hoeveelheid energie die er vrijkomt bij de splijting is verschillend per soort atoom. De structuur van een atoom kan verschillen in het aantal nucleonen in de kern en elektronen rondom de kern. Atomen worden ook wel elementen genoemd. Op de aarde komen een honderdtal elementen voor.

Elke atoomsoort heeft een kern dat altijd uit een bepaald aantal protonen of neutronen bestaat. We noemen deze kernen ook wel nucliden. Er zijn nucliden met hetzelfde atoomnummer, maar dan hebben ze een verschillend massagetal. Dit noemen we isotopen.

Nucliden en radioactiviteit

Radioactiviteit komt ook voor in de natuur en is op zich dus niks bijzonders. In de natuur komen verschillende nucliden voor. We kunnen zelf ook nucliden aanmaken door atoomkernen te beschieten met neutronen of protonen.

We kunnen atoomkernen wel beschieten met neutronen of protonen, maar dat betekend niet in een keer dat de kern dan stabiel is. De meeste atoomkernen die zijn beschoten zijn instabiel. Ook in de natuur komt het voor dat er atoomkernen instabiel zijn. Een instabiele atoomkern stoot deeltjes en/of zuivere energie af. Dit noemen we radioactief verval. De nucliden noem we radio-nucliden.

Radioactiviteit houdt dus eigenlijk in dat de atoomkern een bepaald evenwicht probeert te zoeken. Bij het proberen in evenwicht te brengen van de atoomkern, verandert de atoommassa.

Ioniserende stralen: alfa, bèta, gamma

In radioactieve straling zit heel veel energie. Wanneer de stralen botsen tegen materie, geven de atomen of moleculen een deel van hun energie weg. Er worden dan elektronen weggerukt of meegenomen. Het atoom of de molecuul word dan geladen, en er ontstaat dan een ion. Radioactieve straling werkt ioniserend, wat wil zeggen dat de ionen cellen of genetisch materiaal kunnen beschadigen.

Er bestaan drie soorten radioactieve straling: alfa, bèta en gammastraling

Alfa:
Alfastraling komt het meeste voor bij elementen die naar verhouding met andere elementen veel nucleonen bevatten. Bij alfastraling wordt er een kerndeeltje dat bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen uitgestoten, en die protonen en neutronen vormen samen een heliumkern. Bij alfaverval neemt het aantal protonen (atoomnummer) van de kern met 2 af en het aantal nucleonen (massagetal) met 4.  

Voorbeeld:

[plaatje5]

Bèta:

Bijna alle instabiele kernen geven bètastraling af. Bètastraling wordt veroorzaakt door negatieve en positieve -deeltjes die uit de atoomkern worden gestoten. Bij de uitzending van elektronen gaat een neutron van de atoomkern over in een proton. Bij uitzending van positronen gaat een proton van de atoomkern over in een neutron. Een voorbeeld van bètastraling is het verval van radioactief fosfor naar stabiel zwavel.

Voorbeeld:

[plaatje6]

Gamma:
Soms straalt een atoomkern geen deeltjes uit, maar elektromagnetische golven of gammastraling. De kern blijft instabiel na het uitstoten van Gammastraling. De hoeveelheid energie die gammastraling afgeeft hangt af van de golflengte. Hoe korter de golflengte, hoe meer energie.