Transcript Radioaktivitet och halveringstid

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
2015-04-13
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
2015-04-13
strålning
2
Isotoper
● Isotoper kan delas in i
 Stabila
 α- strålare
 β- minus-strålare
 β- pluss-strålare
2015-04-13
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
2015-04-13
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
2015-04-13
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
2015-04-13
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) = N 0 × 2-t/t1/2
2015-04-13
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
2015-04-13
8
Räkneövning sid 346+348
● Följande uppgifter är lämpliga: 14.2-14.3, 14.9-14.12,
14.15-14.18, 14.22
2015-04-13
9