Inhoud
In bepaalde materialen is de kern van een atoom onstabiel en zal deze spontaan deeltjes uitzenden zonder externe prikkels. Dit proces wordt radioactiviteit of radioactief verval genoemd.
Elementen met atoomnummer 83 hebben meer dan 82 protonen en zijn dus radioactief. Isotopen, elementen waarbij de kernen een verschillend aantal neutronen hebben, kunnen ook instabiel zijn. De kernen van onstabiele elementen zenden alfa-, bèta- of gammadeeltjes uit. Een alfadeeltje is een heliumkern en een beta-deeltje is een elektron of een positron, dat dezelfde massa heeft als een elektron maar een positieve lading heeft. Een gammadeeltje is een hoogenergetisch foton.
Om radioactiviteit te berekenen, is het noodzakelijk om te weten hoe lang het duurt voordat de kern vervalt.
Zoek de uitdrukking voor de halfwaardetijd t (half) van een radioactief monster. Het is de tijd die nodig is om de helft van de hoeveelheid kernen in een monster te laten vervallen. De halfwaardetijd is gerelateerd aan de vervalconstante lambda, die een waarde heeft die afhankelijk is van het monstermateriaal. De formule is t (half) = ln 2 / lambda = 0,669 / lambda.
Bestudeer de vergelijking voor de totale vervalsnelheid of activiteit van een radioactief monster. Het is R = dN / dt = lambda N = N (0) e (-lambda * t). N is het aantal kernen en N (0) is de oorspronkelijke of initiële hoeveelheid van het monster vóór het verval op tijdstip t = 0. De maateenheid voor de activiteit is Bq of becquerel, wat een verval per seconde is. Een andere eenheid is de curie, die gelijk is aan 3,7 x 10 exp (10) Bq.
Oefen het berekenen van het radioactieve verval. Radium-226 heeft een halfwaardetijd van 1600 jaar. Bereken de activiteit van een monster van één gram, waarbij N = 2,66 x 10 exp (21). Zoek hiervoor eerst naar lambda. Converteer de halfwaardetijd tegelijkertijd van jaren naar seconden. Vervolgens is lambda = 0,669 / t (half) = 0,669 / (1600 * 3,156 x 10 exp (7) s / jr) = 1,37 x 10 exp (-11) / s. De snelheid van verval is daarom dN / dt = lambda * N = 1,37 x 10 exp (-11) / s * 2,66 x 10 exp (21) = 3,7 x 10 exp (10) verval / s = 3,7 x 10 exp (10 ) Bq. Let op dit is een curie. Merk ook op dat verval / s wordt geschreven als 1 / s.