Ioniserende straling en vervalreacties
Radioactieve stoffen zenden ioniserende straling uit, en je gebruikt ze in de nucleaire diagnostiek en bij stralingsbescherming. In het examen moet je vervalreacties kunnen opstellen en de soorten straling met hun eigenschappen kunnen benoemen.
Een stralingsbron zendt ioniserende straling uit doordat zijn kernen vervallen. Je moet drie soorten kennen:
- α-straling bestaat uit heliumkernen. Het ioniseert sterk, maar de dracht is kort (enkele centimeters lucht) en het doordringend vermogen is klein; een vel papier stopt het.
- β⁻-straling bestaat uit elektronen die ontstaan wanneer een neutron in de kern verandert in een proton. Het atoomnummer gaat met 1 omhoog, het massagetal blijft gelijk. Het doordringend vermogen is groter dan dat van α; een dun laagje metaal of plexiglas stopt het.
- γ-straling bestaat uit hoogenergetische fotonen zonder massa en lading. Het ioniseert weinig per centimeter weefsel, maar het heeft een groot doordringend vermogen. Er zijn dikke lagen lood of beton nodig om het af te zwakken.
Bij een vervalreactie is het totaal aantal nucleonen links en rechts van de pijl gelijk, en ook de totale lading. Bij β⁻-verval gaat het atoomnummer dus met 1 omhoog. Bij γ-verval verandert de kern niet in atoomnummer of massagetal.
De activiteit A is het aantal vervallen kernen per seconde, in becquerel (Bq). Met een (N,t)-diagram bepaal je de activiteit op een moment uit de steilheid van de grafiek op dat moment. De gemiddelde activiteit over een tijdsinterval bereken je met ΔN/Δt.
De dosis is de geabsorbeerde energie per kilogram weefsel. Energie geef je ook in eV. De equivalente dosis houdt rekening met het soort straling, want α-straling geeft per gray meer schade dan β- of γ-straling. Voor stralingsbescherming gebruik je de effectieve totale lichaamsdosis, die je kunt vergelijken met de normen. Een dosimeter meet de opgelopen dosis.
Onthoud
Bij een vervalreactie zijn het massagetal en de totale lading links en rechts van de pijl gelijk.
α-straling ioniseert sterk maar heeft een kleine dracht en een klein doordringend vermogen.
β⁻-verval verhoogt het atoomnummer met 1; het massagetal blijft gelijk.
γ-straling heeft een groot doordringend vermogen en ioniseert relatief weinig.
De activiteit is het aantal vervallen kernen per seconde, uit te rekenen met een (N,t)-diagram.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Geef de vergelijking van de vervalreactie van Br-82. Br-82 heeft atoomnummer 35 en massagetal 82.
- 1
Schrijf Br links van de pijl: ⁸²₃₅Br.
Veelgemaakte fouten
Je vergeet dat bij β⁻-verval het atoomnummer met 1 omhoog gaat. Reken het atoomnummer rechts altijd na met de lading van het β-deeltje.
Je denkt dat γ-straling weinig doordringt omdat het geen massa heeft. Het heeft juist een groot doordringend vermogen, dus noem dat expliciet als reden.
Je haalt activiteit en dosis door elkaar. Activiteit gaat over vervallen kernen per seconde (Bq), dosis over geabsorbeerde energie per kilogram (Gy).
Snel checken
Welk deeltje wordt uitgezonden bij β⁻-verval?
Welke uitspraak over γ-straling is juist?