Halfwaardetijd

Een van de bijzondere verschijnselen bij straling is dat elk element zijn eigen typerende eigenschappen heeft. Deze eigenschappen zijn de soort straling, de halfwaardtijd en de energie.
De een is het soort straling dat een element uitzendt en de andere is de intensiteit of de hoeveelheid van de straling.
Men gaat ervan uit dat een element het meest stabiel is wanneer het aantal protonen en neutronen in de kern ongeveer gelijk aan elkaar is. Je kunt dan uitrekenen dat de energie, die nodig is om de kern bij elkaar te houden het laagst is.

Stralingsdeeltjes
Wanneer de kern veel meer neutronen dan protonen bevat zal het atoom ernaar streven deze aantallen ongeveer gelijk te maken. Dit gebeurt door het uitzenden van bijvoorbeeld alfa-, beta- of gammadeeltjes en heet verval. In de kern verandert dan bijvoorbeeld een proton naar een neutron en wordt er een positron (positieve tegenhanger van een elektron) uitgezonden. Door dit verval verandert het atoom naar een atoom van een ander element. Het atoom heeft immers nu een proton minder en dus ook een ander atoomnummer

Halfwaardetijd
Een stof is radioactief als er een of meerdere instabiele elementen in zitten. Als zo’n radioactief element een alfa-deeltje of een beta-deeltje uitzendt, verandert de kern en wordt het een ander element. Zo verandert de alfa straler radium (een metaal) in radon (een edelgas).

Bij radioactieve elementen verschilt het tempo van uitzenden van straling van soort tot soort. De halveringstijd (t½) is de tijd die nodig is om de helft van alle moederkernen van een stof te laten vervallen tot dochterkernen. Voor radium-226 moet je 16 eeuwen wachten voordat de helft van de kernen is veranderd in radon. De b- straler Helium-6 heeft een halveringstijd van minder dan een seconde.

In de praktische opdracht gaan we kijken wat de halveringstijd is van het element Emenemium.

 

Praktische opdracht 1 Het verval van Emenemium

Vraag aan je docent het practicumvoorschrift en vul dat in. Laat na afloop per tweetal het practicum laten aftekenen op de lijst

 

A. Inleiding
Tijdens dit practicum bestuderen we het verval van de radioactieve atoomsoort ‘emenemium’ (M&M’s) die vervalt tot het stabiele ‘boonium’ (bonen).

B. Doel

Je gaat onderzoek doen naar de halfwaardetijd

C. Onderzoeksvraag

Wat is de halfwaardetijd van Emenemium

E. Materiaal

Op tafel

Zelf pakken

 

- 100 M&M's

- 100 bonen

 

F. Methode

Bij dit experiment doen we de  volgende aannames:

  1. Selecteer eerst 100 M&M’s waarop de letter ‘M’ leesbaar is.
  2. Plaats 100 radioactieve atomen (= 100 M&M’s) met de ‘M’ naar beneden in de doos. Dit zijn de moederatomen die nog niet vervallen zijn.
  3. Dek de doos af (bv. met een boek) en schud de doos gedurende 10 seconden op en neer.
  4. Verwijder na het schudden alle stabiele Emenemium atomen: M&M’s die met de ‘M’ naar boven wijzen. De stabiele Emenemium atomen zijn eigenlijk een nieuw element geworden: boonium atomen. Vervang de stabiele emenemium atomen (moederatomen) door een gelijk aantal bonen (dochteratomen).
    Het totale aantal atomen in jouw doos moet gedurende dit experiment gelijk blijven (100). Radioactieve atomen verdwijnen niet, ze vervallen van Emenemium tot het stabiele Boonium.
  5. Tel het aantal radioactieve, nog niet vervallen, Emenemium atomen in de doos (‘M’ allemaal omlaag) en noteer dit aantal in de tabel. Als geen van de M&M’s met de ‘M’ naar boven wijst na het schudden, noteer dan hetzelfde getal nog een keer.
  6. Herhaal de stappen 2 t/m 4 totdat alle radioactieve emenemium atomen zijn vervallen.
  7. Maak van jullie tabel een grafiek (vervalcurve): het aantal niet vervallen Emenemium atomen tegen de tijd (het aantal keren schudden) van jouw groepje. Zet de tijd (aantal keren schudden) horizontaal.
  8. Teken met een andere kleur (in dezelfde figuur) ook de grafiek van het aantal dochterkernen Boonium tegen de tijd (het aantal keren schudden).

G Resultaten

Aantal keren schudden Aantal nog niet vervallen Emenemium moederatomen Aantal Boonium atomen

tabel 1 Aantal niet vervallen Em-atomen en aantal vervallen Em-atomen

0 100 0
1    
2    
3    
4    
5    
6    
7    
8    
9    
10    
11    
12    

 

Grafiek 1 Aantal radioactieve Em-atomen tegen de tijd

 

H Conclusie

De halfwaardetijd van de Emenemium atomen is:

J Opruimen

Verzamel de bonen en lever die in
Verzamel de M&M's en verdeel ze onder de groepsleden

 

 

Voor de volgende opdrachten gebruiken we de halfwaardetijd van Emenemium.

Opdracht 9

We starten met 10.000 radioactieve kernen. Hoeveel halveringstijden zijn er verstreken als er 7.500 kernen zijn vervallen?

Opdracht 10

We starten met 100.000 kernen. Hoeveel kernen zijn er over na 4 halveringstijden?

Opdracht 11

We starten met 1.000 kernen. Na hoeveel halveringstijden is er 12,5% van de kernen over