Nucleaire Chemie (Radioactiviteit)
Fysieke en chemische veranderingen veranderen de structuur van de
kern niet. Integendeel, nucleaire chemie of radioactiviteit houdt
zich bezig met veranderingen in de structuur van de kern. Er zijn
protonen en neutronen in de kern van atomen. Protonen zijn positief
geladen en neutronen zijn neutrale deeltjes. Omdat dezelfde deeltjes
elkaar afstoten, stoten protonen elkaar af. Neutronen geplaatst
tussen protonen en verminderen de afstotingskracht tussen protonen.
De verhouding tussen het aantal protonen en neutronen in de kern
laat zien of het atoom stabiel of instabiel is. Als;
n0/p+≈1 dan
is atoom stabiel
n0/p+<1 or
n0/p+>1,5 kern van atomen zijn onstabiel en we noemen deze
atomen radioactieve elementen.
Onstabiele atomen doen sommige kernreacties zoals straling of verval
en worden stabiele atomen. We kunnen radioactiviteit verklaren onder
twee titels, natuurlijke nucleaire reacties en kunstmatige nucleaire
reacties. In natuurlijke reacties doen instabiele atomen straling en
worden stabiele atomen. Bij kunstmatige reacties kunnen onstabiele
atomen echter kunstmatig worden omgezet in stabiele atomen.
Voorbeeld: Zoek of 2040Ca stabiel is
of niet.
Som van aantal protonen en neutronen geeft ons massagetal
(weergegeven in linkerbovenhoek van element).
n + p = massa nummer
20+n=40
n=20
waarbij n het aantal neutronen is en p het aantal protonen is. De
verhouding tussen n en p is dus;
n0/p+=20/20=1
Omdat de verhouding gelijk is aan 1, is 2040Ca
een stabiel atoom.
Voorbeeld: Zoek of 92232U stabiel is
of niet.
n + p = massa nummer
92+n=232
n=140
waarbij n het aantal neutronen is en p het aantal protonen is. De
verhouding tussen n en p is dus;
n0/p+=140/92=1,6
Omdat de verhouding groter is dan 1, heeft 92232U
een onstabiele kern en is het een radioactief element.
- Atoomkern bestaat uit protonen en
neutronen. Energie die ze bij elkaar houdt, wordt bindende
energie genoemd. Als deze energie hoog is, is het atoom
stabieler.
- Als een verbinding radioactief is, is
ten minste een van de elementen van deze verbinding radioactief.
- Radioactiviteit van atomen is niet
afhankelijk van, temperatuur, druk, licht, elektronenoverdracht
etc. (fysische of chemische veranderingen)
Voorbeeld: K, L, M- en N-elementen vormen verbindingen KL, K2N
en KM. Als KL en K2N radioactief zijn en KM geen
radioactieve verbinding is, zoek dan of de volgende verbindingen
radioactief zijn of niet.
I. K2
II. K2L
III. N2M
IV. KN
Oplossing:
Als een verbinding radioactief is, moet ten minste een van de
elementen van deze verbinding radioactief zijn. Omdat KM niet
radioactief is, zijn K en M geen radioactieve elementen. Als K2N
en KL radioactief zijn, moeten N en L radioactieve elementen zijn.
K2 is niet radioactief maar K2L, N2M
en KN zijn radioactieve verbindingen vanwege radioactief element N.
Verschillen Tussen Chemische Reacties En Nucleaire Reacties:
(C.R: chemische reactie, N.R: nucleaire reactie)
Bij chemische reacties worden atomen
georganiseerd door chemische bindingen te verbreken en nieuwe te
vormen. Integendeel, elementen of isotopen van elementen kunnen in
kernreacties andere elementen worden.
In C.R spelen alleen valentie-elektronen
een rol bij het verbreken en vormen van bindingen, maar in N.R
spelen protonen, neutronen en elektronen een rol.
IN C.R. soorten atomen zijn geconserveerd,
maar in N.R kunnen soorten atomen worden gewijzigd.
Massa wordt geconserveerd in C.R. maar
massa wordt niet geconserveerd in N.R.
De onderstaande grafiek toont de stabiliteit van de kern;
- Stabiele kern met atoomnummer tussen 1 <Atomaire massa
<20 hebben een verhouding
n/p≈1, de kern in dit gebied heeft een
gelijk aantal protonen en neutronen om stabiel te worden.
- Stabiele kern met atoomnummer tussen 20 <Atomaire massa
<83 heeft een verhouding n / p> 1. In deze regio neemt het
aantal protonen toe en neemt ook de afstoting toe. Om dit
krachtevenwicht in evenwicht te brengen, moet ook het aantal
neutronen toenemen.
- Nucleus met atoomnummer hoger dan 83 heeft een groot aantal
protonen en afstotingskracht tussen protonen. Omdat de
hoeveelheid kracht te hoog is, kan het aantal neutronen ze niet
in evenwicht brengen en blijft de kern instabiel. We kunnen dus
zeggen dat kernen met een atoomnummer groter dan 83 onstabiel
zijn.
Nucleaire
Chemie (Radioactiviteit) Examens En Probleem Oplossingen
