Olika typer av sönderfall

När man talar om radioaktiv strålning eller joniserande strålning, som är ett bättre namn finns det i huvudsak tre sorter. Alfa, Beta och Gamma. De första två är partiklar och den senare en elektromagnetisk vågrörelse av den typen som vi undersökte vid väteatomens elektronfall.

Alfa-sönderfall

Här ovan ser du en alfapartikel. Den består av två protoner och två neutroner. Det råkar vara precis detsamma som en heliumatoms kärna. Eftersom protoner har laddningen 1+ och neutroner saknar laddning har alfa-partikeln laddningen 2+ . Detta är viktigt eftersom laddade partiklar är lättare att upptäcka än oladdade.
Vad är det då som är så farligt med en alfapartikel? Partikeln i sig är helt ofarlig. Den kan liknas vid en pistolkula. Om man plockar upp den från marken gör den ingen skada. Men om den kommer farande med hög fart kan den ställa till med skada. Det är alltså energin hos alfapartikeln som kan skada våra vävnader, särskilt om alfasönderfallet sker inuti kroppen.

Här ser du en stor atomkärna som sönderfaller till en mindre och avger en alfapartikel.
Det som driver på processen är den inneboende repulsionskraften mellan protonerna (lika laddningar stöter bort varandra).

Betasönderfall

Betastrålning är precis som alfastrålning en partikel. Den aktuella partikeln är i själva verket en elektron. Även här gäller att tack vare laddningen är partikeln lätt att upptäcka. Det är precis som hos alfapartikeln energin hos elektronen som är skadlig.
Vad har då elektroner med kärnfysik att göra? De kretsar väl enbart runt kärnan? Rätt och fel! En neutron kan delas upp i en proton och en elektron.

Här ser du ett beta-sönderfall. Inuti kärnan omvandlas en neutron till en proton och en elektron. Elektronen lämnar kärnan med hög rörelseenergi. Elektronen utgör nu en så kallad betapartikel.

Gammastrålning

När laddade partiklar rör sig hastigt utsänder de elektromagnetisk strålning, vilket vi såg hos väteatomen tidigare. Om denna strålning har tillräckligt hör energi kallas den gammastrålning. Det är i grund och botten samma fenomen som vanligt ljus, men med betydligt större energiinnehåll. I princip kan man säga att gammastrålning aldrig kan komma ensam! Det krävs att atomkärnan har gått sönder på något vis för att så stora energimängder skall frigöras. Man kan snarare säga att gamma är en följd av antingen alfa eller betastrålning.

I vissa sammanhang är det praktiskt, för att inte säga nödvändigt att betrakta de elektromagnetiska vågorna som partiklar. Dessa kallas fotoner och motsvarar den allra minsta mängden strålning som kan utsändas i ett paket. (även kallat kvanta). Fotonen har ingen massa men är ändå en högst verklig partikel. Dess energiinnehåll bestäms av strålningens (fotonens) frekvens.

De olika stråltyperna har olika räckvidd. "Stora" partiklar som alfapartiklar fångas lätt upp av atomer, dels beroende på sin storlek men också på sin laddning. De betydligt mindre betapartiklarna kan tränga igenom tjockare material. Gammastrålningen som ju inte är en partikel penetrerar massiva väggar och liknande. Det krävs 10 cm bly för att stoppa gammastrålning med hög energi.

Detta gör att olika radioaktiva preparat är farliga på olika sätt beroende på vilken stråltyp de avger. Ett alfapreparat är i princip ofarligt så länge man inte håller i det. Luften fångar upp en stor del av partiklarna. Mot hud kan det ge brännskador. Betapreparat kan ha skadeeffekter på lite större avstånd. Ett gammapreparat kan skada på mycket stora avstånd och dess energi tränger djupt in i mänsklig vävnad och skadar gener mm.
Är då alfa och betastrålning ofarlig? Inte alls. Många av de isotoper som avger dessa stråltyper kan finnas i damm, mat och gas. Detta gör att vi kan få preparaten i oss. Om strålningen utsöndras inifrån kroppen (tex i lunga) kan den ge allvarliga skador på organ.

Fundera på!!

atomnummer = antalet protoner i kärnan
masstal = antalet protoner och neutroner

Vad händer med masstalet och atomnummret vid ett alfasönderfall? Tänk på vad det är som försvinner från kärnan!

Vid ett betasönderfall är det lite mer klurigt. Då försvinner visserligen en elektron, men den fanns ju inte där innan!! Vad som sker är att en neutron försvinner men en proton tillkommer. Hur påverkar det masstal och atomnummer?

Uppgift

1. Tänk dig att du har grundämnet Cerium med atomnummer 58 och masstal 140. Vilket grundämne blir det efter ett alfasönderfall? Fundera även på vilket atomnummer och masstal det blir.

2. Vilket grundämne, atomnummer och masstal blir det då Proaktnium-234
(atomnummer = 91) genomgår ett betasönderfall?

periodiskt system tack!	Fråga 1 alfasönderfall	Fråga 2 betasönderfall
Grundämne:
Atomnummer:
Masstal: