Nucleaire Chemie (Radioactiviteit)

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