Atomen och atompartiklar

1. Atomen och atompartiklar Av Thomas Mesumbe

2. En atom består av: Protoner Elektroner Neutroner En atom är inte ”odelbar”

3. Var i atomen hittar man atompartiklarna? • Protoner finns i atomkärnan • Neutroner finns i atomkärnan • Elektroner cirkulerar i banor runt atomkärnan (banorna kallas elektronskal).

4. Bohrs atommodell Högst 2 elektroner i det innersta elektronskal (K). Högst 8 elektroner i det yttersta elektronskalet (L, M eller N), medan de inre elektronskalen kan ha flera elektroner. Elektroner i K, L, M och N befinner sig i olika energinivåer. K är den lägsta energinivån.

5. Vilken elektrisk laddning har atompartiklarna?

6. Vilken elektriskladdning har atompartiklarna? • Protoner är positiva (+) • Elektroner är negativa (-) • Neutroner är neutrala (ingen laddning).

7. En Atom är inte en jon

8. Atomnummer = antalet protoner som finns i en atom.Masstal= Antalet protoner + antalet neutroner som finns i en atom.SyreatomVarför räknar man inte med elektroner i atommassa?

9. IsotoperAtomer av samma grundämne som har samma atomnummer men olika atommassa. Dessa atomer har lika många protoner men olika många neutroner.Exempel på några isotoperVäte (H):1. Väte (1H) med bara en proton 2. Deuterium (2H) med en proton och en neutron3. Tritium (3H) med en proton och två neutronerKol (C):1. Kol-12 (12C) med 6 protoner och 6 neutroner2. Kol- 14 (14C) med 6 protoner och 8 neutroner

10. Hur uppstår Ljus?

11. Hur uppstår ljus? • Elektroner i olika skal har olika mycket energi. • Elektroner som får mer energi än den energin som finns i sin ursprungliga skal hoppar till ett yttre skal, alltså ett skal med mer energi. • Atomen blir då i ett obalans tillstånd (instabil). • Instabila elektroner kan hoppa tillbaka till det ursprungliga skalet och bli av med överskottsenergin. • Överskottsenergin frigörs i atomen i form av strålning som vi ser som ljus.

12. Radioaktivitet • En del grundämnen (isotoper) sänder ut strålningar som kommer från instabila atomkärnor som har för mycket energi. Det är detta som kallas radioaktivitet. • Instabila atomkärnor strävar efter att komma i balans igen genom att göra sig av med energi. • När en atomkärna sänder ut strålningar för att komma i balans, säger vi att atomkärnan sönderfaller. • Radioaktiva ämnen är ämnen som sänder ut strålningar från atomkärna.

13. Joniserande strålningar Ett gemensamt namn för strålningar som kan slå ut elektroner ur atomer så att joner bildas. Alfastrålning Betastrålning Gammastrålning

14. Alfastrålning • Positivt laddade partiklar • Består av två protoner och två neutroner • Samma sak som en atomkärna av helium (4H) • Om en atom sänder ut alfastrålning bildas ett nytt ämne. • Det nya ämnet har två protoner och två neutroner färre än den ursprungliga atomen dvs att atomnumret minskar med två och masstalet minskar med fyra. • Har en kort räckvidd dvs kan stoppas enkelt med papper eller hud men kan vara farlig om de kommer i luftvägar/ orsakar cancer. • Exempel: • 226Ra → 222Rn + 4He

15. Betastrålning • Består av negativt laddade elektroner. • Hur kan en atomkärna sända ut elektroner när det bara finns protoner och neutroner där? • En neutron omvandlas till en proton och en elektron. Elektronen lämnar kärnan och protonen bli kvar. • En betasönderfall leder till att det bildas ett nytt ämnen med en ökning av en proton.

16. Betastrålning • Exempel på en betasönderfall är när Kol-14 sönderfaller till Kväve-14. Skriv reaktionen. • Betastrålning har längre räckvidd än alfapartiklar eftersom de består av elektroner med hög fart. • Kan stoppas av ett par millimeter tjock aluminium plåt, trä skiva eller ett lager kläder för att tränga in i huden.

17. Gammastrålning • Är inte partiklar, utan en energirika strålningar • Har kort våglängd • Kan tränga igenom både aluminiumplåtar och träskivor. • För att stoppa gammastrålningar krävs ett tjock lager bly. • Används inom sjukvården för att behandla cancer patienter. • Cancer celler är mer känsliga för strålning men även friska celler kan komma till skada. • Strålningar kan orsaka cancer

18. Inte lika energirikt som gammastrålning • Kan vara farlig för människor i stora doser • Kan tränga inom kroppens olika organ • Används inom sjukvården för att ”se in i kroppen” eller undersöka patienter • Används inom flygsäkerheten för att skanna resväskor efter metallföremål. Röntgenstrålningen

19. Ultraviolett strålning (UV-strålning) • Kommer från solen och andra stjärnor • Stora doser av UV-strålningar är farliga för människor - kan orsaka hudcancer • En del av UV-strålning stoppas av ozonlagret i atmosfären. • Stoppas av det bruna pigment i huden • Källan för D-vitamin

20. Infraröd strålning (värmestrålning) • Har längre våglängd än rött ljus • Kan inte ses med våra ögon • Kan kännas i form av värme • Används i värmekameror, fjärrkontrollen, infravärme på uteplatsen. • IR föredras ofta i fjärrkontrollen framför radiovågor, eftersom IR inte stör omgivningen lika mycket. • En spisplatta som glöder utstrålar rött ljus men också infraröd strålning

21. Mikrovågor • Har längre våglängd än infraröd strålning • Mikrovågor får vattenmolekyler i maten att vibrera • Vibrerande vattenmolekyler får mer energi och matten blir varm • Mikrovågor används i mikrovågsugnar, rörelsedetektor, bluetooth, trådlösa telefoner.

22. Radiovågor • Har längsta våglängd i det elektromagnetiska spektrat • Har det lägsta energiinnehållet ofarlig för människor • Används för att sända radio- och TV-signaler

23. Halveringstid • Radioaktivitet sker slumpmässigt. • Halveringstid anger hur lång tid som behövs för att hälften av alla atomkärnor i ett radioaktivt ämne ska sönderfalla. Halveringstid kan vara kort eller mycket lång • Används i kol-14 metoden för att bestämma åldern på växter och djur som dött på länge sedan

24. Fission • Fission = När en atomkärna träffas av en neutron och delas till två atomkärnor (kärnklyvning) • Fission frigör den energin som finns lagrad i kärnan • Energin som frigörs kallas kärnenergi • Kärnklyvning är en kedjereaktion då det bildas stora mängder av energi i form av värme, ljus och strålning • Fenomenet används för att tillverka atombomb • Kärnklyvning används i kärnkraftverk för att tillverka elektrisk energi

25. Kärnkraftverk Fundera och diskutera i grupp Hur fungerar ett kärnkraftverk? Hur hanteras kärnavfallet? Är kärnkraft säkert? Vilka risker finns? Är kärnkraft ett miljöhot eller inte? Diskutera. Hur har kärnkraften och opinion utvecklas i Sverige? Varför? Vilka är utmaningarna inom kärnkraftsforskningen?

26. Framtiden • När inträffar nästa milstolpe? • Vilka är de förväntade slutprodukterna? • Kända risker och problem • Är tidsåtgången för att undersöka problemen känd? • Vilka är de omedelbara steg som nu ska tas?