ATOMFYSIK

Atomen

Atomen är den minsta byggstenen i ett grundämne som fortfarande har ämnets egenskaper.

Ämnen som bara består av en sorts atomer kallas grundämnen.

Atomenshistoria

Ordet atom kommer från grekiskans a’tomos som betyder odelbar.

Demokritos (400 f Kr). Alla ämnen är uppbyggda av små partiklar som inte kan sönderdelas.

John Dalton

”Biljardbolls modell” Atomer är solida kulor.

J.J Thomson (1904)

”Russinen i Kakan” Negativa elektroner i ett positivt ramverk.

N-pris fysik 1906.

Ernest Rutherford (1911)

Atomer är mest tomrum, negativa elektroner kretsar kring en positiv kärna.

N-pris kemi 1908.

Niels Bohr (1913)

Elektronerna rör sig i banor runt kärnan. N-pris fysik 1922.

Atomens uppbyggnad

Atomen är uppbyggd av tre olika byggstenar som kallas elementarpartiklar.

Protoner (positivt laddade) Neutroner (oladdade) Elektroner (negativt

laddade) Elektronerna kretsar i

enormt hög fart runt kärnan

Vilket ämne det är beror på hur många protoner, elektroner och neutroner atomen består av.

Kretsande elektroner

Proton

Neutron

Kärna

Atom Fakta

Atomen är som helhet oladdad (det finns lika många elektroner som protoner).

I princip hela atomens massa är koncentrerad i kärnan.

En proton och en neutron har ungefär lika stor massa.

En neutrons massa är ungefär 2000 gånger så stor som elektronens.

Kärnans densitet är enormt hög. Om en sockerbit hade samma densitet som en

atomkärna skulle den väga ca 300 miljoner ton.

Olika atomer

Det finns fler än 100 st olika atomer. Den enklaste är väte. Den består av

1 proton och 1 elektron. De största atomerna består av mer

än 100 protoner och elektroner + neutroner.

Vilket ämne det är styrs av hur många protoner ämnet innehåller.

Isotoper

Olika atomer av samma slag. Har lika många protoner men olika

många neutroner. Har samma atomnummer men olika

masstal. Många grundämnen består naturligt

av en blandning av olika isotoper.

Strålning

Radioaktiv strålning

Äldre benämning på joniserande strålning, strålningen är i sig inte radioaktiv utan sänds ut av radioaktiva ämnen.

Radioaktivitet

Egenskap hos vissa atomkärnor att spontant sända ut joniserande strålning och då övergå till en dotterkärna (annat ämne).

Joniserande strålning

Strålning som har förmågan att slå ut elektroner ur atomer och på så sätt förvandla dom till joner.

Det finns många olika sorters joniserande strålning

Viktigaste sorterna av joniserande strålning Alfa-strålning Beta-strålning Gamma-strålning Röntgen-strålning

Alfa-strålning

Uppstår vid alfa-sönderfall. Består av heliumkärnor Två Protoner och två Neutroner Väldigt liten räckvidd (10cm i luft) Stoppas av ett papper

Beta-strålning

Uppstår vid beta-sönderfall. En neutron som omvandlas till en

proton och en elektron. Består av elektroner. Når ca 10m i luft. Stoppas av en glasruta.

Gamma-strålning

Bildas tillsammans med alfa och beta-strålning.

Består av elektromagnetisk strålning med kortare våglängd än Röntgen-strålning.

Stoppas av en betongvägg eller bly.

Röntgen-strålning

Består av elektromagnetisk strålning. Används vid röntgning. Upptäcktes 1895 av Wilhelm Conrad

Röntgen som fick det första Nobelpriset i fysik för upptäckten 1901.

Strålningsskydd

Varför är joniserande strålning farligt? Joner kemiskt reaktiva ock kan

orsaka skador på levande vävnad. Strålningen bryter sönder DNA-

spiralen. Hur farlig strålningen är beror på

dos, exponeringstid och vilken samman sättning strålningen har.

Hur mäter man strålning?

Ett ämnes radioaktivitet mäts i Becquerell (Bq). 1Bq är ett sönderfall per sekund.

Stråldosen som man utsätts för mäts i millisievert (mSv)

Halveringstid

Är den tid det tar för ett radioaktivtämne att sönderdelas så att halva mängden återstår.

Uran- Halveringstid 4,5 miljarder år Plutonium- Halveringstid 24000 år

Fission

Fission betyder klyvning. Betyder att man klyver atomkärnor. Sker i Kärnkraftverk och Kärnvapen. Vid klyvning av atomkärnor frigörs

enorma mängder energi.

Fusion

Betyder sammansmältning av atomkärnor.

När atomkärnorna slås ihop frigörs enorma mängder energi.

Solens energi kommer från fusion. På jorden förekommer bara fusion i

större skala i vätebomber. För att fusion ska kunna ske måste först

extrema temperaturer och tryck uppnås.

Kärnklyvning

Klyvbart material (Uran eller Plutonium)

En neutron skickas mot en klyvbar kärna.

Atom kärnan går i bitar. Då frigörs 2-3 nya

Neutroner och Energi. De nya Neutronerna klyver

nya kärnor. En kedjereaktion har

startats. I ett kärnkraftverk är

reaktionen kontrollerad medan den i kärnvapen är okontrollerad.

Var kommer energin ifrån? (Fission) I atomkärnan finns en stark kraft

(kärnkraft) som håller ihop kärnan trots att alla protoner vill stöta bort varandra.

När neutronen träffar kärnan orkar den inte längre hålla ihop utan stöts isär med våldsam kraft och denna kraft övergår i rörelseenergi.

Rörelseenergin sprids till omgivningen genom att partiklarna krockar med omgivande atomer.

Detta upplever vi som värme.

Var kommer energin ifrån? (Fusion) Genom att slå ihop små atomkärnor

(ex, H, He) till större kan man tjäna bindningsenergi.

Den intjänade bindningsenergin som inte längre behövs avges.