In bepaalde materialen is de kern van een atoom onstabiel en zal spontaan deeltjes uitzenden zonder externe stimulus. Dit proces wordt radioactiviteit of radioactief verval genoemd.

Elementen met atoomnummer 83 hebben meer dan 82 protonen en zijn dus radioactief. Isotopen, die elementen zijn waar de kernen verschillende aantallen neutronen hebben, kunnen ook onstabiel zijn. De kernen van onstabiele elementen zenden alfa-, bèta- of gammadeeltjes uit. Een alfadeeltje is een heliumkern en een betadeeltje is een elektron of een positron, dat dezelfde massa heeft als een elektron maar een positieve lading heeft. Een gamma-deeltje is een hoogenergetisch foton.

Om de radioactiviteit te berekenen, is het noodzakelijk om te weten hoe lang het duurt voordat de kern is vergaan.

Zoek de uitdrukking voor de halveringstijd t (helft) van een radioactief monster. Het is de tijd die nodig is om de helft van de hoeveelheid kernen in een monster te laten vervallen. De halfwaardetijd is gerelateerd aan de vervalconstante lambda, die een waarde heeft die afhankelijk is van het materiaal van het monster. De formule is t (half) = ln 2 /lambda = 0,693 /lambda.

Bestudeer de vergelijking voor de totale vervalsnelheid of activiteit van een radioactief monster. Het is R = dN /dt = lambda N = N (0) en e (-lambda * t). N is het aantal kernen en N (0) is de oorspronkelijke of initiële hoeveelheid van het monster vóór het verval op tijdstip t = 0. De meeteenheid voor de activiteit is Bq of becquerel, wat één verval per seconde is. Een andere eenheid is de curie, die gelijk is aan 3.7 x 10 exp (10) Bq.

Oefenberekening van het radioactieve verval. Radium-226 heeft een halfwaardetijd van 1600 jaar. Bereken de activiteit van een monster van één gram, waarbij N = 2,66 x 10 exp (21). Om dit te doen, zoek eerst lambda. Tegelijkertijd, converteer de halfwaardetijd van jaren naar seconden. Dan is lambda = 0.693 /t (half) = 0.693 /(1600 * 3.156 x 10 exp (7) s /jaar) = 1.37 x 10 exp (-11) /s. De snelheid van verval is daarom dN /dt = lambda * N = 1,37 x 10 exp (-11) /s * 2,66 x 10 exp (21) = 3,7 x 10 exp (10) verval /s = 3,7 x 10 exp (10 ) Bq. Let op dit is een curie. Merk ook op dat verval /s wordt geschreven als 1 /s.

Tip

Radioactieve elementen worden ook radioactieve isotopen, radio-isotopen of radionucliden genoemd.