Atomfysik

Atomfysik
 Allt är uppbyggt av
atomer: du, jag, djuren,
växterna, trä, sten,
vatten…..
 Många atomer ihop
bildar olika
grundämnen (ex: väte,
syre, kalk, guld….)
som i sin tur finns i all
levande och icke
levande material
Exempel på grundämnen:
Exempel på sammansatta ämnen:
 Atomen är uppbyggd
av en ”atomkärna” som
innehåller protoner och
neutroner, samt
elektronerna som
kretsar kring kärnan
 Periodiska systemet
 Antalet protoner bestämmer vilken plats ämnet får
i periodiska systemet = ”Atomnumret”
 Masstalet (eller
atommassan) är antalet
protoner och neutroner
ihop!
 Vad har t ex Na, O för
masstal? Vad har de för
atomnummer? Öva!
 Antalet neutroner får man
genom att ta masstalet –
atomnumret.
 Heliumatom, har plats
nummer 2 i periodiska
systemet
 Består av 2 protoner, 2
neutroner och 2
elektroner
 Men det är inte alltid
så att antalet protoner
är lika många som
antalet neutroner!!
Silveratom
 Silveratomen har 47
protoner och har alltså
plats nummer 47 i
periodiska systemet
 Atomnumret är alltså 47
 Antalet protoner och
antalet elektroner är alltid
samma
 Men! Silver har inte 47
neutroner utan 61!
 Hur kommer det sig?
Uranatom
 Här ser vi en modell av
atomen uran som har
92 protoner (har alltså
plats nummer 92 i
periodiska systemet)man kan även säga att
atomnumret är 92
 Den har 92 elektroner
 MEN! Den har 146
neutroner!
Efter dessa tre exempel kan vi dra följande
slutsats:
 Ju större en atom är, alltså ju längre ner
(och längre till höger) atomen befinner sig i
periodiska systemet, desto större är
skillnaden mellan antalet protoner och
neutroner
Elementarpartiklar
 ”Elementarpartiklar” är partiklar som man bygger upp
ämnen av, t ex: protoner, neutroner och elektroner.
 Protonerna är positivt laddade, neutroner är neutrala (har
alltså ingen laddning) och elektronerna är negativt laddade.
Plus och minus?
 Ni har säkert sett att magneter med olika
poler dras till varandra medan lika poler vill
”ifrån varandra”.
 Så är det med laddningar också: olika
laddningar, alltså minus-plus dras till
varandra medan lika laddningar minusminus eller plus-plus vill ifrån varandra.
 Hur kommer det sig då att
en atom hålls ihop?
 Den består ju av enbart
plussladdningar i kärnan
(protonerna) som borde
sticka ifrån varandra… och
så kretsar det negativa
elektroner runtomkring,
som också borde påverka
varandra… och som även
borde påverka protonerna i
kärnan…
 Två saker:
 1. mellan protonerna ligger neutroner som
är neutrala; detta gör att de ”försvagar” den
bortstötande kraften som finns mellan
proton och proton
 2. ”kärnkraften” alltså kärnans kraft; liknelse:
vårt solsystem
Väte = Hydrogen = H
 Den formen av väte
som finns i periodiska
tabellen är den första
på bilden till höger.
 Den har alltså inga
neutroner i kärnan.
 Men! Väte förekommer
i två andra former!
Vätets 3 isotoper
 Formerna ovan kallas för 1. ”vanligt väte”, 2. ”tungt
väte” eller ”deuterium” och 3. ”supertungt väte”
eller ”tritium”
 Observera! Väte förekommer alltså endast i dessa
tre former och det kallas för ”vätets 3 isotoper”.
Andra isotoper
 Syreisotoper
Kol, uran…
 Kol har atomnummer 6 och förekommer naturligt som
– 12C, 98,9 %, stabil
– 13C, 1,1 %, stabil
– 14C, spår, halveringstid 5730 år.
 Det sistnämnda är känt i den vanliga metoden att
bestämma ålder inom arkeologi, C14-metoden.
 Uran har atomnummer 92 och förekommer naturligt som
– 234U, 0,006 %, halveringstid 0,25 miljon år.
– 235U, 0,72 %, halveringstid 0,7 miljard år.
– 238U, 99,275 %, halveringstid 4,5 miljard år.
 U-235 är den isotop som används i kärnkraftverk.
Fotoner
 I solen har vi mestadels väte
och helium. I med att dessa är
gaser, rör de sig fritt fram och
tillbaka. På grund av värme kan
elektronerna hoppa ut från sina
hemskal. Då laddas de med
energi. När atomen sen kyls ner
(t ex genom att sväva utåt från
solens centrum) så hoppar
elektronen ”hem” och gör av
med sin energi genom en
ljusblixt som kallas foton. I med
att detta sker miljarder
gånger/sekund, så har vi fått
”ljus”. Till höger ser du exempel
på hopp som ger olika färger på
ljuset.
Halveringstid/ Kol-14 metoden
 Olika radioaktiva ämnen
har olika halveringstider
(finns exempel i början av
den här power pointen).
 Halveringstid innebär hur
lång tid det tar för hälften
av ämnet att försvinna…
 Kol -14 isotopen har en
halveringstid på 5730 år.
 Se hur ämnet halveras här
till höger =>
Om Kol-14 metoden ifrån NE:
 kol-fjorton-datering, kol-14-datering, åldersbestämning som utnyttjar
den radioaktiva kolisotopen 14C. När kosmisk strålning kolliderar med
molekyler i jordens atmosfär bildas bl.a. neutroner. I övre atmosfären
bildas den då radioaktiva kolisotopen 14C genom reaktioner mellan
neutroner och kväve. I atmosfärens koldioxid blandas 14C homogent
med de stabila kolisotoperna 12C och 13C.
 Via fotosyntesen tas koldioxid upp av växterna, vilka så länge de lever
kommer att ha samma 14C/12C-förhållande som atmosfären. Djur
lever direkt eller indirekt av växter och får därför också samma
isotopkvot som atmosfären. När organismerna dött kan ingen mer
atmosfärisk koldioxid tas upp, varför isotopkvoten 14C/12C successivt
minskar genom radioaktivt sönderfall av 14C i det döda materialet.
 Genom att mäta 14C/12C-kvoten hos ett prov kan därmed dess ålder
beräknas. Detta har inneburit ett stort framsteg för främst arkeologin
och kvartärgeologin, eftersom forskarna kunnat upprätta
årtalskronologier långt bakåt i tiden. Metoden kan inte användas för
alltför gamla prover; bakre gräns är ca 70 000 år.