Instabila isotoper
Jag undrar på hur vet man att en isotop är instabil.
Jag känner att när sambandet mellan antal protoner och neutroner i kärnan inte är i jämvikt dvs antal protoner och neutroner inte är ungefär lika dana, då är atomkärnan instabil och det gör att ämnet blir radioaktivt och sönderfaller genom att sända ut alfa, beta eller gammastrålning. Att atomkärnan blir instabil beror det på att när förhållandet mellan antal protoner och antal neutroner i kärnan inte är i jämvikt, då är den starka kärnkraften som håller ihop kärnan svagare än den repellerande kraften mellan protonerna i kärnan, vilket gör att atomkärna inte klarar att hålla ihop partiklarna och därmed sönderfaller genom att skicka ut partiklar i form av alfa och betastrålning, gammastrålning kommer alltid på köpet tillsammans med alfa och beta. Är detta rätt.
Men om man ska exempelvis använda en dimkammare för att veta om en atomkärna är stabil eller instabil, och samtidigt har ämnet en lång halveringstid och därmed lågt aktivitet då tar det långt tid innan man vet att kärnan är instabil eller tänker jag fel
Tack på förhand
Det där med lika antal protoner/neutroner är inte helt korrekt.
Tyngre kärnor (som bly, uran) behöver fler neutroner än protoner för att binda ihop kärnan, eftersom protonerna stöter bort varandra starkt via den elektromagnetiska kraften.
Ta uran som exempel:
- 232U (92 protoner, 140 neutroner): t1/2=69 år
- 234U (92 protoner, 142 neutroner): t1/2=2,5*105 år
- 238U (92 protoner, 146 neutroner): t1/2=4,5*109 år
Halveringstiden ökar alltså med fler neutroner.
Ett sätt att bilda sig en uppfattning är att se var på stabilitetskurvan isotopen befinner sig. Den visar vilka neutron/proton-förhållanden som är stabila och vilka som leder till sönderfall. Mer info här: https://en.wikipedia.org/wiki/Valley_of_stability (där bilden också kommer ifrån).
Annars finns det känsligare detektorer än en dimkammare att ta till.
Bilden: By Bdushaw - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=61302797
Hej igen,
Tack så jättemycket för ditt svar,
Så det innebär att det kan finnas stabila isotoper där förhållandet mellan antal protoner och antal neutroner är inte i jämvikt. Dvs antalet är inte lika stora
MONI2 skrev:Hej igen,
Tack så jättemycket för ditt svar,
Så det innebär att det kan finnas stabila isotoper där förhållandet mellan antal protoner och antal neutroner är inte i jämvikt. Dvs antalet är inte lika stora
Absolut!
Fast det beror väl på hur man definierar ordet "stabil".
Ta 238U (92 protoner, 146 neutroner) som exempel. Halveringstiden är 4,5 miljarder år. Hur gammalt är universum? 13-14 miljarder år. Räknas den som stabil? Hyfsat i alla fall, tycker jag.
Annars kan vi ju kika på Vismut-209 (209Bi). Den har 83 protoner och 126 neutroner, så inte lika alltså. Isotopen sönderfaller till 205Tl. Halveringstiden är 2*1019 år. Det är alltså 1,5 miljarder gånger universums ålder, i halveringstid. Är den stabil?
Hej igen, och tack så mycket
Nu förstår jag så ju fler neutroner desto längre halveringstid, men hur kan jag veta om isotopen är instabil
MONI2 skrev:Hej igen, och tack så mycket
Nu förstår jag så ju fler neutroner desto längre halveringstid, men hur kan jag veta om isotopen är instabil
Nej, det är fel slutsats att fler neutroner ger längre halveringstid.
Fler neutroner kan ge längre halveringstid för tunga isotoper (t.ex. uran), men för lätta isotoper leder det nästan alltid till instabilitet och kortare halveringstid. Det viktiga är inte antalet neutroner i sig, utan hur väl proton–neutron-förhållandet matchar stabilitetskurvan. Se ovan!
Hur man kan veta? Jag är inte expert på kärnfysik, men svaret är nog att "det kan man inte".
Förvisso kan man vara rätt säker på att 1H (vanligt väte, endast en proton) inte sönderfaller till något. Vad skulle det vara i så fall?
209Bi trodde man var helt stabil, tills man observerade ett sönderfall. Med en halveringstid på 20.000.000.000.000.000.000 år inträffar de ju inte så ofta.
¹²C (kol-12) – 6 protoner, 6 neutroner. Symmetrisk och fin. Det kol vi tänker på när vi ritar ett C i vår strukturformel.
¹⁶O (syre-16) – 8 protoner, 8 neutroner. Samma som med kolet ovan.
Så det finns isotoper som i praktiken är helt stabila. Deras halveringstid är så lång att inget sönderfall kan observeras, eller har observerats, ens med extremt känslig utrustning. Vi kan dock aldrig bevisa absolut stabilitet. Vi kan bara säga: "inget sönderfall har observerats" → alltså i praktiken stabil.
Kanske är det så att även protonen sönderfaller givet oändlig tid?
Tack så jättemycket för det trevliga svaret,
Det var till stor hjälp
Inga problem! Jag lärde mig också något idag. Bara att återkomma om du har fler frågor.
