Natuurkunde Opgaven/Radioactief verval

Theorie

Theorie over dit onderwerp is hier te vinden.

Opgaven

Voor uitleg over deze pagina: klik op "uitklappen" rechts in dit kader.

Op onderstaande pagina zijn alleen de vragen zichtbaar in een kader op een afwijkende ondergrond. Binnen het kader is rechts een knop zichtbaar: "Uitklappen", vergelijkbaar met de knop om deze tekst te openen. Door op deze knop te klikken wordt het antwoord van de betreffende vraag zichtbaar.
Vaak, maar niet altijd is er ook een uitwerking bij de vraag aanwezig. Deze blijft bij het openen van het antwoord nog onzichtbaar, maar opnieuw is, als een uitwerking beschikbaar is, een knop "Uitklappen" aanwezig om de uitwerking zichtbaar te maken. Ontbreekt bij het antwoord de knop "Uitklappen", dan is geen uitwerking bij de vraag beschikbaar.

Indien gewenst kunnen antwoord en uitwerking ook weer onzichtbaar gemaakt worden door op de zelfde plek als waar de knop "Uitklappen" aanwezig was op de knop "Inklappen" te klikken.

Radioactief verval

1.
Na invangen van een thermisch neutron vervalt een uranium-235-kern in jodium-125, 3 neutronen en een andere kern.

1) Wat is de naam van dit nucleïde?
2) Wat is het symbool voor dit nucleïde?

3) Hoe luidt de reactievergelijking?

1) Ytrium-108.
2)

{\ce {^{108}_{39}Y}}

.
3)

{\ce {^{235}_{92}U\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{53}^{125}U\ +\ _{39}^{108}Y\ +\ 3_{0}^{1}n}}

2.
Uranium-235 kan een neutron invangen en valt dan spontaan uiteen in barium-141, krypton-92 en drie neutronen:

{\ce {^{1}_{0}n\ +\ _{92}^{235}U\ \longrightarrow \ _{\ 56}^{141}Ba\ +\ _{36}^{92}Kr\ +\ 3_{0}^{1}n}}

Het barium-isotoop is uiteindelijk stabiel in praseodymium-141 (rustmassa = 140,9076528), het krypton-isotoop in zirkonium-92 (rustmassa = 91,9050408 u).

Hoeveel energie komt er vrij bij de splijting van 1 atoom uranium-235?

{\ce {3,135.10^{-11}\ J}}

De vrijkomende energie wordt beschreven met behulp van Einsteins formule ${\ce {E\ =\ m.c^{2}}}$ , waarbij m het verschil in rustmassa is tussen de reactanten en de producten.
De uiteindelijke stabiele isotopen hebben het zelfde massagetal als de oorspronkelijke splitsingsproducten, maar beide een hogere kernlading. Het verval is dus een aantal keer via ${\ce {\beta}}$ -emissie:

{\ce {^{141}_{\ 56}Ba\ ->[ce{verschillende\ stappen}]\ _{\ 59}^{141}Pr\ +\ 3_{-1}^{\ \ 0}e}}

{\ce {^{92}_{\ 36}Kr\ ->[ce{verschillende\ stappen}]\ _{40}^{92}Zr\ +\ 4_{-1}^{\ \ 0}e}}

Rustmassa reactanten: ${\ce {m_{^{1}_{0}n}\ +\ m_{^{235}_{92}U}}}$

Deeltje	Symbool	Rustmassa (u)	Aantal reactant	Reactant	Aantal product	Product
neutron	${\ce {^{1}_{0}n}}$	1,008665	1	1,008665	3	3,025995
Uranium-235	${\ce {^{235}_{92}U}}$	1,008665	1	235,0439299	0	--
Praseodymium-141	${\ce {^{141}_{59}Pr}}$	140,907652	0	--	1	140,907652
Zirkonium-92	${\ce {^{92}_{40}Zr}}$	91,9050408	0	--	1	91,9050408
Elektron	${\ce {^{\ \ 0}_{-192}e}}$	0,0005446623	0	--	7	0,0038126362
Totale massa				236,0525949		235,8425004362
Massatekort				0,2100944638	u
Massatekort				${\ce {3,488700593.10^{-26}}}$	kg
Energie				${\ce {3,13548772488549.10^{-11}}}$	J = ${\ce {3,135.10^{-11}\ J}}$