Atomfysik Marie Curie, kärnfysiker, 1867 – 1934. Heliumatom Partikelacceleratorn i Cern, Schweiz.

Atom (grek. odelbar) Ordet atom användes för att beskriva materians minsta beståndsdel. Nu vet vi att atomen också kan delas in i mindre delar.  Dansken Niels Bohr utformade en modell för hur atomen fungerar. Modell av en kväveatom.

Atomen delar Atomen består av en kärna som innehåller protoner (som är positivt laddade) och neutroner (som är oladdade). Runt kärnan kretsar elektroner (som är negativt laddade) på olika avstånd. Kolatomen har sex protoner i kärnan och har därför atomnummer 6.

Grundämnenas periodiska system Ger information om alla grundämnen vi känner till, bl.a: Atomnumret (hur många protoner som finns i atomens kärna). Kemisk beteckning (en eller flera bokstäver, förkortning av namnet). Atommassa (hur mycket atomen väger, antalet protoner + neutroner).

Elektronskalen Elektronerna befinner sig i olika elektronskal runt kärnan. Det innersta skalet (k-skalet) kan ha som mest 2 elektroner. Nästa skal (l-skalet) kan ha som mest 8 elektroner. Nästa skal (m-skalet) också 8. Atomen strävar efter att det yttersta skalet ska vara fullt. Det yttersta skalets elektroner kallas valenselektroner.

Atomer och joner Atomer har lika många elektroner som protoner och har då laddningen ±0. Om det finns fler eller färre elektroner än det finns protoner så kallas det för en jon och den är antingen positivt eller negativt laddad.  koksalt Här ser vi en natriumatom och en kloratom. När natriumatomen ger bort en elektron till kloratomen, får de båda som de vill: Ett fullt yttersta elektronskal. Natriumjonen får laddningen +1 och kloridjonen -1.

Radioaktivitet De flesta grundämnena har stabila atomkärnor. En del har de inte, deras kärnor faller sönder så att nya atomer bildas. Dessa ämnen är radioaktiva. Radium Uran Polonium

Madame Curie Marie Curie, född 1867 i Polen, blev senare fransk medborgare. Arbetade tillsammans med sin man Pierre Curie, de studerade radioaktivitet. Fick nobelpriset två gånger: 1903 tillsammans med Henri Becquerel för sitt arbete med radioaktivitet. 1911 för upptäckten av grundämnena Radium och Polonium. Fick ett grundämne uppkallad efter sig (Curium). Dog 1934 av strålningen som hon utsattes för i sitt arbete.

Alfastrålning och betastrålning När en atom sönderfaller avges strålning. Det finns olika sorters sönderfall Alfasönderfall Betasönderfall Från en atomkärna sticker det iväg två protoner + två neutroner (alltså en heliumkärna). Detta kallas alfastrålning. En neutron kan falla sönder och bli till en proton och en elektron. Elektronen skickas iväg och detta kallas betastrålning.

Gammastrålning Vid vissa sönderfall uppstår också gammastrålning. Den är en sorts elektromagnetisk strålning som liknar röntgenstrålar. Gammastrålning tränger igenom mycket och det behövs en c:a 10 cm tjock blyplatta för att stoppa den. Om man utsätts för gammastrålning uppstår cancer.

Halveringstid I t.ex. ett stycke Uran sönderfaller atomerna i hyfsat jämn takt, inte alla samtidigt alltså. Den tid det tar för hälften av atomerna i uranstycket att sönderfalla, kallar man halveringstid. Olika ämnen har olika halveringstid. Den här kunskapen kan vi använda för att bestämma åldern på t.ex. dinosaurieskelett. Kol-14-metoden handlar om att vi vet hur lång halveringstiden är på kol med atomvikten 14.

Hur mäter man radioaktivitet? Jo man mäter antalet sönderfall per sekund. Ett sönderfall per sekund = 1 becquerel (förkortas Bq). Med ett GM-rör kan man registrera sönderfall. GM är förkortning för Geiger-Müller

Fusion Fusion är en sammanslagning av atomkärnor. Detta sker hela tiden i solen, då två väteatomer slås ihop till en heliumatom.

Enorma mängder energi frigörs vid fusionen av två atomer. Om vi skulle kunna ta till vara denna energi skulle vi till stor del ha löst energifrågan. I filmen ”The Saint” från 1997, har Dr. Russel (t.v.) hittat ett sätt att ta till vara energin hos fusioner genom en metod som hon kallar Cold Fusion. I dagsläget kan vi inte göra detta i verkligheten, men kan vi det i framtiden?

Fission Fission är motsatsen till fusion. Atomkärnorna delas och blir till två mindre atomer. Vi har bemästrat fissionen och kan använda det både för att utvinna energi och som vapen. (Kallas klyvningsprodukter) En neutron träffar en atomkärna Den klyvs och blir till två mindre atomer, samtidigt frigörs fria neutroner + en massa värmeenergi De fria neutronerna träffar andra atomkärnor, osv. Det blir alltså en kedjereaktion

Kärnkraftverk I kärnkraftverkets reaktor sker hela tiden kärnklyvningar, där vi använder Uran som bränsle. Vi kan kontrollera hastigheten på reaktionerna med styrstavar och genom att kombinera uran-238 och uran-235 till rätt proportioner. Värmen som uppstår vid reaktionerna värmer upp vatten till ånga, som i sin tur driver en turbin som alstrar ström. Genom induktion!

Faror med kärnkraft Om vi tappar kontrollen över reaktionerna så kan en katastrof inträffa. Detta hände i Tjernobyl 1986. Trots att det skedde ända borta i nuvarande Ukraina så påverkade detta Sverige i form av höga stråldoser.

Kärnvapen Om man medvetet framkallar en okontrollerad kedjereaktion, kan detta användas som ett massförstörelsevapen. Konsekvenserna av att använda kärnvapen blir stora. Bl.a. genetiska sjukdomar hos de som överlever. Ironiskt nog har kärnvapen benämnts som en fredsbevarande uppfinning. Eftersom ingen vill starta kärnvapen krig, upprätthålls så kallad terrorbalans.

Albert Einstein Föddes i Tyskland 1879, flyttade senare till Italien, Schweiz och slutligen till USA. Teoretisk fysiker som ligger bakom relativitetsteorin. Hans formel E = mc2 förklarar sambandet mellan energi och massa. Fick nobelpriset i fysik 1921 för sina upptäckter om fotoelektrisk effekt. Hans arbete ledde senare bl.a. till uppfinningar som kärnkraft och kärnvapen.

Svara på dessa frågor Vad består en atom av för delar? Vad är en jon? Vad innebär det att ett ämne är radioaktivt? Vad är alfastrålning? Vad är betastrålning? Vad är gammastrålning? Vad är halveringstid? Hur kan man mäta radioaktivitet? Vad är fusion? Vad är fission? Hur fungerar ett kärnkraftverk? Hur fungerar en atombomb?

Ta reda på detta Hur fungerar Kol-14 metoden?