Radioaktivitet, stabila isotoper, inmärkning

Storlek: px
Starta visningen från sidan:

Download "Radioaktivitet, stabila isotoper, inmärkning"

Transkript

1 KAROLINSKA INSTITUTET Institutionen för medicinsk biokemi och biofysik Biomedicinutbildningen: Allmän och organisk kemi Radioaktivitet, stabila isotoper, inmärkning Isotoper har mycket stor användning inom biomedicinen. Några viktiga områden är: Metabolismstudier: Endogena föreningars metabolism kan studeras genom att den isotopmärkta motsvarigheten injiceras. Då kan man se vilka metaboliter som bildas av den, och likaså hur fort det går. Ett exempel på detta är att studera hur fort kolesterol bildas i kroppen och vad som bildas av kolesterol. Genom att märka ett läkemedel med en radioaktiv isotop kan man följa vart i kroppen läkemedlet tar vägen och vilka föreningar som är metaboliter till läkemedlet, och hur snabbt det sker. Man kan ha små mängder läkemedel med hög radioaktivitet och på så sätt hitta receptorer där läkemedlet binder. Kvantitering: Genom att tillsätta en bestämd mängd isotopmärkt förening kan mängden av denna förening bestämmas. Detta kallas isotopspädningsteknik, och det man mäter är hur den isotopmärkta föreningen späds ut av den omärkta. Strukturbestämning: Endast vissa atomslag kan användas för NMR, som alltså kan ge mycket mer upplysning om t ex proteiners struktur när atomer bytts ut, t ex 1 C till 13 C. Man kan också studera proteinveckning genom att se hur snabbt väte byts ut till deuterium; det sker snabbast på proteinets yta. I lågmolekylära molekyler kan man utnyttja deuteriuminmärkning för att identifiera masspektrometriska fragment. Reaktionsmekanismer: Ibland kan reaktionsmekanismer identifieras genom isotoper, t ex hur de inkorporeras eller förloras. Man kan också utnyttja isotopeffekter som beror på att bindningar till tyngre isotoper är starkare än till lätta isotoper. T ex är en kol-deuteriumbindning starkare än en kol-protium-bindning, och om en inmärkning med deuterium på ett ställe leder till en sänkt hastighet kan man dra slutsatsen att denna klyvning är viktig i det hastighetsbestämmande steget i en reaktionssekvens. Kliniskt: Isotoper används för diagnostik, t ex genom att man kan mäta utanpå kroppen var och hur mycket ett radioaktivt ämne ansamlas. De kan också användas för terapi där de strålar mest just där de ansamlas. istorik Röntgenstrålning upptäcktes 1895 av Wilhelm Röntgen. Egentlig radioaktivitet upptäcktes 1896 av enri Becquerel som märkte att uransalter sände ut strålning utan att först ha blivit belysta, så det var inte fråga om fluorescens. Strålningen svärtade fotografisk film, och kunde dessutom böjas av i magnetiska eller elektriska fält, till skillnad från röntgenstrålning. Makarna Marie och Pierre Curie kallade strålningen radioaktiv, och gjorde försök som visade att det fanns olika typer av radioaktiv strålning, α-, β- och γ-strålning. Atomkärnan Den radioaktiva strålningen kommer från atomkärnan. Den upptar en mycket liten del av atomen: Medan atomen är ca m stor så är atomkärnan m, och i stället har den 1(11)

2 mycket hög densitet, ca 1 kg/cm 3 eller 1000 gånger vattens densitet. I kärnan finns nukleonerna protoner och neutroner plus en hel del andra elementarpartiklar. Protonerna repellerar varandra eftersom de har samma laddning. Denna elektrostatiska repulsion har lång räckvidd, och balanseras av s k stark växelverkan som håller samman nukleonerna oavsett laddning. Repulsionen mellan protonerna kan minskas genom att de neutrala neutronerna ligger emellan. Samtidigt finns en tendens för neutroner att sönderfalla när de finns i överskott. Nuklider och isotoper En kärna med en viss sammansättning är en nuklid. Den bestäms av antalet protoner och antalet neutroner (samt energi). Om den sönderfaller spontant är den radioaktiv, och kallas radionuklid till skillnad från stabila nuklider. Ett grundämne (element) definieras av antalet protoner i kärnan. Eftersom det måste finnas lika många elektroner och det är dessa som ger de kemiska egenskaperna så har nuklider med ett visst antal protoner praktiskt taget samma kemiska egenskaper. Det kan alltså finnas flera nuklider som tillhör samma grundämne, och dessa kallas då isotoper. Detta betyder samma plats, och kommer av att isotoper ligger på samma plats i det periodiska systemet. Nuklider och isotoper betecknas på flera sätt. Z = antal protoner (= antal elektroner), N = antal neutroner, A (masstal) = Z+N. Namnet följt av masstalet A, t ex kol-14, eller upphöjt masstal före symbolen, t ex 14 C. Ibland kan också antal protoner och neutroner skrivas ut, i så fall: A Z Element laddning N t ex 1 6 C6 Kolisotoper C 6 C Väteisotoper 14 6C protium deuterium tritium Av kolisotoperna är 14 C radioaktiv medan 1 C och 13 C är stabila. Protium och deuterium är stabila medan tritium är radioaktiv. Ibland används beteckningarna D och T för och 3. Av övriga 1440 kända nuklider så är bara 80 stabila. De lätta är stabila om N/Z = 1, medan denna kvot stiger till 1,4 för de tyngre nukliderna. Enheter för radioaktivt sönderfall 1 Becquerel = 1 Bq = 1 sönderfall per sekund = 1 dps (disintegration/decay per second). 1 Curie = 1 Ci = 37 GigaBecquerel = 37 GBq = Bq = dps 1 dps = 60 dpm (disintegrations per minute) På grund av diverse energiförluster leder inte varje sönderfall till en detekterbar signal i de mätinstrument som används. Detta betyder att det man mäter (counts per minute = cpm) inte är lika med provets verkliga aktivitet mätt i dpm. Varje mätapparat och varje mätmetod måste därför kalibreras för att kunna ge rätt svar på provets aktivitet. Uppmätt aktivitet dividerad med verklig aktivitet (cpm/dpm) = instrumentets verkningsgrad (efficiency). Kinetik för radioaktivt sönderfall Atomer sönderfaller helt slumpmässigt. Det innebär att antalet sönderfall, och därmed strålningen, är proportionell mot antalet radioaktiva atomer. Sönderfallet följer därför första ordningens kinetik: (11)

3 N = N e kt t 0 Detta innebär att antalet radioaktiva atomer (och därmed radioaktiviteten, antalet sönderfall per tidsenhet) vid tiden t är antalet vid tiden 0 gånger de naturliga logaritmernas bas upphöjt i tiden gånger en konstant med omvänt tecken. Den tid det tar för hälften av de radioaktiva atomerna att sönderfalla kallas halveringstiden. Ur formeln kan man beräkna att halveringstiden, t ½ = ln / hastighetskonstanten, dvs 0,693/k. Ett exempel: alveringstiden för tritium är 1,3 år. Ett preparat har vid ett tillfälle aktiviteten 5 kbq, dvs 5000 sönderfall sker per sekund. ur stor är aktiviteten efter 4,6 år? (Svar: Efter en halveringstid är aktiviteten,5 kbq och efter två halveringstider (4,6 år) är aktiviteten 1,5 kbq.) ur stor är aktiviteten efter 10 år? Svar: 0693,, Nt = 5000 e = Radionuklidernas ursprung De primära naturliga radionukliderna har funnits sedan solsystemet bildades för 4600 miljoner år sedan. De har naturligtvis mycket långa halveringstider. Av de 6 kända är några speciellt intressanta: Uran-38 med halveringstiden 4, år används för kärnkraft och kärnvapen men kan också användas som avskärmning för radioaktiv strålning. Kalium-40 har halveringstiden 1, år och har intresse bl a genom att det gör glas svagt radioaktivt så att det blir en viss bakgrundsstrålning i glaskärl. Ungefär hälften av den naturliga radioaktiviteten i en människa beror på 40 K. När de primära radionukliderna sönderfaller bildas det ofta sekundära naturliga radionuklider. Ur 38 U bildas 6 Ra med t ½ 1600 år, och ur detta radium bildas ädelgasen radon. Den radioaktiva gasen, Rn, sprider sig lätt och sugs in från berggrunden in i hus där den bidrar till större delen av den radioaktivitet man får i sig. Radonets halveringstid är 4 d, och den bildar s k radondöttrar som är fasta och radioaktiva. Kosmisk strålning ger upphov till inducerad radioaktivitet. När neutroner träffar den vanligaste kväveisotopen, 14 N, så bildas det både 14 C och N + n p + 14 C Reaktionen skrivs också 14 N(n,p) 14 C. Det bildade 14 C blir koldioxid som växter tar upp, och eftersom man tror att den kosmiska strålningen är konstant så innebär det att det alltid funnits en viss andel kol-14 i kol. När växten dör sönderfaller kol-14, med halveringstiden 5730 år, och det går därför att beräkna hur gammalt ett biologiskt prov är. Tritium bildas också ur kväve: 14 N + n C alveringstiden är bara 1,3 år så det blir inte någon ansamling av tritium i världshaven. Det tritium som nu finns i vattnet kommer i stället från atombombsprov. Radionuklidernas egenskaper Radionukliderna och deras strålning kan karakteriseras genom ett antal parametrar: Strålningstyp: Vilken typ av strålning utsänds? Det kan t ex vara α-, β- och γ-strålning eller neutronstrålning. Strålningstypen beror på vilken kärnreaktion som sker. Sönderfallshastighet: Anges oftast med halveringstiden. 3(11)

4 Strålningens energi: Anges oftast i MeV. En elektronvolt är den energi en elektron får när den accelereras i ett fält med styrkan 1 V. Strålningens räckvidd: Beror inte bara på energin utan också på hur strålningen påverkas av materian. Kärnreaktioner Vid α-sönderfall skickas en α-partikel ut från kärnan. Den består av två protoner och två neutroner, dvs en heliumkärna. När det sker minskar A med 4 enheter och både N och Z med enheter. Ett exempel är bildningen av radon- från radium-6: 6 86 Ra Rn + e ν 86 Överskottsenergin förs bort som fotoner, dvs elektromagnetisk strålning. Denna har hög energi och kallas γ-strålning. Det bildas samtidigt en neutrino (ν). Av β-sönderfall finns det tre typer: β - -sönderfall, β + -sönderfall och elektroninfångning. Vid β - -sönderfall utsänds en elektron från kärnan. Den bildas från en neutron när den omvandlas till en proton, och detta sker när kvoten N/Z är för hög: 1 1 n p + β + ν 0 1 Detta är typiskt för nuklider som ofta används i biomedicinen, t ex tritium och 14 C: 3 3 e + β + ν C 14 N + β + ν 7 Nuklider med β + -sönderfall används t ex i PET-kameran. Den positivt laddade elektronen kallas positron. Den träffar mycket snabbt en negativt laddad elektron och dessa två förintas då och bildar energi som sänds ut som två fotoner (γ-strålning) åt rakt motsatta håll. Positroner bildas när N/Z är för låg. Det som sker är att en proton omvandlas till en neutron: p n + β + ν Ett exempel är kol-11 som har halveringstiden 0 min och som används kliniskt i PETkameran: + C B + β + ν Ett annat sätt att kompensera när N/Z är för låg, dvs vid överskott på protoner, är att en av dessa reagerar med en elektron från elektronskalet. Det kallas elektroninfångning (electron capture) och leder till att en annan elektron hoppar från ett yttre till ett inre skal. Den energi som frigörs då blir γ-strålning p + e n + ν 1 0 Ett exempel på detta är cesium-131 som används i behandling av prostatacancer: Cs + e Xe+ ν Den kärna som nybildas vid ett radioaktivt sönderfall har ofta ett högre energiinnehåll än den slutgiltiga. Kärnan befinner sig då i ett exciterat tillstånd. Överskottsenergin avges som elektromagnetisk strålning, γ-strålning. Detta kallas isomer övergång (isomeric transition, IT). Om kärnan kan behålla den extra energin under rimlig tid så betraktas den som en egen nuklid, eller isomer. Den betecknas med ett m (metastabil) i det kemiska tecknet, t ex 99m Tc, 4(11)

5 med halveringstiden 6 h. När den avgett γ-strålning blir den 99 Tc. Ett användningsområde för 99m Tc är för att studera kärlen i lungan, t ex om man misstänker en lungemboli. Då injicerar man 99m Tc-märkt aggregerat albumin som fastnar i lungkapillärerna där det kan detekteras med s k scintigrafi, dvs man registrerar strålningen utanför kroppen. Förutom de spontana kärnreaktionerna finns det inducerade. De spontana beror på att kärnan är instabil genom ett över- eller underskott på neutroner, medan de inducerade beror på att kärnan bombarderas med neutroner eller en annan kärna. När det då bildas en atomkärna som klyvs talar man om fission: 35 U + 1 n 36 U 91 Kr + 14 Ba n + energi Eftersom det bildas neutroner kan dessa reagera med nya 35 U-kärnor, så att det blir en kedjereaktion. Genom att absorbera neutronerna kan man styra reaktionen och på så sätt få energi till elektricitet kärnkraft. När lätta atomkärnor slås samman talar man om fusion. Det krävs mycket högt tryck och temperatur för att hålla igång reaktionen, t ex i solen: e + e + + energi Joniserande strålning Radioaktiv strålning kallas också joniserande strålning eftersom en huvudeffekt är att det bildas joner. Dessa syns t ex i en dimkammare där jonerna leder till att det blir spår. Alfastrålning har en kort räckvidd och går inte igenom huden. Den är farlig när den bildas inne i kroppen, och är där den mest joniserande och destruktiva formen av radioaktiv strålning. Betastrålning består av negativt laddade β-partiklar, elektroner. Räckvidden i vävnader är mindre än cm. Beroende på nuklid är energin varierande, och därför också skadeeffekterna. Gammastrålning (γ) och röntgenstrålning (X) är båda högenergetisk elektromagnetisk strålning, som har lång räckvidd och genomträngningsförmåga. Neutronstrålning går igenom tunga ämnen som bly men bromsas i lätta ämnen som vatten. Den är inte direkt joniserande men ger upphov till gammastrålning sekundärt. Dessutom kan den leda till neutronaktivering, dvs stabila kärnor tar upp en neutron och blir radioaktiva. Radionuklider i biomedicinen Nuklid Sönderfall Strålning alveringstid 3 β - β - 1,3 år 11 C β + γ 0 min 14 C β - β år 3 P β - β - 14,3 dygn 33 P β - β - 5 dygn 35 S β - β - 87 dygn 45 Ca β - β -, γ 165 dygn 76 Br β + γ 16 h EC γ 99m Tc IT γ 6,0 h 15 I EC γ 60 dygn 131 I β - β -, γ 8 dygn 198 Au β - β -, γ,7 dygn 5(11)

6 För studier av proteinfosforylering och i molekylärbiologiska försök används ofta 3 P. 11 C och 76 Br används i försök med PET-kameran eftersom de avger positroner. Radioaktivt jod används ofta för att märka proteiner. Korta halveringstider kan innebära praktiska svårigheter eftersom det tar tid att syntetisera substanser, men å andra sidan innebär de också fördelar: De försvinner snabbt, och det går att få upp den specifika aktiviteten till mycket höga värden. Det gör t ex att man kan studera bindning till receptorer. Stabila isotoper i biomedicinen Nuklid Naturlig förekomst, % 0, C 1, N 0, O 0, O 0,04 34 S 4,15 Stabila isotoper har nackdelen att inte enkelt kunna detekteras, och de kan inte upptäckas på håll, t ex utanför en kropp. Å andra sidan har de en rad fördelar: De är inte lika toxiska som radionuklider, och kan användas t o m på gravida. De kan anrikas i hög grad, så man har enbart den tunga nukliden (detta går inte med snabbt sönderfallande radionuklider eftersom de avger stora mängder energi). Därför kan de användas för studier där man använder masspektrometri eller NMR, och det gör att man kan bestämma var i en molekyl isotopen sitter liksom hur många det är i varje molekyl. I vissa fall är de det enda tänkbara, som för syre som inte har någon radioaktiv isotop med rimlig halveringstid. De kan användas för kinetikstudier där man använder sig av skillnaden i bindningsstyrka mellan t ex kol och de olika väteisotoperna. Nomenklatur för märkta föreningar I en märkt förening kan en eller flera atomer vara mer eller mindre utbytta mot isotop. Det förekommer också att man märker med en främmande atom, t ex jodisotoper för proteiner. Dessa måste kunna beskrivas entydigt med enkla beteckningar, där man brukar använda klammerparenteser för att ange isotopen: Ospecificerad inmärkning: En eller flera atomer utbytta, t ex [ 3 ]glukos. omogen inmärkning (uniformly labelled): Jämn fördelning av isotop i molekylen, dvs alla atomer av ett visst element har samma märkningsgrad. Om alla kol i glukos har samma specifika aktivitet skrivs det [U- 14 C]glukos. Generell inmärkning: Alla atomer av ett visst element är märkta men inte med samma märkningsgrad. Skrivs [G- 3 ]glukos alla väten har bytts ut t ex genom att utsättas för tritiumgas. Specifik inmärkning: Isotoperna lokaliserade i bestämda positioner, t ex [1-14 C]ättiksyra eller (1R)[1- ]etanol. Ibland skrivs isotopen in direkt i formeln: 11 C 3 I. Inmärkning Det finns många olika metoder för att få in radioaktiva eller stabila isotoper i en molekyl. När det gäller biokemiskt intressanta molekyler kan man låta organismer leva i en miljö som 6(11)

7 anrikats med en isotop. På så sätt har man syntetiserat 15 N-märkta aminosyror som användes i biologiska försök, och man har fått fram 15 N-proteiner som kunnat studeras med NMR. De kemiska metoderna beror naturligtvis på vilken isotop som ska inkorporeras: Kolisotoper: Alla reaktioner som förlänger kolkedjor kan användas. Exempel är att 14 C 3 I via Grignardreaktion eller malonestersyntes. En alkylhalid kan substitueras med 14 CN - till en nitril som kan hydrolyseras till karboxylsyra. Väteisotoper: Reduktion med 3 eller t ex NaB 3 4 är mycket vanliga metoder. Med tritiumgas kan man då få in isotop i en kolkedja, och med märkta hydrider kan man få in väteisotoper i alkoholer. Ett annat sätt att få in väteisotoper är genom att utnyttja sura väten som lätt byter med märkt vatten, 3 O eller O. Det gäller då att tänka på att de kan bytas bort lika lätt när man sedan använder den märkta substansen, om man inte låter den reagera vidare, t ex genom reduktion av karbonylgrupp: R C O C O - O NaB 4 R C C R C C O O Syreisotoper: Från märkt vatten kan man få in syreisotop t ex genom att hydratisera en dubbelbindning genom hydroborering, eller genom inbyte i karbonyler: R O C 18 O + R R C R 18 O 18 O R 18 O C R Också i detta fall måste man tänka på att isotopen lätt byts bort igen. Mätmetoder Metoderna att detektera, alltså upptäcka, och kvantitativt mäta radioaktiva och stabila isotoper skiljer sig markant. De viktigaste metoderna att mäta radioaktiva isotoper bygger på den effekt strålningen har. Denna kan leda till jonisation eller höjning av energinivån som leder till att elektromagnetisk strålning sänds ut när energinivån återgår. De stabila isotoperna däremot mäts antingen utifrån den ökning i massa de leder till eller genom det förändrade magnetiska spinnet som ger ändringar i NMR. Naturligtvis kan också radionuklider analyseras med dessa metoder men ofta är andelen radioisotop alltför liten i förhållande till den stabila isotopen. Masspektrometri: Med masspektrometern kan man bestämma antalet märkta atomer i en molekyl. Det går t ex att skilja på en 1:1 blandning av omärkt etanol och [1,1- ]etanol och ren (1R)[1- ]etanol, vilket inte är möjligt om tritiummärkta motsvarigheter analyseras med avseende på radioaktiv strålning. NMR: Nuklider vars kärnor har udda antal nukleoner eller protoner kan analyseras med NMR. Det innebär att varken 1 C eller 16 O ger någon signal i NMR-spektrat, medan däremot t ex 13 C syns. I NMR kan man få fram var i molekylen en märkt atom befinner sig genom att studera kopplingen till andra atomer. Metoder baserade på joniserande strålning är dels jonisationsdetektorer och dels fotografisk film: I en jonisationskammare ligger en spänning över ett gasfyllt rör. När radioaktiv strålning ger upphov till joner i röret blir gasen ledande och en puls kan detekteras. Om spänningen över röret är högre förstärks signalen. När den fortfarande är proportionell mot den 7(11)

8 ursprungliga jonisationen kallas instrumentet proportionalräknare, och när man alltid får en maximal urladdning har man ett Geiger-Müller-rör (GM-rör): GM-röret består av en metallcylinder med en centralt placerad elektrod. Mellan den elektroden och cylindern läggs en högspänning, och när gasen i röret joniseras av radioaktiv strålning blir det en puls. Fotografisk film bygger på att silverhalider lätt bildar metalliskt silver när de träffas av strålning, liksom vid fotografering. Metoden används för att analysera radioaktiva preparat med hjälp av autoradiografi: SDS-PAGE, lagd mot film elkroppsautoradiografi: Snitt genom fryst råtta lagd mot film. Metoder baserade på höjd energinivå går via fluorescerande molekyler som utsänder ljusblixtar när de exciterats. Det är dessa ljusblixtar man sedan mäter. Vätskescintillationsräknaren är ett mycket ofta använt instrument för att mäta radioaktiva substanser. Instrumentet heter på engelska Liquid Scintillation Counter och förkortas LSC. Det radioaktiva provet löses i en vätska i en liten burk (3-5 ml). Burken är ofta av plast för att undvika den naturliga radioaktiviteten i glas. Principen är att den lösta radioaktiva substansen skickar iväg β-partiklar som exciterar lösningsmedelsmolekyler i vätskan. Lösningsmedlet är något aromatisk kolväte som t ex toluen. När elektronerna går tillbaka till ursprungsnivån (den molekylorbital som har lägsta energin) utsänds elektromagnetisk strålning som tas upp av en fluorescerande substans som är löst i vätskan. Också denna sänder iväg en foton, som i de flesta fall tas upp av en annan fluorescerande substans som sänder ut ljus med längre våglängd. Det ljuset tas upp av en fotoelektronmultiplikator utanför burken, som sänder iväg en elektrisk puls: 8(11)

9 radioaktiv substans β lösningsmedel hν fluorescerande substans 1 hν fluorescerande substans hν register: intensitet, antal/min signal fotoelektronmultiplikator Eftersom den β-strålande substansen är helt omgiven av lösningsmedel blir effektiviteten hög all strålning detekteras. Den primära fluorescerande substansen (den primära scintillatorn) brukar vara en polyaryl som PPO =,5-difenyloxazol. Den sekundära scintillatorn flyttar spektrat till högre våglängder som passar fotoelektronmultiplikatorn bättre. Ett exempel är POPOP = 1,4-bis--(5-fenyloxazolyl)-benzol. En finess med vätskescintillationsräknaren är att intensiteten på den utgående signalen är proportionell mot energin på β-partikeln. Ju högre energi desto fler lösningsmedelsmolekyler exciteras, och sedan förstärks signalen via scintillatorerna och fotoelektronmultiplikatorn. När förekomsten av en viss intensitet plottas mot intensiteten erhålls ett β- spektrum: Spontant kan det uppstå svaga ljusblixtar i de fluorescerande ämnena. För att detta inte ska påverka sätter man en lägre gräns för signalens intensitet. Man brukar också sätta en övre gräns så att man undviker signaler som beror på kosmisk strålning som har mycket hög energi. β-partiklarnas energi skiljer sig avsevärt mellan olika radionuklider. Tre mycket ofta använda β-strålande isotoper är 3, 14 C och 3 P, och mellan dem är det ungefär en 10- potens skillnad i energin: Nuklid E max 3 0,019 MeV 14 C 0,156 MeV 3 P 1,710 MeV 9(11)

10 Det gör att dessa isotoper har helt olika toxicitet. När man arbetar med 3 P måste man vidta omfattande säkerhetsåtgärder medan det är tämligen ofarligt att arbeta med 3. En annan effekt är att dessa isotoper går att mäta i ett och samma prov, s k dubbelisotopteknik. När dessa finns i ett och samma prov ser deras spektra ut ungefär så här: Genom att bara registrera signaler som faller inom ett visst energiintervall kan man skilja på de olika isotoperna. Man talar om att man mäter i vissa kanaler. Visserligen har en del av β-partiklarna från kol-14 och fosfor-3 en lika låg energi som β-partiklar från tritium, men det går att kompensera med hjälp av spektrumen och lämpliga standarder. Med dubbel-isotopförsök kan man förstås studera två olika substanser samtidigt, men ännu viktigare är möjligheten att ha de olika isotoperna i en molekyl. Genom att ha kolskelettet märkt i en stabil position och tritiummärka t ex det kol som håller en alkoholgrupp så kan man studera hur denna oxideras och återreduceras. Man tittar då på hur kvoten 3 / 14 C sjunker under metabolismen. Quenching eller släckning innebär en minskning i signalens intensitet. Eftersom man inte räknar signaler som har alltför låg intensitet kommer quenching att leda till att färre sönderfall räknas, och att signalerna blir lägre: β-spektrat förskjuts nedåt, mot vänster. Det går att korrigera för quenching på flera sätt: Intern standard Kanalkvot (channel ratio) Extern standard En känd mängd radioaktiv substans tillsätts till ett dubbelprov. Förväntad ökning / verklig ökning är korrektionsfaktorn. Eftersom spektrat förskjuts kan man få upplysning om graden av quenching ur kvoten mellan antalet signaler i två kanaler. Detta jämförs med standardprover med känd quenching. En radioaktiv substans utanför provet sänder in strålning in i provet och det går att bestämma hur mycket av denna strålning som registreras. Oavsett metod att mäta radioaktivitet måste man alltid ta hänsyn till bakgrunden. Det gör man genom att mäta också ett prov där det inte finns något radioaktivt ämne men som för övrigt är så likt som möjligt. På så sätt kan man mäta hur mycket radioaktivitet som normalt finns, t ex på grund av kosmisk strålning, radon och annan kontamination. Användning av radioaktiva isotoper Det är mycket viktigt att kontrollera renheten på den radioaktiva substansen. Ofta har dessa en hög specifik aktivitet vilket gör att substansmängden är liten, och därför utsatt för oxidation mm. Dessutom kan substansen förstöras av den strålning som kommer från grannmolekyler, och vid själva sönderfallet bildas nya substanser eftersom det blir nya grundämnen. Vid β- sönderfall av 14 C bildas t ex kväve, och det innebär förstås att det inte längre är samma 10(11)

11 förening. Man måste kontrollera både att det inte finns flera radioaktiva substanser, och att radioaktiviteten följer massan, liksom att massan inte får fördelas på flera substanser. En möjlighet är att analysera med TLC + autoradiografi. Diagnos med hjälp av radionuklider Man kan undersöka hur organ arbetar, t ex genom tillförsel av 131 I kan man efter ett dygn mäta radioaktiviteten i sköldkörtel och kalkylera mängden 131 I som ansamlats. Det går också att bestämma volymen i ett vätskerum, t ex kan 131 I-albumin användas för bestämning av plasmavolymen. Radioimmunologisk analys, RIA, för haltbestämning. I metoden tillsätts radioaktiv substans till provet där denna substans ska mätas. Antikroppar mot substansen tillsätts och binder både märkt och omärkt. Konkurrensen mellan dessa gör att det går att beräkna hur mycket omärkt substans som finns i provet. Form, storlek och läge kan bestämmas med scintigrafi: Patienten tillförs radioaktiv substans som ansamlas i det intressanta organet. T ex tumör kan då lokaliseras (PET = positronemissionstomografi, SPECT = Single photon emission computed tomography). Biologiska effekter och terapeutisk användning av radionuklider I strålningsterapi utnyttjas att högenergetisk strålning skadar biologiskt material, speciellt snabbt växande. Det kan därför utnyttjas speciellt för att hämma tumörtillväxt. Några exempel: Giftstruma kan behandlas med 131 I, som specifikt tas upp i sköldkörteln. Antikroppar märkta med radioaktiva isotoper kan riktas mot tumörcellernas receptorer. Partikelstrålning utifrån kan riktas specifikt mot tumören. Energin som strålningen avger kallas strålningsdos och uttrycks i Gray (Gy) eller rad: 1 Gy = 100 rad = 1 J / kg Enheten röntgen R är ett mått på antalet jonisationer som elektromagnetisk strålning åstadkommer i luft. Enheten Sievert (Sv) eller rem (0,01 Sv) är ett mått på den absorberade stråldosen med hänsyn tagen till biologisk effekt på människa. rem = Röntgen equivalent man Tomas Cronholm Isotop-komp06 11(11)

Atomens historia. Slutet av 1800-talet trodde man att man hade en fullständig bild av alla fysikaliska fenomen.

Atomens historia. Slutet av 1800-talet trodde man att man hade en fullständig bild av alla fysikaliska fenomen. Atomfysik ht 2015 Atomens historia Atom = grekiskans a tomos som betyder odelbar Filosofen Demokritos, atomer. Stort motstånd, främst från Aristoteles Trodde på läran om de fyra elementen Alla ämnen bildas

Läs mer

Stora namn inom kärnfysiken. Marie Curie radioaktivitet Lise Meitner fission Ernest Rutherford atomkärnan (Niels Bohr atommodellen)

Stora namn inom kärnfysiken. Marie Curie radioaktivitet Lise Meitner fission Ernest Rutherford atomkärnan (Niels Bohr atommodellen) Atom- och kärnfysik Stora namn inom kärnfysiken Marie Curie radioaktivitet Lise Meitner fission Ernest Rutherford atomkärnan (Niels Bohr atommodellen) Atomens uppbyggnad Atomen består av tre elementarpartiklar:

Läs mer

ATOM OCH KÄRNFYSIK. Masstal - anger antal protoner och neutroner i atomkärnan. Atomnummer - anger hur många protoner det är i atomkärnan.

ATOM OCH KÄRNFYSIK. Masstal - anger antal protoner och neutroner i atomkärnan. Atomnummer - anger hur många protoner det är i atomkärnan. Atomens uppbyggnad Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (p + ) Elektroner (e - ) Neutroner (n) Elektronerna rör sig runt kärnan i bestämda banor med så stor hastighet att de bildar ett skal.

Läs mer

Kärnenergi. Kärnkraft

Kärnenergi. Kärnkraft Kärnenergi Kärnkraft Isotoper Alla grundämnen finns i olika varianter som kallas för isotoper. Ofta finns en variant som är absolut vanligast. Isotoper av ett ämne har samma antal protoner och elektroner,

Läs mer

Atom- och Kärnfysik. Namn: Mentor: Datum:

Atom- och Kärnfysik. Namn: Mentor: Datum: Atom- och Kärnfysik Namn: Mentor: Datum: Atomkärnan Väteatomens kärna (hos den vanligaste väteisotopen) består endast av en proton. Kring kärnan kretsar en elektron som hålls kvar i sin bana p g a den

Läs mer

Atomens uppbyggnad. Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral)

Atomens uppbyggnad. Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral) Atom- och kärnfysik Atomens uppbyggnad Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral) Elektronerna rör sig runt kärnan i bestämda banor med så stor hastighet att

Läs mer

Kärnenergi. Kärnkraft

Kärnenergi. Kärnkraft Kärnenergi Kärnkraft Isotoper Alla grundämnen finns i olika varianter som kallas för isotoper. Ofta finns en variant som är absolut vanligast. Isotoper av ett ämne har samma antal protoner och elektroner,

Läs mer

Atomens uppbyggnad. Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral)

Atomens uppbyggnad. Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral) Atom- och kärnfysik Atomens uppbyggnad Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral) Elektronerna rör sig runt kärnan i bestämda banor med så stor hastighet att

Läs mer

Till exempel om vi tar den första kol atomen, så har den: 6 protoner, 12 6=6 neutroner, 6 elektroner; atommassan är också 6 men masstalet är 12!

Till exempel om vi tar den första kol atomen, så har den: 6 protoner, 12 6=6 neutroner, 6 elektroner; atommassan är också 6 men masstalet är 12! 1) Till exempel om vi tar den första kol atomen, så har den: 6 protoner, 12 6=6 neutroner, 6 elektroner; atommassan är också 6 men masstalet är 12! Om vi tar den tredje kol atomen, så är protonerna 6,

Läs mer

7. Radioaktivitet. 7.1 Sönderfall och halveringstid

7. Radioaktivitet. 7.1 Sönderfall och halveringstid 7. Radioaktivitet Vissa grundämnens atomkärnor är instabila de kan sönderfalla av sig själva. Då en atomkärna sönderfaller bildas en mindre atomkärna, och energi skickas ut från kärnan i form av partiklar

Läs mer

Instuderingsfrågor Atomfysik

Instuderingsfrågor Atomfysik Instuderingsfrågor Atomfysik 1. a) Skriv namn och laddning på tre elementarpartiklar. b) Vilka elementarpartiklar finns i atomkärnan? 2. a) Hur många elektroner kan en atom högst ha i skalet närmast kärnan?

Läs mer

Atom- och kärnfysik! Sid 223-241 i fysikboken

Atom- och kärnfysik! Sid 223-241 i fysikboken Atom- och kärnfysik! Sid 223-241 i fysikboken 1. Atomen Kort repetition av Elin Film: Vetenskap-Atom: Upptäckten När du har srepeterat och sett filmen om ATOMEN ska du kunna beskriva hur en atom är uppbyggd

Läs mer

2. Hur många elektroner får det plats i K, L och M skal?

2. Hur många elektroner får det plats i K, L och M skal? Testa dig själv 12.1 Atom och kärnfysik sidan 229 1. En atom består av tre olika partiklar. Vad heter partiklarna och vilken laddning har de? En atom kan ha tre olika elementära partiklar, neutron med

Läs mer

Radioaktivt sönderfall Atomers (grundämnens) sammansättning

Radioaktivt sönderfall Atomers (grundämnens) sammansättning Radioaktivitet Radioaktivt sönderfall Atomers (grundämnens) sammansättning En atom består av kärna (neutroner + protoner) med omgivande elektroner Kärnan är antingen stabil eller instabil En instabil kärna

Läs mer

1. 2. a. b. c a. b. c. d a. b. c. d a. b. c.

1. 2. a. b. c a. b. c. d a. b. c. d a. b. c. 1. Lina sitter och läser en artikel om utgrävningarna i Motala ström. I artikeln står det att arkeologerna funnit bruksföremål som är 7 år gamla. De har daterat föremålen med hjälp av kol-14-metoden. Förklara

Läs mer

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

Marie Curie, kärnfysiker, 1867 1934. Atomfysik. Heliumatom. Partikelacceleratorn i Cern, Schweiz. Marie Curie, kärnfysiker, 1867 1934. Atomfysik Heliumatom Partikelacceleratorn i Cern, Schweiz. Atom (grek. odelbar) Ordet atom användes för att beskriva materians minsta beståndsdel. Nu vet vi att atomen

Läs mer

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin 12. Kärnfysik 1 2014. Kärnfysik 1

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin 12. Kärnfysik 1 2014. Kärnfysik 1 Kärnfysik 1 Atomens och atomkärnans uppbyggnad Tidigare har atomen beskrivits som bestående av en positiv kärna kring vilken det i den neutrala atomen befinner sig lika många elektroner som det finns positiva

Läs mer

Kärnfysik och radioaktivitet. Kapitel 41-42

Kärnfysik och radioaktivitet. Kapitel 41-42 Kärnfysik och radioaktivitet Kapitel 41-42 Tentförberedelser (ANMÄL ER!) Maximipoäng i tenten är 25 p. Tenten består av 5 uppgifter, varje uppgift ger max 5 p. Uppgifterna baserar sig på bokens kapitel,

Läs mer

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall Halveringstid (MP 11-3, s. 522-525) Alfa-sönderfall (MP 11-4, s. 525-530) Beta-sönderfall (MP 11-4, s. 530-535) Gamma-sönderfall (MP 11-4, s. 535-537) Se även

Läs mer

En resa från Demokritos ( f.kr) till atombomben 1945

En resa från Demokritos ( f.kr) till atombomben 1945 En resa från Demokritos (460-370 f.kr) till atombomben 1945 kapitel 10.1 plus lite framåt: s279 Currie atomer skapar ljus - elektromagnetisk strålning s277 röntgen s278 atomklyvning s289 CERN s274 och

Läs mer

Energi & Atom- och kärnfysik

Energi & Atom- och kärnfysik ! Energi & Atom- och kärnfysik Facit Energi s. 149 1. Vad är energi? Förmåga att utföra arbete. 2. Vad händer med energin när ett arbets görs? Den omvandlas till andra energiformer. 3. Vad är arbete i

Läs mer

Atom- och kärnfysik. Arbetshäfte. Namn: Klass: 9a

Atom- och kärnfysik. Arbetshäfte. Namn: Klass: 9a Atom- och kärnfysik Arbetshäfte Namn: Klass: 9a 1 Syftet med undervisningen är att du ska träna din förmåga att: använda kunskaper i fysik för att granska information, kommunicera och ta ställning i frågor

Läs mer

KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi. KÄRNKEMI FOKUS: användbara(radio)nuklider A: Kap

KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi. KÄRNKEMI FOKUS: användbara(radio)nuklider A: Kap KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi KÄRNKEMI FOKUS: användbara(radio)nuklider A: Kap 17.6 17.8 Periodiska systemet finns alla grundämnen? SVAR: NEJ! Exempel på lätta kärnor som inte finns, dvs ej stabila:

Läs mer

Småsaker ska man inte bry sig om, eller vad tycker du? av: Sofie Nilsson 1

Småsaker ska man inte bry sig om, eller vad tycker du? av: Sofie Nilsson 1 Småsaker ska man inte bry sig om, eller vad tycker du? av: Sofie Nilsson 1 Ger oss elektrisk ström. Ger oss ljus. Ger oss röntgen och medicinsk strålning. Ger oss radioaktivitet. av: Sofie Nilsson 2 Strålning

Läs mer

Historia De tidigaste kända idéerna om något som liknar dagens atomer utvecklades av Demokritos i Grekland runt 450 f.kr. År 1803 använde John Dalton

Historia De tidigaste kända idéerna om något som liknar dagens atomer utvecklades av Demokritos i Grekland runt 450 f.kr. År 1803 använde John Dalton Atomen En atom, från grekiskans ἄτομος, átomos, vilket betyder "odelbar", är den minsta enheten av ett grundämne som definierar dess kemiska egenskaper. Historia De tidigaste kända idéerna om något som

Läs mer

Atomen - Periodiska systemet. Kap 3 Att ordna materian

Atomen - Periodiska systemet. Kap 3 Att ordna materian Atomen - Periodiska systemet Kap 3 Att ordna materian Av vad består materian? 400fKr (före år noll) Empedokles: fyra element, jord, eld, luft, vatten Demokritos: små odelbara partiklar! -------------------------

Läs mer

Fysik. Laboration 4. Radioaktiv strålning

Fysik. Laboration 4. Radioaktiv strålning Tekniskt basår, Laboration 4: Radioaktiv strålning 2007-03-18, 7.04 em Fysik Laboration 4 Radioaktiv strålning Laborationens syfte är att ge dig grundläggande kunskap om: Radioaktiva strålningens ursprung

Läs mer

Björne Torstenson (TITANO) Sida 1 (6)

Björne Torstenson (TITANO) Sida 1 (6) Björne Torstenson (TITANO) Sida 1 (6) Namn: Ur centralt innehåll: Fysikaliska modeller för att beskriva och förklara uppkomsten av partikel-strålning och elektromagnetisk strålning samt strålningens påverkan

Läs mer

Miljöfysik. Föreläsning 5. Användningen av kärnenergi Hanteringen av avfall Radioaktivitet Dosbegrepp Strålningsmiljö Fusion

Miljöfysik. Föreläsning 5. Användningen av kärnenergi Hanteringen av avfall Radioaktivitet Dosbegrepp Strålningsmiljö Fusion Miljöfysik Föreläsning 5 Användningen av kärnenergi Hanteringen av avfall Radioaktivitet Dosbegrepp Strålningsmiljö Fusion Energikällor Kärnkraftverk i världen Fråga Ange tre fördelar och tre nackdelar

Läs mer

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin 13. Kärnfysik Föreläsning 13. Kärnfysik 2

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin 13. Kärnfysik Föreläsning 13. Kärnfysik 2 Föreläsning 13 Kärnfysik 2 Sönderfallslagen Låt oss börja med ett tankeexperiment (som man med visst tålamod också kan utföra rent praktiskt). Säg att man kastar en tärning en gång. Innan man kastat tärningen

Läs mer

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 3

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 3 TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 3 Skrivtid: 8 13 Hjälpmedel: Formelblad och räknedosa. Uppgifterna är inte ordnade efter svårighetsgrad. Börja varje ny uppgift på ett nytt blad och skriv bara på en sida.

Läs mer

3.7 γ strålning. Absorptionslagen

3.7 γ strålning. Absorptionslagen 3.7 γ strålning γ strålningen är elektromagnetisk strålning. Liksom α partiklarnas energier är strålningen kvantiserad; strålningen kan ha endast bestämda energier. Detta beror på att γ strålningen utsänds

Läs mer

Fysik, atom- och kärnfysik

Fysik, atom- och kärnfysik Fysik, atom- och kärnfysik T.o.m. vecka 39 arbetar vi med atom- och kärnfysik. Under tiden får vi arbeta med boken Spektrumfysik f.o.m. sidan 229 t.o.m.sidan 255. Det finns ljudfiler i mp3 format. http://www.liber.se/kampanjer/grundskola-kampanj/spektrum/spektrum-fysik/spektrum-fysikmp3/

Läs mer

Sönderfallsserier N 148 147 146 145 144 143 142 141 140 139 138 137 136 135 134. α-sönderfall. β -sönderfall. 21o

Sönderfallsserier N 148 147 146 145 144 143 142 141 140 139 138 137 136 135 134. α-sönderfall. β -sönderfall. 21o Isotop Kemisk symbol Halveringstid Huvudsaklig strålning Uran-238 238 U 4,5 109 år α Torium-234 234 Th 24,1 d β- Protaktinium-234m 234m Pa 1,2 m β- Uran-234 234 U 2,5 105 år α Torium-230 230 Th 8,0 105

Läs mer

VAD ÄR KEMI? Vetenskapen om olika ämnens: Egenskaper Uppbyggnad Reaktioner med varandra KEMINS GRUNDER

VAD ÄR KEMI? Vetenskapen om olika ämnens: Egenskaper Uppbyggnad Reaktioner med varandra KEMINS GRUNDER VAD ÄR KEMI? Vetenskapen om olika ämnens: Egenskaper Uppbyggnad Reaktioner med varandra ANVÄNDNINGSOMRÅDEN Bakning Läkemedel Rengöring Plast GoreTex o.s.v. i all oändlighet ÄMNENS EGENSKAPER Utseende Hårdhet

Läs mer

Periodiska systemet. Atomens delar och kemiska bindningar

Periodiska systemet. Atomens delar och kemiska bindningar Periodiska systemet Atomens delar och kemiska bindningar Atomens delar I mitten av atomen finns atomkärnan där protonerna finns. Protoner är positivt laddade partiklar Det är antalet protoner som avgör

Läs mer

VAD ÄR KEMI? Vetenskapen om olika ämnens: Egenskaper Uppbyggnad Reaktioner med varandra KEMINS GRUNDER

VAD ÄR KEMI? Vetenskapen om olika ämnens: Egenskaper Uppbyggnad Reaktioner med varandra KEMINS GRUNDER VAD ÄR KEMI? Vetenskapen om olika ämnens: Egenskaper Uppbyggnad Reaktioner med varandra ANVÄNDNINGSOMRÅDEN Bakning Läkemedel Rengöring Plast GoreTex o.s.v. i all oändlighet ÄMNENS EGENSKAPER Utseende Hårdhet

Läs mer

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall Halveringstid (MP 11-3, s. 522-525) Alfa-sönderfall (MP 11-4, s. 525-530) Beta-sönderfall (MP 11-4, s. 530-535) Gamma-sönderfall (MP 11-4, s. 535-537) Se även

Läs mer

Föreläsning 2 Modeller av atomkärnan

Föreläsning 2 Modeller av atomkärnan Föreläsning 2 Modeller av atomkärnan Atomkärnan MP 11-1 Protonens och neutronens egenskaper Atomkärnors storlek och form MP 11-2, 4-2 Kärnmodeller 11-6 Vad gör denna ovanlig? Se även http://www.lbl.gov/abc

Läs mer

Från atomkärnor till neutronstjärnor Christoph Bargholtz

Från atomkärnor till neutronstjärnor Christoph Bargholtz Z N Från atomkärnor till neutronstjärnor Christoph Bargholtz 2006-06-29 1 C + O 2 CO 2 + värme? E = mc 2 (mc 2 ) före > (mc 2 ) efter m = m efter -m före Exempel: förbränning av kol m m = 10 10 (-0.0000000001

Läs mer

Föreläsning 11 Kärnfysiken: del 3

Föreläsning 11 Kärnfysiken: del 3 Föreläsning Kärnfysiken: del 3 Kärnreaktioner Fission Kärnreaktor Fusion U=-e /4πε 0 r Coulombpotential Energinivåer i atomer Fotonemission när en elektron/atom/molekyl undergår en övergång Kvantfysiken

Läs mer

Experimentell fysik. Janne Wallenius. Reaktorfysik KTH

Experimentell fysik. Janne Wallenius. Reaktorfysik KTH Experimentell fysik Janne Wallenius Reaktorfysik KTH Återkoppling från förra mötet: Många tyckte att det var spännade att lära sig något om 1. Osäkerhetsrelationen 2. Att antipartiklar finns och kan färdas

Läs mer

KEMI 1 MÄNNISKANS KEMI OCH KEMIN I LIVSMILJÖ

KEMI 1 MÄNNISKANS KEMI OCH KEMIN I LIVSMILJÖ KEMI 1 MÄNNISKANS KEMI OCH KEMIN I LIVSMILJÖ FYSIK BIOLOGI KEMI MEDICIN TEKNIK Laborationer Ett praktiskt och konkret experiment Analys av t ex en reaktion Bevisar en teori eller lägger grunden för en

Läs mer

Fission och fusion - från reaktion till reaktor

Fission och fusion - från reaktion till reaktor Fission och fusion - från reaktion till reaktor Fission och fusion Fission, eller kärnklyvning, är en process där en tung atomkärna delas i två eller fler mindre kärnor som kallas fissionsprodukter och

Läs mer

Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 8,5 poäng och

Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 8,5 poäng och Institutionen för Fysik Göteborgs Universitet LÖSNINGAR TILL TENTAMEN I FYSIK A: MODERN FYSIK MED ASTROFYSIK Tid: Lördag 3 augusti 008, kl 8 30 13 30 Plats: V Examinator: Ulf Torkelsson, tel. 031-77 3136

Läs mer

Laborationer i miljöfysik Gammaspektrometri

Laborationer i miljöfysik Gammaspektrometri Laborationer i miljöfysik Gammaspektrometri 1 Inledning Med gammaspektrometern kan man mäta på gammastrålning. Precis som ett GM-rör räknar gammaspektrometern de enskilda fotonerna i gammastrålningen.

Läs mer

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 2

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 2 TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 2 Skrivtid: 8 13 Hjälpmedel: Formelblad och räknedosa. Uppgifterna är inte ordnade efter svårighetsgrad. Börja varje ny uppgift på ett nytt blad och skriv bara på en sida.

Läs mer

Repetition kärnfysik Heureka 1: kap version 2019

Repetition kärnfysik Heureka 1: kap version 2019 Repetition kärnfysik Heureka 1: kap. 14-15 version 2019 Kärnfysik Atomkärnan består av protoner och neutroner. Dessa har följande massor: partikel massa i u massa i kg elektron 0,0005486 9,109 10-31 proton

Läs mer

Kärnfysikaliska grunder för radioaktiva nuklider

Kärnfysikaliska grunder för radioaktiva nuklider Institutionen för medicin och vård Avdelningen för radiofysik Hälsouniversitetet Kärnfysikaliska grunder för radioaktiva nuklider Gudrun Alm Carlsson Department of Medicine and Care Radio Physics Faculty

Läs mer

BFL 111/ BFL 120 Fysik del B2 för Tekniskt Basår/ Bastermin

BFL 111/ BFL 120 Fysik del B2 för Tekniskt Basår/ Bastermin Linköpings Universitet Institutionen för Fysik, Kemi och Biologi Avdelningen för Tillämpad Fysik Mike Andersson Lösningsförslag till Repetitionsuppgifter BFL 111/ BFL 120 Fysik del B2 för Tekniskt Basår/

Läs mer

Materia Sammanfattning. Materia

Materia Sammanfattning. Materia Materia Sammanfattning Material = vad föremålet (materiel) är gjort av. Materia finns överallt (består av atomer). OBS! Materia Något som tar plats. Kan mäta hur mycket plats den tar eller väga. Materia

Läs mer

11 Kärnfysik LÖSNINGSFÖRSLAG. 11. Kärnfysik. 3, J 3, ev 1,9 ev. c 3, E hc. 5, m 0,36 pm. hc 1, m 1,43 pm

11 Kärnfysik LÖSNINGSFÖRSLAG. 11. Kärnfysik. 3, J 3, ev 1,9 ev. c 3, E hc. 5, m 0,36 pm. hc 1, m 1,43 pm 11 Kärnfysik 1101-1102. Se lärobokens facit. c 3,0 108 1103. a) f Hz 4,6 10 14 Hz 65010 9 b) E hf 6,6310 34 4,610 14 J 3,1 10 19 J 3,110 19 J 3,11019 ev 1,9 ev 1,6 1019 Svar: a) 4,6 10 14 Hz b) 3,1 10

Läs mer

Grundläggande Kemi 1

Grundläggande Kemi 1 Grundläggande Kemi 1 Det mesta är blandningar Allt det vi ser runt omkring oss består av olika ämnen ex vatten, socker, salt, syre och guld. Det är sällan man träffar på rena ämnen. Det allra mesta är

Läs mer

ATOMER OCH ATOMMODELLEN. Lärare: Jimmy Pettersson

ATOMER OCH ATOMMODELLEN. Lärare: Jimmy Pettersson ATOMER OCH ATOMMODELLEN Lärare: Jimmy Pettersson Grundämnen Atomer och Grundämnen All materia byggs upp av mycket små byggstenar som kallas atomer. Varje typ av atom är byggstenar för varje kemiskt ämne.

Läs mer

PRODUKTION OCH SÖNDERFALL

PRODUKTION OCH SÖNDERFALL PRODUKTION OCH SÖNDERFALL Inom arkeologin kan man bestämma fördelningen av grundämnen, t.ex. i ett mynt, genom att bestråla myntet med neutroner. Man skapar då radioisotoper som sönderfaller till andra

Läs mer

Strålning och teknik II 2015 Nuklearmedicin

Strålning och teknik II 2015 Nuklearmedicin Strålning och teknik II 2015 Nuklearmedicin Kap 3.10 sid 85 tom 99 Radiologi, Aspelin & Pettersson Medicinsk användning av radioaktiva ämnen 1896 naturlig radioaktivet upptäcktes av Becquerel Artificiella

Läs mer

Atomen och periodiska systemet

Atomen och periodiska systemet Atomen och periodiska systemet Ringa in rätt svar 1. Exempel på elementarpartiklar är: joner protoner molekyler atomer elektroner 2. Atomen i sin helhet är: elektriskt neutral positivt laddad negativt

Läs mer

LÖSNINGSFÖRSLAG. 11. Kärnfysik. c 3, , J 3, ev 1,9 ev. E hc. 5, m 0,36 pm. hc 1, m 1,43 pm E 6, ,0 10 8

LÖSNINGSFÖRSLAG. 11. Kärnfysik. c 3, , J 3, ev 1,9 ev. E hc. 5, m 0,36 pm. hc 1, m 1,43 pm E 6, ,0 10 8 Kärnfysik 0-0. Se lärobokens facit. c 3,0 08 03. a) f Hz 4,6 0 4 Hz 6500 9 b) E hf 6,630 34 4,6 0 4 J 3, 0 9 J 3,0 9 J 3,09 ev,9 ev,6 09 Svar: a) 4,6 0 4 Hz b) 3, 0 9 J (,9 ev) 04. a) Kol är nr 6 i det

Läs mer

Atomer luktar inte och har ingen färg. Men om många atomer binds samman till molekyler får de andra egenskaper som lukt och färg.

Atomer luktar inte och har ingen färg. Men om många atomer binds samman till molekyler får de andra egenskaper som lukt och färg. Kemi Partikelmodellen Allt runt omkring oss är gjort av olika ämnen. Vissa ämnen är i ren form, som guld och silver, andra ämnen är blandningar, som plast eller sockerkaka. Atomer kallas de små byggstenar

Läs mer

2 H (deuterium), 3 H (tritium)

2 H (deuterium), 3 H (tritium) Var kommer alla grundämnen ifrån? I begynnelsen......var universum oerhört hett. Inom bråkdelar av en sekund uppstod de elementarpartiklar som alla grund- ämnen består av: protoner, neutroner och elektroner.

Läs mer

KEMI 1 MÄNNISKANS KEMI OCH KEMIN I LIVSMILJÖ

KEMI 1 MÄNNISKANS KEMI OCH KEMIN I LIVSMILJÖ KEMI 1 MÄNNISKANS KEMI OCH KEMIN I LIVSMILJÖ Vad är KEMI? Ordet kemi kommer från grekiskans chemeia =blandning Allt som finns omkring oss och som påverkar oss handlar om KEMI. Vad du tycker DU att kemi

Läs mer

Fysik del B2 för tekniskt basår / teknisk bastermin BFL 120/ BFL 111

Fysik del B2 för tekniskt basår / teknisk bastermin BFL 120/ BFL 111 Linköpings Universitet Institutionen för Fysik, Kemi och Biologi Avdelningen för Tillämpad Fysik Mike Andersson Lösningsförslag Tentamen Lördagen den 9:e juni 2007, kl. 08:00 12:00 Fysik del B2 för tekniskt

Läs mer

Neutronaktivering. Laboration i 2FY808 - Tillämpad kvantmekanik

Neutronaktivering. Laboration i 2FY808 - Tillämpad kvantmekanik Neutronaktivering Laboration i 2FY808 - Tillämpad kvantmekanik Datum för genomförande: 2012-03-30 Medlaborant: Jöns Leandersson Handledare: Pieter Kuiper 1 av 9 Inledning I laborationen används en neutronkälla

Läs mer

RSJE10 Radiografi I Delkurs 2 Strålning och teknik I

RSJE10 Radiografi I Delkurs 2 Strålning och teknik I RSJE10 Radiografi I Delkurs 2 Strålning och teknik I Del 1 Joniserande strålning och dess växelverkan Lena Jönsson Medicinsk strålningsfysik Lunds universitet RSJE10 Radiografi I Röntgenbilden Hur olika

Läs mer

Lösningar till tentamen i kärnkemi ak

Lösningar till tentamen i kärnkemi ak Lösningar till tentamen i kärnkemi ak 1999.118 Del A 1. Det finns radioaktiva sönderfall som leder till utsändning av monoenergetisk joniserande strålning? Vad är detta för strålslag? (2p) Svar: Alfastrålning

Läs mer

Vilken av dessa nivåer i väte har lägst energi?

Vilken av dessa nivåer i väte har lägst energi? Vilken av dessa nivåer i väte har lägst energi? A. n = 10 B. n = 2 C. n = 1 ⱱ Varför sänds ljus av vissa färger ut från upphettad natriumånga? A. Det beror på att ångan är mättad. B. Det beror på att bara

Läs mer

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK januari 2012

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK januari 2012 Räkneövning 10 Vågrörelselära & Kvantfysik, FK2002 9 januari 20 Problem 42.1 Vad är det orbitala rörelsemängdsmomentet, L, för en elektron i a) 3p-tillståndet b) 4f-tillståndet? Det orbitala rörelsemängdsmomentet

Läs mer

rep NP genomgång.notebook March 31, 2014 Om du har samma volym av två olika ämnen så kan de väga helt olika. Det beror på ämnets densitet.

rep NP genomgång.notebook March 31, 2014 Om du har samma volym av två olika ämnen så kan de väga helt olika. Det beror på ämnets densitet. 1. Materia 2. Ellära 3. Energi MATERIA Densitet = Hur tätt atomerna sitter i ett ämne Om du har samma volym av två olika ämnen så kan de väga helt olika. Det beror på ämnets densitet. Vattnets densitet

Läs mer

ATOMENS BYGGNAD. En atom består av : Kärna ( hela massan finns i kärnan) Positiva Protoner Neutrala Neutroner. Runt om Negativa Elektroner

ATOMENS BYGGNAD. En atom består av : Kärna ( hela massan finns i kärnan) Positiva Protoner Neutrala Neutroner. Runt om Negativa Elektroner periodiska systemet ATOMENS BYGGNAD En atom består av : Kärna ( hela massan finns i kärnan) Positiva Protoner Neutrala Neutroner Runt om Negativa Elektroner En Elektron har en negativt laddning. Och elektronerna

Läs mer

Uppgift: Bestäm det arbete W som åtgår att Iyfta kroppen på det sätt som beskrivits ovan och bestäm och så kroppens densitet ρ.

Uppgift: Bestäm det arbete W som åtgår att Iyfta kroppen på det sätt som beskrivits ovan och bestäm och så kroppens densitet ρ. Uppgift 1. I en 1-liters bägare fylld med 600 ml vatten sänker man ned en kropp i form av cylinder som är spetsad i ena änden. Den övre ytan på kroppen skall ligga precis i vattenytan. Sedan lyfter man

Läs mer

Atomnummer, masstal och massa. Niklas Dahrén

Atomnummer, masstal och massa. Niklas Dahrén Atomnummer, masstal och massa Niklas Dahrén Innehållet i denna undervisningsfilm: Atomnummer Masstal Isotoper Atommassa Molekylmassa Atomnummer och masstal ü Atomkärnans sammansä3ning kan beskrivas med

Läs mer

Lösningar till tentamen i kärnkemi ak

Lösningar till tentamen i kärnkemi ak Lösningar till tentamen i kärnkemi ak 1999.117 Del A 1. Det finns radioaktiva sönderfall som leder till utsändning av monoenergetisk joniserande strålning? Vad är detta för strålslag? (2p) Svar: Alfastrålning

Läs mer

Bergvärme. Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. X är värmen i berggrundens grundvatten. med hjälp av värmepump.

Bergvärme. Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. X är värmen i berggrundens grundvatten. med hjälp av värmepump. Bergvärme X är värmen i berggrundens grundvatten. Detta kan utnyttjas för uppvärmning med hjälp av värmepump. Biobränsle Bränslen som har organiskt ursprung och kommer från de växter som finns på vår jord

Läs mer

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801) Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801) Torsdag 1 november 2012, 8.00-13.00 Kursansvarig: Magnus Paulsson (magnus.paulsson@lnu.se, 0706-942987) Kom ihåg: Ny sida för varje problem. Skriv ditt namn och födelsedatum

Läs mer

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 13 Kärnfysik 2 den 4 maj Föreläsning 13.

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin Föreläsning 13 Kärnfysik 2 den 4 maj Föreläsning 13. Föreläsning 13 Sönderfallslagen Låt oss börja med ett tankeexperiment (som man med visst tålamod också kan utföra rent praktiskt). Säg att man kastar en tärning en gång. Innan man kastat tärningen kan

Läs mer

Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. Elektricitet

Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. Elektricitet Biobränsle Bränslen som har organiskt ursprung och kommer från de växter som finns på vår jord just nu. Exempelvis ved, rapsolja, biogas, men även från organiskt avfall. Biogas Gas, huvudsakligen metan,

Läs mer

Kemiskafferiet modul 3 kemiteori. Atomer och joner

Kemiskafferiet modul 3 kemiteori. Atomer och joner Atomer och joner Kan man se atomer? Idag har man instrument som gör att man faktiskt kan "se atomer" i ett elektronmikroskop. Med speciella metoder kan man se vilket mönster atomerna bildar i en kristall

Läs mer

Introduktion till strålningens växelverkan. Atomen och atomkärnan Radioaktivt sönderfall. Användande av strålning

Introduktion till strålningens växelverkan. Atomen och atomkärnan Radioaktivt sönderfall. Användande av strålning Introduktion till strålningens växelverkan. tomen och atomkärnan Radioaktivt sönderfall auger elektroner Röntgen strålning Radioaktiv strålning Michael Ljungberg/Medical Radiation Physics/Clinical Sciences

Läs mer

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 1

TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 1 TILLÄMPAD ATOMFYSIK Övningstenta 1 Skrivtid: 8 13 Hjälpmedel: Formelblad och räknedosa. Uppgifterna är inte ordnade efter svårighetsgrad. Börja varje ny uppgift på ett nytt blad och skriv bara på en sida.

Läs mer

Fysik 1 kapitel 6 och framåt, olika begrepp.

Fysik 1 kapitel 6 och framåt, olika begrepp. Fysik 1 kapitel 6 och framåt, olika begrepp. Pronpimol Pompom Khumkhong TE12C Laddningar som repellerar varandra Samma sorters laddningar stöter bort varandra detta innebär att de repellerar varandra.

Läs mer

Forelasning 13, Fysik B for D2. December 8, dar R 0 = 1:2fm. ( 1 fm = m) Vi har alltsa. ar konstant (R 3 = R 3 0A). 46.

Forelasning 13, Fysik B for D2. December 8, dar R 0 = 1:2fm. ( 1 fm = m) Vi har alltsa. ar konstant (R 3 = R 3 0A). 46. Forelasning 13, Fysik B for D2 Thomas Nilsson December 8, 1997 Subatomar fysik kallas allt som beror strukturer mindre an atomer, alltsa med en mer traditionell uppdelning, karn- och partikelfysik. 46

Läs mer

4.4. Radioaktivitet. dn dt = λn,

4.4. Radioaktivitet. dn dt = λn, 4.4. Radioaktivitet [Understanding Physics: 21.4-21.9] Som vi tidigare konstaterat, är de flesta nuklider radioaktiva. De sönderfaller genom att spontant sända ut en partikel och alstra en annan kärna,

Läs mer

Fysik del B2 för tekniskt basår / teknisk bastermin BFL 120/ BFL 111

Fysik del B2 för tekniskt basår / teknisk bastermin BFL 120/ BFL 111 Linköpings Universitet Institutionen för Fysik, Kemi och Biologi Avdelningen för Tillämpad Fysik Mike Andersson Lösningsförslag Tentamen Torsdagen den 5:e juni 2008, kl. 08:00 12:00 Fysik del B2 för tekniskt

Läs mer

Framtagen 2010 av: Sjukhusfysiker JonasSöderberg, Sjukhuset i Varberg Sjukhusfysiker Åke Cederblad, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg

Framtagen 2010 av: Sjukhusfysiker JonasSöderberg, Sjukhuset i Varberg Sjukhusfysiker Åke Cederblad, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg Första hjälpen vid RN-händelse Fakta om strålning och strålskydd Framtagen 2010 av: Sjukhusfysiker JonasSöderberg, Sjukhuset i Varberg Sjukhusfysiker Åke Cederblad, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborg

Läs mer

27,8 19,4 3,2 = = 1500 2,63 = 3945 N = + 1 2. = 27,8 3,2 1 2,63 3,2 = 75,49 m 2

27,8 19,4 3,2 = = 1500 2,63 = 3945 N = + 1 2. = 27,8 3,2 1 2,63 3,2 = 75,49 m 2 Lina Rogström linro@ifm.liu.se Lösningar till tentamen 150407, Fysik 1 för Basåret, BFL101 Del A A1. (2p) Eva kör en bil med massan 1500 kg med den konstanta hastigheten 100 km/h. Längre fram på vägen

Läs mer

ENKEL Kemi 2. Atomer och molekyler. Art nr 515. Atomer. Grundämnen. Atomens historia

ENKEL Kemi 2. Atomer och molekyler. Art nr 515. Atomer. Grundämnen. Atomens historia ENKEL Kemi 2 Atomer och molekyler atomkärna elektron Atomer Allting runt omkring oss är uppbyggt av atomer. En atom är otroligt liten. Den går inte att se för blotta ögat. Ett sandkorn rymmer ungefär hundra

Läs mer

Lösningsförslag. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 120 / BFL 111

Lösningsförslag. Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt basår / bastermin BFL 120 / BFL 111 Linköpings Universitet Institutionen för Fysik, Kemi, och Biologi Avdelningen för Tillämpad Fysik Mike Andersson Lösningsförslag Fredagen den 29:e maj 2009, kl 08:00 12:00 Fysik del B2 för tekniskt / naturvetenskapligt

Läs mer

Vi består alla av atomer

Vi består alla av atomer 0 Radioaktivitet Vad är en nukleon? Är det farligt att bli röntgad? Vad är joniserande strålning? ur fungerar en brandvarnare? Varifrån kommer energin i en kärnreaktor? Vi består alla av atomer undratals

Läs mer

tentaplugg.nu av studenter för studenter

tentaplugg.nu av studenter för studenter tentaplugg.nu av studenter för studenter Kurskod F0006T Kursnamn Fysik 3 Datum LP4 10-11 Material Laborationsrapport radioaktivitet Kursexaminator Betygsgränser Tentamenspoäng Övrig kommentar Sammanfattning

Läs mer

Alla svar till de extra uppgifterna

Alla svar till de extra uppgifterna Alla svar till de extra uppgifterna Fö 1 1.1 (a) 0 cm 1.4 (a) 50 s (b) 4 cm (b) 0,15 m (15 cm) (c) 0 cm 1.5 2 m/s (d) 0 cm 1.6 1.2 (a) A nedåt, B uppåt, C nedåt, D nedåt 1.7 2,7 m/s (b) 1.8 Våglängd: 2,0

Läs mer

Periodiska systemet Betygskriterier - Periodiska systemet För att få godkänt ska du... För att få väl godkänt ska du också kunna...

Periodiska systemet Betygskriterier - Periodiska systemet För att få godkänt ska du... För att få väl godkänt ska du också kunna... Periodiska systemet Betygskriterier - Periodiska systemet För att få godkänt ska du... Veta vad atomer är för något, rita upp en modell av en atom. Veta skillnaden mellan en atom och en jon. Känna till

Läs mer

samt energi. Centralt innehåll Ännu ett examinationstillfälle är laborationen om Excitering där ni också ska skriva en laborationsrapport.

samt energi. Centralt innehåll Ännu ett examinationstillfälle är laborationen om Excitering där ni också ska skriva en laborationsrapport. Lokal Pedagogisk Planering i Fysik Ansvarig lärare: Märta Nordlander Ämnesområde: Atom- och kärnfysik samt energi. mail: marta.nordlander@live.upplandsvasby.se Centralt innehåll Energins flöde från solen

Läs mer

LUNDS KOMMUN POLHEMSKOLAN

LUNDS KOMMUN POLHEMSKOLAN LUNDS KOMMUN POLHEMSKOLAN TEST I FYSIK FÖR FYSIKPROGRAMMET Namn: Skola: Kommun: Markera rätt alternativ på svarsblanketten (1p/uppgift) 1. Vilka två storheter måste man bestämma för att beräkna medelhastigheten?

Läs mer

Radon. Vad är radon? Hälsorisker 2012-11-07. Lilliehorn Konsult AB. Lilliehorn Konsult AB. Lilliehorn Konsult AB

Radon. Vad är radon? Hälsorisker 2012-11-07. Lilliehorn Konsult AB. Lilliehorn Konsult AB. Lilliehorn Konsult AB Radon 1 Vad är radon? Kommer från radium-226, radioaktivt grundämne Dess atomkärnor faller sönder utan yttre påverkan Ädelgasen radon bildas Radonet sönderfaller till radondöttrar, som består av radioaktiva

Läs mer

WALLENBERGS FYSIKPRIS

WALLENBERGS FYSIKPRIS WALLENBERGS FYSIKPRIS KVALIFICERINGSTÄVLING 6 januari 017 SVENSKA FYSIKERSAMFUNDET LÖSNINGSFÖRSLAG KVALTÄVLINGEN 017 1. Enligt diagrammet är accelerationen 9,8 m/s när hissen står still eller rör sig med

Läs mer

1. Elektromagnetisk strålning

1. Elektromagnetisk strålning 1. Elektromagnetisk strålning Kursens första del behandlar olika aspekter av den elektromagnetiska strålningen. James Clerk Maxwell formulerade lagarnas som beskriver strålningen år 1864. 1.1 Uppkomst

Läs mer

WALLENBERGS FYSIKPRIS

WALLENBERGS FYSIKPRIS WALLENBERGS FYSIKPRIS KVALIFICERINGSTÄVLING 23 januari 2014 SVENSKA FYSIKERSAMFUNDET LÖSNINGSFÖRSLAG 1. (a) När bilens fart är 50 km/h är rörelseenergin W k ( ) 2 1,5 10 3 50 3,6 2 J 145 10 3 J. Om verkningsgraden

Läs mer

Alla papper, även kladdpapper lämnas tillbaka.

Alla papper, även kladdpapper lämnas tillbaka. Maxpoäng 66 g 13 vg 28 varav 4 p av uppg. 18,19,20,21 mvg 40 varav 9 p av uppg. 18,19,20,21 Alla papper, även kladdpapper lämnas tillbaka. 1 (2p) En oladdad atom innehåller 121 neutroner och 80 elektroner.

Läs mer

Röntgenteknik. Vad är röntgenstrålning? - Joniserande strålning - Vad behövs för att få till denna bild? Vad behövs för att få till en röntgenbild?

Röntgenteknik. Vad är röntgenstrålning? - Joniserande strålning - Vad behövs för att få till denna bild? Vad behövs för att få till en röntgenbild? joniser ande part ikelst rålni definit ion Röntgenteknik Vad behövs för att få till denna bild? Danielle van Westen Neuroröntgen, USiL Vad behövs för att få till en röntgenbild? Röntgenstrålning ioniserande

Läs mer