In deze samenvatting staat de stof uit het boek fysica voor beeldvorming en radiotherapie. Dankzij deze samenvatting heb ik aanvullende kennis gekregen op de colleges. Wel raad ik aan om toch nog te kijken voor de formules, deze ontbreken hier helaas
Samenvatting SD
Inleiding
Materie is de verzamelnaam van alle materialen en stoffen en komt voornamelijk in 3 fasen voor:
- Bij een lage temperatuur vormen ze een vaste stof
- Bij wat hogere temperatuur een vloeistof
- Bij een nog hogere temperatuur een gas
Bij de overgang van de ene naar een andere fase worden de chemische bindingen in de moleculen van
de stof niet veranderd. De overgang van vloeistof naar vaste stof noemt men stollen, die van vloeistof
naar gas verdampen. Andersom wordt de overgang van gas naar vloeistof condenseren genoemd en
die van een vaste stof naar een vloeistof noemt men smelten.
Volgens het model van Rutherford kan het atoom vergeleken worden met een zonnestelsel. Om de
kern van het atoom cirkelen zeer kleine deeltjes met een negatieve lading (elektronen). Atomen
bestaan voornamelijk uit lege ruimten en hun positieve lading en bijna de gehele massa
geconcentreerd zijn in de kern. Het volume van de kern is zeer klein ten opzichte van het totale
volume van het atoom.
Het kleinste deeltje van een stof die geen element is, heet een molecuul. Voor elke gegeven stof
bestaan moleculen uit een specifieke combinatie van atomen die door sterke krachten aan elkaar
gebonden zijn.
Watermoleculen
Structuur van het atoom
In een eenvoudige voorstelling is een atoom opgebouwd uit drie bouwstenen: protonen, neutronen en
elektronen. Dit worden elementaire deeltjes genoemd. Protonen en neutronen noemt men ook wel
nucleonen.
Elke atoomkern (nuclide) is positief geladen. Deze lading van de kern wordt veroorzaakt door de
aanwezigheid van de protonen. Een neutron is niet geladen en heeft een massa die gelijk is aan die van
het proton. Het aantal protonen in de kern wordt het atoomnummer genoemd (Z). Het aantal neutronen
wordt het neutronengetal genoemd en de som van protonen en neutronen heet het massagetal (A).
De elektronen bewegen rond de kern. De negatieve elektronen worden in hun baan gehouden door de
aantrekkingskracht van de positief geladen atoomkern.
1
,Als een atoom elektrisch neutraal is, dan heeft het evenveel elektronen als protonen. Indien er een
elektron teveel of te weinig is, spreken we van een ion. Dit vertoont andere chemische eigenschappen.
Elektronen kunnen in een andere baan terechtkomen door energie op te nemen of af te geven. De vast
bepaalde banen waarin de elektronen zich bewegen zijn op systematische wijze gegroepeerd. Dit heet
een elektronenschil. Per schil is er een beperkt aantal elektronenbanen. Het aantal elektronenbanen per
schil komt overeen met het kwadraat van het rangnummer van de schil. Het aantal elektronen per schil
is: 2 ∙n 2
Elke baan heeft een bepaald energieniveau ten opzichte van de kern. Hoe verder de kern, hoe hoger het
energieniveau. Maar de elektronen beïnvloeden ook elkaar omdat zij geladen deeltjes zijn.
Elk elektron wordt aangetrokken door de kern. Het kost energie om een elektron uit een atoom te
verwijderen (bindingsenergie). De elektronen in de K-schil hebben een grotere bindingsenergie dan
die uit bv de M-schil. DE afname van de bindingsenergie in de meer naar buiten gelegen schillen
wordt veroorzaakt door verminderde invloed van de atoomkern wegens grotere afstand en de toename
van de invloed van de andere elektronen. Voorts is de bindingsenergie afhankelijk van het atoom:
atomen met een lager atoomnummer hebben kleinere bindingsenergieën dan atomen met een hoger
atoomnummer.
Door absorptie van straling kan een elektron in een verder weg gelegen baan terechtkomen, het atoom
is in een toestand van verhoogde potentiële energie. Daardoor is een gat ontstaan in een meer naar
binnen gelegen baan. We spreken van een aangeslagen atoom en het proces heet: aanslag of excitatie.
Wanneer er meer straling door een elektron wordt geabsorbeerd, kan het elektron uit een neutraal
atoom worden verwijderd. De gezamenlijke negatieve lading van de overgebleven elektronen is dan
kleiner dan de positieve lading van de kern. Zo’n positief gelladen atoom heet een positief ion. Het
verwijderde elektron kan zich gaan hechten aan een ander atoom. Als deze neutraal was, krijgt het nu
een negatieve lading. Dit heet een negatief ion. Een ionisatie is de overgang van een neutrale toestand
naar een geladen toestand.
Protonen zijn positief geladen, met als gevolg dat de protonen in de kern elkaar afstoten. De protonen
en neutronen vormen toch een geheel in de kern door de aanwezigheid van aantrekkende
kernkrachten. Aangezien de neutronen in de kern elektrisch neutraal zijn, kunnen we de neutronen
beschouwen als de lijmstof binnen de atoomkern. Bij de meeste atoomkernen is er een evenwicht
2
,tussen de aantallen verschillende deeltjes in de kern. Dergelijke atoomkernen zijn stabiel. Er zijn
teveel protonen in vergelijking met het aantal neutronen, of andersom, of teveel van beiden. Deze
atoomkern is onstabiel of radioactief.
Isobaren
Isobaren zijn atoomsoorten met hetzelfde aantal kerndeeltjes, maar met verschillende aantallen
protonen en neutronen. Doordat de aantallen protonen verschillend zijn, heeft men in die gevallen met
atoomsoorten van verschillende elementen te maken en dus met verschillende eigenschappen.
Isotonen
Isotonen zijn nucliden met hetzelfde aantal neutronen maar een verschillend aantal protonen. Omdat
het aantal protonen verschillend is, betreft het hier ook verschillende elementen.
Isomeren
Wanneer een kern zich in aangeslagen toestand bevindt, is zijn energie hoger dan in de rusttoestand.
Wanneer een kern gedurende langere tijd in een aangeslagen toestand kan blijven, heet zo’n kern een
isomeer.
Structuur van de materie
Alle atomen streven naar een stabiele toestand; zij proberen de buitenste elektronenschil vol te krijgen
door elektronen op de nemen of af te staan. Hoe ze dit doen, hangt voornamelijk af van hun aantal
valentie-elektronen en van de naburige atomen.
Ee elektrovalente binding (ionverbindig) ontstaat wanneer de atomen ionen worden, door elektronen
op te nemen of af te staan. De elektrische krachten tussen de positieve en negatieve ionen vormen een
sterke binding tussen deze ionen.
Een binding die gevormd wordt door een bindend elektronenpaar, wordt een covalente binding
genoemd. Deze is zeer sterk en slechts te verbreken door verhitting of chemische reagentia. Covalente
verbindingen ontstaan wanneer de atomen en elektronen onderling verdelen.
Metalen hebben met elkaar gemeen dat in hun atomen in de buitenste schil slechts één, twee of drie
elektronen bewegen die zwak aan de kern zijn gebonden. De atomen in een stukje metaal zijn volgens
een bepaald patroon gerangschikt en zitten dicht op elkaar. De buitenelektronen die het raakpunt
3
, passeren, kunnen op dat punt overspringen van het ene atoom naar het andere. Deze vrije elektronen
zijn verantwoordelijk voor het elektrisch geleidend vermogen van de meeste metalen.
In een alleenstaand atoom heeft elk elektron een zeker energieniveau. Afhankelijk hiervan bevindt het
elektron zich op een bepaald energieniveau en op een bepaalde afstand van de atoomkern. In een vaste
stof gaat een groot deel van deze energieniveaus zeer dicht bij elkaar liggen en gaan deze over in één
energieband. Tussen de energiebanden zitten verboden zones, dat zijn banen rond een atoom die
overeenkomen met energieniveaus die elektronen normaal gesproken nooit aannemen. De elektronen
in de hoogste energieniveaus die toch nog aan de atoomkern gebonden zijn, noemt men de
valentieband. Het laagste niet-bezette energieniveau noemt met de geleidingsband. Als er een elektron
aan een atoom wordt toegevoegd, komt het in de geleidingsband. Doordat deze te ver van de
atoomkern afliggen, kunnen ze het atoom makkelijk weer verlaten om zo een rol te gaan spelen bij
geleiding.
Een elektron kan door invloeden van buitenaf losraken van een atoomkern en vrij door de materie
bewegen. Dit elektron wordt een geleidingselektron of vrij elektron genoemd. Deze kunnen bewegen
in de materie. Het zijn deze elektronen die als ladingsdrager verantwoordelijk zijn voor de geleiding
van elektrische stroom.
In vaste stoffen vloeien de energieniveaus van de afzonderlijke atomen samen tot brede
energiebanden. In rust zitten alle elektronen in de valentieband. Als er een stroom door een materiaal
heen loopt, springen de ladingsdragers van het ene naar het andere atoom. Ze doen dat in de
4
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper vera2000. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €4,49. Je zit daarna nergens aan vast.
