Verschil tussen Positron-emissie en Electron Capture

Belangrijkste verschil - Positronemissie versus elektronenvangst

Er zijn bepaalde natuurlijk voorkomende isotopen die onstabiel zijn vanwege de onevenwichtige aantallen protonen en neutronen ze hebben in hun atoomkern. Daarom ondergaan deze isotopen, om stabiel te worden, een spontaan proces dat radioactief verval wordt genoemd. Radioactief verval zorgt ervoor dat een isotoop van een bepaald element wordt omgezet in een isotoop van een ander element. Er zijn verschillende vervalroutes zoals positronemissie, negatronemissie en elektronenvangst. Positronenemissie is de afgifte van een positron en een elektron-neutrino in het proces van radioactief verval. Elektronenvangst is een proces dat een elektronen neutrino afgeeft. Beide processen vinden plaats in proton-rijke kernen. Bij positronenemissie wordt een proton in de radioactieve kern omgezet in een neutron terwijl een positron wordt afgegeven; bij elektronenvangst absorbeert een protonenrijke kern van een neutraal atoom een inwendig omhullingselektron dat vervolgens een proton omzet in een neutron en een elektronneutrino uitstraalt. Dit is het belangrijkste verschil tussen positronemissie en elektronenvangst.

Key Areas Covered

1. Wat is Positron-emissie
- Definitie, Principe, Voorbeeld
2. Wat is Electron Capture
- Definitie, Principe, Voorbeeld
3. Wat zijn de overeenkomsten tussen positronemissie en elektronenvangst
- Overzicht van gemeenschappelijke functies
4. Wat is het verschil tussen Positron-emissie en Electron Capture
- Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: Atoom, Elektron, Elektron Neutrino, Nucleus, Neutron, Positron, Proton, Radioactief verval

Wat is Positron-emissie

Positronenemissie is een vorm van radioactief verval waarbij een proton in een radioactieve kern wordt omgezet in een neutron terwijl een positron en een elektron-neutrino worden vrijgemaakt. Dit staat ook bekend als bèta plus verval. Een positron is een subatomair deeltje met dezelfde massa als een elektron en een numeriek gelijke maar positieve lading. Het wordt ook beta- deeltje genoemd (β⁺ of e +). Een elektron-neutrino (Ve) is een subatomair deeltje dat geen netto elektrische lading heeft. De positronemissie vindt plaats in protonenrijke radioactieve kernen.

Figuur 1: Positronemissie in een diagram

Bij positron-emissie is het atoomnummer van de kern met 1 verlaagd. Het atoomnummer van een atoom is het totale aantal protonen dat in de kern aanwezig is. Maar in positron-emissie, een van deze protonen ondergaan een conversie. Het veroorzaakt de reductie van het atoomnummer. Het massagetal van het atoom blijft echter hetzelfde. Dit komt omdat het proton wordt omgezet in een neutron en het massagetal de som is van protonen en neutronen in het atoom. Het volgen van kernreacties is een voorbeeld van positronenemissie.

₆¹¹C → ₅¹¹B + e⁺ + Ve + energie

Dit is een isotoop van koolstof. Het is een radioactieve isotoop van koolstof. Het vervalt tot boron-11 via positronemissie. Boron-11 is een stabiele isotoop van boor.

Wat is Electron Capture

Elektronenvangst is een vorm van radioactief verval waarbij de kern van een atoom een inwendig omhulsel-elektron absorbeert en een proton omzet in een neutron dat een elektron-neutrino- en gammastraling vrijgeeft. Dit proces vindt plaats in proton-rijke kernen. Een inwendig omhulselektron is een elektron uit een binnenste energieniveau van het atoom (bijv. K omhulsel, L omhulsel). Tegelijkertijd veroorzaakt dit proces de afgifte van een elektron-neutrino. De nucleaire reactie voor het proces kan als volgt worden gegeven.

P + e^- → n + Ve + γ

Figuur 2: Electron Capture-principe

Elektronenvangst veroorzaakt de reductie van een atoomnummer met 1 omdat het atoomnummer het totale aantal protonen in een atoomkern is, en in dit proces ondergaat een proton een omzetting in een neutron. Het massagetal verandert echter niet. Aangezien de elektronenvangst resulteert in een verlies van een elektron in de elektronenschil, wordt het in evenwicht gehouden door het verlies van een proton (positieve lading), vandaar dat het atoom elektrisch neutraal blijft.

¹³N₇ + e^- → ¹³C₆ + Ve + γ

De bovenstaande reactie geeft de elektronenvangst van een stikstofisotoop. Het vormt een koolstof-13-atoom samen met een elektron-neutrino- en gammastraling. Carbon-13 is een natuurlijke, stabiele isotoop van koolstof.

Overeenkomsten tussen Positron-emissie en Electron Capture

Beide zijn vormen van radioactief verval.
Beide vormen vinden plaats in proton-rijk
Beide vormen elektronen neutrino vrijgeven.
Beide vormen veranderen het atoomnummer of massagetal van een atoom niet.

Verschil tussen Positron-emissie en Electron Capture

Definitie

Positronemissie: Positronenemissie is een vorm van radioactief verval waarbij een proton in een radioactieve kern wordt omgezet in een neutron terwijl een positron en een neutrino-elektron worden vrijgemaakt.

Electron Capture: Elektronenvangst is een vorm van radioactief verval waarbij de kern van een atoom een binnenschil-elektron absorbeert en een proton omzet in een neutron, waarbij een elektronen neutrino- en gammastraling vrijkomt.

Emissie

Positronemissie: Positron-emissie zendt een positron uit samen met een elektron-neutrino.

Electron Capture: Elektronenvangst zendt een elektron-neutrino- en gammastraling uit.

Beginsel

Positronemissie: Positronenemissie treedt op als een omzetting van een proton in een neutron, positron en een elektron-neutrino.

Electron Capture: Electron capture vindt plaats als een omzetting van een proton in een neutron en een elektronneutrino door het absorberen van een inwendig omhulsel.

Conclusie

Radioactief verval van een onstabiele isotoop van een bepaald element zet die isotoop om in een andere isotoop van een ander chemisch element. Er zijn verschillende vervalpaden. Positronemissie en elektronenvangst zijn twee van dergelijke routes. Het belangrijkste verschil tussen positronemissie en elektronenvangst is dat, in positronemissie, een proton in de radioactieve kern wordt omgezet in een neutron terwijl een positron wordt vrijgegeven, terwijl bij elektronenvangst een protonrijke kern van een neutraal atoom een binnenschaal absorbeert elektron dat vervolgens een proton omzet in een neutron dat een elektronen neutrino uitstraalt.

Referentie:

1. Helmenstine, Anne Marie. "Electron Capture Definition". ThoughtCo, 25 juni 2014, hier beschikbaar.
2. "Decay Pathways." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 10 juni 2017, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Beta-plus Decay" door Master-m1000 - Eigen werk gebaseerd op: Beta-minus Decay.svg door Inductiveload (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Electron capture" door Master-m1000 - en zelf gemaakt. Deze vectorafbeelding is gemaakt met Inkscape (Public Domain) via Commons Wikimedia

Wetenschap