Deeltjesmodel met lego

Dr. Ben Still heeft met het boek “Particle Physics, brick by brick” er voor gezorgd dat mijn hele kamer weer vol ligt met lego blokjes. Hij heeft het deeltjesmodel en allerlei reacties vorm gegeven met lego. Quarks in 3 kleuren, neutrino’s, elektronen, fotonen, …. Alles. Denk dat hier ook wel leerling setjes van gemaakt kunnen worden. Dan hebben de scheikundige de snatoms (https://snatoms.com/) en hebben de Natuurkundigen de lego set.

neutron verval

Neutron (1 up, 2 down quarks) wordt proton (2 up, 1 down quarks) met elektron (wit) en anti elektron neutrino (zwart klein).

Leerlingen lastig vallen met vervalreeksen

Instabiele elementen kunnen door het uitzenden van radioactieve straling vervallen naar een ander element. Dit element kan dan stabiel of instabiel zijn, waardoor het verval stopt of toch nog even doorgaat. Met leerlingen kijken we vaak naar vervalreacties, maar minder vaak naar vervalreeksen. Een vervalreeks is een serie vervalreacties die pas stopt als er een stabiel element ontstaat.

In examens worden vervalreeksen nooit gevraagd. Ik denk omdat het best tijdrovend is en er vaak ook wel iets fout gaat. Dus waarom wil ik leerlingen dan toch lastig vallen met vervalreeksen?

Leerlingen kijken best tevreden als er wat wordt uitgelegd over straling. Alfa-verval als een Helium kern uit de kern wordt weggeschoten. En elektronen of positronen die wegschieten bij bèta verval. Maar echt doorgronden doen ze het toch vaak niet. En dus moet je dat veel oefenen en een vervalreeks uitschrijven is eigenlijk gewoon een heleboel vervalreacties noteren.

Dit jaar ben ik (5V) begonnen met de Neptunium reeks:

Atoomnummer Elementnaam Massa-getal Halfwaardetijd Verval
93          Neptunium   237          2,14x106 jaar   α , γ

Ze noteren de volgende regel in de lijst met behulp van wat ze in hun Binas kunnen vinden. Leerlingen zien na verloop van tijd wat een verval doet met het atoomnummer en het massagetal.

Dit is een boeiende reeks die ook ruimte geeft om allerlei zaken te bespreken:

  • sommige elementen hebben zowel alfa, als bèta, als K-vangst, als gamma verval, en wat betekent dat dan precies? Hoe komt het dat je soms alle mogelijkheden uitloopt, en soms kiest voor één mogelijkheid?
  • sommige elementen bestaan niet (volgens de leerlingen) omdat ze niet in de Binas staan. Hier kan je duidelijk maken dat er maar een paar isotopen genoemd zijn in de Binas en dat er veel meer bestaan. Ra-225 laten ik vervolgens vervallen onder het uitzenden van bèta-min straling.
  • in de isotopenkaart (Binas 25B) is elk element weergegeven als een “pixel” met één kleur en dat kan niet het hele verhaal zijn.

Uiteindelijk komen de leerlingen in hun eigen tempo wel uit op Bi-209. Nu geeft een tabel vorm van een verval reeks niet heel veel inzicht in wat er gebeurt maar gelukkig zijn er vele andere manieren om een vervalreeks op te schrijven (bestand met voorbeelden kan je hieronder ophalen). Verspreid over de lessen laat ik leerlingen op verschillende manieren ook de Thorium reeks, de Uranium reeks en de Actinium reeks uitzoeken.

Downloads: