Ph9 Radioaktive Strahlung

Merke: Radioaktive Strahlung entsteht, wenn radioaktive Elemente wie Uran, Radium, Cäsium, Kalium, Polonium zerfallen. Es gibt drei Arten radioaktiver Strahlung: $\alpha$ - Strahlung (zweifach positiv geladene Heliumkerne) $\beta$ - Strahlung (negativ geladene Elektronen) $\gamma$ - Strahlung (hochenergetische elektromagnetische Strahlung)

Nachweisgeräte

Radioaktive Strahlung kann man in einer Nebelkammer sichtbar machen.

Merke: Radioaktive Strahlung kann Materie ionisieren. Beim Durchgang durch Gewebe schädigt radioaktive Strahlung durch die Ionisierung von Molekülen auch Gewebezellen, die dann ihre Funktionsfähigkeit verlieren oder mutieren. Daher ist α-, β- und γ-Strahlung sehr gefährlich für alle lebenden Organismen.

Radioaktive Strahlung kann man mit einer Ionisationskammer oder einem Geiger-Müller-Zählrohr nachweisen.

Merke: Radioaktive Strahlung entsteht im Atomkern, wenn der Atomkern zerfällt oder durch Energieabgabe seinen Zustand ändert.

α-Zerfall

α-Strahlung

α-Strahlung entsteht beim Zerfall eines Atomkerns. Dabei sendet der Atomkern einen zweifach positiv geladenen Heliumkern (α-Teilchen) bestehend aus zwei Protonen und zwei Neutronen aus. Der Atomkern verliert dabei zwei Protonen und zwei Neutronen und es ergibt sich ein neues Atom. Die Massenzahl des Atoms verringert sich um 4, die Ordnungszahl um 2. ${}^{A}_{Z} \mathrm {X} \to {}^{A-4}_{Z-2} \mathrm {Y} + {}^{4}_{2} \mathrm {He} + \Delta E$. Beispiel: Radium zerfällt unter Aussendung eines α-Teilchens in Radon. ${}^{224}_{\ 88} \mathrm {Ra} \to {}^{220}_{\ 86} \mathrm {Rn} + {}^{4}_{2} \mathrm {He} + 5,8 \mathrm{MeV}$. Das Alphateilchen verlässt den Kern mit einer Austrittsgeschwindigkeit zwischen etwa 15000 km/s, dies entspricht einer kinetischen Energie von einigen MeV.

β-Zerfall

β-Strahlung

β-Strahlung entsteht beim Zerfall eines Atomkerns. Dabei sendet der Atomkern ein sehr schnelles Elektron (β-Teilchen) aus. Im Atomkern sind normalerweise keine Elektronen, also muss das Elektron erst entstehen. Dies geschieht, indem sich ein Neutron in ein Proton umwandelt und dabei (wegen der Ladungserhaltung) ein Elektron aussendet. $^1_0n \to ^1_1p + e^- + \overline \nu$ Der Atomkern wandelt sich in einen neuen Atomkern um, der dieselbe Massenzahl, aber eine um 1 größere Ordnungszahl hat. ${}^{A}_{Z} \mathrm {X} \to {}^{A}_{Z+1} \mathrm {Y} + e^- + \nu + \Delta E$. Beispiel: Blei zerfällt unter Aussendung eines β-Teilchens in Wismut. ${}^{214}_{\ 82} \mathrm {Pb} \to {}^{214}_{\ 83} \mathrm {Bi} + e^- + \nu + 1,0 \mathrm{MeV}$.

γ-Zerfall

γ-Strahlung

γ-Strahlung entsteht, wenn ein angeregter Atomkern in seinen Grundzustand zurückkehrt. Dabei gibt er die frei werdende Energie als elektromagnetische Strahlung (γ-Teilchen) ab. Der Atomkern zerfällt dabei nicht, die Massenzahl und die Ordnungszahl bleibt gleich. ${}^{A}_{Z} \mathrm {X^*} \to {}^{A}_{Z} \mathrm {X} + \gamma$. Beispiel: Ein angeregter Poloniumkern geht unter Aussendung eines γ-Teilchens in seinen Grundzustand über. ${}^{218}_{\ 84} \mathrm {Po^*} \to {}^{218}_{\ 84} \mathrm {Po} + \gamma$.