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 17000 km/s, dies entspricht der kinetischen Energie 5,8 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. ${}^{214}_{\ 82} \mathrm {Pb} \to {}^{214}_{\ 83} \mathrm {Bi} + e^- + \nu + 1,0 \mathrm{MeV}$.

$\gamma$-Zerfall

$\gamma$-Strahlung

$\gamma$-Strahlung entsteht, wenn ein angeregter Atomkern in seinen Grundzustand zurückkehrt. Dabei gibt er die frei werdende Energie als elektromagnetische Strahlung ($\gamma$-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 $\gamma$-Teilchens in seinen Grundzustand über. ${}^{218}_{\ 84} \mathrm {Po^*} \to {}^{218}_{\ 84} \mathrm {Po} + \gamma$.

Nuklidkarte

Einen Überblick über die Strahlenarten findest du auf dieser Seite von Leifiphysik .

Eine Nuklidkarte ist eine graphische Darstellung aller Nuklide.

Merke Ein Nuklid ist ein spezielles Atom $^A_Z Symbol$, welches durch seine Massenzahl (Summe aus Neutronen und Protonen) A und seine Ordnungszahl (Kernladungszahl, Protonenzahl) Z eindeutig bestimmt ist. Nuklide mit gleicher Protonenzahl gehören zum selben chemischen Element und heißen Isotope.

Ein Nuklid ist durch die Anzahlen seiner Protonen und Neutronen bestimmt. In der Nuklidkarte wird dies als zweidimensionale Darstellung veranschaulicht.

In einer Zeile stehen alle Isotope eines Elements. Durch die Farbe des Feldes sieht man, ob ein Isotop stabil oder instabil ist und welche Zerfallsart es hat.

Auf den Seiten von Leifiphysik.de sieht man wie eine Nuklidkarte entsteht und wie man auf ihr den neuen Kern findet .
Auf der Seite von Wikipedia findet man eine vollständige Nuklidkarte .

Aufgaben

  Aufgabe 1

Bearbeite die Aufgaben zu radioaktive Strahlung in einem Magnetfeld:
a) Aufgabe 1
b) Aufgabe 2 .

  Aufgabe 2

Mache das Quiz zur radioaktiven Strahlung .