Radioaktivität: Unterschied zwischen den Versionen

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Unter '''Radioaktivität''' versteht man den natürlichen Zerfall instabiler [[Isotope]] in für diese charakteristischen Zeiten, den sogenannten [[Halbwertszeit]]en.
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In der Folgezeit untersuchten Marie und Pierre Curie ein stärker strahlendes Uranerz, die Uranpechblende. Sie isolierten im Jahr 1898 daraus die Elemente [[Polonium]] und [[Radium]]. Von Marie Curie stammt auch die Bezeichnung „Radioaktivität“ für energiereiche Strahlung aus Atomen (lat. Radius: der Strahl).
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Der [[Energie]]umsatz beim radioaktiven Zerfall ist um vieles größer als bei [[Chemische Reaktion|chemischen Reaktion]]en.
  
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Unter '''Radioaktivität''' versteht man den natürlichen Zerfall instabiler [[Isotope]] in für diese charakteristischen Zeiten, den sogenannten [[Halbwertzeit]]en. Atome der Elemente ab der Ordnungszahl 84 sind instabil. Die Art der emittierten Strahlung bestimmt bei diesem Zerfallsvorgang die Folgeprodukte:
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Hierbei gilt: die  [[Massenzahl]] bleibt konstant, die [[Ordnungszahl]] erhöht sich um den Wert eins.
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'''Beispiel:''' Für radioaktive Experimente wird u. a. der α-Strahler [[Am]]-241 verwendet. Mit einer [[Halbwertszeit]] von 432,2 Jahren zerfällt Am-241 hierbei zu [[Np]]-237.
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| Beta-Strahlung besteht aus [[Elektron]]en, die durch Spaltung eines instabilen  [[Neutron]]s entstehen. Damit kann für das [[Isotop]] des Folgeproduktes sowohl die Massen- als auch die [[Ordnungszahl]] errechnet werden. Hierbei gilt: die  [[Massenzahl]] bleibt konstant, die [[Ordnungszahl]] erhöht sich um den Wert eins.
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So zerfällt der radioaktive Beta-Strahler [[Kohlenstoff]] C-14 in das stabile [[Isotop]] N-14 des Elementes [[Stickstoff]].  
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'''Beispiel:''' Der radioaktive Beta-Strahler [[Kohlenstoff]] C-14 zerfällt in das stabile [[Isotop]] N-14 des Elementes [[Stickstoff]].  
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| Gamma-Strahler:<br />Nach einem α- oder ß-Zerfall befindet sich der neu entstandene Atomkern häufig in einem angeregten, d. h. ernergiereichen Zustand. Wenn der Kern in einen stabilen Energiezustand übergeht, wird diese Energie als Gamma-Strahlung abgegeben.
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'''Beispiel:''' Bestrahlung von Krebszellen mit [[Kobalt|Co]]-60.
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Der [[Strahlungsmessgerät|„Inspector USB“ (Bild)]] ist ein [[Messgerät]] zum Nachweis [[Radioaktivität|radioaktiver Strahlung]] mittels Geiger-Müller-Zählrohr. Die universelle Auslegung erlaubt Schülern die Messung von Alpha-, Beta-, Gamma- und [[Röntgenstrahlung]].
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* Altersbestimmung durch die [[Radiocarbonmethode]]
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Entdeckt wurden die unsichtbaren, energiereichen Strahlen 1896 von Henri Becquerel. Er untersuchte Uranverbindungen auf einen Zusammenhang zwischen [[Fluoreszenz]] und Röntgenstrahlung. Dabei entdeckte er, dass [[Uran]] eine unsichtbare energiereiche Strahlung aussendet.
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* Ernährung: [[Isotopenanalyse]]
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* Stromerzeugung: [[Kernenergie]]
  
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In der Folgezeit untersuchten Marie und Pierre Curie ein stärker strahlendes Uranerz, die Uranpechblende. Sie isolierten im Jahr 1898 daraus die Elemente [[Polonium]] und [[Radium]]. Sie stellten auch zum ersten Mal klar, dass Radioaktivität kein chemischer Vorgang ist, sondern dass hierbei der Atomkern seinen Charakter ändert. Von Marie Curie stammt auch die Bezeichnung „Radioaktivität“ für energiereiche Strahlung aus Atomen (lat. Radius: der Strahl).
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== Übungen ==
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Der Energieumsatz beim radioaktiven Zerfall ist um vieles größer als bei chemischen Reaktionen.
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Vervollständige folgenden Lückentext zum Thema „Radioaktivität“:
 
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Unter Radioaktivität versteht man den - (1) - instabiler Isotope in für diese charakteristischen Zeiten, den sogenannten - (2) - .
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Unter Radioaktivität versteht man den natürlichen - (1) - instabiler Isotope in für diese charakteristischen Zeiten, den sogenannten - (2) - .
  
 
Die Art der emittierten Strahlung bestimmt bei diesem Zerfallsvorgang die Folgeprodukte:
 
Die Art der emittierten Strahlung bestimmt bei diesem Zerfallsvorgang die Folgeprodukte:
 
* Ein Alpha-Strahler emittiert Heliumkerne, somit vermindert sich für das Folgeprodukt die Massenzahl um den Wert - (3) -, die Ordnungszahl um - (4) -.
 
* Ein Alpha-Strahler emittiert Heliumkerne, somit vermindert sich für das Folgeprodukt die Massenzahl um den Wert - (3) -, die Ordnungszahl um - (4) -.
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* Beta-Strahlung hingegen besteht aus - (5) - , die durch Spaltung eines instabilen - (6) -entstehen. Damit kann für das Isotop des Folgeproduktes sowohl die Massen- als auch die Ordnungszahl errechnet werden.<br>Hierbei gilt: die - (7) - bleibt konstant, die - (8) - erhöht sich um den Wert - (9) -.<br>So zerfällt der radioaktive Beta-Strahler Kohlenstoff  C-14 in das stabile Isotop - (10) - des Elementes  - (11) -.
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* Beta-Strahlung hingegen besteht aus - (5) - , die durch Spaltung eines instabilen - (6) - entstehen. Damit kann für das Isotop des Folgeproduktes sowohl die Massen- als auch die Ordnungszahl errechnet werden.<br>Hierbei gilt: die - (7) - bleibt konstant, die - (8) - erhöht sich um den Wert - (9) -.<br>So zerfällt der radioaktive Beta-Strahler Kohlenstoff  C-14 in das stabile Isotop - (10) - des Elementes  - (11) -.
  
 
* '''[[Radioaktivität: Antworten|Lösung]]'''
 
* '''[[Radioaktivität: Antworten|Lösung]]'''
  
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== Quiz ==
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=== Arbeitsblatt ===
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[[Radioaktivität: Quiz zu Radioaktivität und Kernenergie|Quiz]]
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[[Media:Radioaktivität.pdf|Arbeitsblatt]]
  
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[[Radioaktivität: Lösung zum Quiz]]
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* [[Radioaktivität: Quiz zu Radioaktivität und Kernenergie|Quiz]]
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* [[Radioaktivität: Lösung zum Quiz]]
  
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* Selbstlernprogramme zur Radioaktivität mit Übungsaufgaben und Lösungen bei der [http://www.educeth.ch/physik/leitprog/radio/docs/radio.pdf ETH Zürich] und auf [http://www.kernfragen.de/jugendportal/index.php www.kernfragen.de]
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* http://www.akgym.asn-graz.ac.at/radioaktivitaet/index.htm
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* Selbstlernprogramme zur Radioaktivität mit Übungsaufgaben und Lösungen auf [http://www.kernfragen.de www.kernfragen.de]
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* Strahlungsarten im Detail [http://www.zw-jena.de/energie/kernstrahlung.html bei der Zukunftswerkstatt Jena], [http://www.kernfragen.de/jugendportal/physik/03/phy_03_01.php?detail=/jugendportal/physik/03/phy_03_01A.php Kernfragen.de] und bei [http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph09_g8/grundwissen/09strahlung/strahlung.htm LEIFI]
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* Strahlungsarten im Detail [http://www.zw-jena.de/energie/kernstrahlung.html bei der Zukunftswerkstatt Jena]
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* [http://www.geowiss.uni-hamburg.de/i-boden/lvradiop/fra_int.htm Inst. für Bodenkunde Uni Hmb.]
 
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* [http://www.akgym.asn-graz.ac.at/radioaktivitaet/index.htm Projekt zur Radioaktivität]
 
 
* [[Media:Kernchemie.pdf|Grundlagen der Kernchemie von Werner Schötschel]]
 
* [[Media:Kernchemie.pdf|Grundlagen der Kernchemie von Werner Schötschel]]
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* [http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph09_g8/materialseiten/08rad_strahl.htm Radioaktive Strahlung]. Sehr ergiebige Materialseite mit Aufgaben, Versuchen u. Ausblicken im Physik-Web 9. Klasse des Rupprecht-Gymnasiums (LEIFI). Entsprechendes zum Thema [http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph09_g8/materialseiten/09kernumwandlung.htm Kernumwandlung].
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* Interessante Informationen über [http://abi-physik.de/buch/kernphysik/alphastrahlung/ Alpha]-, [http://abi-physik.de/buch/kernphysik/betastrahlung/ Beta]- und [http://abi-physik.de/buch/kernphysik/gammastrahlung/ Gammastrahlung].
  
 
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Aktuelle Version vom 11. August 2024, 16:04 Uhr

Radioaktivität
vernetzte Artikel
Kernenergie Isotope
Ablenkung Strahlung.jpg

Unter Radioaktivität versteht man den natürlichen Zerfall instabiler Isotope in für diese charakteristischen Zeiten, den sogenannten Halbwertszeiten. Alle Isotope ab der Ordnungszahl 84 sind instabil.

Marie & Pierre Curie
Bild: Anja Lindemann

Geschichte

Entdeckt wurden die unsichtbaren, energiereichen Strahlen 1896 von Henri Becquerel. Er untersuchte Uranverbindungen auf einen Zusammenhang zwischen Fluoreszenz und Röntgenstrahlung. Dabei entdeckte er, dass Uran eine unsichtbare energiereiche Strahlung aussendet.

In der Folgezeit untersuchten Marie und Pierre Curie ein stärker strahlendes Uranerz, die Uranpechblende. Sie isolierten im Jahr 1898 daraus die Elemente Polonium und Radium. Von Marie Curie stammt auch die Bezeichnung „Radioaktivität“ für energiereiche Strahlung aus Atomen (lat. Radius: der Strahl). Der Energieumsatz beim radioaktiven Zerfall ist um vieles größer als bei chemischen Reaktionen.

Strahlungsarten

Die Art der emittierten Strahlung bestimmt bei diesem Zerfallsvorgang die Folgeprodukte:

Alpha-Strahlung

Beta-Strahlung

Gamma-Strahlung


Alphaentstehung.jpg

Der α-Strahler Ra-226 zerfällt zu Rn-226.
 
Beta-entstehung.jpg

Der ß-Strahler Cs-137 zerfällt zu Ba-137.
 
Gammaentstehung.jpg

Ein angeregter (metastabiler) Bariumkern sendet Gamma-Strahlung aus.
 
Ein Alpha-Strahler emittiert Heliumkerne (Alphateilchen), somit vermindert sich für das Folgeprodukt die Massenzahl um den Wert vier, die Ordnungszahl um zwei.

Beispiel: Für radioaktive Experimente wird u. a. der α-Strahler Am-241 verwendet. Mit einer Halbwertszeit von 432,2 Jahren zerfällt Am-241 hierbei zu Np-237.

Beta-Strahlung besteht aus Elektronen, die durch Spaltung eines instabilen Neutrons entstehen. Damit kann für das Isotop des Folgeproduktes sowohl die Massen- als auch die Ordnungszahl errechnet werden. Hierbei gilt: die Massenzahl bleibt konstant, die Ordnungszahl erhöht sich um den Wert eins.

Beispiel: Der radioaktive Beta-Strahler Kohlenstoff C-14 zerfällt in das stabile Isotop N-14 des Elementes Stickstoff.

Gamma-Strahler:
Nach einem α- oder ß-Zerfall befindet sich der neu entstandene Atomkern häufig in einem angeregten, d. h. ernergiereichen Zustand. Wenn der Kern in einen stabilen Energiezustand übergeht, wird diese Energie als Gamma-Strahlung abgegeben.

Beispiel: Bestrahlung von Krebszellen mit Co-60.

Strahlungsmessung

Strahlungsmesser.png

Der „Inspector USB“ (Bild) ist ein Messgerät zum Nachweis radioaktiver Strahlung mittels Geiger-Müller-Zählrohr. Die universelle Auslegung erlaubt Schülern die Messung von Alpha-, Beta-, Gamma- und Röntgenstrahlung.

Uran-Radium-Zerfallsreihe

Alle Uranisotope sind radioaktiv und daher instabil. Ihr natürliches Vorkommen ergibt sich aufgrund der radioaktiven Zerfallsreihen. Bei der Uran-Radium-Zerfallsreihe werden Alpha- und Betastrahlen emmitiert, keine Gammastrahlen.

Uran radium zr.gif

Anwendungsbeispiele

Übungen

Lückentext

Vervollständige folgenden Lückentext zum Thema „Radioaktivität“:

Unter Radioaktivität versteht man den natürlichen - (1) - instabiler Isotope in für diese charakteristischen Zeiten, den sogenannten - (2) - .

Die Art der emittierten Strahlung bestimmt bei diesem Zerfallsvorgang die Folgeprodukte:

  • Ein Alpha-Strahler emittiert Heliumkerne, somit vermindert sich für das Folgeprodukt die Massenzahl um den Wert - (3) -, die Ordnungszahl um - (4) -.
  • Beta-Strahlung hingegen besteht aus - (5) - , die durch Spaltung eines instabilen - (6) - entstehen. Damit kann für das Isotop des Folgeproduktes sowohl die Massen- als auch die Ordnungszahl errechnet werden.
    Hierbei gilt: die - (7) - bleibt konstant, die - (8) - erhöht sich um den Wert - (9) -.
    So zerfällt der radioaktive Beta-Strahler Kohlenstoff C-14 in das stabile Isotop - (10) - des Elementes - (11) -.

Arbeitsblatt

Arbeitsblatt

Quiz

Im Chemiebuch ...
findest Du weitere Informationen
zum Thema Radioaktivität:
Chemie FOS-T

auf Seite
-

Chemie heute

auf Seite
20

Elemente Chemie

auf Seite
356

Weblinks


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