Kann ein Stoff GANZ zerfallen?
So richtig vollständig? Irgendwie verwirrt mich das...ich denke immer: Nein, natürlich nicht, wenn man immer die Hälfte von etwas nimmt, kommt nie 0 heraus...Aber man nimmt ja nur bei der Halbwertszeit die Hälfte und nicht immer einfach so beim Zerfall, oder?
Zum Beispiel Thorium .. oder besser Ra: Können diese Stoffe vollständig zerfallen?
10 Antworten
Was heißt "ganz zerfallen"? Mit jeder Halbwertszeit zerfällt die Hälfte der Atome bzw. es entstehen andere Atomkerne daraus. Irgendwann ist nur noch eines da, wenn das auch zerfallen ist, sind alle zerfallen. Natürlich ist die Masse dann nicht weg, es sind eben andere Kerne draus geworden, die entweder stabil sind oder ihrerseits zerfallen. Zerfallen heißt na nicht, dass sie dann spurlos verschwunden sind ...
Nein. Wenn ein radioaktiver Stoff A "zerfällt", dann wandelt er sich in einen anderen Stoff B um, wobei radioaktive Partikel C entstehen, die durch die Gegend sausen: A --> B + C. Möglicherweise sind die neuen Stoffe ebenfalls radioaktiv, so dass das Ganze dort weiter geht, bis ein stabiler Stoff B herauskommt (Blei). Die Halbwertszeit bezieht sich also auf die ANZAHL der Teilchen, aus denen eine Stoffportion besteht. Diese Portionen enthalten meistens recht viele radioaktive Teilchen z.B. 10^23 Stück, also eine 1 mit 23 Nullen dahinter. Erst wenn man nur noch ganz wenige Teilchen hat, dann wird es schwierig zu sagen, wann ein Teilchen zerfällt. Dies ist nämlich ein zufälliger Vorgang. Man kann es mit Münzen nachspielen. Wirf ein paar Münzen und wenn sie Zahl zeigen, dann sortiere sie aus (zerfallen). Die anderen werden wieder geworfen, wobei sich der Vorgang wiederholt. Wenn du viele Münzen hast, dann ergibt sich bei jedem Wurf etwa die Hälfte als zerfallen. Nur wenn es ganz wenig sind, dann kann es möglicherweise länger gehen, bis die letzte Münze "zerfallen" ist. Kurz, es verschwindet nicht wirklich, sondern wandelt sich um.
Wenn Du die Stoffmenge ständig halbierst, kommst Du mathematisch natürlich nie auf Null. Praktisch landest Du aber bei einem einzigen Atom. Und wenn das zerfallen ist, ist Ende. Wenn die Zahl der Atome bekannt ist, lässt sich die gesamte Zerfallszeit in Jahren berechnen als Produkt aus dem Logarithmus dualis der Atomanzahl und der Halbwertszeit.
Das Zerfallsgesetz beschreibt, vereinfacht gesagt, wie viele Atomkerne nach einer bestimmten Zeit noch übrig sind von einer vorgegebenen Anzahl von Atomkernen zu Beginn des Beobachtungszeitraumes (Die HWZ lässt sich daraus ableiten). Da ist ohne Ausgangsgröße das Ergebnis immer gleich null.
Vergleich: Unter definierten Versuchsbedingungen strahlt ein "heißer" Körper seine Wärme an die Umgebung ab, mit asymtotischen Verlauf. Mit zunehmender Zeit wird die Wärmeabstrahlung schwächer. Bei infinitesimaler Betrachtung erreicht der Körper nie seine Umgebungstemperatur, weil ja immer noch eine kleine Temperaturdifferenz übrig bleibt, da man irgendwo praktisch vernachlässigt. Dabei ist der Ausgangspunkt jeder Betrachtung die Existenz einer bestimmten Wärmemenge und damit einer bestimmten Masse mit ihrer Wärmekapazität. Der Prozess ist somit von der Masse abhängig. Das ist schon ziemlich einfach.
Beim Zerfall radioaktiver Substanzen ist die Sache noch einfacher, weil wir es mit Partikeln zu tun haben. Beim Zerfall des letzten Partikels (hier Atomkern) gibt es keinen asymtotischen Verlauf mehr, der Prozess ist abgeschlossen. Vergleich: Die Zerfallsdauer eines Wasser-Schaumberges ist abhängig von der Anzahl der Wasserblasen. Nach dem Zerfall der letzten Blase ist der Prozess abgeschlossen.
Du beziehst dich auf Radioaktive Isotope und die können nie ganz verschwinden, falls du das meinen solltest. Sie verlieren nur ihre Radioaktivität je nach Zerfalls Dauer. Aber am Ende bleibt ja noch Substanz übrig, die sich nur umwandelt aber nie verschwinden kann. Sie strahlt nur nicht mehr. Das ist wie eine Kettenreaktion. Am Ende kommt etwas neues raus. Aber verschwinden kann Materie nicht einfach.
Vielen Dank! Ja, das habe ich gemeint :) Aber zerfällt ein Stoff eigentlich immer zur Hälfte? Das ist ja nur die HWZ, das Isotop zerfällt ja beliebig und irgendwann ist es ein anderes Isotop ... oder?
Die Halbwertszeit gibt immer den Zerfall eines Isotops an, was eben zur Hälfte die ursprüngliche Radioaktivität verliert und sich somit langsam in ein anderes Isotop verwandelt. Die Halbwertszeit ist auch je nach Isotop ganz unterschiedlich. Einige zerfallen schon in Bruchteilen einer Sekunde, bei anderen dauert es Stunden, bei anderen Tausende oder Millionen Jahre und bei anderen sogar Milliarden Jahre bis sie die Hälfte der ursprünglichen Menge erreicht haben. Nur mal ein Beispiel, Magnesium ist das Zerfallsprodukt von Aluminium. Es entsteht also am Ende des Zerfalls des Radioaktiven Aluminium 26 Isotops, Magnesium 26. Über genau solche Vorgänge die auch bekannt sind, kann man das Alter von Gesteinen als Beispiel ganz genau ermitteln. Wenn sich darin nur Magnesium 26 befindet, weiß man ja wie lange das Aluminium 26 brauchte um sich zu wandeln. Im Falle von Aluminium 26 sind es ganz genau, 720000 Jahre bis die Hälfte zerfallen ist. Ein Isotop zerfällt und verschwindet nicht einfach von der Bildfläche. Es ändert seine Ursprüngliche Struktur und wird zu einer neuen. Hoffe, das war verständlich...
Schon so in etwa. =) Obwohl ich erst 13 bin =)
Kann ein Stoff GANZ zerfallen?
So richtig vollständig?
"So, hoff’ ich, dauert es nicht lange
Und mit den Körpern wird’s zu Grunde gehn."
Faust I 1357 f.
Im Fall des offenen Universums wird irgendwann jeder Stoff vollständig zerfallen sein. Für den anderen Extremfall, den der Singularität, hat jobul schon die Erklärung geliefert.
Ich tippe aber darauf, daß Du wissen willst, ob radioaktive Stoffe durch Zerfall irgendwann nicht mehr radioaktiv sind. Ja, auch der Fall tritt ein. Die Wahrscheinlichkeit, nach welcher Zeit die Stoffe nicht mehr radioaktiv sind kann man mittels der Halbwertszeit berechnen. Bitte beachte, daß eine Halbwertszeit von x nicht aussagt, daß dann von y Atomen genau die Hälfte zerfallen sind, vielmehr sagt dies aus, daß dann von y Atome die Hälfte mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 % zerfallen ist.
Vielen Dank, praktisch habe ich das noch gar nicht betrachtet :D Aber .. wann ist von Radium nichts mehr vorhanden? Also wenn man keine Menge nimmt, also beliebig. Aber ich bin etwas verwirrt... Ein Stoff zerfällt ja nicht nach der Hälfte zu einem anderen Stoff, sondern nach dem ersten Zerfall oder nach mehreren Zerfällen .. oder? Denn ich dachte, das Zerfallsgesetz ist zunächst einmal unabhängig von der HWZ..Wurde mir mal gesagt..