Woher weiß ich, unter welcher Strahlung ein Element beim radioaktiven Zerfall zerfällt?
Im Physikunterricht, in den ich gerade gehe (9. Klasse), haben wir gerade mit der Quantenphysik angefangen. Dazu habe ich eine Frage: Es ist mir bewusst, dass Elemente zerfallen können. Doch unter welcher Strahlung das jeweilige Element zerfällt, ist mir unklar. Denn wenn bspsw. Ra 218 unter Alphastrahlung zerfällt, so entsteht Pb 214 (Ra 218 --> Pb 214 + α 4) aber wenn es unter γ- -Strahlung zerfällt, so entsteht At 218 (Ra 218 --> At 218 + γ-). Bitte helft mir. Danke :D
3 Antworten
Schau nach, welches der potentiellen Zerfallsprodukte stabiler ist. Genauer: welche der folgenden Teilchen(kombinationen) am stabilsten ist (die niedrigste Energie hat):
- das Produkt des α-Zerfalls plus α-Teilchen
- das Produkt des β-Zerfalls (plus Elektron - das ist aber vernachlässigbar)
- das Produkt des γ-Zerfalls (plus Gamma-Teilchen - das hat aber keine eigene Masse)
Wenn eine dieser Teilchen(-Kombinationen) sehr viel weniger Energie hat als die übrigen, zerfällt der Kern gemäß dieses Zerfalls.
Wenn zwei (oder alle drei) ähnlich viel Energie haben (und die ggf. 3. Möglichkeit wesentlich mehr), finden beide Zerfälle mit merklichen Wahrscheinlichkeiten statt.
(Darüber hinaus gibt es noch den β⁺-Zerfall und den nuklidmäßig äquivalenten Elektroneneinfang.)
Ein Beispiel für einen Kern, der auf zwei verschiedenen Wegen zerfällt, ist Kalium-40: β⁻-Zerfall und Elektroneneinfang.
Ansonsten steht das auch in vielen Ausgaben des Periodensystems der chemischen Elemente bei den radioaktiven Elementen.
Alphastrahlung verringert die Kernladungszahl um 4.
Bei der Betastrahlung ändert sie sich nicht, es wird nur ein Elektron abgegeben (bei der Beta-Minus-Strahlung).
Gammastrahlung entsteht bei der Alpha- und Betastrahlung, wenn die angeregten Atome wieder in den Grundzustand fallen. (Anzahl der Elektronen und Protonen bleibt gleich)
Das muss man nachlesen.
Zum Beispiel: https://de.wikipedia.org/wiki/Uran-Radium-Reihe
Bei der Betastrahlung ändert sie sich nicht, es wird nur ein Elektron abgegeben (bei der Beta-Minus-Strahlung).
Nein, hier erhöht sich die Kernladungszahl um 1
Du hast Recht. Ich meinte in meinen Antworten die Massenzahl. Die Kernladungszahl ändert sich natürlich immer bei einer Änderung der Protonen/Elektronen.
Das ist Unsinn; Gamma sind Photonen und ändern den Platz eines Kerns in der Nuklidkarte überhaupt nicht.
Zwei Literaturhinweise; " Atomphysik " von ===> Herbert Graewe bei Dümmler. Die neueste Ausgabe bei Amazon; gerade für dich als Schüler ideal
( Mit dem GFGraewe seiner Isotopentabelle im Anhang arbeiteten noch Kollegen von mir, die bei Greenpeace waren ( Ich bin es nicht. ))
Und dann ein Text, den dein Physiklehrer kennen dürfte, der Chemielehrer wohl nicht. Kernphysik von ===> Meyer-Kuckuck . Konzipiert für Studenten; du wirst es aber Mühe los verstehen. Die Fülle an Stoff ist bloß übrwältigend; gerade weil du die QM ansprichst. Bei elektromagnetischen Übergängen hast du immer ===> auswahlverbote; Meyer-Kuckuck erklärt dir erstmals, wieso Schwingungen innerhalb der Kernmaterie zu Gamma-Übergängen führen können. Und vieles mehr.
Hast du schon mal eine Nuklidkarte gesehen? Da ist die Neutronenzahl über der Protonenzahl aufgetragen.
Was sofort auffällt: das Tal der Stabilität, das unter 45 ° ansteigt und sich bei steigender Kernladungszahl ( = Ordnungszahl ) einem Steigungsmaß von
tg ( ß ) = 1.5
annähert. Was ist da los?
Schüler fragen häufig: Wie kann denn der Atomkern stabil sein, wo er doch aus lauter positiven Ladungen besteht, die sich gegenseitig abstoßen müssten?
Des Rätsels Lösung: Für Kernmaterie ist die ( anziehende ) starke Kernkraft, eine der vier ===> Wechselwirkungen, Maß gebend. Und die ist tausend Mal so stark wie die Coulomb-Abstoßung; die Abstoßung ist weiter nichts als ein " Dreckeffekt " , eine " Störung " , wie der gebildete Teoretiker sagt. Aber genau diese Coulomb-Abstoßung ist die URSACHE DER RADIOAKTIVITÄT .
Wie wären Atomkerne aufgebaut, gäbe es keine Coulomb-Abstoßung? Im Meyer-Kuckuck steht es drin. Up-Quark und Down-Quark wären das selbe Teilchen und hätten die selbe Masse; eben so Proton und Neutron. Im Kernpotenzial gruppieren sich die Nukleonen zu Schalen genau wie die Elektronen im Bohrschen Atommodell; für die Feministinnen unter euch. Für diese Entdeckung wurde ===> Maria Göppert-Meyer mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.
Die Chemie lebt davon, dass alle Atome Edelgaskonfiguration anstreben; das weißt du. Atomkerne heißen aber nicht " edel " , sondern magisch. Da gibt es einfach und doppelt magische je nachdem, ob nur die Protenen-oder auch die Neutronenschalen gefüllt sind. Wenn ich dir jetzt sage, dass doppelt magische Kerne das stabilste sind wo gibt, verstehst du, warum im Tal der Stabilität alle Kerne gleich viel Protonen wie Neutronen haben.
Ein Überschuss an Neutronen wird durch die schwache Kernkraft abgebaut; ein Down-Quark flippt zum Up-Quark und gibt ein (ß-) so wie ein Antineutrino ab. Bei Protonenüberschuss ist allerdings ===> K-Einfang bevorzugt; forsche mal im Meyer-Kuckuck nach, unter welchen Bedingungen (ß+) erlaubt ist.
Und wenn wir uns dem Uran nähern, wird der Kern durch die 92 Kernladungen eindeutig instabil. Hier müssen als Kitt dann 1.5 Mal so viel Neutronen her halten.
Viel Spaß bei der Lektüre.
das weiß ich. Aber ich möchte wissen, unter welcher Strahlung ein Element zerfällt.