Nimmt die Masse eines Atoms ab, wenn es fluoresziert?
Hallo, im Bayern-Abitur geht es in einer Aufgabe darum zu sagen, wieso ein Elektron-Neutrino bei einem K-Einfang weniger Energie misst, als über eine Rechnung mittels Massendefekt zu erwarten wäre. Neben der typischen Antwort, dass der Tochterkern auch Energie bekommt, stand zusätzlich:
"und die Energie der charakteristischen Röntgenstrahlung, die beim Auffüllen der K-Schale des Argons entsteht, bei der Berechnung von delta E (Ruheenergie Kalium-40 minus Ruheenergie des Argons im Grundzustand) nicht berücksichtigt wurde."
Das finde ich interessant. Heißt das sozusagen, dass ein Atom auch dann Masse verliert, wenn sich ein Elektron aus einer höheren Schale in eine niedrigere abregt. Dann ist die Gesamtenergie ja niedriger als zuvor, es wird ja Energie in Form von Röntgenstrahlung abgegeben. Theoretisch besitzt die Röntgenstrahlung ja auch ein Masseäquivalent, es wäre also nur logisch, wenn der Grundzustand aufgrund der Massenerhaltung auch weniger wiegt.
Ist das denn so?
Danke im Voraus!
2 Antworten
Hallo Unbekannt1613,
Fluoreszenz ändert die Beschaffenheit des betroffenen Atoms nicht grundsätzlich. Was Du beschreibst, ist Radioaktivität. Ein ⁴⁰K- Atomkern fängt ein Elektron ein und wird ein ⁴⁰Ar- Kern, weil ja aus einem Proton ein Neutron geworden ist.
Die Erhaltung der Leptonenzahl bewirkt, dass dabei ein Neutrino entsteht.
"... und die Energie der charakteristischen Röntgenstrahlung, die beim Auffüllen der K-Schale des Argons entsteht, bei der Berechnung von ΔE ... nicht berücksichtigt wurde."
Mich überrascht ein bisschen, dass es sich dabei schon um Röntgenstrahlung handelt, aber jedenfalls werden in der Tat auch Photonen produziert, nicht nur das Neutrino.
Die freigesetze Energie verteilt sich auf das Neutrino und die Photonen.
Theoretisch besitzt die Röntgenstrahlung ja auch ein Masseäquivalent, ...
Nicht nur theoretisch. Jegliche Energie "wiegt was". Das ist die Hauptausage der Gleichung 'E = mc²'. Umgekehrt heißt das: Strahlt ein angeregtes Atom beim Übergang in den Grundzustand ein Photon der Energie ε ab, so verliert es Δm = ε⁄c² an Masse.
Theoretisch besitzt die Röntgenstrahlung ja auch ein Masseäquivalent, es wäre also nur logisch, wenn der Grundzustand aufgrund der Massenerhaltung auch weniger wiegt
Das ist perfekt zusammengefaßt. Wann immer ein Atom ein Photon abstrahlt, dann wiegt es nachher weniger. Das gilt auch, wenn ein Elektronenübergang in der Valenzschale stattfindet und dabei sichtbares Licht abgegeben wird, nur daß daß das noch wesentlich weniger wiegt als ein Photon im Röntgenbereich.
Sogar wenn sich zwei Atome zu einem Molekül verbinden, ist das Produktmolekül leichter als die Summe der beiden Ausgangsatome; die Reaktionsenergie wird in diesem Fall nicht als Licht abgestrahlt, sondern wird als kinetische Energie an ein anderes Teilchen (oder die Gefäßwand) übertragen, aber spätestens, nachdem man die Reaktionsmischung wieder auf Raumtemperatur thermostatisiert hat, ist der Massendefekt im Prinzip vorhanden, wenn auch unmeßbar klein.