Wenn radioaktive Elemente nach und nach zerfallen, weshalb gibt es sie noch?
Müssten sie nicht nach der langen Zeit längst in andere Bestandteile zersetzt worden sein?
4 Antworten
Du hast isoferne recht, als die Radioaktivität der Erdkruste im Lauf der Zeit abnimmt. Aber Halbwertszeiten können beliebig lang sein, und von den wirklich langlebigen Isotopen ist noch vieles vorhanden, z.B. ist ²³⁸U mit einer Halbwertszeit von 4.5 Mrd Jahren erst ≈ zur Hälfte zerfallen, oder ²³²Th (τ=14 Mrd Jahre) erst zu ≈⅕.
Manche kurzlebigen Isotope (z.B. ²²⁶Ra, τ=1600 y) bilden sich ständig aus den langlebigen nach, so daß immer kleine Mengen davon vorhanden sind. Und von manchen Radioisotopen war bei der Bildung des Planeten soviel da, daß zwar der größte Teil davon zerfallen ist, aber die kleinen Anteile, die noch übrig sind, sind absolut groß genug, daß daraus eine signifikante Menge Radioaktivität kommt. Für den letzteren Effekt ist ⁴⁰K das beste Beispiel (τ=1.25 Mrd Jahre). Zwar sind ≈82% bereits zerfallen, aber bei der Planetenbildung war soviel Kalium anwesend (von dem aber nur ein kleiner Teil radioaktiv ist), daß die verbleibenden Reste davon heute eine der wichtigsten Quellen von natürlicher Hintergrundradioaktivität sind.
Aber Dein Argument stimmt insoferne, als die Erde früher mehr radioaktives Material enthielt als heute. Das für die Kernspaltung wichtige ²³⁵U (τ=704 Mill Jahre) macht heute nur 0.72% des Natururans aus, aber vor 4.5 Miliarden Jahren waren es noch ca. 30%; vor 1.7 Milliarden Jahren sank der ²³⁵U-Anteil unter 3%. Das ist relevant, weil Kettenreaktionen in Kernkraftwerken mit natürlichem Wasser als Moderator einen Anreicherungsgrad von ⪆3% brauchen; bis vor 1.7 Milliarden Jahren konnten also natürliche Kernspaltungsreaktoren auf der Erde existieren, und einen solchen hat man tatsächlich identifiziert („Oklo-Phänomen“). Heute geht das nicht mehr, weil bei den geringen ²³⁵U-Anteilen zur Moderation schweres Wasser gebraucht würde, und das kommt in der Natur nicht rein vor.
Naja, irgendwann zerfällt schon das letzte Atom, und dann ist wirklich nichts mehr da, aber das braucht absurd lange (ganz grob hundert Halbwertszeiten bei Ausgangsmengen in der Größenordnung von Kilogramm) und ist im Rahmen der Lebensdauer der Erde nur für Isotope mit höchstens ein paar Millionen Jahren Halbwertszeit relevant.
Andererseits sind die Übergänge zwischen „sehr wenig“, „fast nichts“, „so gut wie nichts“ und „gar nichts“ in der Praxis fließend. Typischerweise gibt es eine Grenze unterhalb derer man einfach sagt „Das zählt nicht mehr“
1. sind einige Halbwertszeiten sehr groß. Die vom Uran-238 4,47 Mrden Jahre.
2. ist dann ja erst die Hälfte weg. Man sagt aber grob, dass man 10 Halbwertszeiten warten muss, bevor 'alles' (bzw. 99,9 % der Startmenge) weg ist. Die Erde ist aber nur 4,5 Mrden Jahre alt.
3. Entstehen aus den radioaktiven Stoffen meist neue radioaktive Stoffe. Erst Blei ist der Endpunkt bei 3 von 4 natürlichen Zerfallsreihen.
Da die Zeit bis zum Verfall extrem lang ist, gibt es sie noch. Wir sprechen hier nicht von 50 oder 100 Jahren, da kannst du noch viele Nuller anhängen!
Stimmt, allerdings dauert der Zerfall hin zu einem stabilen Material bei manchen Nukleonen mehrere Millionen Jahre. Und nicht nur der Mensch, auch die Natur bringt selber immer wieder neue radioaktive Elemente hervor.
Offtopic: Sehr schöne Frage.
wenn immer die hälfte zerfällt, dann bleibt doch immer was übrig oder nicht? Man kann doch aber auch nicht immer wieder die hälfte nehmen wie funktioniert das=