|
Radioaktivität - Version 2 - Referat
Radioaktivität:
Ist die selbstständige (spontane) Aussendung einer unsichtbaren Strahlung aus dem Atomkern. Subatomare Teilchen werden ausgesendet. Wenn Atomkerne instabil sind, sei es, dass sie einen zu hohen Energiezustand haben, oder zu viele Neutronen oder Protonen besitzen, senden sie Teilchen aus. Diese Teilchen gelten als radioaktive Strahlung.
Entdeckung:
Der französische Physiker Antoine Henri Becquerel entdeckte um 1896, dass die vom Element Uran ausgehende Strahlung Photoplatten schwärzen kann auch wenn es durch Glas oder dickes Papier getrennt wird. Becquerel entdeckte auch, dass das Element Uran ein Elektroskop entladen kann. Er fasste den Schluss, dass diese neue Form der Strahlung elektrische Ladung tragen muss.
Das Ehepaar Curie untersuchte bekannte Stoffe mit dem Elektroskop auf die radioaktive Strahlung. Sie entdeckten in dem Mineral Pechblende zwei Elemente mit einer stärkeren Strahlungsintensität als Uran. Sie nannten die neuen Elemente: Polonium und Radium.
Dabei entdeckten sie auch die biologischen Strahlenschäden (Becquerel steckte ein Röhrchen mit Radium in die Westentasche und erlitt schwere Verbrennungen, daraufhin machte Pierre Curie Selbstversuche)
Becquerel erhielt 1903 gemeinsam mit dem Ehepaar Curie den Nobelpreis für Physik; Marie Curie erhielt 1911 nochmals den Nobelpreis für Chemie
Eigenschaften:
- Energie:
Marie Curie erkannte, dass Radioaktivität eine große Energiequelle darstellt, weil radioaktive Stoffe nicht abkühlen, wenn sie energiereiche Strahlung aussenden, die Umgebung sich jedoch sehr stark erwärmt. Für die Physik des 19. Jahrhunderts schien dieses Phänomen unerklärlich und widersprach dem Energieerhaltungssatz.
- Halbwertszeit: Gibt an, in welcher Zeitspanne die Hälfte der Atome zerfallen sind.
- Ionisierende Wirkung:
a-Strahlung und b-Strahlung können die Umgebung direkt ionisieren, weil sie z.B. beim Zusammenstoß mit anderen Molekülen Elektronen herausschlagen können (Stoßionisation). g-Strahlung kann nur indirekt ionisieren , weil g-Strahlen keine Teilchen, sondern elektromagnetische Wellen sind.
- Reichweite: Alpha Teilchen, die positiv geladen sind, können mit einem Blatt Papier abgeschirmt werden. Beta- Teilchen haben ein etwas größeres Durchdringungsvermögen . Sie werden durch 2 cm Fettgewebe oder 5 mm Al-Blech oder Plexiglas abgeschirmt. Gamma-Teilchen sind energiereiche elektromagnetische Wellen und können nicht abgeschirmt sondern nur abgeschwächt werden können. Man benutzt Blei- oder Betonwände zur Abschirmung.
- Verhalten in elektrischen und magnetischen Feldern.
Alphastrahlung lässt sich wegen der positiven Ladung in elektrischen und magnetischen Feldern ablenken. Alpha Teilchen werden nicht so stark wie Beta-Plus Teilchen in Richtung des negativ geladenen Pols abgelenkt, weil sie mehr Masse haben. Betastrahlung lässt sich in elektrischen und magnetischen Feldern ablenken wegen der elektrischen Ladung. Das Beta-Minus Teilchen wird stark in Richtung des positiv geladenen Pols abgelenkt, das Beta-Plus-Teilchen in Richtung des negativen Pols.
In einem Magnetfeld werden Alpha und Beta Teilchen entsprechend der drei Finger -Regel abgelenkt. Gammastrahlung wird in elektrischen und magnetischen Feldern nicht abgelenkt (sie hat keine Ladung!).
- Elementumwandlung: Beim radioaktiven Zerfall von Stoffen entsteht im allgemeinen eine Veränderung der chemischen Natur des Stoffes.
Die unterschiedlichen Arten von „Strahlung“:
Alpha-Strahlung Beim Alpha-Zerfall wird aus einem schweren Atomkern ein ganzer Heliumkern ausgestoßen: Zwei Protonen und zwei Neutronen.
Es kommt zu einer spontanen Elementumwandlung: die Protonenzahl des Elements sinkt um 2 , die Neutronenzahl sinkt um 2. Die Ordnungszahl sinkt um 2 und die Massenzahl sinkt um 4 . Nach dem Zerfall des radioaktiven Stoffes Radium-226 (Ordnungszahl 88) beispielsweise entsteht Radon-222 (Ordnungszahl 86) – ein Heliumkern(= Alpha-Teilchen) wird ausgesendet. Radon-222 hat somit vier Nukleonen (= Protonen und Neutronen) weniger als Radium-226, mit der Ordnungszahl 86 zwei Protonen weniger.
Beta-Strahlung: Es gibt zwei Arten von Beta-Zerfall:
b--Zerfall: Dabei wandelt sich ein Neutron in ein Proton und ein Elektron um und setzt das Elektron frei. Das Elektron wird aus dem Kern gestoßen. Dabei entsteht auch ein Antineutrino. Wolfgang Pauli hat dieses Teilchen vorausgesagt, weil sonst der Energieerhaltungssatz verletzt werden würde.
Dies geschieht vor allem, wenn ein erheblicher Neutronenüberschuss im Atom vorhanden ist. Auch bei dieser Strahlungsart wandelt sich das strahlende Atom in ein anderes Element um: die Protonenzahl des Elements steigt um 1, die Neutronenzahl sinkt um 1. Die Ordnungszahl steigt um 1und die Massenzahl bleibt gleich .
Beim Zerfall von Actinium-227 (Ordnungszahl 89) zum Beispiel, wird Thorium-227 (Ordnungszahl 90) und ein Elektron (Beta-Teilchen) freigesetzt.
b+-Zerfall: Hier wandelt sich ein Proton in ein Neutron und ein Positron (dem Antiteilchen zum Elektron) um. Es entsteht auch ein Neutrino. Das Positron wird aus dem Kern ausgestoßen. Wieder kommt es zu einer Kernumwandlung: die Protonenzahl des Elements sinkt um 1, die Neutronenzahl steigt um 1.Die Ordnungszahl sinkt um 1und die Massenzahl bleibt gleich .
Gamma-Strahlung: Beim Kernumwandlungsprozess wird kein Teilchen frei, sondern extrem kurzwellige elektromagnetische Strahlung freigesetzt. Gamma Strahlung ist ungeladen. Dadurch, dass sie ungeladen ist kann diese Strahlung Materie sehr gut durchdringen. g-Strahlung tritt immer in Verbindung mit a–Zerfall und b–Zerfall auf, weil dabei die Kerne angeregt werden und schrittweise wieder in den Grundzustand übergehen. Selten gibt es auch reine g-Strahler, dann kommt es allerdings auch zu keiner Elementumwandlung.
Die Aktivität einer radioaktiven Substanz gibt an, wie viele Kerne pro Sekunde in ihr zerfallen. Sie wird in Becquerel (Bq) gemessen. 1 Bq bedeutet einen Zerfall pro Sekunde. Für ein Gramm Radium beträgt sie 37 Milliarden Bq.
Bei einer radioaktiven Zerfallsreihe wandelt sich ein Nuklid (=Atomkern mit kompletter Atomhülle -, bestimmt durch Protonen- und Neutronenzahl des Atomkerns) in immer neue Kerne um, bis schließlich ein stabiler Kern vorliegt. Es gibt Uran-Radium-Reihe, Thorium-Reihe und eine Uran Actinium-Reihe. Neben diesen drei natürlichen Zerfallsreihen existiert auch eine künstlich erzeugte Zerfallsreihe: nämlich die Neptunium-Reihe.
Die Zerfallsreihen enden alle als stabiles Blei-Element
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: dealer_02
Kommentare zum Referat Radioaktivität - Version 2:
|
