Physik compact, Basiswissen 8, Schulbuch

60 Mikrokosmos 22 A1 Überprüfe die Richtigkeit der angeführten Reakti- onsgleichungen! Schlage im Periodensystem (S. 125) nach, benenne die Elemente und ergänze die Ord- nungszahlen! Gib jeweils an, um welchen b -Zerfall es sich handelt! Co Ni e e 60 60 " o + +- A2 207 Bi → 207 Pb + e + + o e . Benenne die Elemente und ergänze die Ordnungszahlen! Gib jeweils an, um wel- chen b -Zerfall es sich handelt! A3 Begründe, warum ein freies Proton nicht in ein Neutron, ein Positron und ein Neutrino zerfällt! Weder beim b – -Zerfall noch beim b + -Zerfall ändert sich die Massenzahl eines Atomkernes. A4 Interpretiere folgende Aussagen und überprüfe sie: 1. Bei beiden Arten von b -Zerfällen findet eine Ele- mentumwandlung statt. 2. Beim b – -Zerfall wird die Ordnungszahl um 1 er- höht. 3. Beim b + -Zerfall wird die Ordnungszahl um 1 verrin- gert. Bemerkung: 1 p + e – → 1 n + o e Den „Einfang“ eines Elektrons aus der K-Schale der Atomhülle bezeichnet man als inversen b -Zerfall . A5 Sterne erhalten ihre Energie aus der Verschmel- zung von leichten Kernen zu schwereren. Ist dieser „Kernbrennstoff“ aufgebraucht, so fällt der Stern unter dem Einfluss der Gravitation zusammen. Bei diesem Kollaps führt die gewaltige Gravitationsener- gie dazu, dass die Elektronen der Atomhülle und die Protonen der Atomkerne zu Neutronen verschmelzen (inverser b -Zerfall). Dieser Prozess führt in kurzer Zeit dazu, dass die gesamte Sternmaterie in Neutronen umgewandelt wird: Ein Neutronenstern entsteht. Gib an, was bei diesem Vorgang noch zu erwarten ist! Kann ein Tochterkern nach der Reaktion weitere Ener- gie in Form von c -Strahlung abgeben, so spricht man von einem angeregten Atomkern . Das Spektrum der c -Strahlen ist dabei ein diskretes Energiespektrum, weil die möglichen Energieniveaus des Kerns festge- legt sind. A6 Interpretiere den folgenden b -Zerfall! Co Ni e * e 60 60 " o + +- 60 Ni * " 60 Ni + Strahlung Häufig ist ein beim a - oder b -Zerfall entstandener Kern nicht stabil, sondern zerfällt unter Aussendung von a - oder b -Strahlung in weitere Kerne. In diesem Fall spricht man von Zerfallsreihen . Das Uranisotop 238 U tritt in der Erdkruste auf, man be- zeichnet die obige Zerfallsreihe daher als natürliche Zerfallsreihe . Die kurzlebigen Elemente dieser Reihe sind Ursache für die terrestrische Radioaktivität. Beispiel Uran-Radium-Reihe U-238 ist das häufigste Uranisotop mit einer Halb- wertszeit von 4,5 · 10 9 Jahren. Es zerfällt in eine Reihe weiterer, zum Teil kurzlebiger Isotope. Die Reihe ist nach dem Uranisotop und dem relativ langlebigen Radiumisotop Ra-226 (Halbwertszeit 1620 Jahre) benannt. 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U α -Strahler β -Strahler α - und β -Strahler Neutronenzahl der U-Radiumreihe 238 N Kernladungszahl Z Uranisotop U 238 stabiles Bleiisotop Pb 206 β -Zerfall α -Zerfall 226 Ra Abb. 60.1 Die Uran-Radium-Reihe ist hier in einem Dia- gramm dargestellt, in dem die Kernladungszahl Z waagrecht und die Neutronenzahl N senkrecht aufgetragen sind. Beim a -Zerfall führt die Reihe auf einer Diagonale nach links unten, beim b -Zerfall nach rechts unten. Das Ende der Reihe ist durch das stabile Bleiisotop 206 Pb gegeben. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv