Physik compact, Basiswissen 8, Schulbuch

7 Atomaufbau B Radioaktivität A1 Wiederhole die wesentlichen Eigenschaften ioni- sierender Strahlung! Innerhalb der klassischen Physik erwartete man, dass sich das Verhalten von Teilchen genauso wie alle anderen Naturabläufe aus den Naturgesetzen in ein- deutiger Weise ergeben muss ( Determinismus ). Ra- dioaktive Erscheinungen ließen sich jedoch mit Hilfe der klassischen Physik nicht erklären. Nur bei großen Zahlen von Atomen lassen sich statisti- sche Aussagen treffen. Für das Zerfallsverhalten von radioaktiven Atomen lassen sich nur Wahrscheinlich- keiten berechnen. B.2 Radioaktive Stoffe geben dauernd Energie ab. Dies ist unverträglichmit dem Energiebegriff des 19. Jahrhun- derts und dem zugehörigen Energieerhaltungssatz. Albert Einstein hat in seiner speziellen Relativitäts- theorie den Energiebegriff modifiziert, indem er jeder Masse eine Energie zuordnete und umgekehrt. Bei radioaktiven Prozessen ändert sich die Masse der Re- aktionspartner. Dies erlaubt eine neue Formulierung des Energiesatzes, die auch radioaktive Erscheinun- gen umfasst. A2 Gib an, welche Probleme sich aus der Radioaktivi- tät für die klassische Physik ergeben! A3 Wiederhole den Begriff Isotop! Die folgende Tabelle listet jene natürlich vorkommen- den Elemente auf, die nur radioaktive Isotope haben. Außerdem zeigt sie neben dem jeweils stabilsten lso- top auch dessen Halbwertszeit T 1/2 . Die Halbwertszeit ist jene Zeit, in der die Hälfte der vorhandenen Stoff- menge eines radioaktiven Isotops zerfällt. Abb. 7.1 Die Nutzung der Kernenergie (links) und die An- wendung von radioaktiven Isotopen in der Medizin (rechts) haben die Erscheinungen der Radioaktivität zu einem alltägli- chen Gesprächsstoff werden lassen (vgl. Kap. 22). RadioaktiveAtomkerne zerfallen spontanund senden dabei Strahlung aus. Der genaue Zeitpunkt, wann ein bestimmtes Atom zerfällt, ist nicht vorhersagbar. a -Strahlung besteht aus Heliumkernen. b -Strahlung besteht aus Elektronen. c -Strahlung ist extrem kurzwellige elektro-magneti- sche Strahlung. Radioaktivität Abb. 7.2 Henri A. Becque- rel (Nobelpreis 1903) entdeck- te 1896 die Radioaktivität von Uran. Radioaktives Element Stabilstes Isotop Halbwertszeit Polonium Po-210 138,4 d Astatin At-210 8,3 h Radon Rn-222 3,825 d Francium Fr-223 22 min Radium Ra-226 1620 a Actinium Ac-227 22 a Thorium Th-232 1,4 ∙ 10 10 a Protactinium Pa-231 3,25 ∙ 10 4 a Uran U-238 4,51 ∙ 10 9 a Neptunium Np-237 2,2 ∙ 10 6 a Plutonium Pu-244 7,6 ∙ 10 7 a Abb. 7.3 Marie und Pierre Curie (Nobelpreis 1903) widme- ten sich der Erforschung der Radioaktivität. Sie fanden die radio- aktiven Elemente Polonium und Radium. BW5/S27 BW8/S22 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv