Fächer

Physik

Radioaktivität und kernphysik

Radioaktivität und kernenergietechnik

Kernspaltung, kettenreaktion und prinzipieller aufbau eines kernreaktors

Atomkern & Radioaktivität: Protonen, Neutronen & Strahlung einfach erklärt

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

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Atomkern & Radioaktivität: Protonen, Neutronen & Strahlung einfach erklärt

Eva

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Der Aufbau von Atomen und Atomkernen sowie die Grundlagen der Radioaktivität werden erklärt. Protonen und Neutronen im Atomkern bilden die Basis für die Struktur der Elemente. Die verschiedenen Arten radioaktiver Strahlung (Alpha, Beta, Gamma) und ihre Eigenschaften werden beschrieben, einschließlich ihrer Ionisierungsfähigkeit und Abschirmungsmöglichkeiten. Der radioaktive Zerfall und seine Auswirkungen auf die Elementumwandlung werden erläutert.

• Atom - Aufbau: Kern-Hülle-Modell mit Protonen und Neutronen im Kern, Elektronen in der Hülle
• Radioaktiver Zerfall: Umwandlung von Atomkernen unter Abgabe von Strahlung
• Nachweis radioaktiver Strahlung: Durch Nebelkammer, Fotoplatten und Ionisation der Luft
• Strahlungsarten: Alpha (Heliumkerne), Beta (Elektronen), Gamma (elektromagnetische Wellen)
• Schutz vor radioaktiver Strahlung: Abhängig von der Strahlungsart, z.B. Blei für Gammastrahlung

23.5.2021

9725

Alom- & Kemphysik
Atomkerne sind aus Protonen & Neutronen aufgebaut. Die Anzahl der Protonen, die sog Kernladungszahl Z, ist gleich der Anza

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Wirkungen und Nachweis radioaktiver Strahlung

Radioaktiver Zerfall kann durch verschiedene Methoden nachgewiesen werden. Zu den wichtigsten Verfahren zum Nachweis radioaktiver Strahlung gehören:

Nebelkammerverfahren: Bildung von Nebelspuren
Fotografische Methode: Belichtung von Filmen durch Verpackungen hindurch
Ionisationsmethode: Elektrische Leitfähigkeit der Luft zwischen Elektroden

Highlight: Alle diese Nachweismethoden basieren auf dem Prinzip der Ionisation.

Definition: Ionisation ist der Prozess, bei dem Elektronen aus der Atomhülle herausgeschlagen werden, wodurch positiv geladene Ionen entstehen.

Die drei Hauptarten radioaktiver Strahlung - Alpha (α), Beta (β) und Gamma (γ) - unterscheiden sich in ihren Eigenschaften und Wirkungen:

Alpha-Strahlung: Besteht aus Heliumkernen, hat die geringste Reichweite, aber das höchste Ionisierungsvermögen.
Beta-Strahlung: Besteht aus Elektronen, hat eine mittlere Reichweite und Ionisierungsfähigkeit.
Gamma-Strahlung: Elektromagnetische Wellen mit der höchsten Durchdringungsfähigkeit, aber dem geringsten Ionisierungsvermögen.

Example: Zur Abschirmung von Gamma-Strahlung sind 13 mm Blei erforderlich, um die Intensität um 50% zu reduzieren.

Der radioaktive Zerfall führt immer zu einer Elementumwandlung, wobei der Atomkern entweder ein Alpha-Teilchen oder ein Beta-Teilchen plus zusätzliche Energie in Form von Gamma-Strahlung abgibt.

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Aufbau der Atome und Atomkerne

Der Atom - Aufbau wird durch das Kern-Hülle-Modell veranschaulicht. Der Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen, während sich in der Atomhülle die Elektronen bewegen. Die Anzahl der Protonen, auch Kernladungszahl oder Ordnungszahl genannt, bestimmt das chemische Element und entspricht der Position im Periodensystem der Elemente.

Definition: Die Massenzahl eines Atoms ist die Summe aus der Protonenzahl und der Neutronenzahl.

Die Kräfte im Atomkern sind komplex: Während sich die positiv geladenen Protonen elektrisch abstoßen, wirken starke Kernkräfte zwischen allen Nukleonen (Protonen und Neutronen), die den Kern zusammenhalten.

Beispiel: Ein Helium-4-Kern (⁴He) hat 2 Protonen und 2 Neutronen, was eine Massenzahl von 4 ergibt.

Vocabulary: Isotope sind Atome desselben Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl.

Die elektrische Neutralität eines Atoms wird durch die gleiche Anzahl von Protonen im Kern und Elektronen in der Hülle gewährleistet. Verliert ein Atom Elektronen, entsteht ein positiv geladenes Ion.

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Arten radioaktiver Strahlung und Kernumwandlungen

Die verschiedenen Arten radioaktiver Strahlung haben spezifische Eigenschaften und führen zu unterschiedlichen Kernumwandlungen:

Alpha-Strahlung (α):
- Besteht aus Heliumkernen (²He⁴²⁺)
- Reduziert die Massenzahl um 4 und die Ordnungszahl um 2
- Ändert das Element zu einem zwei Positionen vorher im Periodensystem

Example: ²¹⁶Po → ²¹²Pb + ⁴He

Beta-Strahlung (β):
- Besteht aus Elektronen aus dem Atomkern
- Ein Neutron zerfällt dabei in ein Proton und ein Elektron
Gamma-Strahlung (γ):
- Elektromagnetische Wellenstrahlung (Photonenstrahlung)
- Tritt oft in Verbindung mit Alpha- oder Beta-Zerfall auf

Highlight: Der radioaktive Zerfall ist immer mit einer Elementumwandlung verbunden.

Die ionisierende Strahlung hat verschiedene Anwendungen und Auswirkungen:

Ionisierende Strahlung in der Medizin: Wird zur Diagnostik (z.B. Röntgen) und Therapie (z.B. Krebsbehandlung) eingesetzt.
Ionisierende Strahlung im Alltag: Kommt in geringen Mengen natürlich vor, z.B. durch kosmische Strahlung oder in bestimmten Gesteinen.

Vocabulary: Kernreaktionsgleichungen beschreiben den Prozess des radioaktiven Zerfalls mathematisch.

Der Schutz vor radioaktiver Strahlung ist abhängig von der Art der Strahlung. Während Alpha-Strahlung bereits durch ein Blatt Papier abgeschirmt werden kann, benötigt man für Gamma-Strahlung dicke Bleischichten.

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Wirkungen und Nachweis radioaktiver Strahlung

Radioaktiver Zerfall kann durch verschiedene Methoden nachgewiesen werden. Zu den wichtigsten Verfahren zum Nachweis radioaktiver Strahlung gehören:

Nebelkammerverfahren: Bildung von Nebelspuren
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Highlight: Alle diese Nachweismethoden basieren auf dem Prinzip der Ionisation.

Definition: Ionisation ist der Prozess, bei dem Elektronen aus der Atomhülle herausgeschlagen werden, wodurch positiv geladene Ionen entstehen.

Die drei Hauptarten radioaktiver Strahlung - Alpha (α), Beta (β) und Gamma (γ) - unterscheiden sich in ihren Eigenschaften und Wirkungen:

Alpha-Strahlung: Besteht aus Heliumkernen, hat die geringste Reichweite, aber das höchste Ionisierungsvermögen.
Beta-Strahlung: Besteht aus Elektronen, hat eine mittlere Reichweite und Ionisierungsfähigkeit.
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Definition: Die Massenzahl eines Atoms ist die Summe aus der Protonenzahl und der Neutronenzahl.

Beispiel: Ein Helium-4-Kern (⁴He) hat 2 Protonen und 2 Neutronen, was eine Massenzahl von 4 ergibt.

Vocabulary: Isotope sind Atome desselben Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl.

Arten radioaktiver Strahlung und Kernumwandlungen

Die verschiedenen Arten radioaktiver Strahlung haben spezifische Eigenschaften und führen zu unterschiedlichen Kernumwandlungen:

Alpha-Strahlung (α):
- Besteht aus Heliumkernen (²He⁴²⁺)
- Reduziert die Massenzahl um 4 und die Ordnungszahl um 2
- Ändert das Element zu einem zwei Positionen vorher im Periodensystem

Example: ²¹⁶Po → ²¹²Pb + ⁴He

Beta-Strahlung (β):
- Besteht aus Elektronen aus dem Atomkern
- Ein Neutron zerfällt dabei in ein Proton und ein Elektron
Gamma-Strahlung (γ):
- Elektromagnetische Wellenstrahlung (Photonenstrahlung)
- Tritt oft in Verbindung mit Alpha- oder Beta-Zerfall auf

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