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Kapitel 2 Aufbau der Materie

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Präsentation zum Thema: "Kapitel 2 Aufbau der Materie"—  Präsentation transkript:

1 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Erde… Luft… Feuer Wasser… Kapitel 2 Aufbau der Materie

2 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Richard P. Feynman 1918 – 1988 1965 Nobelpreis “Alle Körper sind aus Atomen aufgebaut, aus kleinen, sich ständig bewegenden Teilchen. Wenn Atome einander zu nahe kommen, wirken zwischen ihnen abstoßende Kräfte. Entfernen sie sich etwas voneinander, so treten anziehende Kräfte auf.” Kapitel 2 Aufbau der Materie

3 die Atome und der leere Raum.”
Demokrit aus Abdera um 460 – um 370 v. Chr. “Nichts existiert als die Atome und der leere Raum.” Kapitel 2 Aufbau der Materie

4 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Historisch: Streit: Kontinuum - Kleinste Teilchen. Demokrit, 5. Jh. v. Chr.: Es gibt Atome (atomos=unteilbar) Er hatte ein mechanistisches Modell. Atome müssen ausgedehnt und unteilbar sein. Aristoteles sah darin einen Widerspruch. Zu Beginn des 19. Jh. waren die chem. Untersuchungsmethoden soweit gediehen, dass sich quantitative Messungen durchführen ließen. Kapitel 2 Aufbau der Materie

5 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Aristoteles 384 – 322 v. Chr. Feuer trocken heiß Erde Luft kalt feucht Wasser Kapitel 2 Aufbau der Materie

6 Kapitel 2 Aufbau der Materie
John Dalton 1766 – 1844 Gesetz von der Erhaltung der Masse: Bei chemischen Reaktionen bleibt die Gesamtmasse der Reaktionsteilnehmer unverändert. Gesetz der konstanten Proportionen: In einer chemischen Verbindung sind die einzelnen Bestandteile stets in einem bestimmten, charakteristischen Massenverhältnis enthalten. Gesetz der multiplen Proportionen: Können zwei Bestandteile mehrere chemische Verbindungen bilden, so stehen die Mengen des einen Bestandteils, welche sich mit ein und derselben Menge des anderen Bestandteils verbinden können, im Verhältnis ganzer Zahlen. Kapitel 2 Aufbau der Materie

7 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Zum Gesetz der konstanten Proportionen z. B. 2g H g ½O2 → 18g H2O Zum Gesetz der multiplen Proportionen: z. B. 63,54gCu + 16gO → 79,54 g CuO (Kupfer II – Oxid) ,08gCu + 16g O → 143,08 g Cu2O (Kupfer I – Oxid) John Dalton ( ) sah in diesen Gesetzen den Beweis für den atomaren Aufbau der Materie. Atome verbinden sich zu Gruppen mit einheitlicher Struktur. → Verbindungen. Kapitel 2 Aufbau der Materie

8 Multiple Proportionen
AB A2B3 AB2 A2B A2B2 A2B6 A2B5 Kapitel 2 Aufbau der Materie

9 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Joseph John Thomson 1856 – 1940 „verschmierte“ positive Ladung enthält Elektronen „Rosinenkuchenmodell“ Rutherford: Beschuss mit -Teilchen Erwartung: „leichte“ Ablenkung durch die Elektronen Kapitel 2 Aufbau der Materie

10 Streuversuche Ernest Rutherford
Erwartung nach dem Thomsonschen Atommodell Kapitel 2 Aufbau der Materie

11 Streuversuchsergebnisse
-Teilchen radioaktives Präparat in Bleimantel ZnS-Schirm Goldfolie Kapitel 2 Aufbau der Materie

12 Rutherford - Atommodell
Ernest Rutherford 1911 Kapitel 2 Aufbau der Materie

13 Kapitel 2 Aufbau der Materie
2.1 Das Atommodell Die Atome sind keine massiven Kügelchen, sondern bestehen aus einem positiv geladenem Kern und einer negativen Hülle. Die Masse ist fast vollständig im Kern vereint. Die Hülle besteht aus negativ geladenen Elektronen und bestimmt die Größe und die chem. Eigenschaften des Atoms. vgl. B. (BW5) S. 21 Kapitel 2 Aufbau der Materie

14 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Protonen (p+) und Neutronen (n) nennen wir Nukleonen Z ... Ordnungszahl = Anzahl der p Die Atome sind meist neutral. Daher Anzahl p+ = Anzahl der e- Hat ein Atom ein oder mehrere e zuwenig oder zuviel. → ION. Kapitel 2 Aufbau der Materie

15 Kapitel 2 Aufbau der Materie
2.2 Begriffe: Relative Molekularmasse ist Summe der relativen Atommassen, die diese Verbindung aufbauen. Beispiel: = 18 Atomare Masseneinheit: 1 u = - Atoms 1u  mp  mn 1u = 1, (10) · kg Kapitel 2 Aufbau der Materie

16 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Größe der Atome: d  bis m Größe des Kerns: d  bis m Massenzahl = Protonenzahl + Neutronenzahl A = Z + N ( Nukleonenzahl) Kapitel 2 Aufbau der Materie

17 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Isotope: Beispiel: Wasserstoff: Besteht aus 1p und 1e. Es gibt aber auch Wasserstoff mit 1p +1n + 1e → schwerer Wasserstoff. Atome mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Massenzahl bezeichnet man als Isotope. Kapitel 2 Aufbau der Materie

18 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Vgl. B. (BW 5) Seite 25 Die Isotope sind in sogenannten Isotopentafeln aufgeschrieben. Kapitel 2 Aufbau der Materie

19 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Mol – Einheit der Stoffmenge n 1 Mol ist gleich der Stoffmenge, eines Systems, das aus ebenso vielen Teilchen besteht, wie Atome in 12g des Nuklids C-12 enthalten sind. 1 Mol enthält stets NA = 6, (36).1023 mol-1 Teilchen NA … Avogadro-Konstante oder Lohschmidtsche Zahl Kapitel 2 Aufbau der Materie

20 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Übungen: B. S. 27 , Aufgaben 1, 2, 5, 6 Kapitel 2 Aufbau der Materie

21 2.3 Das Periodensystem der Elemente
Ordnungszahl als Ordnungsprinzip Perioden: Anzahl der Schalen (Zeilen) Hauptgruppen: Anzahl der e in der äußersten Schale. (Spalten) vgl. B. (BW 5) S. 104 Kapitel 2 Aufbau der Materie

22 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Aufbau der Atome Aufbau der Atome Kapitel 2 Aufbau der Materie

23 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Ernest Rutherford Niels Bohr Erwin Schrödinger AtomkernAtomhülle bestimmte Bahnen Kapitel 2 Aufbau der Materie

24 Kapitel 2 Aufbau der Materie
K-Schale Wasserstoff H: 1p 1e Helium He: 2p 2e K-Schale voll L-Schale Lithium Li: 3p 3e Beryllium Be: 4p 4e Kapitel 2 Aufbau der Materie

25 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Periodensystem I II III IV V VI VII VIII H He K-Schale Be B Li Ne C N O F L-Schale Mg Na Al Si P S Cl Ar Kr Ca K Xe Rn M-Schale N-Schale O-Schale Halogene Alkalimetalle Edelgase Kapitel 2 Aufbau der Materie Ende

26 Periodensystem der Elemente
Die Elektronenhülle Kapitel 2 Aufbau der Materie

27 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Kleiner Ausschnitt 1 H 1,0079 2 He 4,0 3 Li 6,9 4 Be 9,0 5 B 10,8 10 Ne 20,1 9 F 19,0 8 O 16,0 7 N 14,0 6 C 12,0 11 Na 23,0 12 Mg 24,3 13 Al 27,0 18 Ar 39,9 17 Cl 35,5 16 S 32,1 15 P 31,0 14 Si 28,1 Metalle Nichtmetalle Kapitel 2 Aufbau der Materie

28 Kapitel 2 Aufbau der Materie
I II III IV V VI VII VIII H He Ne Ar Kr Xe Rn Li Na K Rb Cs Fr Be Ca Sr Ba Ra Mg O S Se Te Po N P As Sb Bi C Si Ge Sn Pb B Al Ga In Tl Zn Cd Hg Cu Ag Au Uu Ni Pd Pt Ds Co Rh Ir Mt Fe Ru Os Hs Mn Tc Re Bh Cr Mo W Sg V Nb Ta Db Ti Zr Hf Rf Sc Y La-Lu Ac-Lr F Cl Br I At Halogene Edelgase La Ac Ce Th Pr Pa Nd U Pm Np Sm Pu Eu Am Gd Cm Tb Bk Dy Cf Ho Es Er Fm Tm Md Yb No Lu Lr Alkalimetalle Erdalkalimetalle U Kapitel 2 Aufbau der Materie

29 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Periodensystem H He Ne Ar Kr Xe Rn Li Na K Rb Cs Fr Be Ca Sr Ba Ra Mg O S Se Te Po N P As Sb Bi C Si Ge Sn Pb B Al Ga In Tl Zn Cd Hg Cu Ag Au Uu Ni Pd Pt Ds Co Rh Ir Mt Fe Ru Os Hs Mn Tc Re Bh Cr Mo W Sg V Nb Ta Db Ti Zr Hf Rf Sc Y La-Lu Ac-Lr F Cl Br I At La Ac Ce Th Pr Pa Nd U Pm Np Sm Pu Eu Am Gd Cm Tb Bk Dy Cf Ho Es Er Fm Tm Md Yb No Lu Lr U Kapitel 2 Aufbau der Materie

30 Periodensystem der Elemente
Unter Alltagsbedingungen sind 11 Elemente gasförmig (H, N, O, F, Cl und die Edelgase He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), 2 Elemente flüssig (Br, Hg). H He Ne Ar Kr Xe Rn Li Na K Rb Cs Fr F Cl Br I At Be Ca Sr Ba Ra Mg La Ac U O S Se Te Po N P As Sb Bi C Si Ge Sn Pb B Al Ga In Tl Zn Cd Hg Cu Ag Au Uu Ni Pd Pt Ds Co Rh Ir Mt Fe Ru Os Hs Mn Tc Re Bh Cr Mo W Sg V Nb Ta Db Ti Zr Hf Rf Sc Y La-Lu Ac-Lr Ce Th Pr Pa Nd Pm Np Sm Pu Eu Am Gd Cm Tb Bk Dy Cf Ho Es Er Fm Tm Md Yb No Lu Lr Kapitel 2 Aufbau der Materie Periodensystem der Elemente

31 Kapitel 2 Aufbau der Materie
2.4 Bindungsarten Erarbeite aus dem Buch S. 24 die 3 Bindungsarten! Metallbindung Ionenbindung Atombindung Aufgaben 2 und 3 B (BW 5) S. 24 Lösungen: A2: Metallbindung: gute el. und Wärmeleitfähigkeit, Verformbarkeit Ionenbindung: schlechte Leitfähigkeit, spröde, in Wasser löslich - dann leitfähig Atombindung: schlechte Leiter, sehr häufig in Form von Kristallen meist hart A3: NH3 ... Atombindung Na2O ... Ionenbindung Kapitel 2 Aufbau der Materie

32 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Atombindung Nichtmetall–Nichtmetall Moleküle z.B.: Wasser Riesenmoleküle Kristallgitter z.B.: Diamant Kapitel 2 Aufbau der Materie

33 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Ionenbindung Nichtmetall–Metall negatives Nichtmetallion positives Metallion Kapitel 2 Aufbau der Materie

34 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Metallbindung positiver Atomrumpf Elektronengas Metall–Metall Kapitel 2 Aufbau der Materie

35 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Isolator - Metalle Isolator kein Stromfluss in Ionenkristallen Metalle Kapitel 2 Aufbau der Materie

36 Van-der-Waals-Kräfte
Molekül–Molekül –– + Kapitel 2 Aufbau der Materie

37 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Schneekristalle Kapitel 2 Aufbau der Materie

38 Titel: Radioaktivität
Kapitel 2 Aufbau der Materie

39 2.5 Stabile und instabile Kerne - Radioaktivität
Die Bindung von e- an den Atomkern kann durch das Wirken der elektrischen Kräfte erklärt werden.  el. WW Zwischen den Nukleonen wirken die Kernkräfte (Starke WW). Diese haben nur eine geringe Reichweite (10-15 m) (Kräfte zwischen den Quarks). verschiedene Atome können ohne äußere Einwirkung Teilchen aussenden.  Radioaktivität. Sie wurde 1896 von Henri Becquerel zufällig entdeckt. Ein Urankristall in der Nähe einer Fotoplatte schwärzte diese. Becquerel erhielt zusammen mit M. Curie und Pierre Curie 1903 den Nobelpreis für Physik. Madame Curie wies 1898 nach, dass es sich dabei um und in der Uranerzblende handelte. Die Aktivität eines radioaktiven Stoffes wird in Becquerel angegeben. Kapitel 2 Aufbau der Materie

40 Kapitel 2 Aufbau der Materie
1896 Henri Becquerel Radioaktivität Kapitel 2 Aufbau der Materie

41 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Marie und Pierre Curie 1898 Marie und Pierre Curie Polonium 84Po Radium 88Ra Kapitel 2 Aufbau der Materie

42 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Viktor Franz Hess (1883 – 1964) Höhenstrahlung Kapitel 2 Aufbau der Materie

43 Einheit für den radioaktiven Zerfall
1 Becquerel = 1 Zerfall pro Sekunde (1Bq = 1 s-1 ) alte Einheit: 1 Curie = 3,7∙1010 Bq (1Ci) 1 Ci entspricht der Aktivität von 1 g Radium Führe Aufgabe A1 auf Seite 29 aus! Kapitel 2 Aufbau der Materie

44 Kapitel 2 Aufbau der Materie
A1 Seite 29 Basiswissen 5RG Lebensmittel Grenz-wert nCi/l In Bq/l bzw. Bq/kg Durch-schnitts-wert in nCi/l Milch 0,3nCi/l 0,1 nCi/l Schweine- u. Geflügelfleisch 5nCi/kg 0,25 nCi/kg Rindfleisch 16nCi/kg 0,75 nCi/kg Lebensmittel Grenz-wert nCi/l In Bq/l bzw. Bq/kg Durch-schnitts-wert in nCi/l /kg Milch 0,3nCi/l 11,1 0,1 nCi/l 3,7 Schweine- u. Geflügelfleisch 5nCi/kg 185 0,25 nCi/kg 9,25 Rindfleisch 16nCi/kg 592 0,75 nCi/kg 27,75 Kapitel 2 Aufbau der Materie

45 Kapitel 2 Aufbau der Materie
2.6 Strahlenarten  - Strahler  = ist ein Heliumkern Beispiele: Beim -Zerfall findet eine Kernumwandlung statt. α-Zerfall: Kapitel 2 Aufbau der Materie

46 Versuche mit  = 432,6 a (Schwarze Hülse)
Messung des Leerwerts Messdauer: t = 60s Messung 1 2 3 Mittelwert Impulse Kapitel 2 Aufbau der Materie

47 Versuche mit  = 432,6 a (Schwarze Hülse)
Reichweite von -Strahlern(Am-241 ) und Abschirmmöglichkeit Bei der jeweiligen Entfernungseinstellung einmal ohne, das zweite Mal mit einem Blatt Papier messen. Messdauer: t = 10s Entfernung in cm 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Impulse Impulse ohne Leerwert Abschirmung mit Papier Kapitel 2 Aufbau der Materie

48 Versuche mit  = 432,6 a (Schwarze Hülse)
Ergebnis: Die Reichweite ist sehr gering. In Luft einige cm.  - Strahlen können bereits mit einem Blatt Papier abgeschirmt werden. Sie sind trotzdem sehr gefährlich, weil sie stark ionisierend wirken. Bemerkung: Die noch auftretende Reststrahlung rührt von der -Strahlung her. Kapitel 2 Aufbau der Materie

49 2.6.2 ß--Strahler (grüne Hülse)
HWZ: 10,76a /(4,48h) . ... Antineutrino, entsteht infolge der schwachen Wechselwirkung. Reichweite von ß--Strahlern: Messdauer: t = 10s Entfernung in cm 5 10 20 30 50 Impulse Impulse ohne Leerwert Kapitel 2 Aufbau der Materie

50 Reichweite von ß--Strahlern:
Ergebnis: Noch in 50 cm haben wir erhöhte Strahlung, die Reichweite der ß- - Strahler beträgt etwa 2 m - 3m. Kapitel 2 Aufbau der Materie

51 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Strahlenkegel: Messdauer: t = 10s Abstand Quelle Zählrohr ca. 14cm Winkel in Grad -45° -30° -15° 15° 30° 45° Impulse Ergebnis: Die ß- - Strahlen breiten sich in einem Strahlenkegel aus. Am intensivsten zwischen ‑15° und 15°. Kapitel 2 Aufbau der Materie

52 Ablenkung von ß--Strahlen mit Magnet
Messdauer: t = 10s Abstand Quelle Zählrohr ca. 14cm Winkel in Grad -45° -30° -15° 15° 30° 45° Impulse Ergebnis: Die ß- - Strahlen lassen sich in einem Magnetfeld ablenken. Kapitel 2 Aufbau der Materie

53 Absorption von --Strahlen durch Plastikfolien:
Messdauer: t = 10s Abstand Quelle Zählrohr: 10cm Anzahl Folien 1 2 3 4 5 6 7 8 Impulse Impulse ohne Leerwert Zeichne ein Diagramm: senkrecht:Impulse; waagrecht: Anzahl Folien Ergebnis: ß- - Strahler lassen sich durch Folien abschirmen. (auch durch Plexiglas und Metalle) Kapitel 2 Aufbau der Materie

54 Kapitel 2 Aufbau der Materie
2.6.3 -Strahlen Ihre Strahlung ist ähnlich dem Licht , aber nicht sichtbar und viel durchdringender. Ihre Aussendung erfolgt in Form von "Energieportionen" "Quanten". Beispiele: Kapitel 2 Aufbau der Materie

55 Absorption von -Strahlen durch Bleiplatten:
Messdauer: t = 10s Abstand Quelle Zählrohr: 5cm Schichtdicke Pb [mm] 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Impulse Diagramm: senkrecht:Impulse; waagrecht: Schichtdicke von Blei Ermittle die Halbwertsdicke: (Dicke, bei der die Strahlung auf die Hälfte des Wertes abgesunken ist.) Kapitel 2 Aufbau der Materie

56 Absorption von -Strahlen durch Bleiplatten:
Messdauer: t = 10s Abstand Quelle Zählrohr: 5cm Schichtdicke Pb [mm] 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Impulse 99 92 75 68 64 52 49 42 41 32 Diagramm: senkrecht:Impulse; waagrecht: Schichtdicke von Blei Ermittle die Halbwertsdicke: (Dicke, bei der die Strahlung auf die Hälfte des Wertes abgesunken ist.) Kapitel 2 Aufbau der Materie

57 Absorption von -Strahlen durch Bleiplatten:
Ermittle die Halbwertsdicke. Sie beträgt hier etwa 12 mm. Kapitel 2 Aufbau der Materie

58 Absorption von -Strahlen durch Bleiplatten:
Ergebnis: Die Halbwertsdicke bei Co-60 beträgt ca. ….. mm. Folgerung: Die -Strahlen sind aufgrund ihrer großen Durchdringungsfähigkeit und ihrer großen Reichweite sehr gefährlich, da sie auch schwer abschirmbar sind. Die Intensität der -Strahlung (Dosisleistung), sinkt mit dem Quadrat der Entfernung von der Quelle. Kapitel 2 Aufbau der Materie

59 Der radioaktive Ballon
Versuch: Ein Ballon (nicht aufgeblasen) wird unter einen Geigerzähler gelegt. Ergebnis 1: Die Impulsanzahl entspricht etwa früheren Messungen des Leerwerts. Der Luftballon wird aufgeblasen und durch Reiben an Schafwolle oder fettfreiem Kopfhaar elektrisch ge­laden. Anschließend wird er so aufgehängt, dass er sich nicht durch Kontakt mit leitenden Objekten entladen kann. Ergebnis 2: Nach einiger Zeit (10 Minuten bis 2 Stunden) wird der Ballon ausgelassen. Mit dem Geigerzähler lässt sich jetzt eine wesentlich über der Leerrate liegende Aktivität auf der Ballonhaut nachweisen. Das elektrische Feld ließ Ionen der Tochterprodukte des Radon zum Ballon wandern. Kapitel 2 Aufbau der Materie

60 Tochterprodukte des Radon
Zerfall Energie Rn-222 3,8 d α 5.5 MeV Po-218 3 min 6,0 MeV Pb-214 26,8 min ß- 0,7 MeV (γ) Bi-214 19,9 min 1,5 MeV (γ) Po-214 164 µs Pb-210 22 a Kapitel 2 Aufbau der Materie

61 2.7 Bilden von Arbeitsgruppen
Kosmische Strahlung (S. 31, A1) (Folie B 2.11) Halbwertszeit ( S (Folie B 2.12/1+2 ) (A 2 u. A3) Radiocarbonmethode und radiometrische Altersbestimmung (S. 33) (A1, A2 S 33) Strahlenquellen und Strahlenschutz (S. 34) (Folie B 2.13) A2 u. A3 Isotopentafel erklären Fundamentale Wechselwirkungen B. S. 35 Kapitel 2 Aufbau der Materie

62 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Entstehung von C-14 Kapitel 2 Aufbau der Materie

63 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Glühstrümpfe Zunächst benutzte Carl Auer von Welsbach Magnesium-Oxide, Zirconiumdioxid, dann Lanthan, Yttrium und Praseodym-Verbindungen. Sie alle weisen ein mäßiges Absorptionsvermögen im sichtbaren Bereich auf und produzieren nur ein braunweißes Leuchten. Der Durchbruch gelang ihm mit Ceroxid, zusammen mit Thoriumdioxid zur Stabilitätsverbesserung. Die Zusammensetzung von 1 Prozent CeO2 und 99 Prozent ThO2 wurde erst vor wenigen Jahrzehnten durch eine Mischung aus Yttriumoxid und Ceroxid abgelöst, um auf das leicht radioaktive ThO2 verzichten zu können. Th 232 ist ein -Strahler 1,4∙1010 a Ce (Ordnungszahl 58) hat mehrere stabile Isotope Kapitel 2 Aufbau der Materie

64 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Radiotoxizität [Bearbeiten] Das Thoriumisotop 232Th ist mit seiner Halbwertszeit von 14,05 Mrd. Jahren noch wesentlich schwächer radioaktiv (geringere Dosisleistung) als Uran, da durch die längere Halbwertszeit weniger Zerfälle pro Sekunde stattfinden und auch die Konzentration der kurzlebigen Zerfallsprodukte geringer bleibt. Thorium ist ein α-Strahler und aufgrund dieser Strahlungsart gefährlich bei Inhalation und Ingestion. Metall-Stäube und vor allem Oxide sind aufgrund ihrer Lungengängigkeit radiotoxisch besonders gefährlich und können Krebs verursachen. Beim Lagern und Umgang von bzw. mit Thorium und seinen Verbindungen ist auch die stetige Anwesenheit der Elemente aus der Zerfallsreihe zu beachten. Besonders gefährlich sind starke Beta- und die mit einem hohen 2,6 MeV-Anteil sehr energiereichen und durchdringungsfähigen Gammastrahler. Kapitel 2 Aufbau der Materie

65 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Die Zerfallsprodukte des natürlich vorkommenden Thoriums-232 sind in folgender Reihenfolge: Radium 228Ra (Halbwertszeit 5,75 a), Actinium 228Ac (6,15 h), Thorium 228Th (1,9116 a), Radium 224Ra (3,66 d), Radon 220Rn (55,6 s), Polonium 216Po (0,145 s), Blei 212Pb (10,6 h), Bismut 212Bi (60,55 min), daraus zu 64 % Polonium 212Po (3·10−7 s) und zu 36 % Thallium 208Tl (3,053 min), aus beiden stabiles Blei 208Pb. Kapitel 2 Aufbau der Materie

66 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Zerfallsenergie MeV Thorium-Isotope HWZ 227Th in Spuren 18,72 d α 6,146 223Ra 228Th 1,9131 a 5,520 224Ra 229Th {syn.} 7880 a 5,168 225Ra 230Th a 4,770 226Ra SF 10−11% 231Th 25,52 h β− 0,389 231Pa α 10−8% 4,213 227Ra 232Th 100 % 1,405 · 1010 a 4,083 228Ra SF 10−9% 233Th 22,3 min 1,245 233Pa 234Th 24,10 d 0,273 234Pa Syn = synthetisch hergesetllt Kapitel 2 Aufbau der Materie

67 Titel: Strahlenschutz
Kapitel 2 Aufbau der Materie

68 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Aktivität, Ionendosis Aktivität einer Strahlungsquelle = Anzahl der Zerfälle pro Sekunde Einheit: 1Becquerel=1Bq=1s–1 Ionendosis = Betrag der elektrischen Ladungen gleichen Vorzeichens, die pro Kilogramm des bestrahlten Körpers erzeugt werden. Einheit: 1C/kg Kapitel 2 Aufbau der Materie

69 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Energiedosis = pro Kilogramm absorbierte Strahlungsenergie Einheit: 1Gray=1Gy=1J/kg Äquivalentdosis = Energiedosis · Qualitätsfaktor Einheit: 1Sievert=1Sv=1J/kg Kapitel 2 Aufbau der Materie

70 Kapitel 2 Aufbau der Materie
effektive Dosis in Sv Strahlenwirkungen 0 bis 0,5 Ohne größeren diagnostischen Aufwand keine unmittelbar nachteiligen Wirkungen feststellbar, aber Schwächung des Immunsystems, 0,5 bis 1 Veränderungen des Blutbilds, Hautrötungen, vereinzelt Übelkeit, Erbrechen, sehr selten Todesfälle, 1 bis 2 nachteilige Wirkungen auf das Knochenmark, Erbrechen, Übelkeit, schlechtes Allgemeinbefinden, etwa 20% Sterblichkeit, ab 4 schwere Einschränkungen des Allgemeinbefindens sowie schwere Störungen der Blutbildung, die Infektionsbereitschaft ist stark erhöht, 50%ige Sterblichkeit, ab 6 neben den genannten schweren Störungen treten gastrointestinale Symptome auf, die Überlebensrate ist nur noch sehr gering, über 7 nahezu 100 %ige Sterblichkeit, über 10 zusätzlich Schädigung des ZNS, bis hin zu Lähmungen, über 100 schneller Tod durch Ausfall des ZNS (Sekundentod). Symptome bei einem Menschen, der einer kurzzeitigen Ganzkörperbestrahlung ausgesetzt war. Kapitel 2 Aufbau der Materie

71 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Kosmische Strahlung Atmung Künstliche Strahlung Nahrungsmittel Boden-strahlung Grundwasser Kapitel 2 Aufbau der Materie

72 Radioaktive Elemente im Menschen
Schilddrüse Jod 129 Jod 131 Muskel Kalium 42 Caesium 137 Leber Kobalt 60 Tellur 132 Plutonium 239 Nieren Ruthenium 106 Eierstöcke Kalium 42 Kobalt 60 Zink 65 Ruthenium 105 Jod 131 Caesium 137 Barium 140 Plutonium 239 Haut Schwefel 35 Lunge Krypton 85 Radon 222 Uran 233 Plutonium 239 Milz Polonium 210 Knochenmark Strontium 90 Ruthenium 106 Hoden Tritium 3 Knochen Kohlenstoff 14 Phosphor 32 Zink 65 Strontium 90 Barium 140 Promethium 147 Radium 226 Thorium 234 Plutonium 239 Kapitel 2 Aufbau der Materie

73 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Strahlenfrühwarnsystem 340 automatische Messstationen zur Messung der Ortsdosisleistung (-Strahlung) 10 Luftmonitore zur Messung der bodennahen Luft in Grenznähe (-, - und -Strahlung) Direktverbindung zu ausländischen Strahlenfrühwarnsystemen Kapitel 2 Aufbau der Materie Ende

74 Elektromagnetische Wechselwirkung
Übersicht Gravitation (Massenanziehung, Schwerkraft) Elektromagnetische Wechselwirkung Starke WW Schwache WW Kapitel 2 Aufbau der Materie

75 Konstruieren von Begriffsnetzen mit Concept Mapping
Den Schülerinnen und Schülern werden Begriffe zu einem Themengebiet vorgegeben. In Gruppenarbeit (ca. 4 Schüler/innen) sollen sie diese Begriffe in ein Begriffsnetz bringen. Die Schüler schreiben jeden dieser Begriffe auf einen Zettel eines Haftnotizblocks. Diese Zettel kleben sie auf ein Packpapier und versuchen nun Beziehungen zwischen den Begriffen herzustellen. Dies deuten sie durch Pfeile, die von einem zum anderen Begriff führen, an. Zusätzlich schreiben sie die Art der Beziehung zu diesem Pfeil. Es sollten möglichst viele Verbindungen hergestellt werden, dabei sollten sich nicht zu viele Pfeile kreuzen. Eventuell müssen die Begriffe umgeordnet werden. Die Pfeile und die Beschriftung sollte man vorerst mit Bleistift durchführen, damit sich Korrekturen leichter durchführen lassen. Kapitel 2 Aufbau der Materie

76 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Wenn das Concept Map „fertig“ ist (nach Diskussion mit dem Lehrer oder Korrektur), ist es günstig, dieses nochmals auf ein DIN a 4 Blatt zu zeichnen, damit man es kopieren kann und alle Gruppenteilnehmer das Ergebnis zum Lernen mitnehmen können. Ordne folgende Begriffe einander zu! Elektronen Energiestufen (Schalen) Atomhülle chem. Verhalten Neutronen Nukleonen Isotope Atom Ordnungszahl Protonen Massenzahl Periodensystem Modell Atomkern Kapitel 2 Aufbau der Materie

77 Kapitel 2 Aufbau der Materie

78 Kapitel 2 Aufbau der Materie
Halbwertszeit HWZ Menge in % 100 1 50 2 25 3 12,5 4 6,25 5 3,125 6 1,5625 7 0,78125 8 0,390625 9 0, 10 0, 11 0, Kapitel 2 Aufbau der Materie


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