Der Aufbau eines Atomkerns

Inhalt Bestandteile Das Tröpfchenmodell Kräfte im Kern Beispiel Das Tröpfchenmodell Kräfte im Kern Instabilität der Kerne Alpha-Strahlung Elementschreibweise bei Alpha-Zerfall Beta-Strahlung Elementschreibweise bei Beta-Zerfall Beta-Plus-Zerfall Gamma-Strahlung K-Einfang Quellen

Bestandteile Der Atomkern ist ca. 10.000- 100.000 mal kleiner als die Elektronenhülle 99,9% der Masse/Energie befindet sich im Kern Bestandteile: Protonen und Neutronen (zusammen: Nukleonen)  Kern positiv geladen Anzahl Protonen = Ordnungszahl Anzahl Neutronen = Masse – Anzahl Protonen Die Nukleonen haben annähernd die gleiche Masse m = 1,6724 * 10^-27kg

Beispiel Atommasse 32,07 S Symbol Ordnungszahl 16

Das Tröpfchenmodell Der Aufbau ist heute noch nicht vollständig erforscht. verschiedene Modelle, z.B. das Tröpfchenmodell: Das Volumen des Kerns bleibt pro Nukleon nahezu konstant  konstante Dichte (wie bei Flüssigkeiten). Die Dichte beträgt 10^17kg/m^3  Kern als Tropfen Nukleonen sind fast frei beweglich  Kern ist ein dynamisches Gebilde, kein festes Stück Materie

Kräfte im Kern Stabilisierende Kräfte Destabilisierende Kräfte Protonen stoßen sich ab (Coulombkraft) je mehr Protonen, desto mehr Neutronen nowendig sehr große Gravitationskraft aufgrund der enormen Dichte Kernkraft, allerdings nur mit sehr kurzer Reichweite. Symmetriekräfte (wirken einer Trennung von Protonen und Neutronen entgegen)

Instabilität der Kerne Instabil sind Kerne wenn... ... sie zu viele Nukleonen haben. ... das Verhältnis von Protonen zu Neutronen größer als 1:1,5 ist. Je mehr Protonen ein Kern hat, desto größer ist das n:p-Verhältnis. (nicht proportional) 270 Kerne sind stabil, mehr als 730 sind instabil Letztere sind bestrebt, sich in eine günstigere Konfiguration umzuwandeln, z.B. Uran in Blei. Stabilisierung ist möglich durch... ... abgeben von Nukleonen (Alpha-Strahlung) ... umwandeln von Nukleonen (Beta-Strahlung; Beta-Plus-Zerfall) ... abstrahlen von elektromagnetischen Strahlen (Gamma-Strahlung)

Alpha-Strahlung 2 Protonen und 2 Neutronen werden rausgeschossen. Der Kern wird somit energieärmer und stabiler.

Elementschreibweise bei Alpha-Zerfall Atommasse 238,0  146 Neutronen U Symbol Ordnungszahl 92  92 Protonen Atommasse 234,0  4 Nukleonen weniger Th Symbol Ordnungszahl 90  2 Protonen weniger

Beta-Strahlung 1 Neutron wird zu einem Proton und einem Elektron.

Elementschreibweise bei Beta-Zerfall Atommasse 238  146 Neutronen U Symbol Ordnungszahl 92  92 Protonen Beta-Strahlung Atommasse 238  Masse bleibt gleich Np Symbol Ordnungszahl 93  1 Proton mehr Es entsteht also ein Isotop.

Beta-Plus-Zerfall Ein Proton wird zu einem Neutron und einem Beta-Plus-Teilchen / Positron.  die Atommasse bleibt gleich  die Ordnungszahl wird um 1 kleiner

Gamma-Strahlung Prinzip so wie bei der Röntgenstrahlung, bloß mit Protonen. (Ein Elektron mit großer kinetischer Energie schlägt ein Elektron aus einer Schale in eine äußere. Dieses gewinnt dadurch Energie, die es freilässt, wenn es zurückhüpft.)

K-Einfang Ein Proton nimmt ein Elektron aus der K-Schale auf und wird zu einem Neutron.  die Atommasse bleibt gleich  die Ordnungszahl wird um 1 kleiner

Quellen http://de.wikipedia.org/wiki/Atomkern http://www.quantenwelt.de/kernphysik/aufbau/ von Jana Uhlmann