Ein Referat von Jan, Manuel und Matthias Halbwertszeit Ein Referat von Jan, Manuel und Matthias Begrüßung Themenvorstellung

Gliederung Gliederung – Folie 2 1. Wann spricht man von Halbwertszeit? 2. Halbwertszeit von radioaktiven Elementen 3. Beispiele radioaktiver Elemente und deren HWZ 4. Formel 5. Grafische Darstellung 6. Radiocarbonmethode – das Alter von Ötzi 7. Warum haben radioaktive Elemente unterschiedliche HWZeiten 8. Zerfallsreihen – HWZ ist noch nicht alles Gliederung – Folie 2 1. Wann spricht man von Halbwertszeit? 2. Halbwertszeit von radioaktiven Elementen 3. Beispiele radioaktiver Elemente und deren HWZ 4. Formel 5. Grafische Darstellung 6. Radiocarbonmethode – das Alter von Ötzi 7. Warum haben radioaktive Elemente unterschiedliche HWZeiten 8. Zerfallsreihen – HWZ ist noch nicht alles

Wann spricht man von Halbwertszeit? Halbierung eines Wertes in einer bestimmten Zeit Nach 2 Halbwertszeiten ist also noch ½ x ½ = ¼, oder 50% - 25%= 25% des ursprünglichen Wertes vorhanden Kommt bei radioaktiven Elementen, in der Biologie, in der Wirtschaft (Preisnachlass), … vor Wann spricht man von Halbwertszeit? – Folie 3 Halbierung eines Wertes in einer bestimmten Zeit Nach 2 HWZ ist also noch ¼ bzw. 25% des ursprünglichen Wertes vorhanden. [ Richtige Rechnung bei Punkt „Formel“] Kommt [nicht nur] bei radioaktiven Elementen, [sondern auch] in der Biologie, in der Wirtschaft (Preisnachlass), … vor.  Exponentielle Abnahme Exponentielle Abnahme

Halbwertszeit von radioaktiven Elementen Was? Umwandlung der Atomkerne Wie? Freiwerdende Energie in Form von Strahlung (Alpha, Beta, und/oder Gamma) Wann? Zerfallszeitpunkt und unter Umständen auch Zerfallsart sind zufällig Definition? Halbwertszeit bei rad. Elementen beschreibt deshalb Zerfallswahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit Wie lange? Halbwertszeit kann Bruchteile von Sekunden, aber auch viele Milliarden Jahre und mehr dauern Halbwertszeit von radioaktiven Elementen – Folie 4 Umwandlung der Atomkerne [Erklären  Energieerhaltungssatz, Masseerhaltung] Freiwerdende Energie in Form von Strahlung (Alpha, Beta, und/oder Gamma) Zerfallszeitpunkt und unter Umständen auch Zerfallsart [Erklären] sind zufällig HWZ bei rad. Elementen beschreibt deshalb Zerfallswahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit [HWZ ist also Durchschnittswert] HWZ kann Bruchteile von Sekunden, aber auch viele Milliarden Jahre und mehr dauern

Beispiele rad. Elemente und deren HWZ Element (Formelzeichen) Halbwertszeit Tellur (128Te) ca. 7 x 1024 Jahre (7 Quadrillionen Jahre) Uran (238U) 4,468 Mrd. Jahre Uran (235U) 704 Mio. Jahre Plutonium (239Pu) 24 110 Jahre Radium (226Ra) 1 602 Jahre Schwefel (35S) 87,5 Tage Beryllium (8Be) 9 x 10-17 Sekunden (90 Trillionstelsekunden) Beispiele rad. Elemente und deren HWZ – Folie 5 Teilweise die Tabelle vorlesen, besonders auf erstes und letztes Element sowie Uran (Isotope) eingehen.

Formel Nt = N0 · e–λt N = Masse t = Zeit e = Euler’sche Zahl = 2,718281828459... Lambda = Zerfallskonstante = ln (2) / [Halbwertszeit]

Grafische Darstellung – 244PU Plutonium - HWZ: 80 Mio Jahre

Radiocarbonmethode – das Alter von Ötzi zur Altersbestimmung von organischem Material verwendet Alle Organismen nehmen durch Stoffwechsel bzw. Fotosynthese Kohlenstoff (C) auf Ein Teil davon ist das radioaktive Isotop C14 Durch kosmische Strahlung entstand ein Gleichgewicht zwischen Zerfall und Aufnahme von C14 Stirbt der Organismus, wird kein neues C14 aufgenommen vorhandenes C14 zerfällt weiterhin mit der Halbwertszeit von 5730 Jahren

Ötzi Fundort: Ötztaler Alpen, 1991 Berechnungen ergaben: Ötzi ist inzwischen 5300 Jahre alt 53% des Ursprünglichen C14-Gehalts

Warum haben radioaktive Elemente unterschiedliche Halbwertszeiten? Tendenz: Mehr Kernteilchen  instabiler Isotope mit mehr Neutronen Stoffkonstante Ab Ordnungszahl 83: Nur radioaktive Elemente / ab OZ 94: Nur künstliche Herstellung möglich Warum haben radioaktive Elemente unterschiedliche Halbwertszeiten? – Folie 10 Tendenz: Mehr Kernteilchen, desto instabiler / nicht unbedingt kürze HWZ Isotope mit mehr Neutronen Stoffkonstante [Erklären] Ab OZ 83: Nur radioaktiv - Ab OZ 94: nur künstlich [HWZ zu kurz]

Zerfallsreihen – HWZ ist noch nicht alles Manche Zerfallsprodukte sind selbst radioaktiv Teilweise längere HWZeiten der Zerfallsprodukte Abbau der Radioaktivität dauert deutlich länger U-238 – 4,5 Mrd. Jahre Th-234 – 24 Tage Pa-234 – 7h U-234 – 250.000 Jahre Th-230 – 75.000 Jahre Ra-226 – 1600 Jahre Rn-222 – 4 Tage Po-218 – 3 Minuten … Pb-206 - stabil Zerfallsreihen – HWZ ist noch nicht alles – Folie 11 Manche Zerfallsprodukte: ebenfalls radioaktiv Diese: teilweise längere Zerfallsprodukte Abbau d. Radioktivität dauert deutlich länger Kurze Vorstellung der Tabelle

Quellen Lexikon: Das aktuelle wissen.de Dorn – Bader: Physik, Mittelstufe Dorn – Bader: Physik, Oberstufe A http://de.wikipedia.org/wiki/C14 http://de.wikipedia.org/wiki/%C3%96tzi http://de.wikipedia.org/wiki/Halbwertszeit http://de.wikipedia.org/wiki/Exponentielles_Wachstum http://de.wikipedia.org/wiki/Radioaktivit%C3%A4t http://www.radon-info.de/shtml/rad_hwz.shtml http://de.wikipedia.org/wiki/Plutonium