Atombau und Radioaktivität

Präsentation zum Thema: "Atombau und Radioaktivität"—  Präsentation transkript:

1 Atombau und Radioaktivität
Einführung Modul Kern/Teilchenphysik 2010

2 Aufbau des Atoms in 100 milliardenfacher Vergrößerung
= 1011

3 aus Protonen (el. Ladung +) und Neutronen (elektrisch neutral)
Atomkern klein (10-14 m) aus Protonen (el. Ladung +) und Neutronen (elektrisch neutral) Atomhülle  10-10m aus Elektronen (el. Ladung -) Elektrische Anziehungskräfte zwischen Hülle und Kern halten das Atom zusammen (wie Gravitationskraft  Planeten kreisen um die Sonne ) bestimmen die Gestalt der Elektronenhülle und damit die chemischen Eigenschaften des Atoms Welche Kräfte halten die Kernbausteine zusammen?

4 Masse in u (atomare Masseneinheiten)
Eigenschaften der Atombausteine Ladung Masse in kg Masse in u (atomare Masseneinheiten) Proton p 1,6 •10-19 C = +1e 1,6726 •10-27 1, u  1 u Neutron n 0 C 1,6749 •10-27 1, u  1 u Elektron e- -1,6 •10-19 C = -1e 9,11•10-31 0, u  1/2000 u

5

6 Ordnungszahl, d.h. Anzahl der Protonen im Kern Anzahl der Elektronen in der Hülle Masse in u ???

7 Entdeckung der Isotope
1913 Entdeckung durch Frederick Soddy (1877 –1956), Chemiker, Nobelpreis für Chemie 1922 Als Isotope bezeichnet man Nuklide in ihrem Verhältnis zueinander, wenn ihre Atomkerne gleich viele Protonen (gleiche Ordnungszahl), aber verschieden viele Neutronen enthalten. (von griech isos=gleich, tópos=Stelle, Ort)

8 Isotope Beispiel: Wasserstoff PSE

9 Isotope Beispiel: Kohlenstoff Isotop Halbwertszeit Häufigkeit in % 8C
9C 126,5 ms 10C 19,255 s 11C 20,39 min 12C stabil 98,90 13C 1,10 14C 5730 a 15C 2,449 s 16C 0,747 s 17C 0,193 s 18C 0,095 s 19C 0,046 s 20C 0,014 s

10 Im Periodensystem angegebene Masse entspricht etwa derjenigen des natürlichen Isotopengemisches
Bsp: C 12C: 6* 1, u + 6* 1, u + 6* 0, u = 12,09894 u 13C: 6* 1, u + 7* 1, u + 6* 0, u = 13,10761 u Gewichteter Mittelwert: 0,989*12,09894 u + 0,011* 13,10761 u = 12,11004 u Masse im PSE: ,0107 u „Massendefekt“: Masse des Atoms (Protonen, Neutronen und Elektronen zusammengenommen) ist kleiner als die Summe der Massen der Einzelbausteine Protonen Neutonen Elektronen  ???

11 Nuklidkarte

12 Nuklidkarte

13 Nuklidkarte

14 Nuklidkarte

15 Nuklidkarte

16 Alphastrahlung α-Strahlung ist eine Art von Strahlung, die bei einem radioaktiven Zerfall, dem Alphazerfall, auftritt. Es handelt sich um eine Teilchenstrahlung bestehend aus Helium-4-Atomkernen, Alphateilchen genannt, welche aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen.

17 Alphastrahlung Alphazerfall allgemein:                                                                                                            Ein konkretes Beispiel:                                                                                                                                                .

18 Nuklidkarte

19 Nuklidkarte

20 Nuklidkarte

21 Betastrahlung β- - Strahlung: Elektron

22 Betastrahlung β- -Zerfall

23 Betastrahlung β- - Strahlung: Elektron β+ - Strahlung: Positron

24 Betastrahlung β- -Zerfall β+ -Zerfall

25 Nuklidkarte

26 Nuklidkarte

27 Gammastrahlung Bei a- und ß-Zerfall entstehen oft Kerne mit überschüssiger Energie, die als g-Strahlung abgegeben wird.Dabei ändert sich die Zusammensetzung des Kernes nicht g-Strahlung ist immer gekoppelt mit anderen Strahlungsarten g-Strahlung ist ähnlich wie Licht oder Röntgenstrahlung eine elektromagnetische Strahlung, d.h. eine Welle aus gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern

28 Wirkungen radioaktiver Strahlung:
Schwärzung von Fotoplatten Durchdringung von Materie Fluoreszenz Ionisierung von Materie

29 10cm Blei absorbiert 99% der urspr. Strahlung
Reichweite in Luft Abschirmung durch a Einige cm 1 Blatt Papier b Einige Meter 1cm Plexiglas g Sehr groß 10cm Blei absorbiert 99% der urspr. Strahlung

30 Quellen http://de.wikipedia.org/wiki/Betastrahlung
Animierte Isotopentafel: