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Kernladungszahl = Ordnungszahl
Zahl der Protonen im Kern + Zahl der Elektronen im Neutralatom
u
unified atomic mass unit
(=1,66 * 10⁻²⁴)
Protonen
positiv geladene Nukleonen
Atomkern
Durch Protonen und Neutronen gebildet
d = 10 fm (=10⁻¹⁵ m)
Nukleonen
Kernteilchen
Atom
"kleinstes Teilchen" - durch chemische Verfahren nicht weiter zerlegbar
Atomhülle
Aus Elektronen gebildet
d = 100 pm (=10⁻¹² m)
Neutronen
ungeladene Nukleonen
Elektronen
negativ geladene Teilchen. Besitzen praktisch keine Masse.
Massenverhältnis Protonen:Elektronen
1:2000
Verhältnis Kern:Hülle
1:10000 (10⁴)
4 Kräfte der Natur
Starke Wechselwirkungen (im Kern, RW sehr kurz)
Elektromagnetische Kraft (Ionen(stark), RW ~)
Schwache Wechselwirkungen (schwach, Bindungen)
Gravitation (schwach, RW unendlich)
Starke Wechselwirkungen
Halten die Nukleonen zusammen.
e = m*c²
Energie = Masse * Lichtgeschwindigkeit²
c = Konstante
→ Masse ist komprimierte Energie
→ Energie ist Masse äquivalent
Massendefekt
Die Differenz zwischen Summe der Einzelmassen und der bestimmten Masse des Atoms bei Kernfusion.
Beschreibt eine Energie die abgegeben wird!
Massenzahl
Zahl der Protonen und Neutronen
Element
Besteht aus identischen Atomen
Isotope
Sind Nuklide gleicher Protonenanzahl & unterschiedlicher Neutronenanzahl
Ame
Atommassen Einheit ¹/₁₂ Masse des ¹²C Nuklids
Reinelemente
Kommen in der Natur nur als einiges Isotop vor
Mischelemente
Verschiedene Isotope liegen in konstanten Mengenverhältnissen vor
Isotopeneffekt
Bei Isotopen zeigen sich in Reaktionen chemischen und physikalische Unterschiede.
z.B.: Reaktionsgeschwindigkeit
Je höher die Masse desto geringer der Isotopeneffekt.
¹H
"normaler" Wasserstoff
²H
D - Deuterium (0,014%)
³H
T - Tritium (Spuren, instabil)
Avogardo-Zahl/Loschmidt-Zahl
6,022 * 10²³
Radioaktivität
Eine Eigenschaft des Atomkerns.
Verschiedene Strahlungsarten lassen sich im elektrischen bzw. magnetischen Feld unterscheiden.
Korpuskularstrahlung
Teilchenstrahlung
Alpha-Strahlen
strahlt Heliumkern ⁴He⁺²
doppelt positiv geladen
ablenkbar im EM Feld
Korpuskularstrahlung mit sehr geringer Reichweite
[Blatt, Metall abschirmbar]
Beta-Strahlen
strahlt elektronen e⁻
einfach negativ geladen
ablenkbar im EM Feld
Korpuskularstrahlung mit geringer Reichweite
[Metall abschirmbar]
Gamma-Strahlen
Elektromagnetische Strahlung kurzer Wellenlänge
hohe Energie
nicht Ablenkbar
hohe (theoretisch unendliche) Reichweite
[Durch sehr Dichte Stoffe (Blei) abschirmbar]
Alpha-Strahlen:Beta-Strahlen
ca. 1:8000
Alpha Zerfall
Ionisierende Strahlung → He⁺²
E1 → E2 + He⁺²
OZ -2 (2 Protonen)
MZ -4 (2p & 2n)
Beta-Minus-Zerfall
Stabilisierungsmaßnahme bei zu vielen Neutronen
Ein Neutron im Kern zerfällt zu einen Proton und einem Elektron. → e⁻
E1 → E2 + e⁻
OZ +1
MZ bleibt gleich
Beta-Plus-Zerfall
Stabilisierungsmaßnahme bei zu vielen Protonen
Ein Proto im Kern zerfällt zu einen Neutron und einer positiven Ladung = Positron = Antimaterie. → e⁺
E1 → E2 + e⁺
OZ -1
MZ bleibt gleich
Elektroneneinfang
Ein Elektron wird aufgenommen.
Elektron wandert NICHT in den Kern (unmöglich)
Ein Proton wandert aus dem Kern und reagiert mit den Elektron zu einem Neutron.
E1 + e⁻ → E2
OZ -1
MZ bleibt gleich
Halbwertszeit
Jene Zeit in der nur noch die ¹/₂ Menge der Ausgangsmenge vorhanden ist
Massendefekt & Bindungsenergie OZ abhängig
Kernfusion < OZ Fe < Kernspaltung
Ab OZ von Eisen Mehr Energie durch Spaltung
Protonen/Neutronen-Verhältnis OZ
Stabiler Kern hat (bei steigender OZ) mehr Neutronen als Protonen
Anwendungsgebiete aktiver und stabiler Isotope
Synthese "radioaktiv-markierter" Substanzen
Diagnostik
Strahlentherapie
³H (=T)
HWZ 12,5a
(Beta-) Metabolismus-Forschung
³⁵S
HWZ 87d
(Beta-) Metabolismus-Forschung
³²P
HWZ 14d
(Beta-) Strahlentherapie am Knochengewebe
⁶⁰Co
HWZ 5,3a
(Beta-,Gamma) Strahlentherapie
²²⁶Ra
HWZ 1600a
(Alpha) Strahlentherapie
¹²³I
HWZ 13,2h
(Gamma) Szintigraphie (Schilddrüse, Milz)
¹³¹I
HWZ 8d
(Beta-,Gamma) Schilddrüsenfunktionsprüfung
⁹⁹Tc
HWZ 6h
(Gamma) Schilddrüsenüberfunktion
