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Atomkerne und radioaktive Zerfallsprozesse

Radioaktivität

Viele Atome der Elemente hoher Ordnungszahl haben die Eigenschaft, sich ohne äußere Einwirkung spontan in einen anderen Atomkern umzuwandeln. Dabei wird Strahlung ausgesendet. Dies nennt man Radioaktivität.

Diese Eigenschaft entdeckte H. Becquerel im Jahre 1890 als er bemerkte, dass die Pechblende, ein Uran-Mineral, eine für den Menschen unsichtbare Strahlung aussendet, die Photoplatten schwärzen kann.In den folgenden Jahren wurden mehrere Elemente entdeckt, die radioaktiv sind. Man stellte fest, dass bestimmte Strahlen in einem Magnetfeld abgelenkt werden können (in verschiedene Richtungen), andere nicht.

Es treten drei Typen radioaktiver Strahlung auf:
Tab. 1
Typen radioaktiver Strahlung
StrahlungsartBeschreibungLadungReichweite
αHelium-Kerne+2An der Luft wenige Zentimeter; können ein Blatt Papier nicht durchdringen.
βElektronen-1An der Luft mehrere Meter; werden jedoch durch Metall-, Kunststoff- und Holzplatten (ab einigen Millimetern) abgeschirmt.
γelektromagnetische Wellen0An der Luft praktisch keine Abschwächung, zur Abschirmung dicke Bleiplatten nötig.

Vertiefung: Animation

Ursache für die radioaktive Strahlung sind Vorgänge im Atomkern. Sehr große Atomkerne (z.B. alle Isotope der Elemente ab Polonium) sind instabil. Sie unterliegen einem radioaktiven Zerfall. Dabei wandeln sich zum einen die Atomkerne unter Aussendung eines Helium-Kernes (α-Strahlung) in einen leichteren Kern um. Zum anderen kann unter Aussendung eines Elektrons (β-Strahlung) ein Neutron in ein Proton umgewandelt werden und ein anderes Element gleicher Masse entsteht. Bei beiden Vorgängen wird oft noch γ-Strahlung frei.

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