Prozess und genaue Betrachtung des Alpha Zerfalls?
Ein radioaktiver Radium-atom mit 226 Nukleonen, 88 Protonen und 88 Elektronen zerfällt zu einem Radon-atom mit 222 Nukleonen und 86 Protonen und einem positivgeladenen Heliumkern mit 4 Nukleonen und 2 Protonen aber keine Elektronen, welcher ausgestrahlt wird.
Was also ist mit den 2 Elekronen passiert? Sind sie in der Hülle vom Radon-Atom geblieben und ist der Radon-Atom dadurch negativ geladen weil hier sich 88 Elektronen und 86 Protonen befinden?
Diese Frage betrifft nicht nur diesem Fall sondern ist generell auf alle radioaktiven Stoffe mit Alpha-Strahlung zu übertragen, weil es mir ums Konzept geht. Und ich würde mich auf eine kinderfreundliche Erklärung auf Niveau 9. Klasse Physik/Chemie Gymnasium freuen, vielen Dank.
2 Antworten
Ich würde sagen, dass du das korrekt beschrieben hast (außer, dass es das Atom heißt, nicht der Atom 😉).
Der Alphazerfall passiert mit einer ziemlich "Wucht"; ich habe gerade mal schnell gegoogelt, mit welcher Geschwindigkeit die Alphateilchen, d.h. die Heliumkerne, aus dem zerfallenden Kern herausfliegen und finde einen Wert von 5-7% der Lichtgeschwindigkeit. (Quelle)
Das ist offenbar viel zu schnell, um die entsprechenden Elektronen aus dem zerfallenden Atom mitzunehmen, also bleiben die erstmal da, wo sie sind, was bedeutet, dass das entstehenden Atom (hier, das Radon) ionisiert ist, d.h. eine negative Ladung hat.
Gleichzeitig ist das Alphateilchen natürlich auch geladen, weil es sich um einen nackten Heliumkern handelt, also ein vollständig ionisiertes Heliumatom.
Solange sich das nicht im Vakuum abspielt, kommen diese Heliumkerne nicht besonders weit, aber trotzdem erzeugt dieser ganze Vorgang ein elektrisches Potenzial.
Ein vom Prinzip her ähnlicher Vorgang passiert ja auch beim Betazerfall, zumindest was die Ladungen betrifft. Hier emittiert das zerfallende Atom ja ein Elektron, was aus dem Kern und nicht aus der Hülle kommt (weil sich ein Neutron in ein Proton umwandelt). Das Elektron fliegt weg und hinterlässt ein, diesmal positiv, geladenes Atom.
Es gibt auch den sog. Elektroneneinfang, eine verhältnismäßig seltene Art der Radioaktivität, bei der ein Proton sich ein Elektron aus der Hülle "schnappt" und sich in ein Neutron verwandelt. Hier ändert sich die Protonenzahl, d.h. es entsteht ein anderes Element, aber das entstehende Atom bleibt elektrisch neutral (falls es das vorher war). Es entstehen zwar, wie auch beim gewöhnlichen Betazerfall noch Neutrinos, aber die sind elektrisch neutral.
Also kurz gesagt: du hast das richtig beschrieben. Beim Alphazerfall entsteht immer ein Kern, der um zwei Protonen und zwei Neutronen reduziert ist und weil die Elektronen des Ausgangsatoms nicht vom emittierten Heliumkern mitgenommen werden, ist das entstehende Atom zweifach negativ geladen.
Mag schon sein, aber der Fragestellerin ging es ja nicht um ionisierte Metalle inmitten eines Elektronengases, sondern darum, ob sie den Alphazerfall prinzipiell richtig dargestellt hat (wohl um es einem Kind in der 9. zu erklären).
Radium ist ja auch kein Metall, insofern ist das sowieso unerheblich. Aber selbst wenn sich das Atom mit dem zerfallenden Kern in einem Metallverbund inkl. Elektronengases befindet, verbleiben die Elektronen beim Atom bzw. dem Elektronengas. Die negative elektrische Ladung wird dann höchstem etwas über den Metallverbund "verschmiert".
Wie relevant all dies für die Fragestellerin ist, kann ich natürlich nicht sagen; ich vermute mal kaum. (Allerdings könnte man mir das vermutlich auch über den K-Einfang sagen. 😛)
(Ich kommentiere ja auch nur für die, die das vielleicht so genau interessiert. 🤓) Doch, Radium ist ein Metall. Das Radon jedoch, das vergaß ich, ist kein Metall, sondern ein Edelgas. Es wird deshalb jeden ionisierten Zustand sehr rasch beenden, indem es so viele Elektronen mit der Umgebung austauscht, wie nötig ist, um ein vollständiges ungebundenes Edelgasatom zu werden, und das wird, wie auch das entstandene Helium, in die Umgebung diffundieren.
"Doch, Radium ist ein Metall." About that.... 🙈
Weiß gar nicht, was ich da jetzt sagen soll. Ich hab extra noch schnell auf Wiki nachgeschaut, weil ich auch nicht mehr gewusst hatte, ob das jetzt ein Metall ist oder nicht und ich dachte, da wäre was von Nichtmetall gestanden. Wohl ein klarer Fall von (nichtmetallischen) 🍅 auf den Augen. Peinlich sowas! 😅
Vor allem, dass Radon ein Edelgas ist, wusste ich, weil es wie alle außer Helium auf -on endet: Neon, Xenon, usw., sogar dieses ganz neue Oganesson. Also muss ein um zwei Protonen reicheres Element ja logischerweise aus der 2. Hauptgruppe kommen.
(Versehentlich Kommentar als Antwort abgeschickt. Wieso kann ich eine unbeabsichtigte Antwort nicht einfach wieder löschen und muss sie durch Fülltext ersetzen?)
Dein Fazit stimmt so, wenn das Radiumatom für sich alleine ist oder sich in einem Körper aus Nichtmetallen befindet. Wenn es aber in einem metallenen Körper sitzt, dann ist dort ein Teil aller Elektronen in dem ganzen Körper als "Elektronengas" unterwegs, so dass die Kerne sowieso allesamt ionisiert sind.