Wie erkenne ich, ob ein Atom ein Alphastrahler (oder beta gamma..strahler) ist?
Meine genaue Frage wäre: ist das radioaktive Isotop 14C ein Alphastrahler? (die 14 steht eigentlich links oben neben dem C. Sowas verwirrt mich auch immer. Was steht links/recht, oben/unten?)
3 Antworten
Die Darstellung der Kernreaktionsgleichungen auf der oben verlinkten Seite ist aber arg seltsam:
Die beiden Indizes gehören jeweils links vor das Elementsymbol und nicht mitten rein: Links oben steht die Summe aller Protonen und Neutronen, die auch Massenzahl genannt wird, weil sie (grob) der Atommasse in u entspricht.
Links unten steht die Zahl aller Protonen, die bestimmt, welchem Element das Atom zugeordnet ist. Deshalb, und weil die Elemente im Periodensystem nach ihren Protonenzahlen geordnet sind, wird sie auch Ordnungszahl genannt.
Rechts oben kann noch ein Zusatz stehen, beispielsweise die elektrische Ladung bei einem Ion ("+" oder "-").
Um nun zu erkennen, wie ein Atom zerfällt, muss man wissen, was dabei herauskommt. Das Zerfallsprodukt von 14C ist 14N. Die Masse ist also gleich geblieben, aber ein Neutron wurde durch ein Proton "ersetzt" (Stickstoff hat naturgemäss ein Proton mehr als Kohlenstoff). Tatsächlich zerfällt ein Neutron des 14C in ein Proton und ein Elektron (sowie ein Antineutrino): 14C ist ein Beta(-)-Strahler.
Du kannst das nicht am Element selbst erkennen. Dazu brauchst du eine Nuklidkarte.
Die hier ist schön:
http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/reCenter.jsp?z=12&n=12
Da kannst du ranzoomen, bis du dein C14 gefunden hast. Dann klickst du auf "C14" und dann wird dir unten unter "Decay mode" angezeigt, nach welchem Zerfall und mit welcher Halbw.Zeit der zerfällt.
LG
MCX
Wie erkenne ich, ob ein Atom ein Alphastrahler (oder beta gamma..strahler) ist?
Ein »γ-Strahler« ist eigentlich jeder energetisch angeregte Atomkern,
der mit der Emission in den Grundzustand übergeht. Es passiert dasselbe wie bei einem angeregten Atom, das Licht emittiert, nur auf energetisch 10⁴-10⁶-fach höherem Energieniveau.
Ein α-Strahler hat ist für gewöhnlich ein Atomkern mit großer Ordnungs- und Massenzahl; α-Teilchen sind Heliumatomkerne, die selber sehr stabil sind und den Atomkern mit hoher kinetischer Energie verlassen.
Ein β⁻-Strahler ist üblicherweise ein Atomkern mit einer Massenzahl, die »zu groß« für seine Ordnungszahl ist. Ein Neutron wandelt sich dabei in ein Proton, ein β⁻-Teilchen (nichts anderes als ein schnelles Elektron) und ein Antineutrino (𝜈̄) um. Es gibt auch β⁺-Strahler, sie haben »zu wenig« Neutronen und erzeugen Neutrinos und schnelle Positronen, die allerdings nicht weit kommen. Das wird im PET ausgenutzt (s.u.).
Bei vielen Reaktionen wird auch noch γ-Strahlung freigesetzt, da die aus dem »Zerfall« entstehenden Atomkerne meist noch angeregt sind. In der Reaktionsgleichung wird dann allerdings nicht einfach »+ γ«, sondern »+ …keV« angegeben, die Energie dieser γ-Strahlung. Anhand von ihr kann man eine Kernumwandlung oft identifizieren.
Bei β⁺-Strahlern wird durch die Paarvernichtung der Positronen mit umgebenden Elektronen eine sehr spezielle γ-Strahlung freigesetzt, die 511keV hat und nichts anderes ist als mₑc² mit der Masse mₑ des Elektrons/Positrons. Es entstehen immer 2 γ-Quanten, die der PET identifizieren und anhand man besondere Aktivität in Organen nachweisen kann.
Was steht links/recht, oben/unten?
Wenn zeichensetzerisch möglich, steht oben links die Massenzahl und unten die Ordnungszahl, die eigentlich redundant ist, weil sie bei einem und demselben Element immer gleich ist, also z.B. ¹⁴₆C oder ¹⁴₇N (besser bekomme ich es hier nicht hin, es gehört eigentlich genau untereinander). Manchmal schreibt man auch gleichsam umgangssprachlich »C14« oder »C-14«. Dessen β-Zerfall schreibt sich
(1.1) ¹⁴₆C → ¹⁴₇N + β⁻ + 𝜈̄ oder auch
(1.2) ¹⁴₆C → ¹⁴₇N + ⁰₋₁e⁻ + 𝜈̄.
Die Schreibweise »⁰₋₁e⁻« deutet an, dass das Elektron »keine« Masse hat (es hat weniger als 1/1800 der Masse eines Nukleons, d.h. Protons oder Neutrons) und negativ geladen ist, sodass die unteren Indizes in ihrer Summe auf der linken und rechten Seite übereinstimmen. Es ist ein bisschen gemein, dass die Schreibweise für chemische Formeln so schwer abbildbar ist.
Mehr zum Thema steht u.a. hier: http://webuser.hs-furtwangen.de/~neutron/download/lehre/radiation/01_Strahlenphysik_08_10_13.pdf
oder