| 1.1 Fortsetzung Energie und Materie | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radioaktivität Unter Radioaktivität versteht man den spontanen Zerfall der Atomkerne. Dies hat 1896 Henri Becquerel bei Uran entdeckt. Marie Curie entdeckte 1898 die Radioaktivität von Radium, Thorium und Polonium.
Mit dem Experiment oben kann man Radioaktivität nachweisen. Die Strahlung radioaktiver Proben wird durch die geladenen Metallplatten unterschiedlich abgelenkt und schwärzt eine Photoplatte an unterschiedlichen Stellen. Die Ablenkung der a-Strahlung ist nicht so groß, wie die der b-Strahlung, was zeigt, daß schwerere Teilchen Bestandteile dieser Strahlung sind. Hier der Alpha-Zerfall von Uran:
Die Energie der b-Strahlung wird in eV angegeben. 1 eV (=Elektronenvolt) ist die Arbeit die notwendig ist, um die Ladung eines Elektrons durch eine Spannung von 1 Volt zu bewegen. 1 eV = 1.6 x 10-19 Joule. Eine Million Elektronenvolt wird als 1 MeV geschrieben. 1 MeV = 106eV = 1.6 x 10-13 Joule. Die radioaktiven Elemente variieren in ihrer Strahlung beträchtlich. Radium strahlt z.B. wesentlich schneller als Uran. E. Rutherford untersuchte den Zerfall der verschiedenen radioaktiven Elemente (1902) und machte diesen durch die Zerfallsgleichung berechenbar. (Nobelpreis 1908)
Ein wichtiger Begriff bei radioaktiven Zerfällen ist die Halbwertszeit. Die Halbwertszeit ist die Zeitspanne, in der die Anzahl der Kerne (Zerfälle) auf die Hälfte des ursprünglichen Wertes gesunken ist. Streuversuch von Rutherford 1911 veröffentliche Ernest Rutherford die Ergebnisse seiner Experimente mit a-Strahlen. In seiner Versuchsanordnung hatte er eine 0,004 mm dünne Folie aus Gold, Silber oder Kupfer mit a-Teilchen beschossen. Um die Folie herum hatte er einem Leuchtschirm installiert, der auf a-Strahlen reagierte (siehe Abbildung unten).
Als Ergebnis fand er, daß die a-Teilchen fast unbeeinflußt und geradlinig durch die Folie hindurchtraten. Daraus folgerte er, daß Atome aus einem Kern bestünden und die Elektronen sich in weitem Abstand darum bewegten. Seit damals wird diese Vorstellung, die dann von Bohr wesentlich verfeinert wurde Rutherfordsches Atommodell genannt. Radioaktive Elemente werden auch oft radioaktive Isotope oder Radionuklide genannt oder einfach Nuklide. Man kennt inzwischen über 1500 verschiedene natürliche und künstliche Nuklide. Oft werden Radionuklide durch das Elementsymbol und die Atommasse dargestellt.
Im Falle von radioaktivem Wasserstoff oder Tritium mit einer relativen Atommasse von 3 schreibt man H-3 oder 3H. Links sind die die Isotope von Wasserstoff abgebildet. Als Isotope bezeichnet man Atome, des selben Elements, die sich in der Massenzahl (= Protonenanzahl) unterscheiden. Uran mit einer relativen Atommasse von 235 wird als U-235 oder 235U abgekürzt. Hier einige stabile und instabile Isotope:
Schon Rutherford erkannte, daß man natürliche Isotope wie 14C und andere zur Altersbestimmung von Stoffen verwenden kann. Heute wird mit der radiometrischen Altersbestimmung (wie man diese Methode genau nennt) das geologische Alter von Fossilien oder Gesteinen bestimmt. |
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