Radioaktivität

Der Zerfall eines Atomkerns und die damit verbundene Aussendung von Energie bezeichnet man als Radioaktivität. Ob ein Stoff radioaktiv ist oder nicht, hängt von der Stabilität der Atomkerne ab. Es gibt eine Vielzahl natürlicher radioaktiver Elemente auf der Erde, allerdings auch vom Menschen erzeugte künstliche Radioaktivität.

Arbeitsmittel

Radioaktive Elemente im PSE

Gibt es von einem Element keine stabile Form, so wird das Element im PSE mit einem Symbol markiert (hier: ☢). Bei vielen Elementen existieren zu den stabilen Atomsorten auch radioaktive Isotope. Beispielsweise gibt es von Kohlenstoff zwei stabile Formen und ein natürliches radioaktives Isotop: 146 C.

Zeigt die Kohlenstoffisotope C12, C13, C14. Alle Isotope haben 6 Protonen. Das C12 Isotop besitzt 6 Neutronen. Das C13 Isotop besitzt 7 Neutronen. Das C14 Isotop besitzt 8 Neutronen. Das C14 Isotop ist radioaktiv.
Die Kohlenstoffisotope 12C, 13C und 14C

Ein weiteres Beispiel sind die Isotope von Wasserstoff:
Protium 11 H und Deuterium 21 H sind stabil, Tritium 31 H ist radioaktiv.

Die Geschwindigkeit des Zerfalls wird durch die Halbwertszeit (t1/2) angegeben. Dies ist die Zeitspanne, in der die Hälfte der vorhandenen Atome zerfällt. Bismut hat eine lange Halbwertszeit (1,9·1019 Jahre), daher spielt seine Radioaktivität in unserer Lebensspanne keine Rolle. Viele künstliche Elemente hingegen haben eine sehr kurze Halbwertszeit, manche sogar unter einer Sekunde (z. B. Meitnerium mit t1/2 = 0,72 Sekunden).

Ionisierende Strahlung

Radioaktive Atome haben instabile Kerne, die sich durch das spontane Aussenden von Teilchen in andere Kerne umwandeln.

Zeigt die Größe der Teilchen die von einem Atomkern ausgesendet werden. Große Teilchen erzeugen Alpha- , mittelgroße Beta- und kleine Teilchen Gammastrahlung.
Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlung

Durch das Aussenden der Teilchen entsteht ionisierende Strahlung. Dabei unterscheidet man folgende Strahlungsarten:

  • Alphastrahlen (α):
    Alphastrahlen haben eine geringe Reichweite von nur wenigen Zentimetern. Sie können bereits von einem Blatt Papier abgeschirmt werden.
  • Betastrahlen (β):
    Betastrahlen haben eine Reichweite von etwa zehn Metern. Die Abschirmung ist durch ein mindestens vier Millimeter dickes Aluminiumblech möglich.
  • Gammastrahlen (γ):
    Gammastrahlen haben eine sehr große Reichweite. Dicke Bleiplatten absorbieren zumindest einen Teil der Strahlung.
Grafische Darstellung - Zeigt das Alphastrahlung von z. B. schon einem Blatt Papier abgeschirmt werden kann. Betastrahlung von Aluminium und Gammastrahlung von Blei.
Abschirmung ionisierender Strahlung

Folgen ionisierender Strahlung

Die Strahlungsarten können nützlich (z. B. Desinfektion durch Strahlung, Röntgenstrahlung), aber auch schädlich sein. Welche Strahlung am gefährlichsten ist, kann nicht so einfach beantwortet werden, da dies von den Umständen abhängt.

α-Strahlen können sehr schädlich sein, wenn sie direkt in den Körper gelangen (z. B. durch Einatmen), aber sie können bereits durch ein Blatt Papier abgeschirmt werden.

Ein großer Teil der γ-Strahlen durchdringt den Körper. Der Teil, welcher vom Körper absorbiert wird, kann allerdings Schäden anrichten – wie zum Beispiel Veränderung des Erbguts in den Zellen (man spricht von Mutationen).

Zeigt wie die SchuBu Eule nützliche Strahlung wie ein Werkzeug nutzt
Nützliche Strahlung
Zeigt wie die SchuBu Eule von gefährlicher Strahlung verletzt wird.
Gefährliche Strahlung
5. Radioaktivität
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