Physik 9 · Struktur der Materie
Nuklidkarte
Ein Atomkern ist durch seine Protonenzahl Z und seine Neutronenzahl N festgelegt, zusammen ergeben sie die Massenzahl A = Z + N. Jede Kernsorte heißt Nuklid. Die Nuklidkarte ordnet sie wie ein Stadtplan: nach rechts mehr Neutronen, nach oben mehr Protonen. Ein Zerfall ist darauf ein Sprung zum Nachbarn.
So gehst du vor
- 1Tippe auf ein Feld. Rechts stehen die Daten des Kerns.
- 2Tippe „Zerfallen lassen“. Der Pfeil zeigt den Sprung, wiederhole das bis zu einem stabilen Kern.
- 3Hebe Isotope, Isotone oder Isobare hervor und vergleiche, was sie gemeinsam haben.
- 4Tippe „Frage stellen“ und beantworte sie auf der Karte.
- 5Wechsle zur Karte „Uran-Reihe“ und gehe von Uran-238 bis zum Ende.
stabilβ⁻-Zerfallβ⁺-Zerfall oder Elektroneneinfangα-Zerfallgestrichelt: N = Z
Das ist ein Ausschnitt, die vollständige Karte hat über 3000 Nuklide. Leere Felder heißen nur: Hier steht nichts in diesem Ausschnitt. Halbwertszeiten sind gerundete Literaturwerte, je Nuklid ist nur der wichtigste Zerfall gezeigt.
Karte
146C
Kohlenstoff-14
Z = 6, N = 8, A = 14
N : Z = 1,33
β⁻-Zerfall, Halbwertszeit 5730 a
Damit bestimmt man das Alter von Holz, Knochen und Stoffen.
146C → 147N + e⁻
Hervorheben
Sprünge auf der Karte
| Zerfall | Was im Kern passiert | Z | N | Sprung |
|---|---|---|---|---|
| α | Zwei Protonen und zwei Neutronen gehen als Heliumkern weg. | − 2 | − 2 | zwei nach links, zwei nach unten |
| β⁻ | Ein Neutron wird zum Proton, ein Elektron fliegt weg. | + 1 | − 1 | schräg nach links oben |
| β⁺ | Ein Proton wird zum Neutron, ein Positron fliegt weg (oder der Kern fängt ein Elektron ein). | − 1 | + 1 | schräg nach rechts unten |
Beim β-Zerfall fliegt zusätzlich ein Neutrino weg, das fast nichts anstößt. In den Gleichungen ist es weggelassen.
Aufträge
- Hebe die Isotope von Kohlenstoff hervor. Wie viele stehen im Ausschnitt, wie viele davon sind stabil? Was haben sie gemeinsam, was unterscheidet sie?
- Welche Elemente bis Magnesium haben nur ein einziges stabiles Nuklid?
- Wo liegen die blauen, wo die roten Felder im Vergleich zu den stabilen? Erkläre, warum das zu den Sprüngen passt.
- Beginne bei Neon-24 und lass den Kern zerfallen, bis er stabil ist. Notiere die Kette mit den Halbwertszeiten.
- Wähle die Uran-Reihe und lass Uran-238 bis zum Ende zerfallen. Wie viele α- und β⁻-Zerfälle sind es? Prüfe das mit A und Z nach.
- Vergleiche N : Z für Sauerstoff-16, Magnesium-24 und Blei-206. Warum brauchen schwere Kerne mehr Neutronen als Protonen?
Theorie: Kapitel „Nuklide und Isotope“. Halbwertszeiten messen und die Zerfallsarten üben kannst du auf der Seite Radioaktiver Zerfall, warum Kerne überhaupt zusammenhalten, zeigt das Tröpfchenmodell.