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Physik · Klasse 9 und 10 · Kapitel

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Physik 9/10: Radioaktivität und Kernphysik

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
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○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich kann aus Massenzahl und Ordnungszahl Protonen, Neutronen und Elektronen bestimmen.

MerkenDer Atomkern

Die Ordnungszahl Z ist die Zahl der Protonen.

Die Massenzahl A zählt Protonen und Neutronen zusammen. Also gilt: Neutronen = A − Z. Ein ungeladenes Atom hat so viele Elektronen wie Protonen.

BeispielProtonen, Neutronen, Elektronen

Ein Kern Kalium-39 hat die Ordnungszahl 19 und die Massenzahl 39. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
K3919N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
  2. N = A − Z = 39 − 19 = 20
  3. Kalium-39 hat 20 Neutronen
  1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
  2. N = A − Z = 39 − 19 = 20
  3. Kalium-39 hat 20 Neutronen
Ergebnis:
20 Neutronen

AchtungMassenzahl als Zahl der Neutronen gelesen

So nicht
Natrium-23: 23 Neutronen
So richtig
Natrium-23, Z = 11: N = 23 − 11 = 12 Neutronen

Die Massenzahl zählt alle Kernteilchen, Protonen und Neutronen. Für die Neutronen ziehst du die Ordnungszahl ab.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Ein Kern Kohlenstoff-12 hat die Ordnungszahl 6 und die Massenzahl 12. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    C126N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    So fängst du an:
    Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
    Lösung zeigen
    1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
    2. N = A − Z = 12 − 6 = 6
    3. Kohlenstoff-12 hat 6 Neutronen
    Ergebnis:
    6 Neutronen
  2. ●2
    Ein Kern Uran-235 hat die Ordnungszahl 92 und die Massenzahl 235. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    U23592N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
    2. N = A − Z = 235 − 92 = 143
    3. Uran-235 hat 143 Neutronen
    Ergebnis:
    143 Neutronen
  3. ★3
    Ein Atom Radon-222 hat 136 Neutronen im Kern und ist nicht geladen. Wie viele Elektronen hat es? Berechne mit Einheit.
    Rn222?N = 136Elektronen = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ungeladenes Atom: so viele Elektronen wie Protonen.
    2. Protonen: Z = A − N = 222 − 136 = 86
    3. 86 Protonen, also 86 Elektronen
    Ergebnis:
    86 Elektronen

2Ich kann Isotope erkennen und unterscheiden.

MerkenIsotope

Isotope sind Kerne desselben Elements: gleiche Ordnungszahl, also gleich viele Protonen.

Sie haben verschieden viele Neutronen und deshalb verschiedene Massenzahlen. Chemisch verhalten sie sich gleich.

BeispielIsotope erkennen

Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 92, A = 232. Kern 2: Z = 90, A = 232. Kern 3: Z = 90, A = 230.
X23292Kern 1X23290Kern 2X23090Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
  2. Dieselbe Ordnungszahl 90 haben Kern 2 und Kern 3, ihre Massenzahlen sind verschieden.
  3. Also: Kern 2 und Kern 3
  1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
  2. Dieselbe Ordnungszahl 90 haben Kern 2 und Kern 3, ihre Massenzahlen sind verschieden.
  3. Also: Kern 2 und Kern 3
Ergebnis:
Kern 2 und Kern 3

AchtungIsotope an der falschen Zahl erkannt

So nicht
C-14 und N-14 sind Isotope (gleiche Massenzahl)
So richtig
C-12 und C-14 sind Isotope: Z = 6 bei beiden, Massenzahl verschieden

Isotope gehören zum selben Element: gleiche Ordnungszahl, also gleich viele Protonen. Nur die Neutronen sind verschieden.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 86, A = 222. Kern 2: Z = 88, A = 222. Kern 3: Z = 86, A = 220.
    X22286Kern 1X22288Kern 2X22086Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    So fängst du an:
    Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
    Lösung zeigen
    1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
    2. Dieselbe Ordnungszahl 86 haben Kern 1 und Kern 3, ihre Massenzahlen sind verschieden.
    3. Also: Kern 1 und Kern 3
    Ergebnis:
    Kern 1 und Kern 3
  2. ●5
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 83, A = 210. Kern 2: Z = 82, A = 210. Kern 3: Z = 82, A = 206.
    X21083Kern 1X21082Kern 2X20682Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
    2. Dieselbe Ordnungszahl 82 haben Kern 2 und Kern 3, ihre Massenzahlen sind verschieden.
    3. Also: Kern 2 und Kern 3
    Ergebnis:
    Kern 2 und Kern 3
  3. ★6
    Wasserstoff-1 und Wasserstoff-3 sind Isotope. Kann man sie chemisch trennen – und warum?
    H11Wasserstoff-1H31Wasserstoff-3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope haben dieselbe Ordnungszahl.
    2. Wasserstoff-1: 1 Protonen, 0 Neutronen. Wasserstoff-3: 1 Protonen, 2 Neutronen.
    3. Also: Nein, gleich viele Elektronen, also reagieren sie chemisch gleich.
    Ergebnis:
    Nein, gleich viele Elektronen, also reagieren sie chemisch gleich.

3Ich kann Alpha-, Beta- und Gammastrahlung nach Ladung, Reichweite und Abschirmung unterscheiden.

MerkenDrei Strahlenarten

Alphastrahlung ist positiv, ein Blatt Papier hält sie auf.

Betastrahlung sind Elektronen, Aluminium hält sie auf. Gammastrahlung ist ungeladen, Blei schwächt sie nur.

BeispielAlpha, Beta oder Gamma?

Eine Strahlung ändert weder die Massenzahl noch die Ordnungszahl des Kerns. Um welche Strahlung geht es?
Merkmal: KernQuelle?AlphaBetaGamma
Schritt für Schritt
  1. Denk an die drei Steckbriefe: Ladung, Reichweite, woraus sie besteht.
  2. Gamma: ungeladen wie Licht, Blei schwächt sie nur.
  3. Also: Gammastrahlung
  1. Denk an die drei Steckbriefe: Ladung, Reichweite, woraus sie besteht.
  2. Gamma: ungeladen wie Licht, Blei schwächt sie nur.
  3. Also: Gammastrahlung
Ergebnis:
Gammastrahlung

AchtungStrahlenarten verwechselt

So nicht
Ein Blatt Papier hält Gammastrahlung auf.
So richtig
Papier → Alpha bleibt stecken, Aluminium → Beta bleibt stecken, Blei → Gamma wird nur geschwächt

Alpha ist positiv und bleibt schon im Papier stecken. Beta sind Elektronen und bleiben im Aluminium. Gamma ist ungeladen, Blei schwächt sie nur.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Eine Strahlung besteht aus Heliumkernen mit 2 Protonen und 2 Neutronen. Um welche Strahlung geht es?
    Merkmal: Art der StrahlungQuelle?AlphaBetaGamma
    So fängst du an:
    Denk an die drei Steckbriefe: Ladung, Reichweite, woraus sie besteht.
    Lösung zeigen
    1. Denk an die drei Steckbriefe: Ladung, Reichweite, woraus sie besteht.
    2. Alpha: Heliumkerne, positiv, nur Zentimeter weit, Papier hält sie auf.
    3. Also: Alphastrahlung
    Ergebnis:
    Alphastrahlung
  2. ●8
    Eine Strahlung wird schon von einem Blatt Papier aufgehalten. Um welche Strahlung geht es?
    Merkmal: AbschirmungQuelle?AlphaBetaGamma
    Lösung zeigen
    1. Denk an die drei Steckbriefe: Ladung, Reichweite, woraus sie besteht.
    2. Alpha: Heliumkerne, positiv, nur Zentimeter weit, Papier hält sie auf.
    3. Also: Alphastrahlung
    Ergebnis:
    Alphastrahlung
  3. ★9
    Eine Strahlung wird von Aluminium kaum geschwächt und hat keine Ladung. Um welche Strahlung geht es?
    Quelle?AlphaBetaGamma
    Lösung zeigen
    1. Prüf beide Angaben nacheinander an jeder der drei Strahlenarten.
    2. Gamma: ungeladen wie Licht, Blei schwächt sie nur.
    3. Also: Gammastrahlung
    Ergebnis:
    Gammastrahlung

4Ich kann Zerfallsgleichungen für Alpha- und Betazerfall aufstellen.

MerkenZerfallsgleichungen

Beim Alphazerfall sinkt die Massenzahl um vier, die Ordnungszahl um zwei.

Beim Betazerfall wird ein Neutron zum Proton: Die Ordnungszahl steigt um eins. Die Massenzahl bleibt.

BeispielAlphazerfall

Radon-222 (Ordnungszahl 86) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
Rn22286???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
  2. A: 222 − 4 = 218, Z: 86 − 2 = 84
  3. ²²²₈₆Rn → ²¹⁸₈₄Po + ⁴₂He, Polonium-218 hat 218 Nukleonen
  1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
  2. A: 222 − 4 = 218, Z: 86 − 2 = 84
  3. ²²²₈₆Rn → ²¹⁸₈₄Po + ⁴₂He, Polonium-218 hat 218 Nukleonen
Ergebnis:
218 Nukleonen

AchtungAlphazerfall: Zahlen falsch geändert

So nicht
²³⁸₉₂U → ²³⁴₈₈Ra + ⁴₂He
So richtig
²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He: Massenzahl − 4, Ordnungszahl − 2

Ein Alphateilchen hat 2 Protonen und 2 Neutronen. Die Massenzahl sinkt um 4, die Ordnungszahl um 2.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Polonium-210 (Ordnungszahl 84) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Po21084???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    So fängst du an:
    Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
    Lösung zeigen
    1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
    2. A: 210 − 4 = 206, Z: 84 − 2 = 82
    3. ²¹⁰₈₄Po → ²⁰⁶₈₂Pb + ⁴₂He, Blei-206 hat 206 Nukleonen
    Ergebnis:
    206 Nukleonen
  2. ●11
    Thorium-230 (Ordnungszahl 90) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Th23090???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
    2. A: 230 − 4 = 226, Z: 90 − 2 = 88
    3. ²³⁰₉₀Th → ²²⁶₈₈Ra + ⁴₂He, Radium-226 hat 226 Nukleonen
    Ergebnis:
    226 Nukleonen
  3. ★12
    Polonium-214 (Ordnungszahl 84) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Neutronen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Po21484???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ein Alphateilchen nimmt 2 Protonen und 2 Neutronen mit.
    2. Tochterkern: A = 214 − 4 = 210, Z = 84 − 2 = 82
    3. N = 210 − 82 = 128
    4. ²¹⁴₈₄Po → ²¹⁰₈₂Pb + ⁴₂He, Blei-210 hat 128 Neutronen
    Ergebnis:
    128 Neutronen

5Ich kann mit der Halbwertszeit Restmengen und Zeiten berechnen.

MerkenHalbwertszeit

Nach jeder Halbwertszeit ist die Hälfte dessen zerfallen, was noch da ist.

Es bleibt ein Halb, ein Viertel, ein Achtel. Ganz weg ist der Stoff nie.

BeispielHalbwertszeit: Was ist noch da?

Caesium-137 hat eine Halbwertszeit von etwa 30 Jahren. Eine Probe enthält 48 mg. Wie viel ist nach 90 Jahren noch da? Berechne mit Einheit.
48 mgZeitT½ ≈ 30 Jahrenach 90 Jahrenm = ?
Schritt für Schritt
  1. Zahl der Halbwertszeiten: 90 : 30 = 3
  2. 3-mal halbieren: 48 mg : 8
  3. 48 mg : 8 = 6 mg
  1. Zahl der Halbwertszeiten: 90 : 30 = 3
  2. 3-mal halbieren: 48 mg : 8
  3. 48 mg : 8 = 6 mg
Ergebnis:
6 mg

AchtungZwischenergebnis als Antwort

So nicht
Gesamtwiderstand gesucht, Antwort: I = 0,5 A
So richtig
erst I = 0,5 A, dann weiter bis zur gesuchten Größe

Das ist ein richtiger Zwischenschritt. Lies noch einmal, was gesucht ist, und rechne weiter.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Caesium-137 hat eine Halbwertszeit von etwa 30 Jahren. Eine Probe enthält 96 mg. Wie viel ist nach 90 Jahren noch da? Berechne mit Einheit.
    96 mgZeitT½ ≈ 30 Jahrenach 90 Jahrenm = ?
    So fängst du an:
    Zahl der Halbwertszeiten: 90 : 30 = 3
    Lösung zeigen
    1. Zahl der Halbwertszeiten: 90 : 30 = 3
    2. 3-mal halbieren: 96 mg : 8
    3. 96 mg : 8 = 12 mg
    Ergebnis:
    12 mg
  2. ●14
    Phosphor-32 hat eine Halbwertszeit von etwa 14 Tagen. Eine Probe enthält 64 mg. Wie viel ist nach 42 Tagen noch da? Berechne mit Einheit.
    64 mgZeitT½ ≈ 14 Tagenach 42 Tagenm = ?
    Lösung zeigen
    1. Zahl der Halbwertszeiten: 42 : 14 = 3
    2. 3-mal halbieren: 64 mg : 8
    3. 64 mg : 8 = 8 mg
    Ergebnis:
    8 mg
  3. ★15
    Phosphor-32 hat eine Halbwertszeit von etwa 14 Tage. Eine Probe hat eine Aktivität von 320 MBq. Wie groß ist die Aktivität nach 6 Wochen? Berechne mit Einheit.
    320 MBqZeitT½ ≈ 14 Tagenach 6 WochenA = ?
    Lösung zeigen
    1. Erst die Zeit in die Einheit der Halbwertszeit umrechnen.
    2. 6 Wochen = 42 Tage, das sind 3 Halbwertszeiten
    3. 320 MBq : 8 = 40 MBq
    Ergebnis:
    40 MBq

6Ich kann Strahlenschutz begründen und Dosen einordnen und bewerten.

MerkenStrahlenschutz und Dosis

Abstand, Abschirmung und kurze Zeit schützen vor Strahlung.

Bestrahlte Dinge werden nicht radioaktiv. Eine Dosis bewertet man im Vergleich mit der natürlichen Strahlung, etwa 2 mSv im Jahr.

BeispielStrahlenschutz

Material: Röntgenbild der Lunge etwa 0,02 mSv, natürliche Strahlung etwa 2 mSv im Jahr. Lena sagt: Ein Röntgenbild ist viel zu gefährlich. Beurteile: Welches Urteil passt?
Röntgenbild der Lunge: etwa 0,02 mSvnatürlich im Jahr: etwa 2 mSv
Schritt für Schritt
  1. Kriterium: Vergleiche die Dosis mit der natürlichen Jahresdosis von etwa 2 mSv.
  2. Teile die Dosis durch die Jahresdosis und sieh, welcher Bruchteil es ist.
  3. Urteil: Ein Bild ist ein Hundertstel der Jahresdosis, nötig lohnt es sich.
  1. Kriterium: Vergleiche die Dosis mit der natürlichen Jahresdosis von etwa 2 mSv.
  2. Teile die Dosis durch die Jahresdosis und sieh, welcher Bruchteil es ist.
  3. Urteil: Ein Bild ist ein Hundertstel der Jahresdosis, nötig lohnt es sich.
Ergebnis:
Ein Bild ist ein Hundertstel der Jahresdosis, nötig lohnt es sich.

AchtungBestrahltes wird radioaktiv

So nicht
Nach dem Röntgen strahlt der Arm selbst.
So richtig
bestrahlt → nicht radioaktiv; radioaktiv nur, wenn ein radioaktiver Stoff hineinkommt

Bestrahlt heißt nicht radioaktiv. Radioaktiv wird etwas nur, wenn ein radioaktiver Stoff hineinkommt.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Die Lehrkraft bereitet den Versuch so vor, dass das Präparat nur wenige Minuten offen liegt. Warum schützt das?
    Die Lehrkraft bereitet den Versuch …AbstandAbschirmungAufenthaltsdauer
    So fängst du an:
    Drei Regeln: Abstand, Abschirmung, kurze Aufenthaltsdauer. Welche passt?
    Lösung zeigen
    1. Drei Regeln: Abstand, Abschirmung, kurze Aufenthaltsdauer. Welche passt?
    2. Regel Aufenthaltsdauer: nur kurz in der Nähe der Quelle bleiben.
    3. Also: Die Zeit nahe der Quelle ist kurz.
    Ergebnis:
    Die Zeit nahe der Quelle ist kurz.
  2. ●17
    Nach einer Röntgenaufnahme des Arms: Strahlt dein Arm jetzt selbst?
    Strahlung oder strahlender Stoff?AbstandAbschirmungAufenthaltsdauer
    Lösung zeigen
    1. Trenne Strahlung und strahlenden Stoff.
    2. Strahlung geht hindurch und ist weg. Ein Stoff strahlt, solange er da ist.
    3. Also: Nein, er wurde nur bestrahlt und ist nicht radioaktiv.
    Ergebnis:
    Nein, er wurde nur bestrahlt und ist nicht radioaktiv.
  3. ★18
    Ein Messgerät zeigt in 1 m Abstand von einer kleinen Gammaquelle 90 µSv/h. Was zeigt es in 3 m Abstand? Berechne mit Einheit.
    Quelle1 m3 m90 µSv/h?
    Lösung zeigen
    1. Die Strahlung verteilt sich nach allen Seiten. Doppelter Abstand heißt vierfache Fläche.
    2. Abstand 3-mal so groß: Dosisleistung durch 3 · 3 = 9
    3. 90 µSv/h : 9 = 10 µSv/h
    Ergebnis:
    10 µSv/h

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●19
    Ein Kern Kohlenstoff-14 hat die Ordnungszahl 6 und die Massenzahl 14. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    C146N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
    2. N = A − Z = 14 − 6 = 8
    3. Kohlenstoff-14 hat 8 Neutronen
    Ergebnis:
    8 Neutronen
  2. ●20
    Ein Kern hat 29 Protonen und 34 Neutronen. Wie viele Nukleonen hat er? Das ist seine Massenzahl. Berechne mit Einheit.
    Cu?29Z = 29N = 34A = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Nukleonen sind alle Kernteilchen: Protonen und Neutronen.
    2. A = Z + N = 29 + 34 = 63
    3. Der Kern Kupfer-63 hat 63 Nukleonen
    Ergebnis:
    63 Nukleonen
  3. ●21
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 53, A = 131. Kern 2: Z = 54, A = 131. Kern 3: Z = 53, A = 127.
    X13153Kern 1X13154Kern 2X12753Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
    2. Dieselbe Ordnungszahl 53 haben Kern 1 und Kern 3, ihre Massenzahlen sind verschieden.
    3. Also: Kern 1 und Kern 3
    Ergebnis:
    Kern 1 und Kern 3
  4. ●22
    Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 sind Isotope mit der Ordnungszahl 6. Um wie viele Neutronen unterscheiden sich ihre Kerne? Berechne mit Einheit.
    C126Kohlenstoff-12C146Kohlenstoff-14oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope haben gleich viele Protonen. Der Unterschied steckt nur in den Neutronen.
    2. Kohlenstoff-12: N = 12 − 6 = 6
    3. Kohlenstoff-14: N = 14 − 6 = 8
    4. Unterschied: 8 − 6 = 2
    Ergebnis:
    2 Neutronen
  5. ●23
    Welche Strahlung kommt durch 5 Millimeter Aluminium?
    Aluminium ?Quelle?PapierAluminiumBlei
    Lösung zeigen
    1. Denk an die Reichweite: Alpha am kürzesten, Gamma am weitesten.
    2. Papier hält Alpha auf, wenige Millimeter Aluminium halten Beta auf, Blei schwächt Gamma.
    3. Also: nur Gammastrahlung
    Ergebnis:
    nur Gammastrahlung
  6. ●24
    Polonium-218 (Ordnungszahl 84) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Po21884???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
    2. A: 218 − 4 = 214, Z: 84 − 2 = 82
    3. ²¹⁸₈₄Po → ²¹⁴₈₂Pb + ⁴₂He, Blei-214 hat 214 Nukleonen
    Ergebnis:
    214 Nukleonen

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Der Atomkern
Die Ordnungszahl Z ist die Zahl der Protonen.
Isotope
Isotope sind Kerne desselben Elements: gleiche Ordnungszahl, also gleich viele Protonen.
Drei Strahlenarten
Alphastrahlung ist positiv, ein Blatt Papier hält sie auf.
Zerfallsgleichungen
Beim Alphazerfall sinkt die Massenzahl um vier, die Ordnungszahl um zwei.
Halbwertszeit
Nach jeder Halbwertszeit ist die Hälfte dessen zerfallen, was noch da ist.
Strahlenschutz und Dosis
Abstand, Abschirmung und kurze Zeit schützen vor Strahlung.

AchtungMassenzahl und Ordnungszahl vertauscht

So nicht
²³⁸₉₂U: 238 Protonen
So richtig
²³⁸₉₂U: oben Massenzahl 238, unten Ordnungszahl 92 = Protonen

Oben steht die Massenzahl, alle Kernteilchen. Unten steht die Ordnungszahl, nur die Protonen.

AchtungStrahlung und strahlender Stoff verwechselt

So nicht
Die Strahlung steckt noch in der Jacke.
So richtig
Stoff auf der Jacke → strahlt weiter, bis er weg ist; Strahlung allein → sammelt sich nicht an

Strahlung sammelt sich nicht an. Was weiterstrahlt, ist immer ein Stoff, nie die Strahlung selbst.

AchtungBetazerfall: Ordnungszahl falsch geändert

So nicht
¹⁴₆C → ¹⁴₅B + Elektron
So richtig
¹⁴₆C → ¹⁴₇N + ⁰₋₁e: Ordnungszahl + 1, Massenzahl bleibt

Beim Betazerfall wird ein Neutron zu einem Proton. Die Ordnungszahl steigt um 1, die Massenzahl bleibt gleich.

AchtungZerfall als gleichmäßiger Abbau gedacht

So nicht
Halbwertszeit 8 Tage: nach 16 Tagen alles zerfallen
So richtig
8 Tage → ein Halb, 16 Tage → ein Viertel, 24 Tage → ein Achtel

In jeder Halbwertszeit zerfällt die Hälfte von dem, was NOCH da ist. Halbiere Schritt für Schritt.

AchtungHalbwertszeit als halbe Lebensdauer

So nicht
In 12 min von 640 auf 80: Halbwertszeit 12 min : 2 = 6 min
So richtig
640 → 320 → 160 → 80: dreimal halbiert, 12 min : 3 = 4 min

Die Halbwertszeit ist nicht die halbe Lebensdauer. Sie ist die Zeit, in der sich die Menge einmal halbiert.

AchtungAbstandsgesetz linear statt quadratisch

So nicht
doppelter Abstand: 40 µSv/h : 2 = 20 µSv/h
So richtig
doppelter Abstand: 40 µSv/h : 4 = 10 µSv/h

Doppelter Abstand heißt ein Viertel, dreifacher ein Neuntel. Die Strahlung verteilt sich auf eine Fläche, die mit dem Quadrat wächst.

AchtungSchutzregeln verwechselt

So nicht
Lange Zange: Abschirmung
So richtig
Lange Zange → Abstand, Bleischürze → Abschirmung, wenige Minuten → Aufenthaltsdauer

Drei Regeln: weiter weg ist Abstand, etwas dazwischen ist Abschirmung, kürzer in der Nähe ist Aufenthaltsdauer.

AchtungDosis ohne Vergleichswert beurteilt

So nicht
Ein Röntgenbild ist gefährlich viel Strahlung.
So richtig
0,02 mSv : 2 mSv = 0,01, ein Hundertstel der natürlichen Jahresdosis

Eine Dosis bewertet man im Vergleich. Teile sie durch die natürliche Jahresdosis von etwa 2 mSv.

AchtungFormel falsch umgestellt

So nicht
V = ρ · m
So richtig
ρ = m : V   | · V   | : ρ   →   V = m : ρ

Stell die Formel wie eine Gleichung um: Auf beiden Seiten dasselbe tun, bis die gesuchte Größe allein steht.

AchtungGrößen verwechselt

So nicht
Masse = 50 N
So richtig
Masse m = 5 kg, Gewichtskraft F = 50 N

Hier sind zwei Größen vertauscht. Schreib zuerst auf: Gegeben ist …, gesucht ist … – mit Formelzeichen.

AchtungAnteil und Prozent verwechselt

So nicht
η = 30 J : 120 J = 0,25 %
So richtig
η = 30 J : 120 J = 0,25 = 25 %

0,25 ist ein Viertel, also 25 Prozent. Zum Umrechnen in Prozent mal 100 nehmen.

AchtungEinheit vergessen

So nicht
ρ = 54 : 20 = 2,7
So richtig
ρ = 54 g : 20 cm³ = 2,7 g/cm³

Deine Zahl stimmt – aber eine Größe ist Zahl und Einheit. Schreib die Einheit dazu.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich kann aus Massenzahl und Ordnungszahl Protonen, Neutronen und Elektronen bestimmen.

    25
    Ein Kern Radium-226 hat die Ordnungszahl 88 und die Massenzahl 226. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    Ra22688N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    138 Neutronen

  2. Ich kann Isotope erkennen und unterscheiden.

    26
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 84, A = 210. Kern 2: Z = 84, A = 214. Kern 3: Z = 83, A = 214.
    X21084Kern 1X21484Kern 2X21483Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Kern 1 und Kern 2

  3. Ich kann Alpha-, Beta- und Gammastrahlung nach Ladung, Reichweite und Abschirmung unterscheiden.

    27
    Eine Strahlung kommt durch Papier, aber nicht durch wenige Millimeter Aluminium. Um welche Strahlung geht es?
    Merkmal: AbschirmungQuelle?AlphaBetaGamma
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Betastrahlung

  4. Ich kann Zerfallsgleichungen für Alpha- und Betazerfall aufstellen.

    28
    Americium-241 (Ordnungszahl 95) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Protonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Am24195???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    93 Protonen

  5. Ich kann mit der Halbwertszeit Restmengen und Zeiten berechnen.

    29
    Phosphor-32 hat eine Halbwertszeit von etwa 14 Tagen. Eine Probe enthält 40 mg. Wie viel ist nach 28 Tagen noch da? Berechne mit Einheit.
    40 mgZeitT½ ≈ 14 Tagenach 28 Tagenm = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    10 mg

  6. Ich kann Strahlenschutz begründen und Dosen einordnen und bewerten.

    30
    Präparate liegen in einem Behälter aus Blei im Tresor. Warum schützt das?
    Präparate liegen in einem Behälter …AbstandAbschirmungAufenthaltsdauer
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Etwas schirmt die Strahlung gut ab.

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Wörter

Gleichung
zwei Rechnungen, die gleich viel wert sind

Wie es zusammenhängt

Das brauchst du vorher: Potenzen und Wurzeln, Prozentrechnung

Lösungen

  1. 6 Neutronen
  2. 143 Neutronen
  3. 86 Elektronen
  4. Kern 1 und Kern 3
  5. Kern 2 und Kern 3
  6. Nein, gleich viele Elektronen, also reagieren sie chemisch gleich.
  7. Alphastrahlung
  8. Alphastrahlung
  9. Gammastrahlung
  10. 206 Nukleonen
  11. 226 Nukleonen
  12. 128 Neutronen
  13. 12 mg
  14. 8 mg
  15. 40 MBq
  16. Die Zeit nahe der Quelle ist kurz.
  17. Nein, er wurde nur bestrahlt und ist nicht radioaktiv.
  18. 10 µSv/h
  19. 8 Neutronen
  20. 63 Nukleonen
  21. Kern 1 und Kern 3
  22. 2 Neutronen
  23. nur Gammastrahlung
  24. 214 Nukleonen
  25. 138 Neutronen
  26. Kern 1 und Kern 2
  27. Betastrahlung
  28. 93 Protonen
  29. 10 mg
  30. Etwas schirmt die Strahlung gut ab.