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Physik · Klasse 9 und 10 · Kapitel

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Physik 9/10: Radioaktivität und Kernphysik

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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 Caesium-137 hat die Ordnungszahl 55 und die Massenzahl 137. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
Cs13755N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
  2. N = A − Z = 137 − 55 = 82
  3. Caesium-137 hat 82 Neutronen
  1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
  2. N = A − Z = 137 − 55 = 82
  3. Caesium-137 hat 82 Neutronen
Ergebnis:
82 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 Eisen-56 hat die Ordnungszahl 26 und die Massenzahl 56. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    Fe5626N = ?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 = 56 − 26 = 30
    3. Eisen-56 hat 30 Neutronen
    Ergebnis:
    30 Neutronen
  2. ●2
    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
    Lösung zeigen
    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
  3. ★3
    Ein Atom Kalium-39 hat 20 Neutronen im Kern und ist nicht geladen. Wie viele Elektronen hat es? Berechne mit Einheit.
    K39?N = 20Elektronen = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ungeladenes Atom: so viele Elektronen wie Protonen.
    2. Protonen: Z = A − N = 39 − 20 = 19
    3. 19 Protonen, also 19 Elektronen
    Ergebnis:
    19 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 = 4, A = 7. Kern 2: Z = 3, A = 6. Kern 3: Z = 3, A = 7.
X74Kern 1X63Kern 2X73Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
  2. Dieselbe Ordnungszahl 3 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 3 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 = 220. Kern 2: Z = 88, A = 222. Kern 3: Z = 86, A = 222.
    X22086Kern 1X22288Kern 2X22286Kern 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 = 7, A = 14. Kern 2: Z = 6, A = 14. Kern 3: Z = 6, A = 12.
    X147Kern 1X146Kern 2X126Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
    2. Dieselbe Ordnungszahl 6 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
    Radon-220 und Radon-222 sind Isotope. Was haben ihre Kerne gemeinsam?
    Rn22086Radon-220Rn22286Radon-222oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope haben dieselbe Ordnungszahl.
    2. Radon-220: 86 Protonen, 134 Neutronen. Radon-222: 86 Protonen, 136 Neutronen.
    3. Also: die Zahl der Protonen
    Ergebnis:
    die Zahl der Protonen

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 kommt durch Papier, aber nicht durch wenige Millimeter Aluminium. Um welche Strahlung geht es?
Merkmal: AbschirmungQuelle?AlphaBetaGamma
Schritt für Schritt
  1. Denk an die drei Steckbriefe: Ladung, Reichweite, woraus sie besteht.
  2. Beta: schnelle Elektronen, negativ, Aluminium hält sie auf.
  3. Also: Betastrahlung
  1. Denk an die drei Steckbriefe: Ladung, Reichweite, woraus sie besteht.
  2. Beta: schnelle Elektronen, negativ, Aluminium hält sie auf.
  3. Also: Betastrahlung
Ergebnis:
Betastrahlung

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 ändert weder die Massenzahl noch die Ordnungszahl des Kerns. Um welche Strahlung geht es?
    Merkmal: KernQuelle?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. Gamma: ungeladen wie Licht, Blei schwächt sie nur.
    3. Also: Gammastrahlung
    Ergebnis:
    Gammastrahlung
  2. ●8
    Eine Strahlung kommt in Luft nur wenige Zentimeter weit. Um welche Strahlung geht es?
    Merkmal: ReichweiteQuelle?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
    Zwischen zwei geladenen Platten wird eine Strahlung gar nicht abgelenkt. Die Plusplatte ist unten. Um welche Strahlung geht es?
    −+Quelle?
    Lösung zeigen
    1. Ungleiche Ladungen ziehen sich an: Plus zur Minusplatte, Minus zur Plusplatte.
    2. Gamma ist ungeladen: geht gerade durch.
    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

Uran-235 (Ordnungszahl 92) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
U23592???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
  2. A: 235 − 4 = 231, Z: 92 − 2 = 90
  3. ²³⁵₉₂U → ²³¹₉₀Th + ⁴₂He, Thorium-231 hat 231 Nukleonen
  1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
  2. A: 235 − 4 = 231, Z: 92 − 2 = 90
  3. ²³⁵₉₂U → ²³¹₉₀Th + ⁴₂He, Thorium-231 hat 231 Nukleonen
Ergebnis:
231 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
    Plutonium-239 (Ordnungszahl 94) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Protonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Pu23994???+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: 239 − 4 = 235, Z: 94 − 2 = 92
    3. ²³⁹₉₄Pu → ²³⁵₉₂U + ⁴₂He, Uran-235 hat 92 Protonen
    Ergebnis:
    92 Protonen
  2. ●11
    Uran-235 (Ordnungszahl 92) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Protonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    U23592???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
    2. A: 235 − 4 = 231, Z: 92 − 2 = 90
    3. ²³⁵₉₂U → ²³¹₉₀Th + ⁴₂He, Thorium-231 hat 90 Protonen
    Ergebnis:
    90 Protonen
  3. ★12
    Durch einen Alphazerfall ist Radium-226 (Ordnungszahl 88) entstanden. Wie viele Nukleonen hatte der Mutterkern? Berechne mit Einheit.
    ???Ra22688+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Links und rechts der Zerfallsgleichung sind die Summen der Massenzahlen gleich.
    2. Mutterkern: A = 226 + 4 = 230, Z = 88 + 2 = 90
    3. ²³⁰₉₀Th → ²²⁶₈₈Ra + ⁴₂He, der Mutterkern hatte 230 Nukleonen
    Ergebnis:
    230 Nukleonen

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?

Wasserstoff-3 hat eine Halbwertszeit von etwa 12 Jahren. Eine Probe enthält 240 mg. Wie viel ist nach 24 Jahren noch da? Berechne mit Einheit.
240 mgZeitT½ ≈ 12 Jahrenach 24 Jahrenm = ?
Schritt für Schritt
  1. Zahl der Halbwertszeiten: 24 : 12 = 2
  2. 2-mal halbieren: 240 mg : 4
  3. 240 mg : 4 = 60 mg
  1. Zahl der Halbwertszeiten: 24 : 12 = 2
  2. 2-mal halbieren: 240 mg : 4
  3. 240 mg : 4 = 60 mg
Ergebnis:
60 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
    Phosphor-32 hat eine Halbwertszeit von etwa 14 Tagen. Eine Probe enthält 400 mg. Wie viel ist nach 28 Tagen noch da? Berechne mit Einheit.
    400 mgZeitT½ ≈ 14 Tagenach 28 Tagenm = ?
    So fängst du an:
    Zahl der Halbwertszeiten: 28 : 14 = 2
    Lösung zeigen
    1. Zahl der Halbwertszeiten: 28 : 14 = 2
    2. 2-mal halbieren: 400 mg : 4
    3. 400 mg : 4 = 100 mg
    Ergebnis:
    100 mg
  2. ●14
    Caesium-137 hat eine Halbwertszeit von etwa 30 Jahren. Eine Probe enthält 800 mg. Wie viel ist nach 120 Jahren noch da? Berechne mit Einheit.
    800 mgZeitT½ ≈ 30 Jahrenach 120 Jahrenm = ?
    Lösung zeigen
    1. Zahl der Halbwertszeiten: 120 : 30 = 4
    2. 4-mal halbieren: 800 mg : 16
    3. 800 mg : 16 = 50 mg
    Ergebnis:
    50 mg
  3. ★15
    Caesium-137 hat eine Halbwertszeit von etwa 30 Jahren. Eine Probe enthält 64 mg. Wie viele Milligramm sind nach 90 Jahren zerfallen? Berechne mit Einheit.
    64 mgZeitT½ ≈ 30 Jahrenach 90 Jahrenzerfallen?
    Lösung zeigen
    1. Zahl der Halbwertszeiten: 90 : 30
    2. Noch da: 64 mg : 8 = 8 mg
    3. Zerfallen: 64 mg − 8 mg = 56 mg
    Ergebnis:
    56 mg

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: Flug über den Atlantik und zurück etwa 0,1 mSv, natürliche Strahlung etwa 2 mSv im Jahr. Tom sagt: Ein Flug verdoppelt meine Jahresdosis. Beurteile: Welches Urteil passt?
Flug hin und zurück: etwa 0,1 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 Flug ist ein Zwanzigstel der Jahresdosis, nicht das Doppelte.
  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 Flug ist ein Zwanzigstel der Jahresdosis, nicht das Doppelte.
Ergebnis:
Ein Flug ist ein Zwanzigstel der Jahresdosis, nicht das Doppelte.

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Bei der Vorführung sitzt die Klasse mindestens zwei Meter von der Strahlenquelle entfernt. Warum schützt das?
    Bei der Vorführung sitzt die …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 Abstand: weiter weg von der Quelle bleiben.
    3. Also: Der Abstand zur Quelle wird größer.
    Ergebnis:
    Der Abstand zur Quelle wird größer.
  2. ●17
    Warum ist es gefährlich, radioaktiven Staub einzuatmen?
    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: Der strahlende Stoff bleibt im Körper und strahlt dort weiter.
    Ergebnis:
    Der strahlende Stoff bleibt im Körper und strahlt dort weiter.
  3. ★18
    In 1 m Abstand von einer kleinen Gammaquelle zeigt ein Messgerät 45 µSv/h. In welchem Abstand zeigt es nur noch 5 µSv/h? Berechne mit Einheit.
    Quelle1 mAbstand = ?45 µSv/h5 µSv/h
    Lösung zeigen
    1. Die Dosisleistung sinkt mit dem Quadrat des Abstands.
    2. 45 : 5 = 9, und 9 ist 3 · 3
    3. Abstand 3-mal so groß: 1 m · 3 = 3 m
    Ergebnis:
    3 m

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●19
    Ein Kern Stickstoff-14 hat die Ordnungszahl 7 und die Massenzahl 14. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    N147N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
    2. N = A − Z = 14 − 7 = 7
    3. Stickstoff-14 hat 7 Neutronen
    Ergebnis:
    7 Neutronen
  2. ●20
    Ein Kern hat 55 Protonen und 82 Neutronen. Wie viele Nukleonen hat er? Das ist seine Massenzahl. Berechne mit Einheit.
    Cs?55Z = 55N = 82A = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Nukleonen sind alle Kernteilchen: Protonen und Neutronen.
    2. A = Z + N = 55 + 82 = 137
    3. Der Kern Caesium-137 hat 137 Nukleonen
    Ergebnis:
    137 Nukleonen
  3. ●21
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 92, A = 235. Kern 2: Z = 94, A = 238. Kern 3: Z = 92, A = 238.
    X23592Kern 1X23894Kern 2X23892Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
    2. Dieselbe Ordnungszahl 92 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
    Kupfer-63 und Kupfer-65 sind Isotope mit der Ordnungszahl 29. Um wie viele Neutronen unterscheiden sich ihre Kerne? Berechne mit Einheit.
    Cu6329Kupfer-63Cu6529Kupfer-65oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope haben gleich viele Protonen. Der Unterschied steckt nur in den Neutronen.
    2. Kupfer-63: N = 63 − 29 = 34
    3. Kupfer-65: N = 65 − 29 = 36
    4. Unterschied: 36 − 34 = 2
    Ergebnis:
    2 Neutronen
  5. ●23
    Eine Quelle sendet nur Alphastrahlung aus. Was hält sie sicher ab?
    Alphastrahlung ?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: schon ein Blatt Papier
    Ergebnis:
    schon ein Blatt Papier
  6. ●24
    Polonium-210 (Ordnungszahl 84) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Po21084???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    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

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.

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.

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 Thorium-232 hat die Ordnungszahl 90 und die Massenzahl 232. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    Th23290N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
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    Ergebnis:
    142 Neutronen

  2. Ich kann Isotope erkennen und unterscheiden.

    26
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 28, A = 60. Kern 2: Z = 27, A = 59. Kern 3: Z = 27, A = 60.
    X6028Kern 1X5927Kern 2X6027Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Kern 2 und Kern 3

  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
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    Ergebnis:
    Betastrahlung

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

    28
    Radon-222 (Ordnungszahl 86) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Protonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Rn22286???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    84 Protonen

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

    29
    Wasserstoff-3 hat eine Halbwertszeit von etwa 12 Jahren. Eine Probe enthält 480 mg. Wie viel ist nach 48 Jahren noch da? Berechne mit Einheit.
    480 mgZeitT½ ≈ 12 Jahrenach 48 Jahrenm = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    30 mg

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

    30
    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
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ein Bild ist ein Hundertstel der Jahresdosis, nötig lohnt es sich.

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. 30 Neutronen
  2. 20 Neutronen
  3. 19 Elektronen
  4. Kern 1 und Kern 3
  5. Kern 2 und Kern 3
  6. die Zahl der Protonen
  7. Gammastrahlung
  8. Alphastrahlung
  9. Gammastrahlung
  10. 92 Protonen
  11. 90 Protonen
  12. 230 Nukleonen
  13. 100 mg
  14. 50 mg
  15. 56 mg
  16. Der Abstand zur Quelle wird größer.
  17. Der strahlende Stoff bleibt im Körper und strahlt dort weiter.
  18. 3 m
  19. 7 Neutronen
  20. 137 Nukleonen
  21. Kern 1 und Kern 3
  22. 2 Neutronen
  23. schon ein Blatt Papier
  24. 206 Nukleonen
  25. 142 Neutronen
  26. Kern 2 und Kern 3
  27. Betastrahlung
  28. 84 Protonen
  29. 30 mg
  30. Ein Bild ist ein Hundertstel der Jahresdosis, nötig lohnt es sich.