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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 Thorium-232 hat die Ordnungszahl 90 und die Massenzahl 232. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
Th23290N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
  2. N = A − Z = 232 − 90 = 142
  3. Thorium-232 hat 142 Neutronen
  1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
  2. N = A − Z = 232 − 90 = 142
  3. Thorium-232 hat 142 Neutronen
Ergebnis:
142 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 Kalium-40 hat die Ordnungszahl 19 und die Massenzahl 40. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    K4019N = ?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 = 40 − 19 = 21
    3. Kalium-40 hat 21 Neutronen
    Ergebnis:
    21 Neutronen
  2. ●2
    Ein Kern Blei-208 hat die Ordnungszahl 82 und die Massenzahl 208. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    Pb20882N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
    2. N = A − Z = 208 − 82 = 126
    3. Blei-208 hat 126 Neutronen
    Ergebnis:
    126 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 = 83, A = 210. Kern 2: Z = 82, A = 206. Kern 3: Z = 82, A = 210.
X21083Kern 1X20682Kern 2X21082Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  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
  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

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 = 3, A = 6. Kern 2: Z = 4, A = 7. Kern 3: Z = 3, A = 7.
    X63Kern 1X74Kern 2X73Kern 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 3 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 = 7, A = 15. Kern 3: Z = 8, A = 15.
    X147Kern 1X157Kern 2X158Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
    2. Dieselbe Ordnungszahl 7 haben Kern 1 und Kern 2, ihre Massenzahlen sind verschieden.
    3. Also: Kern 1 und Kern 2
    Ergebnis:
    Kern 1 und Kern 2
  3. ★6
    Polonium-210 und Polonium-214 sind Isotope. Was unterscheidet ihre Kerne?
    Po21084Polonium-210Po21484Polonium-214oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope haben dieselbe Ordnungszahl.
    2. Polonium-210: 84 Protonen, 126 Neutronen. Polonium-214: 84 Protonen, 130 Neutronen.
    3. Also: die Zahl der Neutronen
    Ergebnis:
    die Zahl der Neutronen

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 nimmt dem Kern 2 Protonen und 2 Neutronen weg. Um welche Strahlung geht es?
Merkmal: KernQuelle?AlphaBetaGamma
Schritt für Schritt
  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
  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

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 ist energiereiche Strahlung wie Licht, nur unsichtbar. 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. 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 stark zur Plusplatte hin abgelenkt. Die Plusplatte ist oben. Um welche Strahlung geht es?
    +−Quelle?
    Lösung zeigen
    1. Ungleiche Ladungen ziehen sich an: Plus zur Minusplatte, Minus zur Plusplatte.
    2. Beta ist negativ: deutlich zur Plusplatte.
    3. Also: Betastrahlung
    Ergebnis:
    Betastrahlung

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

Polonium-218 (Ordnungszahl 84) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Protonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
Po21884???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  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 82 Protonen
  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 82 Protonen
Ergebnis:
82 Protonen

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
    Radium-226 (Ordnungszahl 88) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Ra22688???+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: 226 − 4 = 222, Z: 88 − 2 = 86
    3. ²²⁶₈₈Ra → ²²²₈₆Rn + ⁴₂He, Radon-222 hat 222 Nukleonen
    Ergebnis:
    222 Nukleonen
  2. ●11
    Radon-220 (Ordnungszahl 86) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Rn22086???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
    2. A: 220 − 4 = 216, Z: 86 − 2 = 84
    3. ²²⁰₈₆Rn → ²¹⁶₈₄Po + ⁴₂He, Polonium-216 hat 216 Nukleonen
    Ergebnis:
    216 Nukleonen
  3. ★12
    Plutonium-239 (Ordnungszahl 94) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Neutronen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Pu23994???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ein Alphateilchen nimmt 2 Protonen und 2 Neutronen mit.
    2. Tochterkern: A = 239 − 4 = 235, Z = 94 − 2 = 92
    3. N = 235 − 92 = 143
    4. ²³⁹₉₄Pu → ²³⁵₉₂U + ⁴₂He, Uran-235 hat 143 Neutronen
    Ergebnis:
    143 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?

Wasserstoff-3 hat eine Halbwertszeit von etwa 12 Jahren. Eine Probe enthält 32 mg. Wie viel ist nach 24 Jahren noch da? Berechne mit Einheit.
32 mgZeitT½ ≈ 12 Jahrenach 24 Jahrenm = ?
Schritt für Schritt
  1. Zahl der Halbwertszeiten: 24 : 12 = 2
  2. 2-mal halbieren: 32 mg : 4
  3. 32 mg : 4 = 8 mg
  1. Zahl der Halbwertszeiten: 24 : 12 = 2
  2. 2-mal halbieren: 32 mg : 4
  3. 32 mg : 4 = 8 mg
Ergebnis:
8 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
    Polonium-210 hat eine Halbwertszeit von etwa 138 Tagen. Eine Probe enthält 320 mg. Wie viel ist nach 414 Tagen noch da? Berechne mit Einheit.
    320 mgZeitT½ ≈ 138 Tagenach 414 Tagenm = ?
    So fängst du an:
    Zahl der Halbwertszeiten: 414 : 138 = 3
    Lösung zeigen
    1. Zahl der Halbwertszeiten: 414 : 138 = 3
    2. 3-mal halbieren: 320 mg : 8
    3. 320 mg : 8 = 40 mg
    Ergebnis:
    40 mg
  2. ●14
    Technetium-99m hat eine Halbwertszeit von etwa 6 Stunden. Eine Probe enthält 96 mg. Wie viel ist nach 12 Stunden noch da? Berechne mit Einheit.
    96 mgZeitT½ ≈ 6 Stundennach 12 Stundenm = ?
    Lösung zeigen
    1. Zahl der Halbwertszeiten: 12 : 6 = 2
    2. 2-mal halbieren: 96 mg : 4
    3. 96 mg : 4 = 24 mg
    Ergebnis:
    24 mg
  3. ★15
    Technetium-99m hat eine Halbwertszeit von etwa 6 Stunden. Eine Probe hat eine Aktivität von 320 MBq. Wie groß ist die Aktivität nach einem Tag? Berechne mit Einheit.
    320 MBqZeitT½ ≈ 6 Stundennach einem TagA = ?
    Lösung zeigen
    1. Erst die Zeit in die Einheit der Halbwertszeit umrechnen.
    2. 1 Tag = 24 Stunden, das sind 4 Halbwertszeiten
    3. 320 MBq : 16 = 20 MBq
    Ergebnis:
    20 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

Gewürze werden manchmal bestrahlt, damit Keime sterben. Sind sie danach radioaktiv?
Strahlung oder strahlender Stoff?AbstandAbschirmungAufenthaltsdauer
Schritt für Schritt
  1. Trenne Strahlung und strahlenden Stoff.
  2. Strahlung geht hindurch und ist weg. Ein Stoff strahlt, solange er da ist.
  3. Also: Nein, bestrahlte Gewürze enthalten keinen radioaktiven Stoff.
  1. Trenne Strahlung und strahlenden Stoff.
  2. Strahlung geht hindurch und ist weg. Ein Stoff strahlt, solange er da ist.
  3. Also: Nein, bestrahlte Gewürze enthalten keinen radioaktiven Stoff.
Ergebnis:
Nein, bestrahlte Gewürze enthalten keinen radioaktiven Stoff.

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
    Beim Röntgen in der Praxis stellt sich die Begleitperson weit weg vom Gerät. Warum schützt das?
    Beim Röntgen in der Praxis …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
    Präparate liegen in einem Behälter aus Blei im Tresor. Warum schützt das?
    Präparate liegen in einem Behälter …AbstandAbschirmungAufenthaltsdauer
    Lösung zeigen
    1. Drei Regeln: Abstand, Abschirmung, kurze Aufenthaltsdauer. Welche passt?
    2. Regel Abschirmung: etwas zwischen Quelle und Mensch stellen.
    3. Also: Etwas schirmt die Strahlung gut ab.
    Ergebnis:
    Etwas schirmt die Strahlung gut ab.
  3. ★18
    In 1 m Abstand von einer kleinen Gammaquelle zeigt ein Messgerät 16 µSv/h. In welchem Abstand zeigt es nur noch 4 µSv/h? Berechne mit Einheit.
    Quelle1 mAbstand = ?16 µSv/h4 µSv/h
    Lösung zeigen
    1. Die Dosisleistung sinkt mit dem Quadrat des Abstands.
    2. 16 : 4 = 4, und 4 ist 2 · 2
    3. Abstand 2-mal so groß: 1 m · 2 = 2 m
    Ergebnis:
    2 m

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●19
    Ein Kern Lithium-7 hat die Ordnungszahl 3 und die Massenzahl 7. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    Li73N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
    2. N = A − Z = 7 − 3 = 4
    3. Lithium-7 hat 4 Neutronen
    Ergebnis:
    4 Neutronen
  2. ●20
    Ein Kern hat 3 Protonen und 4 Neutronen. Wie viele Nukleonen hat er? Das ist seine Massenzahl. Berechne mit Einheit.
    Li?3Z = 3N = 4A = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Nukleonen sind alle Kernteilchen: Protonen und Neutronen.
    2. A = Z + N = 3 + 4 = 7
    3. Der Kern Lithium-7 hat 7 Nukleonen
    Ergebnis:
    7 Nukleonen
  3. ●21
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 82, A = 206. Kern 2: Z = 83, A = 210. Kern 3: Z = 82, A = 210.
    X20682Kern 1X21083Kern 2X21082Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
    2. Dieselbe Ordnungszahl 82 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
    Caesium-133 und Caesium-137 sind Isotope mit der Ordnungszahl 55. Um wie viele Neutronen unterscheiden sich ihre Kerne? Berechne mit Einheit.
    Cs13355Caesium-133Cs13755Caesium-137oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope haben gleich viele Protonen. Der Unterschied steckt nur in den Neutronen.
    2. Caesium-133: N = 133 − 55 = 78
    3. Caesium-137: N = 137 − 55 = 82
    4. Unterschied: 82 − 78 = 4
    Ergebnis:
    4 Neutronen
  5. ●23
    Ein Blatt Papier hat im Lehrerversuch Alphastrahlung abgehalten. Ist das Blatt jetzt radioaktiv – und warum?
    Alphastrahlung, Papier ?Quelle?PapierAluminiumBlei
    Lösung zeigen
    1. Trenne Bestrahlung und radioaktiven Stoff.
    2. Strahlung macht einen Gegenstand nicht radioaktiv. Es kommt kein Stoff hinein.
    3. Also: Nein, es wurde nur bestrahlt und enthält keinen radioaktiven Stoff.
    Ergebnis:
    Nein, es wurde nur bestrahlt und enthält keinen radioaktiven Stoff.
  6. ●24
    Thorium-232 (Ordnungszahl 90) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Th23290???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
    2. A: 232 − 4 = 228, Z: 90 − 2 = 88
    3. ²³²₉₀Th → ²²⁸₈₈Ra + ⁴₂He, Radium-228 hat 228 Nukleonen
    Ergebnis:
    228 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 Strontium-90 hat die Ordnungszahl 38 und die Massenzahl 90. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    Sr9038N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    52 Neutronen

  2. Ich kann Isotope erkennen und unterscheiden.

    26
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 27, A = 59. Kern 2: Z = 27, A = 60. Kern 3: Z = 28, A = 60.
    X5927Kern 1X6027Kern 2X6028Kern 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
    Plutonium-239 (Ordnungszahl 94) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Pu23994???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    235 Nukleonen

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

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    Wasserstoff-3 hat eine Halbwertszeit von etwa 12 Jahren. Eine Probe enthält 320 mg. Wie viel ist nach 24 Jahren noch da? Berechne mit Einheit.
    320 mgZeitT½ ≈ 12 Jahrenach 24 Jahrenm = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    80 mg

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

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    Radioaktiver Staub ist auf eine Jacke gekommen. Was hilft am meisten?
    Strahlung oder strahlender Stoff?AbstandAbschirmungAufenthaltsdauer
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Jacke ausziehen und reinigen, damit der Stoff weg ist.

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. 21 Neutronen
  2. 126 Neutronen
  3. 19 Elektronen
  4. Kern 1 und Kern 3
  5. Kern 1 und Kern 2
  6. die Zahl der Neutronen
  7. Gammastrahlung
  8. Alphastrahlung
  9. Betastrahlung
  10. 222 Nukleonen
  11. 216 Nukleonen
  12. 143 Neutronen
  13. 40 mg
  14. 24 mg
  15. 20 MBq
  16. Der Abstand zur Quelle wird größer.
  17. Etwas schirmt die Strahlung gut ab.
  18. 2 m
  19. 4 Neutronen
  20. 7 Nukleonen
  21. Kern 1 und Kern 3
  22. 4 Neutronen
  23. Nein, es wurde nur bestrahlt und enthält keinen radioaktiven Stoff.
  24. 228 Nukleonen
  25. 52 Neutronen
  26. Kern 1 und Kern 2
  27. Betastrahlung
  28. 235 Nukleonen
  29. 80 mg
  30. Die Jacke ausziehen und reinigen, damit der Stoff weg ist.