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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 Natrium-23 hat die Ordnungszahl 11 und die Massenzahl 23. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
Na2311N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
  2. N = A − Z = 23 − 11 = 12
  3. Natrium-23 hat 12 Neutronen
  1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
  2. N = A − Z = 23 − 11 = 12
  3. Natrium-23 hat 12 Neutronen
Ergebnis:
12 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 Eisen-56 hat die Ordnungszahl 26 und die Massenzahl 56. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    Fe5626N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    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
  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 = 2, A = 3. Kern 2: Z = 1, A = 3. Kern 3: Z = 1, A = 1.
X32Kern 1X31Kern 2X11Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
  2. Dieselbe Ordnungszahl 1 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 1 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 = 8, A = 18. Kern 2: Z = 9, A = 18. Kern 3: Z = 8, A = 16.
    X188Kern 1X189Kern 2X168Kern 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 8 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 = 8, A = 15. Kern 2: Z = 7, A = 15. Kern 3: Z = 7, A = 14.
    X158Kern 1X157Kern 2X147Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
    2. Dieselbe Ordnungszahl 7 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
    Thorium-230 und Thorium-232 sind Isotope. Kann man sie chemisch trennen – und warum?
    Th23090Thorium-230Th23290Thorium-232oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope haben dieselbe Ordnungszahl.
    2. Thorium-230: 90 Protonen, 140 Neutronen. Thorium-232: 90 Protonen, 142 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 besteht aus schnellen Elektronen, die aus dem Kern kommen. Um welche Strahlung geht es?
Merkmal: KernQuelle?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 wird selbst von dicken Bleiplatten nur geschwächt. Um welche Strahlung geht es?
    Merkmal: AbschirmungQuelle?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 nimmt dem Kern 2 Protonen und 2 Neutronen weg. Um welche Strahlung geht es?
    Merkmal: KernQuelle?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 ein wenig zur Minusplatte 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. Alpha ist positiv: zur Minusplatte, wegen der großen Masse nur wenig.
    3. Also: Alphastrahlung
    Ergebnis:
    Alphastrahlung

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

Americium-241 (Ordnungszahl 95) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
Am24195???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
  2. A: 241 − 4 = 237, Z: 95 − 2 = 93
  3. ²⁴¹₉₅Am → ²³⁷₉₃Np + ⁴₂He, Neptunium-237 hat 237 Nukleonen
  1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
  2. A: 241 − 4 = 237, Z: 95 − 2 = 93
  3. ²⁴¹₉₅Am → ²³⁷₉₃Np + ⁴₂He, Neptunium-237 hat 237 Nukleonen
Ergebnis:
237 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-218 (Ordnungszahl 84) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Protonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Po21884???+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: 218 − 4 = 214, Z: 84 − 2 = 82
    3. ²¹⁸₈₄Po → ²¹⁴₈₂Pb + ⁴₂He, Blei-214 hat 82 Protonen
    Ergebnis:
    82 Protonen
  2. ●11
    Uran-238 (Ordnungszahl 92) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Protonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    U23892???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ein Alphateilchen ist ein Heliumkern: 2 Protonen und 2 Neutronen.
    2. A: 238 − 4 = 234, Z: 92 − 2 = 90
    3. ²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He, Thorium-234 hat 90 Protonen
    Ergebnis:
    90 Protonen
  3. ★12
    Durch einen Alphazerfall ist Blei-214 (Ordnungszahl 82) entstanden. Wie viele Nukleonen hatte der Mutterkern? Berechne mit Einheit.
    ???Pb21482+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Links und rechts der Zerfallsgleichung sind die Summen der Massenzahlen gleich.
    2. Mutterkern: A = 214 + 4 = 218, Z = 82 + 2 = 84
    3. ²¹⁸₈₄Po → ²¹⁴₈₂Pb + ⁴₂He, der Mutterkern hatte 218 Nukleonen
    Ergebnis:
    218 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?

Polonium-210 hat eine Halbwertszeit von etwa 138 Tagen. Eine Probe enthält 800 mg. Wie viel ist nach 414 Tagen noch da? Berechne mit Einheit.
800 mgZeitT½ ≈ 138 Tagenach 414 Tagenm = ?
Schritt für Schritt
  1. Zahl der Halbwertszeiten: 414 : 138 = 3
  2. 3-mal halbieren: 800 mg : 8
  3. 800 mg : 8 = 100 mg
  1. Zahl der Halbwertszeiten: 414 : 138 = 3
  2. 3-mal halbieren: 800 mg : 8
  3. 800 mg : 8 = 100 mg
Ergebnis:
100 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 200 mg. Wie viel ist nach 90 Jahren noch da? Berechne mit Einheit.
    200 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: 200 mg : 8
    3. 200 mg : 8 = 25 mg
    Ergebnis:
    25 mg
  2. ●14
    Phosphor-32 hat eine Halbwertszeit von etwa 14 Tagen. Eine Probe enthält 96 mg. Wie viel ist nach 42 Tagen noch da? Berechne mit Einheit.
    96 mgZeitT½ ≈ 14 Tagenach 42 Tagenm = ?
    Lösung zeigen
    1. Zahl der Halbwertszeiten: 42 : 14 = 3
    2. 3-mal halbieren: 96 mg : 8
    3. 96 mg : 8 = 12 mg
    Ergebnis:
    12 mg
  3. ★15
    Phosphor-32 hat eine Halbwertszeit von etwa 14 Tage. Eine Probe hat eine Aktivität von 640 MBq. Wie groß ist die Aktivität nach 8 Wochen? Berechne mit Einheit.
    640 MBqZeitT½ ≈ 14 Tagenach 8 WochenA = ?
    Lösung zeigen
    1. Erst die Zeit in die Einheit der Halbwertszeit umrechnen.
    2. 8 Wochen = 56 Tage, das sind 4 Halbwertszeiten
    3. 640 MBq : 16 = 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

Die Röntgenassistentin steht während der Aufnahme hinter einer Wand mit Blei. Warum schützt das?
Die Röntgenassistentin steht während der …AbstandAbschirmungAufenthaltsdauer
Schritt für Schritt
  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.
  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.

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    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
    So fängst du an:
    Kriterium: Vergleiche die Dosis mit der natürlichen Jahresdosis von etwa 2 mSv.
    Lösung zeigen
    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.
  2. ●17
    In einem Kernkraftwerk wechseln sich die Arbeiter ab, damit jeder nur kurz an der Anlage arbeitet. Warum schützt das?
    In einem Kernkraftwerk wechseln sich …AbstandAbschirmungAufenthaltsdauer
    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.
  3. ★18
    In 2 m Abstand von einer kleinen Gammaquelle zeigt ein Messgerät 80 µSv/h. In welchem Abstand zeigt es nur noch 5 µSv/h? Berechne mit Einheit.
    Quelle2 mAbstand = ?80 µSv/h5 µSv/h
    Lösung zeigen
    1. Die Dosisleistung sinkt mit dem Quadrat des Abstands.
    2. 80 : 5 = 16, und 16 ist 4 · 4
    3. Abstand 4-mal so groß: 2 m · 4 = 8 m
    Ergebnis:
    8 m

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●19
    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
    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. ●20
    Ein Kern hat 90 Protonen und 142 Neutronen. Wie viele Nukleonen hat er? Das ist seine Massenzahl. Berechne mit Einheit.
    Th?90Z = 90N = 142A = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Nukleonen sind alle Kernteilchen: Protonen und Neutronen.
    2. A = Z + N = 90 + 142 = 232
    3. Der Kern Thorium-232 hat 232 Nukleonen
    Ergebnis:
    232 Nukleonen
  3. ●21
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 86, A = 222. Kern 2: Z = 86, A = 220. Kern 3: Z = 88, A = 222.
    X22286Kern 1X22086Kern 2X22288Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
    2. Dieselbe Ordnungszahl 86 haben Kern 1 und Kern 2, ihre Massenzahlen sind verschieden.
    3. Also: Kern 1 und Kern 2
    Ergebnis:
    Kern 1 und Kern 2
  4. ●22
    Thorium-230 und Thorium-232 sind Isotope mit der Ordnungszahl 90. Um wie viele Neutronen unterscheiden sich ihre Kerne? Berechne mit Einheit.
    Th23090Thorium-230Th23290Thorium-232oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope haben gleich viele Protonen. Der Unterschied steckt nur in den Neutronen.
    2. Thorium-230: N = 230 − 90 = 140
    3. Thorium-232: N = 232 − 90 = 142
    4. Unterschied: 142 − 140 = 2
    Ergebnis:
    2 Neutronen
  5. ●23
    Eine Kunststoffplatte hat Betastrahlung abgehalten. Was stimmt danach?
    Betastrahlung, Kunststoff ?Quelle?PapierAluminiumBlei
    Lösung zeigen
    1. Trenne Bestrahlung und radioaktiven Stoff.
    2. Strahlung macht einen Gegenstand nicht radioaktiv. Es kommt kein Stoff hinein.
    3. Also: Die Platte ist nicht radioaktiv, sie wurde nur bestrahlt.
    Ergebnis:
    Die Platte ist nicht radioaktiv, sie wurde nur bestrahlt.
  6. ●24
    Blei-214 (Ordnungszahl 82) zerfällt durch einen Betazerfall. Wie viele Protonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Pb21482???+e0−1oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Beim Betazerfall wird im Kern ein Neutron zu einem Proton, ein Elektron fliegt heraus.
    2. Z: 82 + 1 = 83, A bleibt 214
    3. ²¹⁴₈₂Pb → ²¹⁴₈₃Bi + ⁰₋₁e, Bismut-214 hat 83 Protonen
    Ergebnis:
    83 Protonen

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.

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.

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 Radon-222 hat die Ordnungszahl 86 und die Massenzahl 222. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    Rn22286N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    136 Neutronen

  2. Ich kann Isotope erkennen und unterscheiden.

    26
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 92, A = 238. Kern 2: Z = 94, A = 238. Kern 3: Z = 92, A = 234.
    X23892Kern 1X23894Kern 2X23492Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Kern 1 und Kern 3

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

    27
    Eine Strahlung ist nicht geladen. Um welche Strahlung geht es?
    Merkmal: LadungQuelle?AlphaBetaGamma
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Gammastrahlung

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

    28
    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
    Ergebnis:
    214 Nukleonen

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

    29
    Polonium-210 hat eine Halbwertszeit von etwa 138 Tagen. Eine Probe enthält 200 mg. Wie viel ist nach 276 Tagen noch da? Berechne mit Einheit.
    200 mgZeitT½ ≈ 138 Tagenach 276 Tagenm = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    50 mg

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

    30
    Gewürze werden manchmal bestrahlt, damit Keime sterben. Sind sie danach radioaktiv?
    Strahlung oder strahlender Stoff?AbstandAbschirmungAufenthaltsdauer
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein, bestrahlte Gewürze enthalten keinen radioaktiven Stoff.

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. 30 Neutronen
  3. 19 Elektronen
  4. Kern 1 und Kern 3
  5. Kern 2 und Kern 3
  6. Nein, gleich viele Elektronen, also reagieren sie chemisch gleich.
  7. Gammastrahlung
  8. Alphastrahlung
  9. Alphastrahlung
  10. 82 Protonen
  11. 90 Protonen
  12. 218 Nukleonen
  13. 25 mg
  14. 12 mg
  15. 40 MBq
  16. Ein Bild ist ein Hundertstel der Jahresdosis, nötig lohnt es sich.
  17. Die Zeit nahe der Quelle ist kurz.
  18. 8 m
  19. 6 Neutronen
  20. 232 Nukleonen
  21. Kern 1 und Kern 2
  22. 2 Neutronen
  23. Die Platte ist nicht radioaktiv, sie wurde nur bestrahlt.
  24. 83 Protonen
  25. 136 Neutronen
  26. Kern 1 und Kern 3
  27. Gammastrahlung
  28. 214 Nukleonen
  29. 50 mg
  30. Nein, bestrahlte Gewürze enthalten keinen radioaktiven Stoff.