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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 Natrium-23 hat die Ordnungszahl 11 und die Massenzahl 23. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    Na2311N = ?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 = 23 − 11 = 12
    3. Natrium-23 hat 12 Neutronen
    Ergebnis:
    12 Neutronen
  2. ●2
    Ein Kern Uran-238 hat die Ordnungszahl 92 und die Massenzahl 238. Wie viele Neutronen hat er? Berechne mit Einheit.
    U23892N = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ordnungszahl = Zahl der Protonen. Massenzahl = Protonen und Neutronen zusammen.
    2. N = A − Z = 238 − 92 = 146
    3. Uran-238 hat 146 Neutronen
    Ergebnis:
    146 Neutronen
  3. ★3
    Ein Atom Lithium-7 hat 4 Neutronen im Kern und ist nicht geladen. Wie viele Elektronen hat es? Berechne mit Einheit.
    Li7?N = 4Elektronen = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Ungeladenes Atom: so viele Elektronen wie Protonen.
    2. Protonen: Z = A − N = 7 − 4 = 3
    3. 3 Protonen, also 3 Elektronen
    Ergebnis:
    3 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 = 53, A = 131. Kern 2: Z = 53, A = 127. Kern 3: Z = 54, A = 131.
X13153Kern 1X12753Kern 2X13154Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
Schritt für Schritt
  1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
  2. Dieselbe Ordnungszahl 53 haben Kern 1 und Kern 2, ihre Massenzahlen sind verschieden.
  3. Also: Kern 1 und Kern 2
  1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
  2. Dieselbe Ordnungszahl 53 haben Kern 1 und Kern 2, ihre Massenzahlen sind verschieden.
  3. Also: Kern 1 und Kern 2
Ergebnis:
Kern 1 und Kern 2

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 = 3, A = 7. Kern 3: Z = 4, A = 7.
    X63Kern 1X73Kern 2X74Kern 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 2, ihre Massenzahlen sind verschieden.
    3. Also: Kern 1 und Kern 2
    Ergebnis:
    Kern 1 und Kern 2
  2. ●5
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 92, A = 234. Kern 2: Z = 92, A = 238. Kern 3: Z = 94, A = 238.
    X23492Kern 1X23892Kern 2X23894Kern 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 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. Kann man sie chemisch trennen – und warum?
    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: 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 ist energiereiche Strahlung wie Licht, nur unsichtbar. Um welche Strahlung geht es?
Merkmal: Art der StrahlungQuelle?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 entsteht, wenn im Kern ein Neutron zu einem Proton wird. 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. Beta: schnelle Elektronen, negativ, Aluminium hält sie auf.
    3. Also: Betastrahlung
    Ergebnis:
    Betastrahlung
  2. ●8
    Eine Strahlung ionisiert auf ihrem kurzen Weg die Luft am stärksten. 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

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
    Uran-238 (Ordnungszahl 92) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Protonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    U23892???+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: 238 − 4 = 234, Z: 92 − 2 = 90
    3. ²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He, Thorium-234 hat 90 Protonen
    Ergebnis:
    90 Protonen
  2. ●11
    Plutonium-239 (Ordnungszahl 94) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Protonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Pu23994???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    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
  3. ★12
    Durch einen Alphazerfall ist Polonium-218 (Ordnungszahl 84) entstanden. Wie viele Nukleonen hatte der Mutterkern? Berechne mit Einheit.
    ???Po21884+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Links und rechts der Zerfallsgleichung sind die Summen der Massenzahlen gleich.
    2. Mutterkern: A = 218 + 4 = 222, Z = 84 + 2 = 86
    3. ²²²₈₆Rn → ²¹⁸₈₄Po + ⁴₂He, der Mutterkern hatte 222 Nukleonen
    Ergebnis:
    222 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?

Iod-131 hat eine Halbwertszeit von etwa 8 Tagen. Eine Probe enthält 48 mg. Wie viel ist nach 16 Tagen noch da? Berechne mit Einheit.
48 mgZeitT½ ≈ 8 Tagenach 16 Tagenm = ?
Schritt für Schritt
  1. Zahl der Halbwertszeiten: 16 : 8 = 2
  2. 2-mal halbieren: 48 mg : 4
  3. 48 mg : 4 = 12 mg
  1. Zahl der Halbwertszeiten: 16 : 8 = 2
  2. 2-mal halbieren: 48 mg : 4
  3. 48 mg : 4 = 12 mg
Ergebnis:
12 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 552 Tagen noch da? Berechne mit Einheit.
    320 mgZeitT½ ≈ 138 Tagenach 552 Tagenm = ?
    So fängst du an:
    Zahl der Halbwertszeiten: 552 : 138 = 4
    Lösung zeigen
    1. Zahl der Halbwertszeiten: 552 : 138 = 4
    2. 4-mal halbieren: 320 mg : 16
    3. 320 mg : 16 = 20 mg
    Ergebnis:
    20 mg
  2. ●14
    Caesium-137 hat eine Halbwertszeit von etwa 30 Jahren. Eine Probe enthält 80 mg. Wie viel ist nach 120 Jahren noch da? Berechne mit Einheit.
    80 mgZeitT½ ≈ 30 Jahrenach 120 Jahrenm = ?
    Lösung zeigen
    1. Zahl der Halbwertszeiten: 120 : 30 = 4
    2. 4-mal halbieren: 80 mg : 16
    3. 80 mg : 16 = 5 mg
    Ergebnis:
    5 mg
  3. ★15
    Iod-131 hat eine Halbwertszeit von etwa 8 Tagen. Eine Probe enthält 240 mg. Wie viele Milligramm sind nach 32 Tagen zerfallen? Berechne mit Einheit.
    240 mgZeitT½ ≈ 8 Tagenach 32 Tagenzerfallen?
    Lösung zeigen
    1. Zahl der Halbwertszeiten: 32 : 8
    2. Noch da: 240 mg : 16 = 15 mg
    3. Zerfallen: 240 mg − 15 mg = 225 mg
    Ergebnis:
    225 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.

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
    Nach einer Röntgenaufnahme des Arms: Strahlt dein Arm jetzt selbst?
    Strahlung oder strahlender Stoff?AbstandAbschirmungAufenthaltsdauer
    So fängst du an:
    Trenne Strahlung und strahlenden Stoff.
    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.
  2. ●17
    Radioaktiver Staub ist auf eine Jacke gekommen. Was hilft am meisten?
    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: Die Jacke ausziehen und reinigen, damit der Stoff weg ist.
    Ergebnis:
    Die Jacke ausziehen und reinigen, damit der Stoff weg ist.
  3. ★18
    Ein Messgerät zeigt in 1 m Abstand von einer kleinen Gammaquelle 72 µSv/h. Was zeigt es in 3 m Abstand? Berechne mit Einheit.
    Quelle1 m3 m72 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. 72 µSv/h : 9 = 8 µSv/h
    Ergebnis:
    8 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-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 6 Protonen und 6 Neutronen. Wie viele Nukleonen hat er? Das ist seine Massenzahl. Berechne mit Einheit.
    C?6Z = 6N = 6A = ?oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Nukleonen sind alle Kernteilchen: Protonen und Neutronen.
    2. A = Z + N = 6 + 6 = 12
    3. Der Kern Kohlenstoff-12 hat 12 Nukleonen
    Ergebnis:
    12 Nukleonen
  3. ●21
    Welche zwei Kerne sind Isotope? Kern 1: Z = 1, A = 3. Kern 2: Z = 2, A = 3. Kern 3: Z = 1, A = 1.
    X31Kern 1X32Kern 2X11Kern 3oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope gehören zum selben Element: Sie haben dieselbe Ordnungszahl Z.
    2. Dieselbe Ordnungszahl 1 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
    Eisen-54 und Eisen-56 sind Isotope mit der Ordnungszahl 26. Um wie viele Neutronen unterscheiden sich ihre Kerne? Berechne mit Einheit.
    Fe5426Eisen-54Fe5626Eisen-56oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    1. Isotope haben gleich viele Protonen. Der Unterschied steckt nur in den Neutronen.
    2. Eisen-54: N = 54 − 26 = 28
    3. Eisen-56: N = 56 − 26 = 30
    4. Unterschied: 30 − 28 = 2
    Ergebnis:
    2 Neutronen
  5. ●23
    Eine Bleiplatte lag lange vor einer Gammaquelle. Ist das Blei danach radioaktiv – und warum?
    Blei ?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
    Strontium-90 (Ordnungszahl 38) zerfällt durch einen Betazerfall. Wie viele Protonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    Sr9038???+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: 38 + 1 = 39, A bleibt 90
    3. ⁹⁰₃₈Sr → ⁹⁰₃₉Y + ⁰₋₁e, Yttrium-90 hat 39 Protonen
    Ergebnis:
    39 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.

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 = 6, A = 12. Kern 2: Z = 7, A = 14. Kern 3: Z = 6, A = 14.
    X126Kern 1X147Kern 2X146Kern 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 energiereiche Strahlung wie Licht, nur unsichtbar. Um welche Strahlung geht es?
    Merkmal: Art der StrahlungQuelle?AlphaBetaGamma
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Gammastrahlung

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

    28
    Uran-235 (Ordnungszahl 92) sendet ein Alphateilchen aus. Wie viele Nukleonen hat der Tochterkern? Berechne mit Einheit.
    U23592???+He42oben: Massenzahl Aunten: Ordnungszahl Z
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    231 Nukleonen

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

    29
    Iod-131 hat eine Halbwertszeit von etwa 8 Tagen. Eine Probe enthält 64 mg. Wie viel ist nach 32 Tagen noch da? Berechne mit Einheit.
    64 mgZeitT½ ≈ 8 Tagenach 32 Tagenm = ?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    4 mg

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

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    Beim Röntgen legt die Zahnärztin dir eine Bleischürze um. Warum schützt das?
    Beim Röntgen legt die Zahnärztin …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. 12 Neutronen
  2. 146 Neutronen
  3. 3 Elektronen
  4. Kern 1 und Kern 2
  5. Kern 1 und Kern 2
  6. Nein, gleich viele Elektronen, also reagieren sie chemisch gleich.
  7. Betastrahlung
  8. Alphastrahlung
  9. Gammastrahlung
  10. 90 Protonen
  11. 92 Protonen
  12. 222 Nukleonen
  13. 20 mg
  14. 5 mg
  15. 225 mg
  16. Nein, er wurde nur bestrahlt und ist nicht radioaktiv.
  17. Die Jacke ausziehen und reinigen, damit der Stoff weg ist.
  18. 8 µSv/h
  19. 6 Neutronen
  20. 12 Nukleonen
  21. Kern 1 und Kern 3
  22. 2 Neutronen
  23. Nein, es wurde nur bestrahlt und enthält keinen radioaktiven Stoff.
  24. 39 Protonen
  25. 138 Neutronen
  26. Kern 1 und Kern 3
  27. Gammastrahlung
  28. 231 Nukleonen
  29. 4 mg
  30. Etwas schirmt die Strahlung gut ab.