Atombau und Elementarteilchen

Atombau und Elementarteilchen
Atombau
Durchmesser (Größe)
Atomkern
ca. 10-15m
Atomhülle
ca. 10-10m
Atomkern
Merke:
Im Atomkern befinden sich die Nukleonen.
Protonen und Neutronen
Elektrische Ladung des Atomkerns wird durch die Protonen
bestimmt!
Warum zerfallen nicht alle Atomkerne?
Atomkern
Merke:
Ein Atomkern wird durch eine starke Anziehungskraft =
Kernkraft zwischen den Nukleonen zusammengehalten.
Eigenschaften der Kernkraft:
Kernkraft > Abstoßungskraft der Protonen
sehr geringe Reichweite: max. 2·10-15 m ≙ Atomkerndurchmesser
Elementarteilchen
relative Ladung
Massezahl
Protonen
p+
+1 (positiv)
1
Elektronen
e-
-1 (negativ)
0
Neutronen
n
0 (neutral)
1
Positron
e+
+1 (positiv)
0
Es gilt: mp  mn  1,67·10-27 kg
/
mp = 1836 · me
 gesamte Masse des Atoms ist im Atomkern konzentriert!
Merke:
Kernladungszahl
Nukleonenzahl
=
=
Protonenzahl
Protonenzahl
= Ordnungszahl
+ Neutronenzahl
Nuklide und Isotope
Merke:
Ein Atomkern, der eindeutig durch Massenzahl und
Kernladungszahl charakterisiert ist, wird als Nuklid
bezeichnet.
- bekannt sind 111 chemische Elemente
- 91 kommen in der Natur vor (20 sind künstlich)
- davon sind 300 Nuklide bekannt - von denen sind ca. 50 instabil
Isotope sind Atome eines chemischen Elementes
• mit gleicher Protonenzahl
• jedoch unterschiedlicher Neutronenzahl
• und damit unterschiedlicher Massezahl
Beispiele für Nuklide / Isotope
= Kohlenstoff: C – 12
C – 13
C – 14
Nuklide und Isotope - Symbolschreibweise
Beispiele:
12
6
13
6
14
6
206
82
207
82
208
82
C
Pb
C
C
Pb
Pb
Wasserstoff
1
1𝐻
Uran-235
235
92𝑈
Deuterium
2
1𝐻
Uran-234
234
92𝑈
Tritium
3
1𝐻
Uran-238
238
92𝑈
Eigenschaften von Isotopen:
Stabile Isotope
instabile, radioaktive Isotope
= Radioisotope bzw. Radionuklide
 300 stabile
 Radioaktive Isotope zerfallen unter
Aussendung radioaktiver Strahlung.
Spontanzerfall
Spontanzerfall – eine natürliche Kernumwandlung
• Antoine-Henri Becquerel
* 15. Dezember 1852 in Paris;
† 25. August 1908 in Le Croisic
• 1896 experimentierte er mit der
Phosphoreszenz von Uransalzen
• am 1. März 1896 bemerkte er ,
dass eine Foto-Platte geschwärzt
wurde, obwohl kein Licht
einfallen konnte
• Hinweis auf eine Strahlung, die nicht zum Spektrum des sichtbaren
Lichts liegt
• 1900 wies er bei weiteren Forschungen nach, dass die aus dem
Atomkern entweichenden schnellen Elektronen magnetisch
ablenkbar sind!
Spontanzerfall – eine natürliche Kernumwandlung
Unter Spontanzerfall versteht man einen physikalischen Vorgang,
bei dem sich Radio-Nuklide ohne äußere Einflüsse unter
Aussendung radioaktiver Strahlung in neue Atomkerne umwandeln.
1. Alpha - Strahlung ( - Strahlung ) oder Alpha-Zerfall
226
88𝑅𝑎
4
2
222
86𝑅𝑛
Beschreibung:
Beim Spontanzerfall von Ra-226 entsteht ein neuer Atomkern
(Radon) unter Aussendung von  - Strahlung!
Spontanzerfall – eine natürliche Kernumwandlung
Merke:
1. Alpha - Strahlung ( - Strahlung ) oder Alpha-Zerfall
Beim Spontanzerfall von Ra-226 entsteht
ein neuer Atomkern (Radon) unter
Aussendung von  - Strahlung!
• Die Massezahl wird um 4 verringert!
• Das Element wird geändert!
• Die Protonenzahl wird um 2 verringert!
Zerfallsgleichung:
226
88𝑅𝑎
222
86𝑅𝑛
+
4
2
Spontanzerfall – eine natürliche Kernumwandlung
2. Erläutere die  - -Strahlung (Elektronen –Strahlung)
3. Erläutere die  + -Strahlung (Positronen –Strahlung)