85 Radioaktivität Wie entstehen α-, β-, und γ-Strahlung? Bei der Erforschung der α-Strahlung wurde die Luft um einen radioaktiven Stoff untersucht. Dabei wurde ein erhöhter Anteil an Helium-Gas festgestellt. Wenn ein radioaktives Atom ein α-Teilchen aussendet, dann sendet es einen positiv geladenen Helium-Atomkern aus, der aus 2 Protonen und 2 Neutronen besteht. Dadurch wandelt sich das ursprüngliche radioaktive Atom in ein anderes Atom um, dessen Atomkern nun 2 Protonen und 2 Neutronen weniger hat (Abb. 85.1). Die α-Teilchen können Elektronen aufnehmen und werden zu Helium-Gas. Das Isotop Thorium-232 sendet α-Strahlung aus. Lies in einem Periodensystem ab, in welches Isotop sich Thorium-232 umwandelt. β-Strahlung entsteht, wenn sich im Atomkern ein Neutron in ein Proton und ein Elektron umwandelt. Das Proton verbleibt im Atomkern, das Elektron wird aus ihm hinausgestoßen. Dabei wandelt sich das ursprüngliche Atom in ein anderes Atom mit gleicher Atommasse, aber einer um 1 höheren Ordnungszahl um (Abb. 85.2). Das ausgesendete Elektron wird β-Teilchen genannt. Das Isotop Wasserstoff-3 (Tritium) sendet β-Strahlung aus. Lies in einem Periodensystem ab, in welches Isotop sich Tritium umwandelt. Die energiereiche elektromagnetische γ-Strahlung entsteht, wenn Atomkerne schwingen. Das passiert sehr oft, wenn radioaktive Atome α- oder β-Strahlung abgeben. Sie geben dann zusätzlich γ-Strahlung ab. Kann die Strahlung radioaktiver Stoffe aufgehalten werden? Elektrisch geladene Teilchenstrahlung wird bereits durch die Luft aufgehalten (Abb. 85.4). • α-Strahlung hat eine Reichweite in Luft von etwa 5 cm. Sie wird bereits durch Papier aufgehalten („abgeschirmt“). • β-Strahlung durchdringt die Luft mehrere Meter weit. Sie kann dünne Metallplatten, dickeres Glas und Plexiglas jedoch nicht durchdringen. • Die elektromagnetische γ-Strahlung wird von Luft nicht aufgehalten. Ihre Intensität nimmt mit zunehmender Entfernung zur Strahlungsquelle ab (Abb. 85.5). Beton oder Blei kann sie absorbieren und dadurch schwächen (Abb. 85.6). Die Angaben zur Durchdringungsfähigkeit sagen nichts über die Gefährlichkeit ionisierender Strahlung aus ( Seiten 92–93). 85.1 Beispiel für α-Strahlung im Teilchenmodell: U-235 sendet ein α-Teilchen (Helium-Atomkern) aus und wandelt sich in Th-231 um. 4 2He α-Teilchen 90Th 92U 235 231 85.2 Beispiel für β-Strahlung im Teilchenmodell: Cs-137 sendet ein β-Teilchen (Elektron) aus und wandelt sich in Ba-137 um. p+ e− e− n β-Teilchen 56Ba 137 55Cs 137 A2 A3 Stoffe, die Alpha-Strahlung aussenden, geben Helium-Atomkerne ab. Beta-Strahlung entsteht durch die Umwandlung von Neutronen in Protonen und Elektronen. Elektronen werden als β-Teilchen ausgesendet. Gamma-Strahlung wird durch schwingende Atomkerne abgegeben. M Infobox: Granit enthält Uran- und Thorium- Isotope, sowie Kalium-40. Er enthält auch radioaktive Zerfallsprodukte ( Seite 101) und zählt zu den am stärksten strahlenden Gesteinen. Granit (Abb. 85.3) gibt α-, β- und γ-Strahlung ab. 85.3 Granit enthält in geringen Mengen radioaktive Isotope. 85.6 Radioaktive Stoffe werden in Behältern aus Blei aufbewahrt. 85.4 Abschirmung von α-, β- und γ-Strahlung g-Quelle a-Quelle b-Quelle a-Quelle Papier Beton, Blei Glas, Plexiglas, Metalle 50 mm Luft 85.5 Abstand zu radioaktiven Stoffen verringert den Strahlungswert. Gammastrahler 2-fache Entfernung 1-fache Entfernung Strahlungsintensität 1 1 Strahlungsintensität 1 4 Film vi6xc6 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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