Zusammenfassung radioaktivität
Radioaktivität
Entdeckung:
Der französische Wissenschaftler Henri Becquerel wollte feststellen ob Steine beim Nachleuchten außer sichtbarem Licht auch unsichtbare Röntgenstrahlung aussenden. Weil er für das Experiment sonniges Wetter benötigte legte er den Stein (wie er ist) auf eine eingepackte Fotoplatte und verstaute beide in einer dunklen Schublade. Den Versuch führte er vorsichtshalber mit einer neuen Fotoplatte durch wollte aber sicher gehen und Entwickelte auch die alte Fotoplatte aus der Schublade. Über das Ergebnis war er sehr überrascht. Auf der Fotoplatte war der Umriss des Steines zu erkennen. Der Stein muss also von selbst gestrahlt haben.
Damit hatte Becquerel eine völlig neue Strahlung entdeckt. Sie war so ähnlich wie die Röntgenstrahlung aber im Gegensatz muss sie nicht mit einem Apparat erzeugt werden sondern strahlt wie von selbst. Später erhielt sie dann den Namen radioaktive Strahlung.
Nachweis:
Radioaktive Strahlung kann man mit Hilfe der Fotomethode, Nebelkammer, Funkenstrecke oder dem Geiger-Müller-Zählrohr nachweisen.
Geigerzähler: Zunächst liegt die gesamte Spannung von 500 Volt zwischen Metallrohr
Metalldraht des Zählrohrs.
Wenn Strahlung durch die Folie in das Zählrohr dringt, wird das Gas
Ionisiert und damit leitfähig: es fliest ein elektrischer Strom.
Fotomethode: Eine Fotoplatte wird mir Radioaktiver Strahlung beschossen. Die
Strahlung belichtet dadurch die Fotoplatte.
Nebelkammer: In der Nebelkammer werden durch die radioaktive Strahlung
Nebelspuren hervorgerufen.
Umweltstrahlung:
Die Umweltstrahlung stammt zum Teil aus dem Weltraum (Höhenstrahlung) zum Teil kommt sie von radioaktiven Stoffen in und auf der Erde (terrestrische Strahlung oder Erdstrahlung).
- Die terrestrische Strahlung geht vor allem von bestimmten Gesteinen und von den Baustoffen unserer Häuser aus. Gesteine und Baustoffe enthalten meist winzige Mengen radioaktiven Kaliums, Urans und Thoriums.
Kern-Hülle-Model:
Jedes Atom besteht aus einem Atomkern und einer Atomhülle. Im Vergleich mit der Atomhülle ist der Kern sehr klein.
Die Atomhülle wird nur aus den (negativ geladenen) Elektronen gebildet, diese Elektronen umkreisen den Atomkern.
Die Atomkerne bestehen dagegen aus zweierlei Kernbausteinen: den positiv geladenen Protonen und den neutralen (ungeladenen) Neutronen.
Jedes Atom besitzt genauso viele Elektronen wie Protonen, das heißt, es ist elektrisch neutral. Von der Anzahl der Protonen hängt es ab, zu welchem Element ein Atom gehört.
Man kann die Elemente nach der Zahl ihrer Protonen ordnen. Die Protonenzahl wird daher oft auch als Ordnungszahl bezeichnet.
Wenn man die Protonen und die Neutronen eines Atoms zusammenzählt, erhält man die sogenannte Massenzahl dieses Atoms. Da die Elektronen der Hülle im Vergleich zu den Protonen und Neutronen des Atomkerns sehr leicht sind, haben sie praktisch keinen Einfluss auf die Masse
Isotope:
Atome ein und desselben Elementes können unterschiedlich viele Neutronen haben. Solche Atome gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl nennt man Isotope des betreffenden Elementes. Im chemischen Verhalten unterscheiden sich die Isotope eines Elementes nicht.
z.B. Uran besteht auch aus Isotopen, nämlich aus U 238 und U 235. Das U 235 wird
in Kernkraftwerken benötigt.
Wie entsteht radioaktive Strahlung?:
Die Atomkerne nichtradioaktiver Stoffe verändern sich nicht im Laufe der Zeit, man bezeichnet sie deshalb auch als stabile Atomkerne.
Die Atomkerne radioaktiver Stoffe sind instabil: sie wandeln sich unter Aussendung radioaktiver Strahlung um, die Umwandlung bezeichnet man als Kernzerfall.
Da sich beim Kernzerfall u. a. die Protonenzahl des Kerns ändert, entstehen Atomkerne eines anderes Elementes.
Radioaktive Strahlung ist also mit Elementumwandlung verbunden. Atomkerne des radioaktiven Elementes zerfallen, so lange bis ein stabiler Atomkern entsteht und dabei entstehen Atomkerne eines anderen Elementes.
Verschiedene Strahlungsarten:
Alpha - Strahlung
Beta - Strahlung
Gamma - Strahlung
Abschirmung:
durch Papier (oder
durch 4-5 mm dickes
durch dicke Bleiplatten
durch eine 4-8 cm
Aluminiumblech
dicke Luftschicht)
Art der Strahlung:
Teilchenstrahlung
Teilchenstrahlung
ähnlich der Röntgenstrahlung
(Alpha - Teilchen)
(Beta - Teilchen)
(energiereich)
Wirkung auf
stark ionisierend
weniger stark
schwach ionisierend
andere Körper:
ionisierend
(verglichen mit Alpha - Strahlung)
Alpha - Strahlung: Heliumatomkern (Teilchenstrahlung, 2 Protonen 2 Neutronen)
Die Massenzahl verringert sich um 4.
Die Ordnungszahl um 2.
Beta - Strahlung: Elektronenstrahlung (Teilchen)
Ein Neutron wandelt sich in ein Proton um, indem es ein Elektron aussendet.
Die Massenzahl bleibt gleich. Die Protonenzahl nimmt um 1 zu.
Gamma - Strahlung: ähnlich der Röntgenstrahlung
Es wird nur Energie und keine Masse abgestrahlt.
Die Massenzahl und Ordnungszahl bleibt gleich.
Die Ionisation:
Wenn radioaktive Strahlung auf Materie trifft werden Elektronen aus den Hüllen der Atome "herausgeschlagen". Die "Restatome" sind positiv geladen, es sind (positive) Ionen.
Was versteht man unter Halbwertszeit?:
Unter Halbwertszeit versteht man den Zeitraum indem die Hälfte der Atomkerne zerfallen ist. Jeder Radioaktiver Stoff hat eine für ihn typische Halbwertszeit, die sich nicht beeinflussen lässt.
Becquerel, Gray und Sievert:
Becquerel - Einheit der Aktivität
1 Becquerel (1Bq) = 1 Zerfall pro Sekunde ( 1 Zerfall )
Sekunde
Gray - Einheit der Energiedosis (Energie Aufnahme)
1 Gray (1 Gy) = 1 J/kg
Wenn radioaktive Strahlung in Materie eindringt zeigt sie häufig eine Wirkung: Die Ionisation. Für jeden einzelnen Ionisationsvorgang ist eine bestimmte Energie nötig.
Deshalb ist die Energie, die 1 kg Materie durch die Strahlung aufnimmt, ein Maß für die Wirkung der Strahlung.
Sievert - Einheit der Äquivalentdosis
Auch wenn die Aktivität zweier radioaktiver Stoffe gleich ist, kann ihre Biologische Wirkung ganz unterschiedlich sein.
Vor allem die Art der Strahlung spielt eine Rolle. Die Alpha - Strahlung hat eine 20 mal so große Wirkung wie eine gleichstarke Dosis (Menge) von Beta, Gamma oder Röntgenstrahlung.
Die Wirkung Radioaktiver Strahlung hängt ab von:
1. Art und Energie der Strahlung die auf dem Körper einwirken
- Welcher Strahler sie aussendet
- Energie und Strahlung
2.
Die Dauer der Strahlung und ihre Zeitliche Verteilung
- Je länger eine Strahlung wirkt desto schwerwiegender sind die zu erwartenden Folgen
- Dauer der Bestrahlung von der Halbwertszeit abhängig
- Eine kurzzeitige Bestrahlung ist gefährlicher, als wenn die Strahlung über längere Zeit verteilt ist. (gleiche Äquivalentdosis)
3.Die Empfindlichkeit des Organs
- Besonders empfindliche Organe sind diese, welche ständig neue Zellen bilden
Strahlenbelastung und ihre Folgen:
Auch geringe Strahlenbelastung über längere Zeiträume bedeuten eine Gefahr für unsere Gesundheit. Einen Grenzwert für eine absolute Strahlenbelastung gibt es nicht. Folgen treten manchmal erst Jahrzehnte später auf.
Radioaktive Strahlung in Industrie und Technik:
In Industrie und Technik nutzt man radioaktive Strahlung für unterschiedliche Zwecke
- Kunststoffe veredeln: Kunststoffe werden Beta Strahlung ausgesetzt.
Dadurch erreicht man das bestimmte Kunststoffe wesentlich beständiger gegen Hitze und Chemikalien werden.
- Sterilisation: Nicht nur medizinische Geräte werden sterilisiert sondern auch Klärschlamm setzt man radioaktiver Strahlung aus. Diese Rückstände können dann als Dünger verwendet werden.
- Konservierung von Nahrungsmitteln: Man bestrahlt gleichzeitig ganze Paletten Nahrungsmittel mit Gamma - Strahlung von radioaktiven Cobalt-60.
- Schweißnähte überprüfen: Man bestrahlt die Schweißnaht. Hinter der Schweißnaht ist ein Film.
Wenn die Schweißnaht nicht dicht ist, läst sie die Strahlung durch und wird dann auf dem Film abgelichtet. Dadurch findet man heraus wo die undichten Stellen sind.
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