Ar­bei­tet zur Vor­be­rei­tung auf die Klau­sur die fol­gen­den Sta­ti­o­nen je­weils zu viert durch.

• Nehmt euch pro Sta­ti­on 15 Mi­nu­ten Zeit.

• Be­ar­bei­tet die Auf­ga­ben zu­erst ohne nach den Lö­sun­gen in euren One­No­tes zu schau­en.

• Dis­ku­tiert in­ner­halb eurer Grup­pe.

Sta­ti­on 1



Wie sind Atome auf­ge­baut?

Be­schrei­be den Auf­bau an­hand des Bohr­schen Atom­mo­dells.







Sta­ti­on 2



Was ver­steht man unter Ra­dio­ak­ti­vi­tät?



Der Be­griff Ra­dio­ak­ti­vi­tät ist eine Kom­bi­na­ti­on der la­tei­ni­schen Wör­ter ra­di­us und ac­ti­vus

und be­deu­tet „strahlt“ „von selbst“.

Ra­dio­ak­ti­vi­tät ist eine Ei­gen­schaft in­sta­bi­ler Atom­ker­ne: Diese kön­nen sich spon­tan in

an­de­re Atom­ker­ne um­wan­deln und dabei io­ni­sie­ren­de Strah­lung aus­sen­den. Atom­sor­ten

mit die­ser Ei­gen­schaft hei­ßen Ra­dio­nu­kli­de („strah­len­de Kerne“). Den Pro­zess der

Um­wand­lung be­zeich­net man auch als ra­dio­ak­ti­ven Zer­fall bzw. Kern­zer­fall.

Das Phä­no­men wurde 1896 vom Fran­zo­sen Bec­que­rel ent­deckt, als eine im Dun­keln

ge­la­ger­te Fo­to­plat­te ge­schwärzt wurde, weil Uran­salz dar­auf lag. Die Ehe­leu­te Curie fan­den

stark strah­len­de Ele­men­te und nann­ten sie Ra­di­um und Po­lo­ni­um.

Io­ni­sie­ren­de Strah­lung ist für den Men­schen – eben­so wie z. B. Rönt­gen­strah­lung – nicht

di­rekt wahr­nehm­bar und ab einer be­stimm­ten Dosis ge­fähr­lich. Sie kann z. B. mit einem

Geiger-​Müller-​Zähler ge­mes­sen wer­den. Die Zeit, in der sich die Hälf­te einer be­stimm­ten

Menge eines ra­dio­ak­ti­ven Stof­fes um­ge­wan­delt hat, heißt Halb­werts­zeit. Sie kann im

Be­reich von Se­kun­den­bruch­tei­len bis hin zu Tril­li­o­nen Jah­ren lie­gen. Ra­dio­nu­kli­de kom­men

in der Natur vor, aber sie ent­ste­hen auch künst­lich, z. B. in Kern­kraft­wer­ken oder durch

Kern­waf­fen.







Sta­ti­on 3



Wel­che drei Strah­lungs­ar­ten gibt es? Cha­rak­te­ri­sie­re diese.



Ra­dio­ak­ti­ve Strah­lung ent­steht beim Um­wan­deln von in­sta­bi­len Atom­ker­nen (Ra­dio­nu­kli­den). Dabei kön­nen frei­ge­setzt wer­den:

• Al­pha­strah­lung (dop­pelt po­si­tiv ge­la­de­ne He­li­um­ker­ne),

• Be­ta­strah­lung (Elek­tro­nen oder Po­si­tro­nen),

• Gam­ma­strah­lung (en­er­gie­rei­che elek­tro­ma­gne­ti­sche Wel­len klei­ner Wel­len­län­ge)

Ra­dio­ak­ti­ve Strah­lung hat eine Reihe von Ei­gen­schaf­ten, die für ihre Wir­kun­gen, ihren Nach­weis und ihre An­wen­dun­gen von Be­deu­tung sind. Dazu ge­hört ins­be­son­de­re, dass ra­dio­ak­ti­ve Strah­lung

• En­er­gie und Io­ni­sa­ti­ons­ver­mö­gen be­sitzt,

• teil­wei­se in elek­tri­schen und ma­gne­ti­schen Fel­dern ab­ge­lenkt wird,

• Stof­fe z. T. durch­drin­gen kann und z. T. von ihnen ab­sor­biert wird.

Sta­ti­on 4



Er­klä­re den Ru­ther­ford'schen Streu­ver­such.



Die Quel­le der Al­pha­strah­lung ist Ra­di­um. Ra­di­um ist ra­dio­ak­tiv und setzt des­we­gen durch ra­dio­ak­ti­ven Zer­fall po­si­tiv ge­la­de­ne Al­pha­teil­chen frei. Al­pha­teil­chen sind zwei­fach po­si­ti­ve He­li­um­ker­ne mit kei­nem Elek­tron.

Aus einer Öff­nung in einem Blei­be­häl­ter strah­len die Al­pha­teil­chen auf eine dünne Gold­fo­lie. Dort kön­nen die Teil­chen ent­we­der ab­ge­lenkt wer­den oder drin­gen durch die Gold­fo­lie durch. Um zu er­ken­nen, wie sich die Teil­chen ver­hal­ten, ist ein kreis­för­mi­ger Leucht­schirm um die Folie plat­ziert. Tref­fen die Teil­chen auf den Schirm, leuch­ten sie näm­lich mit einem klei­nen Licht­blitz auf.

Sta­ti­on 5



Was be­sagt die Halb­werts­zeit?



Ra­dio­ak­ti­ve Atom­ker­ne zer­fal­len über die Zeit und wan­deln sich zu an­de­ren Atom­ker­nen um. Uran-​Atomkerne wan­deln sich bei­spiels­wei­se durch ra­dio­ak­ti­ven Zer­fall zu Thorium-​Atomkernen um. Dabei kannst du für einen ein­zel­nen Atom­kern je­doch nicht be­stim­men, wann genau er zer­fällt.

Bei vie­len Atom­ker­nen­kannst du je­doch fest­stel­len, nach wie viel Zeit genau die Hälf­te­al­ler Atom­ker­ne zer­fal­len ist. Der Zeit­raum, in der nach ra­dio­ak­ti­vem Zer­fall nur noch die Hälf­te der Atom­ker­ne übrig ist, nennst du die Halb­werts­zeit T1/2. 



Die Halb­werts­zeit ist für jedes ra­dio­ak­ti­ve Ele­ment ein­zig­ar­tig. Wenn du T1/2 von einem Ele­ment kennst, kannst du be­stim­men, wie alt deine Probe ist. Dafür ver­wen­dest du den zeit­li­chen Ver­lauf des Ver­falls.

Sta­ti­on 6



Auf­bau und Funk­ti­on eines Atom­kraft­werks