Direkt zum Inhalt

Aufgabe

Die N-Z-Nuklidkarte

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

In der nebenstehenden \(N\)-\(Z\)-Karte (\(N\): Neutronenzahl; \(Z\): Protonenzahl) sind die stabilen Atomkerne als schwarze Punkte dargestellt.

Auf der Winkelhalbierenden des Diagramms gilt \(N = Z\).

a)Erläutere, wo in diesem Diagramm isotope Kerne liegen.

b)Beschreibe, wo im Diagramm Isotope mit einer Kernladungszahl von \(Z =40\) zu finden sind.

c)Beschreibe, wo im Diagramm Calciumisotope zu finden sind.

d)Begründe, warum die "Linie der stabilen Kerne" bei größeren Protonenzahlen von der Winkelhalbierenden nach unten abweicht.

Lösung einblendenLösung verstecken Lösung einblendenLösung verstecken

a)Isotope Kerne haben gleiche Protonenzahl. Isotope Kerne liegen also im N-Z-System auf einer parallelen zu N-Achse (vgl. Skizze).

b)Auf der oberen (roten) Parallelen liegen isotope Kerne mit \( Z = 40\). Es handelt sich dabei um Zirconiumisotope.

c)Calciumisotope haben eine Protonenzahl von \(Z=20\). Sie liegen also auf der unteren (roten) Parallelen mit \(Z = 20\).

d)Die Ursachen für das Abweichen der "Linie der stabilen Kerne" von der Winkelhalbierenden nach unten, sind die Kurzreichweitigkeit der Kernkraft und der Langreichweitigkeit der Coulombkraft:

In größeren Kernen sitzen schon so viele Protonen, dass ein neu einzubauendes Proton die abstoßende Coulombkraft von allen diesen Kernprotonen "spürt". Überwiegt diese Coumlombkraft die anziehende Kernkraft der unmittelbaren Nachbarn, so kann das Proton nicht stabil in den Kern integriert werden.