Direkt zum Inhalt

Aufgabe

Entstehung von Alpha-, Beta- und Gammastrahlung

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

Hinweis: Ziehe zur Beantwortung der folgenden Fragen ein Periodensystem oder eine Nuklidkarte heran.

a)Welches Element entsteht jeweils beim

  • α-Zerfall von \({}^{220}{\rm{Rn}}\)?
  • α-Zerfall von \({}^{230}{\rm{Th}}\)?

 

  • β--Zerfall von \({}^{211}{\rm{Pb}}\)?
  • β--Zerfall von \({}^{201}{\rm{Au}}\)?

b)Warum entsteht bei einem γ-Zerfall kein neues Element?

c)Das Isotop \({}^{238}{\rm{U}}\) ist der Ausgangskern der sogenannten Uran-Radium-Zerfallsreihe. Durch ein Folge von α- und β--Zerfällen entsteht am Ende der Zerfallsreihe das stabile \({}^{206}{\rm{Pb}}\).
Wie viele α-Zerfälle und wie viele ß--Zerfälle müssen stattfinden, damit der Ausgangskern \({}^{238}{\rm{U}}\) in den stabilen Endkern \({}^{206}{\rm{Pb}}\) zerfällt? Erläutere deine Antwort.

Lösung einblendenLösung verstecken Lösung einblendenLösung verstecken

a)Es entstehen die folgenden Elemente\[{}_{86}^{220}{\rm{Rn}} \to {}_{84}^{216}{\rm{Po}} + {}_2^4{\rm{He}}\]

\[{}_{90}^{230}{\rm{Th}} \to {}_{88}^{226}{\rm{Ra}} + {}_2^4{\rm{He}}\]

\[{}_{82}^{211}{\rm{Pb}} \to {}_{83}^{211}{\rm{Bi}} + {}_{ - 1}^0{\rm{e}} + {}_0^0{\rm{\bar \nu }}\]

\[{}_{79}^{201}{\rm{Au}} \to {}_{80}^{201}{\rm{Hg}} + {}_{ - 1}^0{\rm{e}} + {}_0^0{\rm{\bar \nu }}\]

b)Beim Gamma-Zerfall ändert sich die Protonenzahl im Kern nicht, daher findet keine Elementumwandlung statt. Beim Gamma-Zerfall geht ein bestimmter Kern von einem angeregten Zustand in einen weniger angeregten Zustand (meist Grundzustand) über.

c)\[{}_{92}^{238}{\rm{U}} \to ... \to ...{}_{82}^{206}{\rm{Pb}}\]Beim Alpha-Zerfall ändert sich die Massezahl um 4 Einheiten, die Kernladungszahl um 2 Einheiten.
Beim Beta-Minus-Zerfall ändert sich die Massezahl nicht, die Kernladungszahl wird um 1 Einheit erhöht.

Die Massezahländerung von U 238 bis Pb 206 geschieht durch (238 - 206):4 = 8 Alphazerfälle. Durch diese 8 Alphazerfälle würde die Kernladungszahl auf 76 vermindert (92 - 8·2 = 76).
Damit die Kernladungszahl 82 von Blei erreicht wird, müssen also 82 - 76 = 6 Beta-Minus-Zerfälle stattgefunden haben.