A1 Nuklidkarten
Stellen Sie sich vor, Sie hätten eine Landkarte in der Hand – aber statt Städten, Flüssen und Gebirgen finden Sie radioaktive Isotope, Halbwertszeiten und Zerfallsarten. Genau das bietet eine Nuklidkarte: Sie ist der Kompass in der Welt der Atomkerne und hilft, Ordnung in das scheinbar chaotische Geflecht von Elementen und ihren Varianten zu bringen. Ob in der Medizin, der Energietechnik oder der Umweltforschung – wer verstehen will, wie sich Stoffe verändern, muss diese Karte lesen können. Verstehen Sie die folgende Anleitung zu Nuklidkarten:
Die Arbeit mit einer Nuklidkarte beginnt mit der Orientierung. Auf den Achsen finden Sie die Protonenzahl (Ordnungszahl), die das chemische Element bestimmt, und die Neutronenzahl. Vorsicht: Manche Nuklidkarten haben die Ordnungszahl auf der x-Achse und die Neutronenzahl auf der y-Achse. Bei anderen Nuklidkarten kann das aber auch umgekehrt sein!
Jeder Punkt – also jedes kleine Kästchen – steht für ein bestimmtes Nuklid, also eine Variante eines Elements mit einer bestimmten Anzahl an Neutronen.
Farbige Markierungen oder Symbole geben Ihnen wertvolle Zusatzinformationen:
- Stabile Nuklide sind meist durch eine bestimmte Farbe hervorgehoben.
- Radioaktive Nuklide enthalten Angaben zur Zerfallsart (z. B. α-, β−-, β+-Zerfall) und ihrer Halbwertszeit.
Beispiel
Gehen Sie nun auf die Website Livechart - Table of Nuclides und öffnen Sie ihre Formelsammlung auf Seite 71-73. (Auf der Website befindet sich rechts eine kurze Bedienungsanleitung!) Verstehen Sie dann das folgende Beispiel und bearbeiten danach die Aufgaben unter dem Beispiel.
Wir betrachten nun Uran-239 (U-239). Im PSE sollten Sie erkennen, dass dieses Nuklid 92 Protonen und 147 Neutronen besitzt. In der Nuklidkarte in der Formelsammlung gehen wir also auf der x-Achse bis zum Wert 147 und auf der y-Achse bis zum Wert 92. Durch die Farbe können wir nun ablesen, dass das Nuklid durch den Beta-Minus Zerfall und durch den Gamma-Zerfall zerfällt. Dabei werden beim Beta-Minus-Zerfall 1,2 MeV frei und beim Gamma-Zerfall werden 0,075 MeV frei. (Außerdem können wir die Halbwertszeit von 23,5 min ablesen. Diese wird im Kapitel B1 Zerfallsgesetz - Herleitung erklärt.)
Wenn Sie häufiger mit radioaktiven Stoffen, Reaktorphysik oder Strahlenschutz arbeiten, wird Ihnen die Nuklidkarte schnell zu einem zentralen Werkzeug. Mit etwas Übung lesen Sie darin so selbstverständlich wie in einem Atlas – und entdecken, dass jede Zahl eine Geschichte über die Stabilität und Veränderlichkeit der Materie erzählt. Überprüfen Sie ihr Verständnis mit den folgenden Übungen:
Übung
Finden Sie mit dem PSE und mit der Nuklidkarte heraus, mit welchen Zerfallsarten Ac-226 zerfällt!
Finden Sie mit dem PSE und mit der Nuklidkarte heraus, welche Energie beim Alpha-Zerfall von U-233 frei wird!
Sie sollten nun folgendes gelernt haben:
- Sie können an der Nuklidkarte ablesen mit welchen Zerfallsarten ein radioaktives Isotop zerfällt und wie viel Energie dabei frei wird.