RadioaktivitÀt
Welche drei Strahlungsarten gibt es bei radioaktivem Zerfall?
ErklĂ€rung: Beim radioaktiven Zerfall unterscheidet man α-Strahlung (Heliumkerne), ÎČ-Strahlung (Elektronen) und Îł-Strahlung (energiereiche elektromagnetische Wellen).
Alpha-Strahlung besteht aus ___-Kernen (2 Protonen und 2 Neutronen).
ErklÀrung: Ein Alphateilchen ist identisch mit einem Helium-4-Kern: Es besteht aus 2 Protonen und 2 Neutronen.
Gammastrahlung besteht aus geladenen Teilchen.
ErklĂ€rung: Falsch! Gammastrahlung ist elektromagnetische Strahlung (Photonen) und hat keine Ladung. Sie entsteht, wenn ein Atomkern von einem angeregten in einen niedrigeren Energiezustand ĂŒbergeht.
Welche Strahlungsart hat die gröĂte Reichweite in Luft?
ErklĂ€rung: Gamma-Strahlung hat die gröĂte Reichweite: Sie durchdringt Luft, Papier und sogar dĂŒnne Metallplatten. Alpha-Strahlung wird bereits durch Papier gestoppt, Beta-Strahlung durch Aluminium.
Ordne die Strahlungsarten nach zunehmender Reichweite in Luft:
ErklĂ€rung: Alpha: wenige cm Luft, Beta: einige Meter Luft, Gamma: sehr groĂe Reichweite. Alpha ist am leichtesten abzuschirmen, Gamma am schwersten.
Die Zeit, in der die HĂ€lfte der radioaktiven Atome zerfallen ist, heiĂt ___.
ErklĂ€rung: Die Halbwertszeit tœ ist die Zeitspanne, nach der die HĂ€lfte der ursprĂŒnglich vorhandenen radioaktiven Kerne zerfallen ist.
Ein radioaktives PrÀparat hat eine Halbwertszeit von 10 Tagen. Wie viel Prozent sind nach 20 Tagen noch vorhanden?
ErklÀrung: Nach 1 Halbwertszeit (10 Tage): 50 %. Nach 2 Halbwertszeiten (20 Tage): 50 % · 50 % = 25 %.
Von 800 g eines radioaktiven Stoffes sind nach 3 Halbwertszeiten noch ___ g vorhanden.
ErklÀrung: Nach 1 HWZ: 400 g, nach 2 HWZ: 200 g, nach 3 HWZ: 100 g. Jede Halbwertszeit halbiert sich die Menge.
Was ist das Energiestufenmodell des Atoms?
ErklÀrung: Im Energiestufenmodell besetzen Elektronen bestimmte diskrete Energieniveaus. Durch Absorption eines Photons kann ein Elektron auf ein höheres Niveau wechseln, durch Emission auf ein niedrigeres.
Bei der Absorption eines Photons geht ein Elektron auf ein niedrigeres Energieniveau.
ErklÀrung: Falsch! Bei Absorption nimmt das Elektron die Energie des Photons auf und springt auf ein höheres Energieniveau. Bei Emission ist es umgekehrt: Das Elektron fÀllt auf ein niedrigeres Niveau und gibt ein Photon ab.
Welche Farbe hat Licht mit der höchsten Photonenenergie im sichtbaren Bereich?
ErklĂ€rung: Je kĂŒrzer die WellenlĂ€nge, desto höher die Photonenenergie. Violettes Licht hat die kĂŒrzeste WellenlĂ€nge im sichtbaren Bereich und damit die höchste Energie.
Licht besteht gemÀà dem Photonenmodell aus einzelnen Energie-'Paketen', den sogenannten ___.
ErklĂ€rung: Im Photonenmodell besteht Licht aus Photonen â diskreten Energieportionen. Die Energie eines Photons hĂ€ngt von seiner Frequenz bzw. WellenlĂ€nge ab.
Eine Bindung im DNA-MolekĂŒl braucht etwa 4 eV zum Aufbrechen. Welche Strahlung schafft das mit einem einzigen Photon?
ErklĂ€rung: Die Energie eines Photons wĂ€chst, je kĂŒrzer die WellenlĂ€nge ist: E = h·c/λ â 1240 eV·nm / λ. UV-B mit 300 nm liefert etwa 4,1 eV â genug, um Bindungen in der DNA zu brechen. Rotes Licht (â 1,8 eV) und Infrarot (â 1,2 eV) schaffen das nicht, auch wenn sich Infrarot auf der Haut warm anfĂŒhlt. Darum ist UV-Strahlung gefĂ€hrlicher als sichtbares Licht.
Ein diskretes Spektrum (Linienspektrum) entsteht durch ĂbergĂ€nge von Elektronen zwischen Energiestufen.
ErklĂ€rung: Richtig! Jeder Ăbergang zwischen zwei Energieniveaus erzeugt Licht einer bestimmten WellenlĂ€nge. Die Gesamtheit dieser Linien bildet das Linienspektrum eines Elements.
Was zeigt ein Absorptionsspektrum?
ErklĂ€rung: Ein Absorptionsspektrum zeigt dunkle Linien an den Stellen, wo Atome oder MolekĂŒle Photonen bestimmter WellenlĂ€ngen absorbiert haben.
Ein radioaktives Isotop hat eine Halbwertszeit von 8 Stunden. Nach wie vielen Stunden ist nur noch 12,5 % der ursprĂŒnglichen Menge vorhanden?
ErklĂ€rung: 12,5 % = 1/8. Das sind 3 Halbwertszeiten (œ · œ · œ = 1/8). Also: 3 · 8 h = 24 h.
Das Absorptionsspektrum der ___ zeigt, welche Strahlungsbereiche von verschiedenen Gasen absorbiert werden.
ErklĂ€rung: Das Absorptionsspektrum der ErdatmosphĂ€re setzt sich aus den Absorptionseigenschaften verschiedener Gase (COâ, HâO, Oâ usw.) zusammen und ist wichtig fĂŒr das VerstĂ€ndnis des Treibhauseffekts.