RadioaktivitÃ¤t

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RadioaktivitÃ¤t

Stichpunkte

Allgemein
	Das Wort â€žRadioâ€? (lat. radiare
	strahlen) bedeutet Strahlung
	dass es sich um â€žStrahlungsaktiveâ€? Stoffe oder andere Quellen handelt im Sinne des oben genannten Prinzips
	Man kann das Wort RadioaktivitÃ¤t so verstehen
	Deswegen handelt es sich bei dem Begriff â€žRadioaktive Strahlungâ€? um einen Pleonasmus und der Begriff sollte in diesem Zusammenhang nicht verwendet werden.' Bild nicht gefunden Warnzeichen W05: â€žWarnung vor radioaktiven Stoffen oder ionisierenden Strahlenâ€œ Bild nicht gefunden Unter RadioaktivitÃ¤t oder Radioaktivem Zerfall versteht man die spontane Umwandlung instabiler Atomkerne unter Energieabgabe
	Die freiwerdende Energie wird in Form ionisierender Strahlung abgegeben
	oder nur die Massenzahl (Umwandlung in ein anderes Isotop des selben Elements)
	Bei der Kernumwandlung kann sich die Kernladungszahl (Ordnungszahl) Ã¤ndern (Umwandlung in ein anderes chemisches Element)
	Daneben gibt es ÃœbergÃ¤nge
	bei denen sich nur der Anregungszustand des Kerns Ã¤ndert (Ãœbergang zwischen verschiedenen Isomeren des selben Isotops)
	Die StÃ¤rke der RadioaktivitÃ¤t wird durch den physikalischen Begriff der â€žAktivitÃ¤tâ€? beschrieben und in der Einheit Becquerel angegeben
	Radioaktiver Zerfall ist kein deterministischer Prozess
	Der Zerfallszeitpunkt ist absolut zufÃ¤llig
	der durch die Halbwertszeit angegeben wird
	Allerdings ist fÃ¼r jedes Nuklid die Zerfallswahrscheinlichkeit ein fester Wert
	nach dem durchschnittlich die HÃ¤lfte der instabilen Atomkerne einer Menge zerfallen sind
	Die Halbwertszeit ist der Zeitraum
	Sie kann bei sehr instabilen Atomkernen nur Sekundenbruchteile
	aber auch einige Milliarden Jahre betragen
	Ein derartiges metastabiles Element ist beispielsweise Thorium
	Je kÃ¼rzer die Halbwertszeit
	desto grÃ¶ÃŸer die RadioaktivitÃ¤t
	sondern auch die Art des Zerfalls ist unter UmstÃ¤nden zufÃ¤llig
	Nicht nur wann ein Zerfall geschieht
	Bismut-212 kann beispielsweise mit jeweils unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit auf drei verschiedenen Wegen zerfallen
	der man die genaue Art und Anteile der mÃ¶glichen ZerfÃ¤lle und Halbwertszeiten jedes bekannten Nuklids entnehmen kann
	den Nuklidkarten
	Es wurden Listen aller Nuklide angefertigt
	wenn es keinen radioaktiven Zerfall gibt
	Ein Atomkern ist dann stabil und kann nicht weiter von sich aus zerfallen
	der zu einem energetisch niedrigeren Zustand fÃ¼hrt
	bei Helium und Elementen darÃ¼ber mÃ¼ssen gleich viele Protonen als auch Neutronen den Kern bilden
	und bei grÃ¶ÃŸeren Kernen Ã¼berwiegt immer mehr die Zahl der Neutronen
	Beim Wasserstoff ist dieser Zustand das einzelne Proton als Atomkern
	weil die KernkrÃ¤fte sie nicht zusammen halten kÃ¶nnen
	Ab einer gewissen Zahl an Nukleonen werden alle Atomkerne instabil
	Unter Einwirkung von Korpuskularstrahlung (insbesondere Neutronen; Neutronenaktivierung) kÃ¶nnen stabile Atomkerne in andere Atomkerne umgewandelt werden
	"Verbergen") 1 Zerfallsmodi 1.1 Alphazerfall 1.2 Betazerfall 1.3 Gammazerfall 1.4 Elektroneneinfang 1.5 Innere Konversion 1.6 Spontane Nukleonenemission 1.7 Weitere 2 Einheiten 3 Geschichte 4 Technische Anwendung 4.1 Biologische und Chemische Anwendungen 4.1.1 Strahlenbelastung und biologische Wirkung 5 Medizinische Anwendung 6 Video 7 Weblinks [Bearbeiten]
	die instabil sind. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
Zerfallsmodi
	Im Atomkern wirken im Wesentlichen zwei Wechselwirkungen
	Die Starke Wechselwirkung
	bewirkt die Bindung der Protonen und Neutronen aneinander
	auch â€žKernkraftâ€? genannt
	Die Elektromagnetische Wechselwirkung
	welche eine gegenseitige AbstoÃŸung der Protonen bewirkt
	da Neutrinos nur der Schwachen Wechselwirkung unterliegen und beispielsweise die Erde mit einer extrem geringen Wechselwirkung durchqueren kÃ¶nnen
	Die Neutrinostrahlung ist sehr schwer nachzuweisen
	Bei allen Zerfallsarten kann zusÃ¤tzlich Gammastrahlung emittiert werden. [Bearbeiten]
Alphazerfall
	kommt es zum Alphazerfall
	enthÃ¤lt also viele Protonen und Neutronen
	Ist der Atomkern sehr schwer
	Die starke Wechselwirkung kann den Mutterkern dann nicht mehr zusammen halten
	dabei wird die freiwerdende Energie in Form von Heliumkernen mit einer Geschwindigkeit von unter 0
	1 c emittiert
	Der Restkern
	verringert bei diesem Vorgang seine Nukleonenzahl des Kerns um vier
	auch RÃ¼ckstoÃŸkern oder Tochterkern genannt
	und die Kernladungszahl um zwei
	Die Strahlung hat in Luft eine Reichweite von wenigen Zentimetern
	besitzt aber eine extrem schÃ¤dliche biologische Wirkung
	Beispiel: 238U â†’ 234Th + α [Bearbeiten]
Betazerfall
	Wenn ein ungÃ¼nstiges VerhÃ¤ltnis von Neutronen zu Protonen besteht
	tritt normalerweise Betazerfall ein
	sowie ein Elektron-Antineutrino mit bis zu 0
	99 c emittiert
	Dabei wird ein Neutron des Kerns in ein Proton umgewandelt und ein hochenergetisches Elektron
	Die Nukleonenzahl des Kerns Ã¤ndert sich dabei nicht
	seine Ordnungszahl erhÃ¶ht sich um eins
	Durch einige Meter Luft oder eine dÃ¼nne Metallschicht lÃ¤sst sich die Î²-Strahlung abschirmen
	Beispiel: 14C â†’ 14N + e- + <span style="text-decoration:overline">ν</span>e Beim <math>beta^{+}<math>-Zerfall wird ein Proton des Kerns in ein Neutron umgewandelt und ein hochenergetisches Positron
	sowie ein Elektron-Neutrino emittiert
	seine Ordnungszahl verringert sich um eins. [Bearbeiten]
	Die Nukleonenzahl des Kerns Ã¤ndert sich dabei nicht
Gammazerfall
	wenn der Atomkern in energetisch angeregten Zustand vorliegt
	Ein Î³-Zerfall ist mÃ¶glich
	Die unterschiedlichen AnregungszustÃ¤nde des selben Nuklids nennt man Isomere
	Der Ãœbergang in energetisch niedrigere Isomere kann durch Emission hochfrequenter Elektromagnetischer Strahlung erfolgen und wird als Î³-Zerfall bezeichnet
	Je nach Energie kann die Î³-Strahlung dicke Bleiplatten durchdringen. [Bearbeiten]
Elektroneneinfang
	Eine andere MÃ¶glichkeit zur Umwandlung eines Protons in ein Neutron besteht darin
	ein Elektron aus der AtomhÃ¼lle in den Kern â€žzu ziehenâ€?
	dem sogenannten Elektroneneinfang (englisch: electron capture - EC)
	Nach der Bezeichnung der typischsten betroffenen Elektronenschale (K-Schale) wird der Elektroneneinfang auch als K-Einfang bezeichnet
	Das Proton des Kerns wird in ein Neutron umgewandelt und ein Elektronneutrino emittiert
	die Ordnungszahl verringert sich um eins
	Bei diesem Umwandlungsmechansimus ist der Kern den selben Ã„nderungen unterworfen wie beim <math>beta^{+}<math>-Zerfall
	die Nukleonenzahl bleibt unverÃ¤ndert
	und wird auch als eine Variante des Betazerfalls angesehen
	Der Elektroneneinfang konkurriert daher mit dem <math>beta^{+}<math>-Zerfall
	wird in dieser ein Platz frei und Elektronen aus den Ã¤uÃŸeren Schalen rÃ¼cken nach
	wobei charakteristische RÃ¶ntgenstrahlung emittiert wird. [Bearbeiten]
	Da das eingefangene Elektron meist aus der innersten Elektronenschale stammt
Innere Konversion
	Die freiwerdende Energie beim Ãœbergang eines Atomkerns in ein energetisch niedrigeres Isomer kann auch an ein Elektron der AtomhÃ¼lle abgegeben werden
	Diesen Vorgang nennt man Innere Konversion
	Konversionselektronen sind im Gegensatz zu <math>beta<math>-Teilchen monoenergetisch. [Bearbeiten]
Spontane Nukleonenemission
	Bei instabilen Kernen kann es zu Spontaner Nukleonenemission also Protonenemission oder Neutronenemission kommen
	Instabile Kerne kÃ¶nnen sich auch durch direkte Emission einzelner Neutronen oder Protonen in energetisch gÃ¼nstigere Kerne umwandeln
	Atomkerne mit sehr hohem ProtonenÃ¼berschuss kÃ¶nnen ein Proton abstoÃŸen
	Und Atomkerne mit hohem NeutronenÃ¼berschuss kÃ¶nnen aufgrund der schwachen Wechselwirkung Neutronen abstoÃŸen
	Die schwache Wechselwirkung ist unter anderem fÃ¼r die InstabiliÃ¤t des isolierten Neutrons verantwortlich. [Bearbeiten]
Weitere
	Die spontane Kernspaltung ist ein weiterer radioaktiver Umwandlungsprozess der bei instabilen Kernen auftritt
	Der Atomkern zerfÃ¤llt in zwei oder mehrere BruchstÃ¼cke
	Beispielsweise: 252Cf â†’ 142Ba + 106Mo + 4 1n Clusterzerfall: Statt einzelner Nukleonen oder Heliumkerne werden in sehr seltenen FÃ¤llen auch ganze Atomkerne anderer Nukleonenzahl emittiert
	Zwei-Protonen-Zerfall: Bei extremem ProtonenÃ¼berschuss (wie bei zum Beispiel Eisen-45) kann der Zwei-Protonen-Zerfall auftreten
	bei dem sogar 2 Protonen gleichzeitig abgestrahlt werden
	Kernisomere: Kerne mit der gleichen Massen- und Protonenzahl kÃ¶nnen sich in ihrem Anregungszustand unterscheiden
	kann sich aber auch durch Teilchenemission in ein anderes Nuklid umwandeln. [Bearbeiten]
	HÃ¤ufig gibt der Kern mit dem hÃ¶heren Grundzustand ein Î³-Quant ab und wandelt sich in den energieÃ¤rmeren um
Einheiten
	SI-Einheit Alte Einheiten AktivitÃ¤t Becquerel Curie Dosis Gray Rad Ã„quivalentdosis Sievert Rem Becquerel Bq Einheit radioaktiver AktivitÃ¤t (Zerfallsereignisse je Sekunde)
	abgelÃ¶st durch Becquerel (s.d.)
	7 Â· 10-11 Ci Curie Ci Alte Einheit radioaktiver AktivitÃ¤t
	Das Becquerel lÃ¶st die alte Einheit Curie ab; Umrechnung: 1 Ci = 3
	7 Â· 1010 Zerfallsereignisse pro Sekunde = 37 Milliarden Bq; 1 Bq = 2
	1 Ci = 37 GBq = 3
	7 Â· 1010 Bq Gray Gy (SI-Einheit der Energiedosis)
	Das Gray lÃ¶st die alte Bezeichnung "Rad" ("radiation-absorbed dose") ab
	Es gibt an
	wie viel Energie von einem Kilogramm KÃ¶rpermasse aufgenommen wird
	abgelÃ¶st durch Gray (Gy) Rem roentgen-equivalent men; alte Einheit der Personendosis
	01 Gray; 1 Gray = 100 Rad Rad  radiation absorbed dose; alte Einheit der Energiedosis
	1 Rad = 0
	abgelÃ¶st durch Sievert (Sv) RÃ¶ntgen alte Einheit der Ionendosis Sievert Sv Einheit der Ã„quivalentdosis; lÃ¶st die alte Bezeichnung Rem (roentgen-equivalent-men) ab
	Die Ã„quivalentdosis ergibt sich durch Multiplikation der Energiedosis (Gray) mit einem biologischen QualitÃ¤tsfaktor
	FÃ¼r <math>beta<math>- und <math>gamma<math>-Strahlung ist dieser Faktor 1
	das heiÃŸt Sv = Gy
	FÃ¼r <math>alpha<math>-Strahlung ist er 20
	was die erhÃ¶hte Wechselwirkung beim Durchdringen von Gewebe berÃ¼cksichtigt. [Bearbeiten]
Geschichte
	1896 entdeckte Antoine Henri Becquerel
	dass Uran enthaltende Stoffe eine Strahlung aussenden
	Diese vermag es
	undurchsichtige Stoffe zu durchdringen
	als er in Papier gehÃ¼llte fotografische Platten geschwÃ¤rzt wieder vorfand
	Dies stellte er fest
	die auf dem Gebiet der weiteren AufklÃ¤rung der natÃ¼rlichen RadioaktivitÃ¤t forschten
	die im elektrischen Feld zum Pluspol abgelenkt wird und ein mittleres DurchdringungsvermÃ¶gen hat (Betastrahlung) eine Komponente
	Er stellte zudem fest
	dass diese RadioaktivitÃ¤t nicht einheitlich ist
	waren Marie Curie
	Pierre Curie und Ernest Rutherford. [Bearbeiten]
	die im elektrischen Feld zum Minuspol abgelenkt wird und ein geringes DurchdringungsvermÃ¶gen hat (Alphastrahlung). Die wesentlich beteiligten Personen
	die im elektrischen Feld nicht abgelenkt wird (Gammastrahlung) eine Komponente
	sondern verschiedene Komponenten enthalten kann: eine Komponente mit hohem DurchdringungsvermÃ¶gen
Technische Anwendung
	wie sie in atomaren Unterseeboten zu finden sind
	Die in Atomkraftwerken genutzte Kernspaltung wird ebenfalls in Antriebsreaktoren angewandt
	Neben der bekanntesten Anwendung als Energielieferant gibt es noch viele andere MÃ¶glichkeiten der technischen Anwendung
	Dazu gehÃ¶rt Dickemessung und MaterialprÃ¼fung mittels Durchstrahlung
	Hierbei wird ein Stoff radioaktiv (mit Gamma-Strahlen) bestrahlt und ein ZÃ¤hler ermittelt aufgrund der durchdringenden Strahlen und des Absorptionsgesetzes die Dichte
	genutzt
	die durch Beigabe von radioaktiven Substanzen (Tritium
	frÃ¼her Radium oder Promethium) zu Zinksulfidkristallen erreicht wird
	Diese Technik findet auch bei der PrÃ¼fung von SchweiÃŸnÃ¤hten und Werkstoffen Anwendung. (zum Beispiel zur qualitativen ÃœberprÃ¼fung einer SchweiÃŸnaht) Bei Uhren und anderen radioaktiven Lichtquellen wird die leuchtende Eigenschaft â€žLumineszenzâ€œ
	Isotopenbatterien finden hÃ¤ufig in der Raumfahrt und in Herzschrittmachern Anwendung
	die beim Absorbieren von Strahlen eines Radionuklids entsteht
	technisch genutzt
	Hierbei wird WÃ¤rme
	Der thermische Unterschied zur Umwelt wird hier durch ein thermisches Element zu Energie umgewandelt (Wirkungsgrad â‰ˆ5%)
	besonders Plutonium
	Hierbei werden am hÃ¤ufigsten <math>alpha<math>-Strahler
	eingesetzt. [Bearbeiten]
Biologische und Chemische Anwendungen
	In der Biologie wird hauptsÃ¤chlich die Mutationen fÃ¶rdernde und sterilisierende Wirkung genutzt
	durch die neue und verbesserte Arten hervorgebracht werden kÃ¶nnen
	In der PflanzenzÃ¼chtung werden zum Beispiel durch â€žstrahlungsinduzierte Mutationenâ€œ Mutanten erzeugt
	kurz SIT
	Ein sehr erfolgreiches Einsatzfeld ist die â€žSterile-Insekten-Technikâ€œ
	Dabei werden mÃ¤nnliche Schadinsekten sterilisiert und dann im Zielgebiet freigelassen
	Das Ausbleiben von Nachkommen fÃ¼hrt zur Verringerung der Population
	Vorteil hierbei ist auch dass keine schÃ¤dlichen Chemikalien eingesetzt werden mÃ¼ssen und andere Insekten unbetroffen bleiben
	Lebensmittelnâ€œ
	Weiterhin eignet sich RadioaktivitÃ¤t auch zur â€žSterilisation von GerÃ¤ten
	Implantaten
	neutralisiert
	Hierbei werden Mikroorganismen
	Ã¤hnlich wie bei der Hitzesterilisation
	HierfÃ¼r gelten jedoch strenge Auflagen
	Weiterhin kann das Wachstum eines Keimlings durch schwache Strahlung verbessert werden
	wohingegen zu starke Strahlung wachstumshemmend wirkt
	Die Vernetzung von Polymeren ohne WÃ¤rmeentwicklung ist ebenfalls mÃ¶glich
	wobei auch groÃŸe Komponenten vernetzt werden kÃ¶nnen
	GlÃ¤sern und pigmentierten Kunststoffen durch RadioaktivitÃ¤t. [Bearbeiten]
	Interessant ist auch die FarbÃ¤nderung von Edelsteinen
Strahlenbelastung und biologische Wirkung
	Die Strahlenbelastung fÃ¼r Lebewesen wird als effektive Dosis mit der Einheit Sievert gemessen
	Dabei wird die unterschiedliche SchÃ¤dlichkeit von <math>alpha<math>-
	<math>beta<math>- und <math>gamma<math>-Strahlen sowie die unterschiedliche Empfindlichkeit einzelner Gewebe berÃ¼cksichtigt
	Jeder Mensch ist natÃ¼rlicher Strahlenbelastung ausgesetzt
	das in Gestein und Mauerwerk vorkommt
	Ursache ist etwa zur HÃ¤lfte Radon und seine Zerfallsprodukte
	Kosmische Strahlung und terrestrische Strahlung
	Wichtige andere natÃ¼rliche Strahlenquellen sind Kalium-40
	4 mSv pro Jahr
	In Deutschland betrÃ¤gt die natÃ¼rliche Strahlenbelastung etwa 2
	Die kÃ¼nstliche Strahlenbelastung von im Durchschnitt 1
	5 mSv im Jahr stammt fast ausschlieÃŸlich aus der Medizin
	Alle Formen der RadioaktivitÃ¤t kÃ¶nnen fÃ¼r Lebewesen gesundheitsschÃ¤dlich sein
	Die Kurzzeitfolge einer zu hohen Dosis RadioaktivitÃ¤t wird Strahlenkrankheit genannt
	Sie Ã¤uÃŸert sich durch ein geschwÃ¤chtes Immunsystem und Verbrennungen
	25 Sv auf
	Die Strahlenkrankheit tritt etwa ab einer kurzfristigen Belastung von 0
	4 Sv sind in der Regel tÃ¶dlich
	Die Langzeitfolgen der RadioaktivitÃ¤t sind Mutationen am Erbgut und Krebs
	Siehe auch: radioaktiv verseuchte Orte [Bearbeiten]
Medizinische Anwendung
	In der Nuklearmedizin findet man primÃ¤r die Szintigraphie
	Hierbei wird eine geringe Menge eines radioaktiven Stoffes in den KÃ¶rper injiziert (meist <math>gamma<math>-Strahler)
	Dieser strahlt dann aus dem KÃ¶rper heraus
	was eine Untersuchung ermÃ¶glicht
	Die Strahlen werden von einem Âµ-Detektor aufgefangen und mittels eines Computertomographen bildlich dargestellt
	Dabei kann aus mehreren abgetasteten zweidimensionalen Bildern auch ein dreidimensionales Bild errechnet werden
	FÃ¼r jedes Organ gibt es spezielle radioaktive Verbindungen
	um sie untersuchen zu kÃ¶nnen. (Aufgrund der Strahlenbelastung wird diese Methode nur noch zur TumorbekÃ¤mpfung angewandt)
	So injiziert man zum Beispiel radioaktives Iod
	das sich in der SchilddrÃ¼se anlagert
	Mittels moderner Technik ist es sogar mÃ¶glich Krebszellen zu bekÃ¤mpfen
	das sich an den schnell wachsenden Tumoren anlagert
	und dann mit Neutronen beschossen
	HierfÃ¼r wird Bor in den KÃ¶rper injiziert
	Dadurch wird das Bor radioaktiv und zerstÃ¶rt die Krebszellen
	an die es sich angelagert hatte
	bei der mit Techniken der Telecurie- oder Telegammatherapie die Tumore im KÃ¶rperinneren bestrahlt werden
	Weiterhin gibt es die externe Strahlenbehandlung
	Ein weiteres Einsatzfeld ist die Radionuklidbehandlung zur Schmerzlinderung bei Knochenmetastasen
	was eine schmerzlindernde Wirkung hat
	Hier wird in krankhaften Knochenbereichen der Metastase ein Radionuklid angereichert
	da teilweise auch gesundes Gewebe zerstÃ¶rt wird
	was zu einer ImmunschwÃ¤chung oder FunktionsstÃ¶rung des Knochenmarkes fÃ¼hren kann. [Bearbeiten]
	Jedoch haben diese Methoden auch ein gewisses Risiko
Video
	Real Video: alpha centauri: Was ist RadioaktivitÃ¤t? (http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=021124.rm) [Bearbeiten]
Weblinks
	Mineralienatlas RadioaktivitÃ¤t (http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Radioaktivit%E4t) http://www.m-ww.de/enzyklopaedie/strahlenmedizin/ ca:Radioactivitat da:Radioaktivitet en:Radioactivity es:Radioactividad et:Radioaktiivsus fi:Radioaktiivisuus fr:RadioactivitÃ© he:×¨×“×™×•×?×§×˜×™×‘×™×•×ª hu:RadioaktivitÃ¡s ia:Radioactivitate ja:æ”¾å°„èƒ½ pl:RadioaktywnoÅ›Ä‡ ru:Ð˜Ð¾Ð½Ð¸Ð·Ð¸Ñ€ÑƒÑŽÑ‰ÐµÐµ Ð¸Ð·Ð»ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ðµ sl:Radioaktivnost sv:Radioaktivitet

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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel RadioaktivitÃ¤t aus der freien Enzyklopädie wikipedia und steht unter der GNU Lizenz für freie Dokumentation. In der wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

Carl von Ossietzky Formatvorlage Biografie Code Statistik Kloster Richard I. (England) Ludovico Ariosto Clemens Brentano Eduard MÃ¶rike

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