30 Aufgaben von AFB I bis III: Zerfallsgleichungen aufstellen und prüfen, Reichweite und Ionisation begründen, Messreihen deuten und Schutzmaßnahmen bewerten.
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A1
Wann ist ein α-Strahler gefährlich?
AFB I
Gib an, wie gefährlich ein α-Strahler in der jeweiligen Situation ist: rot = gefährlich, gelb = Vorsicht nötig, grün = unbedenklich.
Gib jeder Situation eine Ampelfarbe: Klicke auf das passende Licht und prüfe dann. Mit der Tastatur: Tab zur Ampel, ↑/↓ oder 1–3 wählt die Farbe.
Rot: gefährlich
Gelb: Vorsicht nötig
Grün: unbedenklich
Ein α-Strahler liegt verschlossen in einer Kunststoffdose im Schrank.
Ein α-Strahler liegt offen 30 cm entfernt auf dem Tisch.
Jemand berührt eine α-Strahler-Probe kurz mit der Fingerspitze.
Staub mit einem α-Strahler wird eingeatmet.
Ein α-Strahler gelangt mit dem Trinkwasser in den Körper.
Von außen schirmen Luft, Dosenwand und oberste Hautschicht die Strahlung ab. Gelangt der Strahler in den Körper, wirkt die ganze Energie auf winzigem Raum: Das ist gefährlich.
Frage dich bei jeder Zeile: Liegt etwas zwischen Strahler und lebendem Gewebe, das die α-Teilchen stoppt?
Luft (nach wenigen cm), Dosenwand und die oberste Hautschicht stoppen α-Teilchen. Im Körper fehlt diese Schutzschicht.
A2
Zwei Neutronen weniger
AFB IIMix
Weise nach, dass der Tochterkern beim α-Zerfall von Radium-224 (Z = 88) genau zwei Neutronen weniger enthält als der Mutterkern. Rechne in vier Schritten.
Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
Neutronen im Radium-224: N = 224 − 88 =Neutronen
Nukleonenzahl des Tochterkerns Radon: A =
Kernladungszahl des Tochterkerns: Z =
Neutronen im Radon-220: N = 220 − 86 =Neutronen
Radium-224 hat 136 Neutronen, Radon-220 nur 134: genau 2 weniger. Das passt dazu, dass das α-Teilchen zwei Protonen und zwei Neutronen mitnimmt.
Die Neutronenzahl ist die Nukleonenzahl A minus die Kernladungszahl Z.
Radium-224: 224 − 88 = 136. Tochterkern: A − 4 = 220 und Z − 2 = 86. Dann N = 220 − 86. Vergleiche beide Neutronenzahlen.
A3
Kommt die Strahlung an?
AFB II
Vermute für jeden Versuchsaufbau, ob die α-Teilchen des Strahlers (violett) den Detektor (grün) erreichen, und starte dann den Versuch.
Wähle für jeden Aufbau zuerst deine Vorhersage. Dann klicke „Versuch starten“ und beobachte. Mit der Tastatur: Tab zum Aufbau, ←/→ wechselt die Vorhersage.
Luft, Abstand 0,5 cm
Luft, Abstand 30 cm
Vakuumröhre, 30 cm lang
Blatt Papier, Abstand 0,5 cm
In Luft verbraucht ein α-Teilchen seine Energie nach wenigen Zentimetern, weil es auf dem Weg Atome ionisiert: 0,5 cm sind kein Problem, 30 cm schon. Im Vakuum gibt es nichts zu ionisieren, deshalb kommt es ungebremst an. Ein Blatt Papier stoppt α-Teilchen vollständig.
Überlege jeweils: Liegt Stoff im Weg, und wie lang ist die Strecke im Vergleich zur Reichweite?
Die Reichweite in Luft beträgt etwa 1 bis 10 cm. Papier stoppt α-Teilchen. Wo gar keine Atome sind, kann das Teilchen keine Energie abgeben.
