In der Nuklidkarte bekommt jeder Atomkern ein eigenes Kästchen. Wer sie lesen kann, sieht jeder Zerfallsreihe ihren Weg sofort an.
Bis heute kennt man rund 3300 verschiedene Nuklide — also Atomsorten mit einer bestimmten Protonen- und Neutronenzahl. Nur etwa 250 davon sind stabil, alle anderen zerfallen früher oder später. Im Unterricht betrachten wir dabei die drei geläufigen Zerfallsarten α, β− und β+ (jeweils oft begleitet von γ-Strahlung); daneben gibt es seltenere und physikalisch anspruchsvollere Vorgänge wie Spontanspaltung, Elektroneneinfang sowie Protonen- und Neutronenemission, die in der Schule meist außen vor bleiben.
Die Idee: Jedes Nuklid bekommt einen festen Platz auf einer Karte. Dann verrät schon die Lage etwas über den Kern — und jede Zerfallsreihe wird zu einem Weg, den man mit dem Finger nachfahren kann.
Die komplette Nuklidkarte zum Erkunden: N nach rechts, Z nach oben, jede Farbe eine Zerfallsart. Ziehe die Karte, zoome mit − und + und tippe ein Kästchen an — die Ergebniszeile nennt Zerfallsart und Halbwertszeit.
Halte fest: Jedes Kästchen ist ein Nuklid. Die stabilen Kerne (schwarz) bilden ein schmales Band; rechts davon (zu viele Neutronen) zerfallen die Kerne mit β−, links davon mit β+, die schweren Kerne oben vor allem mit α.
| Zerfall | ΔZ | ΔN | ΔA | Zug |
|---|---|---|---|---|
| α | −2 | −2 | −4 | 2 links, 2 runter |
| β− | +1 | −1 | 0 | 1 links, 1 hoch |
| β+ | −1 | +1 | 0 | 1 rechts, 1 runter |
| γ | 0 | 0 | 0 | kein Zug |
Die Nuklidkarte:
N nach rechts, Z nach oben, Farbe nennt die Zerfallsart.
Raster: Ein Kästchen ist ein Nuklid, eine Zeile ein Element. A liest man nicht ab, man rechnet A = Z + N.
Farbe: Schwarz stabil, gelb α, blau β−, rot β+. Die schwarzen Felder bilden ein schmales Band — ab Z = 83 gibt es keines mehr.
Zug: Jeder Zerfall ist ein fester Zug im Raster — wie eine Spielfigur mit immer demselben Schritt.
Nuklid: Ein Nuklid ist eine Atomsorte mit bestimmter Protonen- und Neutronenzahl. Von rund 3300 bekannten sind nur etwa 250 stabil.
Züge: α: 2 links, 2 runter. β−: 1 links, 1 hoch (Neutron wird zu Proton). β+: 1 rechts, 1 runter. A bleibt bei β gleich.
Besonderheiten: γ steht nicht auf der Karte, weil sich Z und N nicht ändern. Manche Kerne haben zwei Zerfallswege, jeweils mit bestimmter Wahrscheinlichkeit.
Ein instabiler Kern muss sich nicht für genau eine Zerfallsart entscheiden: Er kann z. B. α oder β− zerfallen, jeweils mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit. \({}^{212}_{\,83}\mathrm{Bi}\) zerfällt zu etwa zwei Dritteln β− und zu einem Drittel α — beide Wege enden bei \({}^{208}_{\,82}\mathrm{Pb}\).
γ-Strahlung ist nur Energie, kein Teilchen. Z und N ändern sich nicht — der Kern bleibt im selben Kästchen sitzen, meist direkt nach einem α- oder β-Zerfall.
Waagerecht steht die Neutronenzahl N. Das Kästchen bei Z = 88, N = 138 ist \({}^{226}_{\,88}\mathrm{Ra}\), nicht „Radium-138“.
Ein Feld hoch und eins nach links. Das umgewandelte Neutron fehlt jetzt bei N, nur so bleibt A gleich.
Die Farbe nennt die Zerfallsart, nicht die Gefahr. Das Tempo steht als Halbwertszeit im Kästchen — von Millionstelsekunden bis Milliarden Jahren.