Radioaktivität Haller/ Hannover-Kolleg 1

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1 Radioaktivität Haller/ Hannover-Kolleg 1

2 Radioaktivität Haller/ Hannover-Kolleg 2

3 Radioaktivität 1. Was verstehe ich darunter? 2. Welche Wirkungen hat die Radioaktivität? 3. Muss ich mich schützen? Wenn ja, wie? Haller/ Hannover-Kolleg 3

4 Haller/ Hannover-Kolleg 4

5 1. Begriffserklärung Unter Radioaktivität (von lat. radius, Strahl) oder radioaktivem Zerfall oder Kernzerfall versteht man die Eigenschaft instabiler Atomkerne, sich spontan unter Energieabgabe umzuwandeln. (Dieser Zerfall erfolgt ohne äußere Einwirkung.) Haller/ Hannover-Kolleg 5

6 Geschichte 1896 entdeckte Antoine Henri Becquerel, dass Uransalz fotografische Platten zu schwärzen vermochte. Wie er später zeigte, konnte diese neue Strahlung lichtundurchlässige Stoffe durchdringen Haller/ Hannover-Kolleg 6

7 Curie Weitere radioaktive Elemente fanden Marie und Pierre Curie 1898 mit Thorium sowie zwei neuen um ein Vielfaches stärker strahlenden Elementen, die sie Radium und Polonium tauften Haller/ Hannover-Kolleg 7

8 2. Wirkungen Fotoplatten werden belichtet. Atome/Moleküle werden ionisiert. Gewebe wird durchstrahlt. Erbinformationen in einer Zelle können verändert werden (Krebs) Samen- oder Eizellen können geschädigt werden (Missbildungen) Haller/ Hannover-Kolleg 8

9 Strahlenarten α-strahlen: Teilchenstrahlung (Heliumatomkerne) positive Ladung geringe Reichweite in der Luft dringt nicht tief in die Haut ein Schutz durch Papier oder Abstand Sehr schädlich: Einatmen oder Aufnahme mit der Nahrung (Inkorporation) Haller/ Hannover-Kolleg 9

10 Strahlenarten β-strahlen: Teilchenstrahlung (Elektronen) geringe Eindringtiefe in die Haut dort aber intensive Verbrennungen (Hautkrebs) Schutz durch dünne Metallplatten oder deutlichen Abstand Sehr schädlich: Inkorporation (Schilddrüsenkrebs; Knochenkrebs; Leukämie) Haller/ Hannover-Kolleg 10

11 Strahlenarten γ-strahlen: Elektromagnetische Strahlung (wie Licht) große Reichweite durchdringende Strahlung Schutz durch Bleiplatten oder dicke Betonwände Schäden in Zellen und Erbgut; Haut- und Schleimhaut verlieren ihre Teilungsfähigkeit und gehen in wenigen Tagen zugrunde Haller/ Hannover-Kolleg 11

12 Strahlenarten Neutronenstrahlen: Teilchenstrahlung; keine Ladung große Reichweite hohe Durchdringungskraft ionisierende Strahlung (indirekt) Schäden wie bei den anderen Strahlenarten (jedoch höhere Wirkung) Schutz durch wasserstoffhaltige Materialien Haller/ Hannover-Kolleg 12

13 Strahlenarten Haller/ Hannover-Kolleg 13

14 Atome Haller/ Hannover-Kolleg 14

15 Wasserstoffatom Haller/ Hannover-Kolleg 15

16 Wasserstoffatom Haller/ Hannover-Kolleg 16

17 Quantensicht auf ein H-Atom Haller/ Hannover-Kolleg 17

18 Aufenthaltswahrscheinlichkeit s-orbital Haller/ Hannover-Kolleg 18

19 Aufenthaltswahrscheinlichkeit p-orbital Haller/ Hannover-Kolleg 19

20 Zustände H-Atom Haller/ Hannover-Kolleg 20

21 Bild eines Atoms? Atome sind völlig unmöglich vom klassischen Standpunkt aus betrachtet. Richard Feynman Haller/ Hannover-Kolleg 21

22 Helium Haller/ Hannover-Kolleg 22

23 Lithium 3 Protonen 4 Neutronen 7 3 Li Haller/ Hannover-Kolleg 23

24 Kohlenstoff 6 Protonen 6 Neutronen 12 6 C Haller/ Hannover-Kolleg 24

25 Natrium Na Haller/ Hannover-Kolleg 25

26 Natrium-Ion Haller/ Hannover-Kolleg 26

27 Isotope Haller/ Hannover-Kolleg 27

28 Isotope Haller/ Hannover-Kolleg 28

29 Zerfall Haller/ Hannover-Kolleg 29

30 Spaltung Uran Haller/ Hannover-Kolleg 30

31 Fusionsenergie Die Sonne ist ein großer, glühendheißer Ball aus Wasserstoff und Helium. Sie hat den 109-fachen Durchmesser der Erde und die fache Masse. Die Sonne und alle anderen Sterne erzeugen ihre Energie aus Kernfusion. Im Sonnenkern reichen Temperatur und Dichte dazu aus, Wasserstoffkerne in Helium zu erschmelzen Haller/ Hannover-Kolleg 31

32 Fusionsenergie In jeder Sekunde verschmelzen ca. 680 Mill. Tonnen Wasserstoff zu 676 Mill. Tonnen Helium. Die Differenz von ca. 4 Mill. Tonnen wird nach der Gleichung E = M * C² zu Energie umgewandelt. (Und das in jeder Sekunde neu!) Die Sonne erzeugt diese Energie seit ungefähr 5 Milliarden Jahren Haller/ Hannover-Kolleg 32

33 Die berühmteste Gleichung Haller/ Hannover-Kolleg 33

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