Nukleare Chemie (Radioaktivität) Spickzettel
Nukleare Chemie (Radioaktivität) Spickzettel
Die Kernchemie oder Radioaktivität befasst sich mit Veränderungen in der Struktur des Kerns. Im Atomkern befinden sich Protonen und Neutronen. Protonen sind positiv geladen und Neutronen sind neutrale Teilchen. Da sich gleiche Teilchen abstoßen, stoßen sich Protonen gegenseitig ab. Neutronen, die sich zwischen Protonen befinden und die Abstoßungskraft zwischen Protonen verringern. Das Verhältnis zwischen der Anzahl der Protonen und Neutronen im Kern zeigt, ob das Atom stabil oder instabil ist.
Wenn;n0 / p + ≈ 1 dann ist das Atom stabil
n0 / p + <1 oder n0 / p +> 1,5 Atomkerne sind instabil und wir nennen diese Atome radioaktive Elemente .
Instabile Atome führen einige Kernreaktionen wie Strahlung oder Zerfall durch und werden zu stabilen Atomen. Wir können Radioaktivität unter zwei Titeln erklären: natürliche Kernreaktionen und künstliche Kernreaktionen . In natürlichen Reaktionen strahlen instabile Atome aus und werden zu stabilen Atomen. Bei künstlichen Reaktionen können jedoch instabile Atome künstlich in stabile Atome umgewandelt werden.
Unterschiede zwischen chemischen Reaktionen und Kernreaktionen: (C.R.: chemische Reaktion, N.R.: Kernreaktion)
- Bei chemischen Reaktionen werden Atome organisiert, indem chemische Bindungen aufgebrochen und neue gebildet werden. Im Gegenteil, Elemente oder Isotope von Elementen können sich in Kernreaktionen in andere Elemente verwandeln.
- In C.R. spielen nur Valenzelektronen eine Rolle beim Aufbrechen und Bilden von Bindungen, in N.R. spielen Protonen, Neutronen und Elektronen eine Rolle.
- In NR-Arten von Atomen sind konserviert, aber in NR können die Arten von Atomen geändert werden.
- Die Masse ist in C. R. konserviert, aber die Masse ist nicht in N. R. konserviert.
Die nachstehende Grafik zeigt die Stabilität des Kerns. 
Natürliche Kernreaktionen und radioaktive Zerfälle
1. Alpha-Zerfall (Strahlung):
Alpha (α) Partikel können als Helium-4-Kerne (24He+2) bezeichnet werden. Nach dem Alpha-Zerfall nimmt die Atomzahl des Kerns um 2 und die Massenzahl um 4 und die Anzahl der Neutronen um 2 ab.
2. Betazerfall (Strahlung):
Bei der Umwandlung eines Neutrons in ein Proton entsteht Beta-Strahlung. Nach diesem Prozess erzeugte Partikel sind Elektronen. Wir zeigen es in Kernreaktionen mit dem griechischen Buchstaben “β- "
01n → 11p + -10e(β-)
3. Positronenzerfall (Strahlung):
Es wird auch Beta-positiver Zerfall genannt. Es wird mit +10e oder β+.bezeichnet. Der Positronenzerfall ist die Umwandlung eines Protons in ein Neutron.
11p → 01n + +10e
4. Gamma-Zerfall (Strahlung): Gammastrahlen sind kurzwellige elektromagnetische Wellen. Gamma-Zerfälle treten nach anderen Strahlungen auf, um überschüssige Kernenergie zu emittieren und stabil zu werden. Gammastrahlung wird mit " γ” angezeigt.
5. Elektroneneinfang:
Einige Kerne fangen ein Elektron in der inneren Hülle ein. Dieses Elektron wandelt ein Proton in ein Neutron im Kern um.
11p + -10e → 01n
Künstliche Radioaktivitätsspaltung und fusion
1. Kernspaltung: Die Kernspaltung ist eine Kernreaktion, bei der sich der Atomkern in kleinere Teilchen aufspaltet. Ein Kern mit einer Massenzahl größer als 200 zerfällt in Neutronen und spaltet sich in Elemente mit kleineren Massenzahlen auf.
2. Kernfusion: Mehr als ein Kern mit kleinen Atommassen wird kombiniert, um einen schwereren neuen Kern zu bilden. Die Kernfusion ist auch eine exotherme Reaktion, und die bei diesen Reaktionen freiwerdende Energie ist größer als die bei Spaltreaktionen freiwerdende Energie. Im Gegenteil, es muss eine große Energiemenge vorhanden sein, um Fusionsreaktionen zu starten. In der Wasserstoffbombe sehen wir Fusionsreaktionen. Halbwertszeit und radioaktive Zerfallsraten
Halbwertszeit: Instabiler Kern zerfällt radioaktiv und verringert seine Masse. Die Halbzeit ist die Zeit, die erforderlich ist, damit die Hälfte der Masse radioaktiver Stoffe zerfällt. Dies hängt von den Materietypen oder dem n / p-Verhältnis ab. Wenn die anfängliche Materiemasse m0 ist, hat sie nach t Zeit die Masse m, und wenn die Halbwertszeit der Materie t(1/2) ist;
wenn t=t(1/2) m=m0/2
Das Bild unten zeigt die Masse im Laufe der Zeit. 
Nach der ersten Halbzeit verringert sich die Masse auf m0 / 2, nach der zweiten Halbzeit verringert sie sich um die Hälfte ihres vorherigen Wertes. Wenn wir es als Gleichung schreiben, bekommen wir;
m=m0/2n
Wobei “n” die Anzahl der Halbwertszeiten ist,
n=t/t(1/2)
Zerfallsrate:
Die Zerfallsrate ist die Anzahl der zerfallenen Kerne in Zeiteinheiten. Die Zerfallsrate hängt von der Halbwertszeit und der Masse der Materie ab.
- Die Zerfallsrate ist umgekehrt proportional zur Halbwertszeit der Materie. Wenn Massen von zwei Materien gleich sind als Materie mit einer kleineren Halbwertszeit, ist die Zerfallsrate höher.
- Die Zerfallsrate ist direkt proportional zur Masse der radioaktiven Materie.
- Da die Masse der Materie im Zerfallsprozess abnimmt, nimmt auch die Zerfallsrate mit der Zeit ab.
Der Zusammenhang zwischen Halbwertszeit und Zerfallsrate ist;
k=0,693/t(1/2)
Dabei ist k die Zerfallsrate und t(1/2) die Halbwertszeit.