Das Atom

Ein Atom besteht aus einem positiv geladenen Kern der aus Protonen und Neutronen besteht und aus negativ geladenen Atomhüllen auf denen Elektronen kreisen. Bei einem Atom ist die Anzahl der Elektronen gleich der Anzahl der Protonen und somit ist es nach aussen hin neutral. Die Anzahl der Protonen entscheidet darüber um was für einen Stoff es sich handelt. Das erste Element im Periodensystem der Elemente ist Wasserstoff. Die Elemente sind im Periodensystem nach der Protonenanzahl sortiert. Der Kern eines Wasserstoffatoms besteht aus nur einem Proton. Es gibt jedoch von jedem Element verschiedene Isotope. Isotope sind Atome mit der gleichen Anzahl an Protonen, aber mit einer verschiedenen Anzahl an Neutronen. Verschiedene Isotope unterscheiden sich nicht in ihren chemischen Eigenschaften. Vom Wasserstoff gibt es insgesamt drei Isotope. Das erste Isotop ist der normale Wasserstoff von dem ich gerade sprach. Das zweite Isotop heisst Deuterium und der Atomkern dieses Isotops besteht aus einem Proton und einem Neutron und das dritte Isotop heisst Tritium und sein Atomkern besteht aus einem Proton und zwei Neutronen. Bei Tritium tritt ein Ungleichgewicht zwischen Protonen und Neutronen ein, somit ist es instabil und zerfällt. Das Teilchen, das bei diesem Zerfall entsendet wird ist als radioaktiv bezeichnet und wirkt ionisierend (es hat eine Ladung). Aus Atomen kann man Ione machen. Man kann sagen, dass ein Ion ein Atom ist, das weniger oder mehr Elektronen als Protonen besitzt. Es ist somit nicht neutral und wirkt ionisierend (radioaktiv).

Die Radioaktivität

Unter dem Begriff Radioaktivität versteht man Atomkerne die zerfallen. Der Grund warum sie zerfallen ist der, dass sie instabil sind. Und auch dafür gibt es einen Grund, denn ein Kern ist entweder wenn er zu schwer oder wenn ein Ungleichgewicht zwischen den Protonen und Neutronen besteht instabil. Alle Atomkerne die eine höhere Nukleonenzahl (Protonen und Neutronen zusammen) als 210 haben sind instabil. Es gibt drei Zerfallsarten: den Alphazerfall, den Betazerfall und den Gammazerfall. Da man heute noch nicht bestimmen kann welcher Kern als nächster zerfallen wird gibt man es statistisch an. Man kann nämlich ungefähr sagen wieviele Kerne in einer bestimmten Zeit zerfallen werden. Nach diesem Prinzip werden Halbwertszeiten aufgestellt. Nach einer Halbwertszeit sind die Hälfte der Kerne eines radioaktiven Präparates zerfallen. Plutonium-239 hat z. B. eine Halbwertszeit von 24000 Jahren, Radium-228 hat eine von 6,7 Jahren, Thorium-232 eine von 14 Milliarden Jahren und Polonium-212 eine von 0,0000003 Sekunden. Es gibt viele physikalische Grössen die, die Radioaktivität beschreiben, aber ich werde nur eine von ihnen und nämlich die Aktivität (A) vorstellen. Die Aktivität setzt sich zusammen aus der Anzahl der Kernzerfälle geteilt durch die Zeit. Die Einheit der Aktivität ist das Becquerel (Bq). Das Becquerel beschreibt immer die Anzahl der Kernzerfälle in einer Sekunde. 20 Bq sind also 20 Kernzerfälle in einer Sekunde. Um diese Kernzerfälle nachzuweisen gibt es den sogenannten Geigerzähler. Er besteht aus einem geschlossenen Rohr welches meistens mit Argon gefüllt ist. An einem Ende des Rohrs ist ein Draht, der jedoch weder das andere Ende des Rohrs, noch die Wände berühren darf. Der Draht ist positiv geladen und die Wände sind negativ geladen. Ein radioaktives Teilchen welches nun in dieses Rohr hineinfliegt ionisiert ein oder mehrere Gasatome. Dadurch bewegen sich die herausgestossenen Elektronen zum Draht. Dies bewirkt einen Spannungsstoss. Dieser Spannungsstoss wird auf einem Ausgabegerät als ein Kernzerfall angezeigt. Auf dem Foto ist ein Geigerzähler abgebildet.