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Atomkerne eines Elements mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Anzahl von Neutronen werden als Isotope bezeichnet. Es sind spezielle Nuklide. Wegen der gleichen Protonenzahl (= Kernladungszahl) haben Isotope auch die gleiche Anzahl von Elektronen in der Hülle.

Die Kernbindungsenergie ist die Energie, die bei der Zerlegung eines Kerns in seine einzelnen Nukleonen, d. h. Protonen und Neutronen, aufgebracht werden muss. Den quantitativen Zusammenhang zwischen Masse und Energie kann man mit dem von ALBERT EINSTEIN entdeckten Zusammenhang berechnen.

Unter Kernfusion versteht man die Verschmelzung leichter Atomkerne zu schwereren Kernen. Eine Kernfusion erfolgt nur bei großem Druck und hoher Temperatur. Dabei wird Energie freigesetzt.
Kernfusionen gehen ständig im Inneren der Sonne und anderer Sterne vor sich.

Als Kernspaltung wird die Zerlegung schwerer Atomkerne in leichtere bezeichnet. Dabei werden Neutronen freigesetzt und es wird Energie abgegeben. Kernspaltung ist eine spezielle Form der Kernumwandlung. Sie wurde 1938 von OTTO HAHN, FRITZ STRASSMANN und LISE MEITNER entdeckt.

Unter einer Kernumwandlung versteht man die Umwandlung von Atomkernen in andere Kerne. Diese kann freiwillig (spontan) oder durch äußere Einflüsse und Bedingungen erfolgen. Zu den Kernumwandlungen gehören der spontane radioaktive Zerfall, die Kernspaltung und die Kernfusion. Darüber hinaus gibt es eine Reihe weiterer Kernumwandlungsprozesse, die meist infolge äußerer Einflüsse vor sich gehen.
Bei Kernumwandlungsreaktionen werden in der Regel große Energiemengen umgesetzt.

* 18.09.1907 in Redondo Beach (Kalifornien)
† 07.09.1991 in El Cerrito (Kalifornien)

Edwin Mattison McMillan war ein amerikanischer Physikochemiker. Er befasste sich mit Kernreaktionen und war gemeinsam mit P. H. Abelson und G. T. Seaborg der Entdecker der ersten Transurane, dem Neptunium und dem Plutonium.
Gemeinsam mit G. T. Seaborg erhielt McMillan 1951 den Nobelpreis für Chemie.

* 07.11.1878 Wien
† 27.10.1968 Cambridge

Sie war eine österreichische Physikerin, Professor in Wien, Berlin und Stockholm. Gemeinsam mit OTTO HAHN entdeckte sie mehrere radioaktive Isotope des Thoriums und des Actiniums und erklärte als Erste die Uranspaltung, als deren Mitentdeckerin sie häufig genannt wird.

Beim radioaktiven Zerfall wandeln sich Kerne, die außerhalb der Zone stabiler Nuklide liegen, freiwillig bzw. spontan durch Aussenden einer radioaktiven Strahlung in einen stabileren Kern mit niedrigerem Energieinhalt um.

Radioaktive Strahlung hat eine Reihe von Eigenschaften, die für ihre Wirkungen, ihren Nachweis und ihre Anwendungen von Bedeutung sind. Dazu gehört insbesondere, dass radioaktive Strahlung

• Energie und Ionisationsvermögen besitzt,
• teilweise in elektrischen und magnetischen Feldern abgelenkt wird,
• Stoffe z. T. durchdringen kann und z. T. von ihnen absorbiert wird und
• chemische Bindungen spalten sowie lebendes Gewebe schädigen kann.

Radioaktive Strahlung entsteht beim Umwandeln von instabilen Atomkernen (Radionukliden). Dabei können freigesetzt werden:

• Alphastrahlung (doppelt positiv geladene Heliumkerne),
• Betastrahlung (Elektronen oder Positronen),
• Gammastrahlung (energiereiche elektromagnetische Wellen kleiner Wellenlänge)

Radioaktive Strahlung können wir mit unseren Sinnesorganen nicht wahrnehmen. Sie kann aber beim menschlichen Körper und auch bei anderen Lebewesen Wirkungen hervorrufen, die man als biologische Wirkungen bezeichnet. Insbesondere kann sie zu unmittelbaren Schädigungen führen (akute Strahlenschäden) oder Schäden hervorrufen, die sich erst nach Jahren bemerkbar machen (Spätschäden).

Genetische Schäden (Erbschäden) bewirken, dass sich die Auswirkungen der radioaktiven Strahlung erst bei der Nachkommenschaft zeigen. Besonders gefährlich ist eine kurzzeitige hohe Strahlenbelastung.

Radioaktive Altersbestimmung, auch radioaktive Zeitmessung genannt, bedeutet die Bestimmung des Alters von Mineralien, Gesteinen, archäologischen Funden oder anderen Objekten auf der Grundlage der in ihnen enthaltenen Radionuklide, deren Zerfallsprodukte oder der Isotopenzusammensetzung.

Bei organischen Stoffen kann die C-14-Methode angewendet werden.

Sterne sind keine unveränderlichen Objekte. Sie entstehen, entwickeln sich und vergehen. Da dieser Prozess in den verschiedenen Himmelsregionen ständig vor sich geht, können wir am Himmel alle Stufen der Sternentwicklung beobachten. Viele Erkenntnisse über die Sternentwicklung gelten als gesichert. Es gibt aber in diesem Bereich auch noch eine große Anzahl ungeklärter Fragen.

Aufgrund der natürlichen Radioaktivität sowie der künstlichen Radioaktivität sind wir alle ständig einer gewissen radioaktiven Strahlung ausgesetzt. Diese Strahlung ist nicht überall gleich groß, sie hängt von dem konkreten Umfeld ab. Die durchschnittliche Gesamtbelastung beträgt in Deutschland etwa 4 mSv/Jahr. Diese „normale“ Strahlenbelastung hat keine gesundheitlichen Folgen. Trotzdem sollte stets der Grundsatz gelten:

Die radioaktive Strahlung, der man sich aussetzt, sollte so gering wie möglich sein.

* 22. 02.1902 in Boppard
† 22.04.1980 in Mainz

Er war ein deutscher Physikochemiker, der gemeinsam mit OTTO HAHN (1879-1968), dessen Mitarbeiter er seit 1929 war, die Kernspaltung entdeckte. Darüber hinaus erbrachte er wichtige Arbeiten auf dem Gebiet der Kernchemie und der geologischen Altersbestimmung mit radiologischen Methoden.

Das Universum besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Alle anderen Elemente entstehen im Laufe der Entwicklung von Sternen unter Einfluß von hohen Temperaturen und unter Freisetzung großer Mengen Energie.

Aufbauend auf der Erkenntnis, dass Energie und Materie der Masse, sich ineinander umwandeln können, entstand das physikalische Modell des Urknalls als Ausgangsform des Universums. Der Urknall stellt den Beginn für die Entstehung von Materie, Raum und Zeit dar. Er ist der Anfang der Welt und zugleich eines ihrer größten Rätsel. Wann fand er statt und wie konnte aus ihm das ganze bekannte Universum entstehen?

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Kernchemie“.

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Actinium ist ein radioaktives Schwermetall der 3. Nebengruppe. Alle Isotope sind radioaktiv. Das langlebigste Nuklid ²²⁷Ac hat eine Halbwertszeit von 21,8 Jahren. Gewonnen werden kann Actinium aus Kernabbränden oder durch Bestrahlung von ²²⁶Ra mit Neutronen, wobei das entstehende ²²⁷Ra unter ß-Strahlung in ²²⁷Ac zerfällt. Das silberweiße Metall lässt sich in Mengen von über 10 Gramm, z. B. durch Reduktion von AcF mit Kalium herstellen. Chemisch ähnelt das Actinium dem Lanthan und bildet Verbindungen mit der Oxidationszahl III.

Aluminium ist das in der Natur häufigste Metall. Es ist ein reaktives Leichtmetall, das sich an der Luft mit einer stabilen, vor weiterer Korrosion schützenden Oxidschicht überzieht. Als Element der III. Hauptgruppe (sog. Erdmetalle) bildet es Verbindungen in denen es in der Oxidationsstufe +III vorliegt. Das durch Schmelzflusselektrolyse gewonnene Metall wird in der Technik zur Herstellung von Drähten, Verpackungsmaterial und als Bestandteil zahlreicher Legierungen als Werkstoff (Fahrzeugbau) und Baustoff (Profile, Rohre, Bleche) verwendet.

Americium ist ein reaktionsfähiges, silbrig glänzendes, dehnbares Schwermetall. Es ist das 6. Element der Actinoide. Das Metall löst sich leicht in Säuren und bildet überwiegend Verbindungen mit der Oxidationsstufe III. Aber auch rotgelbe Am^{4 +}- Ionen, die in wässriger Lösung nicht beständig sind, und gelbe AmO₂ ⁺- Ionen sind bekannt. Americium wird in Kilogramm-Mengen bei Kernreaktionen aus ²⁴¹Pu gebildet. Einige Verbindungen dienen Spezialzwecken in der Technik und der Medizin.

Antimon bildet neben einer instabilen schwarzen Modifikation eine stabilere graue metallische Modifikation. Diese ist silberweiß, glänzend und spröde. Das wichtigste Mineral ist der Grauspießglanz, Sb₂S₃. Reines Antimon wird durch Reduktion von SbCl₃ mit Wasserstoff gewonnen. Das Element bildet Verbindungen überwiegend mit den Oxidationsstufen +III und +V. Antimon ist ein wichtiges Legierungs- (Letternmetall, Schrot) und Lagermetall. Wichtige Halbleiter enthalten Antimon, z. B. AlSb und InSb.

Argon ist ein reaktionsträges Edelgas (VIII: Hauptgruppe), das in der Luft mit ca. 1 Vol-% enthalten ist und durch fraktionierte Destillation verflüssigter Luft gewonnen wird. Argon wird als Schweiß- und Schutzgas in der Technik eingesetzt und als Füllgas für Glühlampen verwendet.