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Zerfall eines Atoms

Der Zerfall eines Atoms, genauer dessen Atomkerns, wird allgemein mit dem Begriff der Radioaktivität in Verbindung gebracht - man spricht auch vom radioaktiven Zerfall. Hier gibt es drei in der Natur vorkommende Zerfallsarten sowie die Spontanspaltung.

Bildhafter Zerfall exotischer Teilchen
Bildhafter Zerfall exotischer Teilchen

Was Sie benötigen:

  • ein paar wenige Grundkenntnisse über den Aufbau des Atoms

Informatives zum Zerfall des Atoms

  • Tatsächlich kann nicht ein ganzes Atom, das aus Atomkern und Elektronenhülle besteht, zerfallen (auch die Hülle trennt sich nicht so ohne Weiteres vom Kern, schon gar nicht freiwillig). Der radioaktive Zerfall betrifft nur den Atomkern, der nahezu die gesamte Masse des Atoms ausmacht.
  • In der Natur kommen drei natürliche Zerfallsarten vor, und zwar den Alphazerfall, den Betazerfall sowie die Gammastrahlung (bei der eigentlich gar kein Atom zerfällt). Die Bezeichnungen haben übrigens einen historischen Ursprung, einfach der Reihe nach in griechischen Buchstaben (Alpha, Beta, Gamma). In seltenen Fällen hat man es noch mit Spontanspaltung zu tun.

Zerfallsarten genauer untersucht

Doch was genau passiert bei diesen Zerfallsarten und bei welchen Kernen eines Atoms treten sie natürlicherweise auf?

  • Bei schweren Kernen, am bekanntesten ist das Element Radium, wird beim Alphazerfall ein Heliumkern, der aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht, ausgesandt. Im Fall von Radium-226 (dem häufigsten Radiumisotop) entsteht das Element Radon (genauer Radon-222). Als Grund für diesen Zerfall könnte man die mangelnde Stabilität schwerer Atomkerne anführen: Die starke Kernkraft kann solche Objekte einfach nicht mehr zusammenhalten und zudem stoßen sich die positiv geladenen Protonen im Kern ab.
  • Leichtere Kerne mit Neutronenüberschuss wie beispielsweise der von der Höhenstrahlung ständig nachgebildete Radiokohlenstoff (C-14) zeigen ebenfalls einen radioaktiven Zerfall: Hier wandelt sich ein Neutron in ein Proton um, das im Kern verbleibt, sowie ein Elektron, das als Betastrahlung den Kern verlässt. Als drittes Beispiel entsteht noch ein sog. Antineutrino. So zerfällt C-14 in ein Stickstoffisotop, das N-14 (die Anzahl der Kernteilchen bleibt gleich, nur die Ordnungszahl erhöht sich um 1).
  • Bei der Gammastrahlung, eine durchdringende elektromagnetische Strahlung mit Energien, die in den meisten Fällen höher als die von Röntgenstrahlung ist, handelt es sich eigentlich nicht um den Zerfall eines Kerns. Diese Strahlung tritt in Zusammenhang mit den beiden bereits genannten Zerfallsarten auf, und zwar dann, wenn der Tochterkern nicht im Grundzustand, sondern in einem angeregten, also energiereicheren Zustand entsteht. Durch Gammastrahlung wird die überschüssige Energie abgegeben.
  • In seltenen Fällen wie zum Beispiel bei einigen Uranisotopen spaltet der Atomkern in zwei ungleich große Bruchstücke spontan auf. Dieser Zerfall darf jedoch nicht mit der Kernspaltung verwechselt werden, die durch den Einfang eines Neutrons induziert wird.
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