Nuklidkarte lesen und verstehen

Was steht in einer Nuklidkarte?

Eine Nuklidkarte gibt Informationen zu den in der Kernphysik überaus wichtigen Nukliden. Als Nuklid werden alle Atomkerne bezeichnet. Zur Unterscheidung von Nukliden werden folgende Kriterien aufgestellt.

• Ordnungszahl Z: Diese gibt die Anzahl aller Protonen in einem Nuklid wieder. Ein anderer Begriff mit derselben Bedeutung ist die Kernladungszahl.
• Neutronenzahl N: Hiermit sind alle Neutronen in einem Nuklid gemeint.
• Massenzahl A: Sie gibt die Menge aller Nukleonen an. D. h. aller Protonen und Neutronen zusammen.
• Nuklide mit gleicher Ordnungszahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl werden Isotope genannt.


Worin unterscheiden sich die Isotope U235 und U238?

Kann man die beiden Uranisotope U235 und U238 wirklich unterscheiden und worin liegt der …

• Bei gleicher Massenzahl, aber unterschiedlicher Ordnungszahl sind sie Isobare. Diese haben in etwa die gleiche Masse.
• Ist hingegen die Anzahl der Neutronen gleich, jedoch nicht die der Protonen, spricht man von Isotonen.
• Es gibt stabile und instabile Nuklide. Die instabilen werden aufgrund ihrer Radioaktivität Radionuklide genannt und zerfallen unter Aussendung von α-, β-, und &gamma-Strahlung, bis die Zerfallsreihe in einem stabilen Zustand endet.

So lesen Sie Informationen aus der Karte

• Waagerecht sind in aufsteigender Abfolge an der x-Achse nebeneinander alle Isotope (gleiche Ordnungszahl / Protonenanzahl) aufgelistet.
• Senkrecht in Richtung der y-Achse aufsteigend sind übereinander alle Isotone (gleiche Neutronenzahl) abgebildet.
• Analog finden sich auf einer abfallenden Gerade Isobare (gleiche Massenzahl / Nukleonenanzahl).
• In einem Kästchen für ein Nuklid findet man oben das Elementensymbol und die Anzahl der Nukleonen. Darunter bei einem stabilen Nuklid die Häufigkeit des Isotops in Prozent und bei instabilen Nukliden die Halbwertszeit. Unten stehen die Energien in Abhängigkeit von der Art des Zerfalls in Megaelektronenvolt.
• Die einzelnen Hintergrundfarben stehen für verschiedene Zerfälle, die zumeist mit angegeben werden (Schwarz steht oft für stabile Nuklide). Andernfalls kann man von stabilen Nukliden ausgehen, die keine Halbwertszeit besitzen und die anderen Farben durch umgekehrte Durchführung der im Folgenenden beschrieben Bestimmung einer Zerfallsreihe zuordnen.

Eine Zerfallsreihe über die Nuklidkarte bestimmen

Bei einer Zerfallsreihe lesen Sie aus, welche Zerfallsart vorliegt und können sich dann an den Koordinatenachsen der Nuklidkarte orientieren, um die Zerfallsprodukte zu bestimmen. Diesen Vorgang wiederholen Sie, bis ein stabiles Nuklid vorliegt, oder keine weiteren Produkte mehr bestimmt werden können.

• α-Zerfall: Hier verliert das Nuklid jeweils zwei Protonen und Neutronen. (-2p, -2n)
• β-Minus-Zerfall: Ein Neutron wird zu einem Proton. (+1p, -1n)
• β-Plus-Zerfall: Ein Proton wird zu einem Neutron. (-1p, +1n)