Zehn Aufgaben zu β⁻ und β⁺: Zerfallsgleichungen aufstellen, in der Nuklidkarte springen, Bahnen im Feld deuten — und die typischen Fehler im Merkheft finden.
Entscheide bei jeder Aussage, ob sie physikalisch korrekt ist.
Tippe auf „Stimmt“ oder „Stimmt nicht“. Danach erscheint die Begründung.
Aussage 1 von 6
Drei stimmen, drei nicht. Die beiden Klassiker: „Das Elektron kommt aus der Hülle“ und „β⁺ erhöht Z“. Merke dir das Vorzeichen über die Ladung, die den Kern verlässt.
Achte auf die Wörter „vorher schon“, „steigt“ und „Papier“.
2
Der Merksatz in Lücken
AFB I
Vervollständige den Merktext zum β-Zerfall. Jedes Wort wird genau einmal gebraucht.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt). Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Beim β⁻-Zerfall wandelt sich im Kern ein in ein um. Dabei entsteht ein , das den Kern verlässt. Die Nukleonenzahl A bleibt , die Z steigt . Beim β⁺-Zerfall verlässt stattdessen ein den Kern, und Z sinkt um 1.
Das ist der Merksatz des Kapitels: A bleibt, Z springt um 1. Welches Nukleon sich umwandelt, verrät dir das ausgesendete Teilchen: negatives Elektron → das Neutron war zu viel; positives Positron → das Proton war zu viel.
Beginne mit den beiden Nukleonen: Welches verschwindet, welches entsteht?
Aus einem ungeladenen Neutron wird ein positives Proton — die negative Ladung muss als Elektron weg.
3
Vier Körbe: Wem gehört die Eigenschaft?
AFB I
Ordne jede Eigenschaft dem Korb zu, für den sie gilt.
Ziehe die Karten in den passenden Korb — oder wähle eine Karte mit Tab und Enter und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1nur β⁻
2nur β⁺
3beide β-Arten
4keine β-Strahlung (α oder γ)
Zwei Karten gehören beiden β-Arten: A bleibt gleich und die Elektronenmasse des Teilchens. „Vier Nukleonen verlassen den Kern“ ist der α-Zerfall, „keine Ablenkung“ die ungeladene γ-Strahlung.
Frage dich bei jeder Karte: Steht dort etwas über das Vorzeichen — oder gilt es für jeden β-Zerfall?
4
Steckbrief verbinden
AFB I
Verbinde jeden Begriff aus dem Steckbrief der β-Strahlung mit der passenden Angabe.
Klicke links einen Begriff an und dann rechts die passende Erklärung — es entsteht eine Verbindungslinie.
Der Steckbrief in sechs Verbindungen. Vergleiche mit α: dort reicht Papier, die Reichweite beträgt nur Zentimeter und die Ablenkung ist schwach, weil das Teilchen 7200-mal schwerer ist.
Zwei Einträge unterscheiden β⁻ von β⁺ — alle anderen gelten für beide.
5
Mutterkern, Tochterkern, Zerfallsart
AFB II
Fünf Kerne senden β-Strahlung aus. Bestimme jeweils die Zerfallsart und den Tochterkern. Kohlenstoff-14, Cäsium-137 und Cobalt-60 haben einen Neutronenüberschuss; Fluor-18 und Natrium-22 haben zu viele Protonen.
Wähle in jedem Menü den passenden Eintrag. Alle zehn Felder müssen stimmen.
Mutterkern
Zerfallsart
Tochterkern
Cäsium-137 (Z = 55)
Kohlenstoff-14 (Z = 6)
Fluor-18 (Z = 9)
Cobalt-60 (Z = 27)
Natrium-22 (Z = 11)
Die Zerfallsart steht in der Aufgabe nicht dabei — du erkennst sie am Tochterkern: Z + 1 heißt β⁻, Z − 1 heißt β⁺. A ist in jeder Zeile links und rechts gleich; Xenon-137 und Neon-18 sind Fallen mit der falschen Richtung.
Neutronenüberschuss → β⁻ → Z + 1. Protonenüberschuss → β⁺ → Z − 1.
Die Massenzahl A steht schon im Namen und bleibt gleich: Cäsium-137 wird zu Barium-137.
6
Springen in der Nuklidkarte
AFB II
Der Ausschnitt zeigt neun Kerne rund um Strontium-90. Finde zu jeder Frage die richtige Kachel.
Klicke die gesuchte Kachel an. Mit der Tastatur: Tab zum Wandern, Enter zum Auswählen. Waagerecht steigt die Neutronenzahl N, senkrecht die Kernladungszahl Z.
In der Nuklidkarte ist ein β⁻-Zerfall ein Schritt nach links oben (N − 1, Z + 1), ein β⁺-Zerfall ein Schritt nach rechts unten (N + 1, Z − 1). Beide Schritte liegen auf derselben Diagonalen — der Linie mit konstantem A. Sr-90 selbst sitzt in der Mitte.
Bei β⁻ wird aus einem Neutron ein Proton: N wird kleiner, Z größer.
β⁻: eine Zeile nach oben und eine Spalte nach links. β⁺: genau umgekehrt.
7
Bilanz eines β⁻-Zerfalls
AFB II
Iod-131 (A = 131, Z = 53) zerfällt durch β⁻-Zerfall. Rechne die Teilchenbilanz Schritt für Schritt durch.
Rechne die Kette Schritt für Schritt. Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet.
Wie viele Neutronen hat Iod-131 (Z = 53)?
Welche Kernladungszahl hat der Tochterkern nach dem β⁻-Zerfall?
Wie viele Neutronen hat der Tochterkern?
Welche Nukleonenzahl A hat der Tochterkern?
Iod-131 (53 Protonen, 78 Neutronen) wird zu Xenon-131 (54 Protonen, 77 Neutronen). Die Bilanz zeigt den Umbau: ein Neutron weniger, ein Proton mehr, Summe unverändert. Iod-131 wird in der Medizin bei Schilddrüsenerkrankungen eingesetzt.
N = A − Z.
Beim β⁻-Zerfall: Z + 1, N − 1, A unverändert.
8
Fehlersuche im Merkheft
AFB II
In diesem Heftauszug stecken drei Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Klicke genau die falschen Zeilen an.
Alle drei Fehler verwechseln, was sich ändert: Beim β-Zerfall ändert sich Z (und damit das Element), nicht A. Und die Richtung der Umwandlung liest man am Vorzeichen des Teilchens ab.
Genau drei Zeilen sind falsch. Prüfe jede Zeile gegen den Merksatz „A bleibt, Z springt um 1“.
9
Kreuztabelle: α, β⁻, β⁺, γ
AFB III
Setze in jeder Zeile überall dort ein Kreuz, wo die Eigenschaft zutrifft. Es können mehrere pro Zeile sein — oder gar keins.
Enter setzt und löscht ein Kreuz.
Strahlungsart
A ändert sich
Z ändert sich
wird im Magnetfeld abgelenkt
Papier reicht zur Abschirmung
α-Strahlung
β⁻-Strahlung
β⁺-Strahlung
γ-Strahlung
Die γ-Zeile bleibt komplett leer — das ist kein Fehler, sondern der Punkt: γ-Strahlung trägt weder Ladung noch Masse davon, deshalb ändert sich am Kern nichts und nichts lenkt sie ab. β⁻ und β⁺ haben identische Zeilen; sie unterscheiden sich nur in der Richtung der Ablenkung, nicht im Ob.
Gehe spaltenweise vor: Was ändert A? Nur der Zerfall, bei dem Nukleonen den Kern verlassen.
Ablenkung braucht Ladung. Papier stoppt nur die schweren, langsamen α-Teilchen.
10
Trickaufgabe: Cäsium-137
AFB III
Cäsium-137 (A = 137, Z = 55) ist ein β⁻-Strahler, der nach Reaktorunfällen die Umgebung belastet. Stelle die Zerfallsgleichung im Kopf auf und beantworte die fünf Fragen.
Trage alle Antworten ein. Enter prüft alle Felder auf einmal. Symbole: Xe = Xenon (Z = 54), Cs = Cäsium (Z = 55), Ba = Barium (Z = 56), La = Lanthan (Z = 57).
\( {}^{137}_{55}\mathrm{Cs} \rightarrow {}^{137}_{56}\mathrm{Ba} + {}^{0}_{-1}\mathrm{e} \). Die Trickfrage steckt am Ende: Das Elektron trägt die Ladung −1 weg — deshalb wird der Kern um +1 positiver. Das Vorzeichen der Kernladungsänderung ist immer das Gegenteil vom Vorzeichen des Teilchens.
Das Elektron hat in der Zerfallsgleichung A = 0 und Z = −1.
Ladungsbilanz: 55 = 56 + (−1). Der Kern gewinnt eine positive Ladung, weil eine negative weggeht.
