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Nuklidkarte

In der Nuklidkarte bekommt jeder Atomkern ein eigenes Kästchen. Wer sie lesen kann, sieht jeder Zerfallsreihe ihren Weg sofort an.

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Erklärung — Nuklidkarte

Bis heute kennt man rund 3300 verschiedene Nuklide — also Atomsorten mit einer bestimmten Protonen- und Neutronenzahl. Nur etwa 250 davon sind stabil, alle anderen zerfallen früher oder später. Im Unterricht betrachten wir dabei die drei geläufigen Zerfallsarten α, β− und β+ (jeweils oft begleitet von γ-Strahlung); daneben gibt es seltenere und physikalisch anspruchsvollere Vorgänge wie Spontanspaltung, Elektroneneinfang sowie Protonen- und Neutronenemission, die in der Schule meist außen vor bleiben.

Die Idee: Jedes Nuklid bekommt einen festen Platz auf einer Karte. Dann verrät schon die Lage etwas über den Kern — und jede Zerfallsreihe wird zu einem Weg, den man mit dem Finger nachfahren kann.

Die komplette Nuklidkarte zum Erkunden: N nach rechts, Z nach oben, jede Farbe eine Zerfallsart. Zu jedem Kästchen gehören Zerfallsart und Halbwertszeit.

Nuklidkarte

stabilαβ⁺β⁻Spaltungpn?

Die drei Züge

ZerfallΔZΔNΔAZug
α−2−2−42 links, 2 runter
β−+1−101 links, 1 hoch
β+−1+101 rechts, 1 runter
γ000kein Zug
  • Diagonal:Beide β-Züge gehen schräg, nie geradeaus.
  • Grund:Ein Neutron wird zum Proton oder umgekehrt.
  • Folge:Die Nukleonenzahl A bleibt dabei gleich.
  • Beispiel:Das Kästchen bei Z = 82, N = 124 ist \({}^{206}_{\,82}\mathrm{Pb}\).
Die Nuklidkarte
N nach rechts, Z nach oben, Farbe nennt die Zerfallsart.
Raster

Ein Kästchen ist ein Nuklid, eine Zeile ein Element. A liest man nicht ab, man rechnet A = Z + N.

Farbe

Schwarz stabil, gelb α, blau β−, rot β+. Die schwarzen Felder bilden ein schmales Band — ab Z = 83 gibt es keines mehr.

Zug

Jeder Zerfall ist ein fester Zug im Raster — wie eine Spielfigur mit immer demselben Schritt.

Manche Kerne haben zwei Zerfallswege

Ein instabiler Kern muss sich nicht für genau eine Zerfallsart entscheiden: Er kann z. B. α oder β− zerfallen, jeweils mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit. \({}^{212}_{\,83}\mathrm{Bi}\) zerfällt zu etwa zwei Dritteln β− und zu einem Drittel α — beide Wege enden bei \({}^{208}_{\,82}\mathrm{Pb}\).

Warum γ nicht auf der Karte steht

γ-Strahlung ist nur Energie, kein Teilchen. Z und N ändern sich nicht — der Kern bleibt im selben Kästchen sitzen, meist direkt nach einem α- oder β-Zerfall.

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Hinweise

N waagerecht, nicht A

Waagerecht steht die Neutronenzahl N. Das Kästchen bei Z = 88, N = 138 ist \({}^{226}_{\,88}\mathrm{Ra}\), nicht „Radium-138“.

β− geht diagonal

Ein Feld hoch und eins nach links. Das umgewandelte Neutron fehlt jetzt bei N, nur so bleibt A gleich.

Farbe ≠ Gefahr

Die Farbe nennt die Zerfallsart, nicht die Gefahr. Das Tempo steht als Halbwertszeit im Kästchen — von Millionstelsekunden bis Milliarden Jahren.

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