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Übungen: Die Nuklidkarte

Kästchen finden, Züge einzeichnen, Reihen zählen und Behauptungen prüfen — zehn Aufgaben vom Lückentext bis zur Trickfrage.

Zum NachschlagenZurück zur ErklärungAchsen, Farben und die drei Züge noch einmal nachlesen — mit der interaktiven Nuklidkarte.
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1

Die Karte in einem Absatz

AFB I

Vervollständige den Merktext zur Nuklidkarte.

Ziehe die Bausteine an die richtige Stelle. Ein Baustein bleibt übrig.

Nach rechts trägt die Nuklidkarte die auf, nach oben die . Eine waagerechte Zeile gehört deshalb immer zu genau einem . Die steht an keiner Achse, man rechnet sie als Z + N aus. Die Farbe eines Kästchens nennt die .

Die Halbwertszeit steht zwar im Kästchen, ist aber weder Achse noch Farbe — sie bleibt übrig.
2

Finde das Kästchen

AFB I

Der Kartenausschnitt ist leer — nur die Achsen sind beschriftet. Klicke jeweils das richtige Kästchen an.

Vier Fragen nacheinander. Rechne vorher: N = A − Z.

Po 84 · · · · · · · · · At 85 · · · · · · · · · Rn 86 · · · · · · · · · Fr 87 · · · · · · · · · Ra 88 · · · · · · · · · Ac 89 · · · · · · · · · Th 90 · · · · · · · · · 132 133 134 135 136 137 138 139 140 N → Z ↑
Ra-226: Z = 88, N = 226 − 88 = 138. α-Zug: zwei nach links, zwei nach unten → Z = 86, N = 136 (Rn-222). Po-218: Z = 84, N = 134. β−-Zug von (89|139): eins hoch, eins nach links → (90|138), also Th-228.
Die Zeile findest du am Elementsymbol links, die Spalte über N = A − Z unten.
3

Welcher Zug gehört zu welchem Zerfall?

AFB I

Sortiere die Aussagen zu den drei Zerfallsarten.

Ziehe jede Karte in das passende Fach — oder wähle eine Karte an und drücke 1, 2 oder 3.
1α-Zerfall
2β−-Zerfall
3γ-Zerfall
α: Teilchen mit 2 p + 2 n weg → Zug diagonal um zwei Felder. β−: ein Neutron wird zum Proton → Z + 1, N − 1, A gleich. γ: kein Teilchen, kein Zug.
4

Zwei Züge nacheinander

AFB II

Bismut-214 zerfällt β−, der entstehende Kern anschließend α. Rechne den Weg Schritt für Schritt durch.

Jeder Schritt schaltet den nächsten frei.
  1. Bismut hat Z = 83. Wie groß ist N bei Bi-214?
  2. β−-Zerfall: Welche Protonenzahl Z hat der Tochterkern?
  3. Welche Neutronenzahl N hat dieser Tochterkern?
  4. Dieser Kern (Polonium-214) zerfällt α. Welche Nukleonenzahl A hat der Endkern?
  5. Welche Protonenzahl Z hat der Endkern? (Z = 82 ist Blei.)
Bi-214: Z = 83, N = 131. β−: Z + 1 = 84, N − 1 = 130, A bleibt 214 → Po-214. α: Z − 2 = 82, N − 2 = 128, A − 4 = 210 → Pb-210.
β−: Z + 1, N − 1. α: Z − 2, N − 2, A − 4.
5

Welcher Zerfall war das?

AFB II

Für jedes Nuklidpaar ist Mutter- und Tochterkern gegeben. Erkenne aus Z und A die Zerfallsart. (U: Z = 92, Th: 90, Pa: 91, K: 19, Ar: 18, Ba: 56, Po: 84, Pb: 82, C: 6, N: 7)

Setze in jeder Zeile genau ein Kreuz.
Zerfallαβ−β+γ
Uran-238 → Thorium-234
Thorium-234 → Protactinium-234
Kalium-40 → Argon-40
Barium-137m → Barium-137
Polonium-218 → Blei-214
Kohlenstoff-14 → Stickstoff-14
A sinkt um 4 → α. A gleich und Z + 1 → β−. A gleich und Z − 1 → β+. Nichts ändert sich (nur das „m“ für angeregt verschwindet) → γ.
Vergleiche zuerst A: Ändert es sich um 4? Wenn nicht, vergleiche Z.
6

Die Thorium-Reihe in Ordnung bringen

AFB II

Die ersten sechs Kerne der Thorium-Reihe sind durcheinandergeraten. Die Zerfallsfolge lautet α, β−, β−, α, α. Bringe die Nuklide in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Zeilen oder nutze die Pfeil-Buttons.
1Thorium-228
2Thorium-232 — Start der Reihe
3Radon-220
4Actinium-228
5Radium-224
6Radium-228
Th-232 –α→ Ra-228 –β−→ Ac-228 –β−→ Th-228 –α→ Ra-224 –α→ Rn-220. Kontrolle: A sinkt nur bei α um 4, bei β− steigt Z um 1 (Ra → Ac → Th).
Bei α sinkt A um 4, bei β− bleibt A gleich und das Element rückt eins nach oben (Ra → Ac → Th).
7

Nuklid und Kästchen verbinden

AFB II

Verbinde jedes Nuklid mit seinen Koordinaten (Z | N) in der Karte. (Pb: Z = 82, Ra: 88, U: 92, Rn: 86, Th: 90)

Wähle links ein Nuklid (Klick oder Enter) und klicke dann rechts das passende Koordinatenpaar an.
Immer N = A − Z: 206 − 82 = 124, 226 − 88 = 138, 235 − 92 = 143, 222 − 86 = 136, 234 − 90 = 144.
8

Zählen statt nachfahren

AFB III

Die Uran-Radium-Reihe beginnt bei U-238 (Z = 92) und endet bei Pb-206 (Z = 82). Wie viele α- und wie viele β−-Zerfälle enthält die Reihe? Rechne — ohne die Karte.

Beide Anzahlen eintragen, Enter prüft.
Nur α ändert A: 238 − 206 = 32 = 8 · 4 → 8 α-Zerfälle. Diese senken Z um 16 (92 → 76). Tatsächlich endet die Reihe bei Z = 82, also müssen 6 β−-Zerfälle Z wieder um 6 anheben.
Welche Zerfallsart ändert A überhaupt? Beginne damit.
ΔA = 32 → 8 α. 8 α senken Z um 16, von 92 auf 76. Bis 82 fehlen 6 → 6 β−.
9

Fehlersuche im Heft

AFB III

Lena hat die Nuklidkarte erklärt. Drei ihrer sechs Sätze enthalten einen Fehler. Finde sie.

Klicke die Zeilen an, in denen ein Fehler steckt.
Drei Sätze sind völlig richtig, drei enthalten je einen typischen Fehler — beim β−-Zug, bei den geteilten Kästchen und bei γ.
Prüfe jeden Satz mit der Zug-Tabelle: Was ändert sich bei Z, N und A?
10

Trickaufgabe: Kann U-238 jemals Pb-207 werden?

AFB III

Ein Schüler behauptet: „Wenn man nur lange genug wartet, wird aus Uran-238 irgendwann auch Blei-207.“ Vervollständige die Argumentation, die das widerlegt.

Öffne jedes Menü und wähle den Eintrag, der die Begründung richtig macht.

In den natürlichen Zerfallsreihen ändert sich A nur beim , und zwar immer um .

Deshalb bleibt bei jedem Kern der Reihe der Rest von A beim Teilen durch 4 gleich. 238 : 4 lässt den Rest , 207 : 4 lässt den Rest .

Also kann Pb-207 aus U-238 entstehen. Pb-207 ist das Ende der .

238 = 59 · 4 + 2, aber 207 = 51 · 4 + 3. α ändert A um 4, β− gar nicht — der Rest bleibt für immer 2. Pb-207 (Rest 3) gehört zur Uran-Actinium-Reihe, die bei U-235 beginnt (235 = 58 · 4 + 3).
Welche Zerfallsart verändert A? Um wie viel? Was folgt daraus für A : 4?