Kernchemie

Question 1

Was sind Nukleide?

Answer 1

Nukleide sind Atomkerne, die durch eine bestimmte Anzahl von Protonen und Neutronen gekennzeichnet sind.

Question 2

Was sind Isotope?

Answer 2

Isotope sind Atome mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronen/Massenzahl

Question 3

Was sind Isotone?

Answer 3

Atome mit gleicher Neutronenzahl, aber unterschiedlicher Protonenzahl
z.B. 13 6C, 14 7N

Question 4

Was sind Isobare?

Answer 4

Nukleide zweier unterschiedlicher Elemente mit gleicher Masse, aber unterschiedlicher Protonenzahl und Neutronenzahl

z.B. 17 8O & 17 7N

Question 5

Def. Radioaktiver Zerfall

Answer 5

Instabiler Kern wird durch Aussendung von Strahlung umgewandelt

Question 6

Kernumwandlung

Answer 6

Umwandlung eines Atomkerns in einen anderen Atomkern durch den Beschuss subatomarer Teilchen

Question 7

Kernspaltung

Answer 7

Schwerer Atomkern wird unter Energiefreisetzung in zwei oder mehr leichtere Atomkerne gespalten

Question 8

Kernfusion

Answer 8

leichte Atomkerne verschmelzen zu einem schwererem Atomkern

Question 9

Def. Radioaktivität

Answer 9

Umwandlung instabiler Kerne in stabilere Kerne unter Emission von Strahlung

Question 10

Was ist der α-Zerfall?

Answer 10

• Zerfall eines Kerns unter Emission von α-Teilchen (Heliumkernen)

Question 11

Merkmale von α-Teilchen?

Answer 11

• emittierte Teilchen erreichen ca. 5-10% der Lichtgeschwindigkeit
• haben geringe Reichweite
• Abschirmung mit einem Blatt Papier möglich

Question 12

Was ist der ß- Zerfall?

Answer 12

Zerfall eines Neutrons unter Bildung eines Protons und eines Elektrons (Überschuss an Neutronen -> zu wenige Protonen)

Question 13

Merkmale des ß- Zerfalls?

Answer 13

• Emission des Elektrons mit ca. 99% der Lichtgeschwindigkeit
• größere Reichweite als α-Teilchen
• Abschirmung mit einem Aluminiumblech möglich

Question 14

Was ist der ß+ Zerfall?

Answer 14

Zerfall eines Protons unter Bildung eines Neutrons und eines Positrons (Überschuss an Protonen -> zu wenige Neutronen)

Question 15

Was ist der γ-Zerfall?

Answer 15

Begleitstrahlung bei α und ß-Zerfällen –> angeregter Kern geht unter Abgabe von Energie mit Lichtgeschwindigkeit (Photonen) in einen Grundzustand über

Question 16

Was ist γ-Strahlung?

Answer 16

Elektromagnetische Strahlung mit sehr kleiner Wellenlänge
–> hochenenergetisch

• Abschirmung mit einer Bleiplatte möglich

Question 17

Was sind Messungsgeräte der Radioaktivität?

Answer 17

Szintillationszähler (Bestimmung der Energie und der Intensität ionisierender Strahlung)

Geiger-Müller-Zählrohr (Nachweis und Messung ionisierender Strahlung)

Wilson-Nebelkammer (Nachweis von ionisierender Strahlung und Sichtbarmachung der Teilchenbahn)

Question 18

Formel radioaktive Zerfallsgeschwindigkeit?

Answer 18

N = N0 * e^-kt

N= Zahl der Atome die nach der Zeit t noch nicht zerfallen ist

N0 = Anfangsanzahl der Atome bei t=0

k = Geschwindigkeitskonstante

Question 19

kt?

Answer 19

-ln (N0/N) = kt

Question 20

Wie berechnet man die Halbwertszeit t 1/2?

Answer 20

Für die Halbwertszeit gilt N=1/2N0

t1/2 = ln(2)/k

ln(2) = 0,693

Question 21

Was ist die Aktivität (α)?

Answer 21

Maß der Strahlungsmenge pro Zeiteinheit in Becquerel (Bq)
α= Differenz von N / Differenz von t

–> Proportional zur Zahl der vorhandenen radioaktiven Atome
–> Umgekehrt proportional zur Halbwertszeit:
Je schneller der Zerfall einer radioaktiven Substanz, desto intensiver die Strahlung

Question 22

Was ist die Äquivalentdosis H?

Answer 22

= die vom Körper aufgenommene Energiedosis (D [Gy]) * Qualitätsfaktor, welcher der relativen biologischen Wirksamkeit der jeweiligen Strahlungsart entspricht (=Strahlungs-Wirkungsfaktor Wr in Sv)

D= E/m ( E= absorbierte Energie, D= Energiedosis, m = Körpermasse)

H= D* wr

Question 23

Wie funktioniert die C14 Methode?

Answer 23

C‑14 ist ein natürliches radioaktives Kohlenstoffisotop, dass in jedem lebenden Organismus einen festen Anteil an allen Kohlenstoffisotopen hat.

Stirbt ein Organismus ab, so nimmt ab diesem Zeitpunkt der C‑14-Anteil aufgrund des Zerfalls ab: t1/2= ln(2)/k

Aus dem verbleibenden C‑14-Anteil bzw. der entsprechenden Aktivität kann das Alter der Probe mit
t= -ln(N/N0)*t1/2 / ln(2) berechnet werden

Question 24

Was sind Transurane?

Answer 24

Elemente, die PSE dem Uran folgen -> kommen nicht natürlich vor, sondern werden künstlich durch Kernreaktion erzeugt

Question 25

Was ist die **Kernbindungsenergie**?

Answer 25

**Die aufzuwendende Energie um den Kern in seine einzelnen Nukleonen zu zerlegen bzw. gleichzeitig die Energie, die den Kern trotz Protonenabstoßung zusammenhält**

Question 26

Was ist der **Massedefekt**?

Answer 26

Die Masse eines **schweren Kerns** ist **geringer** als **die eigentliche Summe der Massen** der beteiligten Nukleonen (Protonen, Neutronen & Elektronen) --> **Die Massendifferenz liegt als Kernbindungsenergie vor, die den Kern trotz Protonenabstoßung zusammenhält**

Question 27

Wann wird die Kernbindungsenergie freigesetzt?

Answer 27

bei der Kernspaltung; die Reaktionsprodukte sind leichter und benötigen für ihren Zusammenhalt **weniger Bindungsenergie** als der Ausgangskern

Question 28

Wann bringt ein **zusätzliches Nukleon** einen **stärkeren Zusammenhalt des Kerns**?

Answer 28

Wenn die Zahl der Nukleonen **klein** ist (Kurvenmaximum bei Fe,Co & Ni)

Question 29

Warum sind Kerne mit großen Massen weniger stabil?

Answer 29

1. **Protonenüberschuss:** Abstoßung der Protonen durch ansteigende Protonenanzahl -> Instabilität 2. **Neutronenüberschuss:** Größere Kerne brauchen immer mehr Neutronen, um die Protonen-Abstoßung zu kompensieren und stabil zu bleiben -> ß-Zerfall 3. **Reichweite der Kernkraft:** Die starke Kernkraft wirkt nur über sehr kurze Distanzen **=> Kerne mit großen Massen sind weniger stabil als solche mit mittleren Massen**

Question 30

Was sind **energieabgegebene Prozesse**?

Answer 30

1. **Kernfusion** = zwei sehr leichte Kerne verschmelzen zu einem größeren Kern 2. **Kernspaltung** = ein schwerer Kern wird in zwei Kerne mittlerer Energie gespalten

Question 31

Wann kommt es zur nuklearen Kettenreaktion?

Answer 31

Bei Kernspaltung kleiner Proben **entweichen die meisten Neutronen** Bei überkritischer Menge an spaltbaren Material, werden jedoch genügend Neutronen eingefangen und es kommt zu Kettenreaktion.

Question 32

Wie viel Energie werden bei der Kernspaltung freigesetzt?

Answer 32

210 MeV (Megaelektronenvolt)

Question 33

Welche Anforderungen haben Nukleide in der Nuklearmedizin?

Answer 33

- Zerfallsverhalten (Halbwertszeit) - Entstehende Strahlung (je nach Einsatzgebiet) - Pharmakokinetik (Verteilung im Körper)

Question 34

Was ist die Radiodiagnostika? Welche Strahlungen werden bei der Radiodiagnostika verwendet?

Answer 34

= Funktionelle & physiologische Untersuchungen von Organen und Skelett -> Verwendung von Substanzen, die mit **y oder ß+ Strahlung** markiert sind -> 80% = **Tc-99m**

Question 35

Was ist die Radiotherapeutika? Welche Strahlung wird bei der Radiotherapeutika verwendet und warum?

Answer 35

zur Therapie von **Tumor, Gelenk- Schilddrüsenerkrankungen und Morbus Bechterev** --> Substanzen, die mit **ß- oder α-Strahlern** markiert sind, also deutlich aggressivere Strahlung, da man u.a wirklich Gewebe bzw. Tumore zerstören will