Radiometrie

Question 1

Isotop

Answer 1

Spezielle Neutronenbestückung eines Elements. Zwischen den Isotopen bleibt die Kernladungszahl (Atomzahl, Atomnummer, Z) gleich, die Massenzahl variert.

¹⁴₆C

¹³₆C

¹²₆C

Question 2

Atomkern

Answer 2

Protonen + Neutronen = Nukleonen

Question 3

Zerfallsarten

Answer 3

α-Zerfall Ein alpha-Teilchen, bestehend aus zwei Protonen und zwei Neutreunen wird emittiert. Z_n=Z_a-2, M_n=M_a-4

β-Zerfall

• β^- : Ein Neutron zerfällt zu einem Proton, wobei ein beta-minus-Teilchen (ein Elektron) und ein Antineutrino emittiert werden. Z_n=Z_a+1, M_n=M_a
• β⁺ : Ein Proton zerfällt zu einem Neutron, wobei ein beta-plus-Teilchen (ein Positron) und ein Neutrino emittiert werden. Z_n=Z_a-1, M_n=M_a
• Elektroneneinfang: Ein beta-minus-Teilchen (Elektron) wird eingefangen und ein Proton in ein Neutron umgewandelt. Dabei wird ein Neutrino emittiert. Z_n=Z_a-1, M_n=M_a

γ-Zerfall Ein angeregter Kern kehrt zu seinem Grundzustand zurück. Dabei wird ein Photon (Gammastrahlung) emittiert. Tritt zumeist als Folge eines Alpha- oder Betazerfalls auf.

Question 4

Halbwertzeiten

Answer 4

238U 206Pb 700Ma 10Ma - 4,6Ga

235U 207Pb 4,5 Ga 10Ma - 4,6 Ga

40K 40Ar 1,3 Ga 50.000-4,6 Ga

87Rb 87Sr 47Ga 10Ma-4,6Ga

14C 14N 5,730 100-70.000

Question 5

Zerfallsgesetz

Answer 5

N(t) = N₀ e ^-λt

und

ln 2/λ = T_1/2

sowie zur Altersbestimmung, wenn die Anfangskonzentration nicht bekannt ist

Töchter/Mütter = e^λt -1

Question 6

Rubidium-Strontium-Datierung

Answer 6

Gemessen werden 87Rb und sein stabiles Zerfallsprodukt 87Sr.

In unterschiedlichen Proben eines Gesteins können unterschiedliche Verhältnisse zwischen den Messgrößen enthalten, da die gesteinsbildenden Minerale unterschiedlich viel der Elemente aufgrund deren Ionenradius einbauen. Da der Einbau von 86Sr jedoch überall gleich ist, wird auf diese Größe normalisiert.

⁸⁷Sr/⁸⁶Sr = ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr (e^λ₈₇t -1)

Außerdem muss das Vorhandensein ursprünglicher Tochterlemente berücksichtigt werden.

⁸⁷Sr/⁸⁶Sr =(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₀+ ⁸⁷Rb/⁸⁶Sr (e^λ₈₇t -1)

An verschiedenen Proben gemessen und als 87Rb/86Sr zu 87Sr/86Sr aufgetragen, erhält man idealerweise eine Ausgleichsgrade, deren Stiegung das Alter angeibt und der Nulldurchgang das anfängliche Verhältnis von 87er- zur 86er-Strontium.

Question 7

Uran-Blei-Datierung

Answer 7

Funktioniert wie die Rubidium-Strontium-Datierung für den Zerfall von 238U nach 206Pb und 235U nach 207Pb, wobei jedes Mal auf 204Pb (nicht radiogen) normiert wird.

Allerdings werden die beiden Werte ins Verhältnis zueinander gesetzt, da das Verhältnis 235U/238U mit 1/137,88 bekannt und für fast alle Materialien konstant ist.

Question 8

Voraussetzungen Radiometrie

Answer 8

• chemisch geschlossenes System
• nicht-radiogenes Tochterisotop muss vorhanden sein
• Zerfallskonstante muss bekannt sein