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Spezielle Aspekte der Chemie für Umweltingenieure > Vorlesung 2 Kernchemie und Radioaktivität > Flashcards

Vorlesung 2 Kernchemie und Radioaktivität Flashcards

1
Q

Mit welchem Buchstaben wird die Atommasse bestimmt, also die Nukleonenanzahl?

A

A

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Q

Welcher Buchstabe beschreibt die Anzahl der Protonen?

A

Z

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3
Q

Welcher Buchstabe bestimmt die Anzahl der Neutronen?

A

N

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4
Q

Welche Ladung hat das Antiproton?

A

Ladung -1

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5
Q

Was ist das Alpha-Teilchen?

A

Heliumkern mit der Ladung 2+

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6
Q

Was ist die Betastrahlung?

A

Elektron mit der Ladung -1

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7
Q

Was ist die Gammastrahlung γ?

A

Photon

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8
Q

Bei welchen Elementen ist der α Zerfall zu beobachten?

A

Bei Elementen mit schweren Kernen

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9
Q

Wieso ist in der Nuklidkarte der Verkauf der stabilen Nuklide nach Z=N=20 (Kalzium) nicht mehr linear?

A

Höhere Elemente brauchen mehr Neutronen um die zunehmende Anzahl an positiven Ladungen zu verdünnen

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10
Q

Was wird auf der Nuklidkarte auf den Zeilen abgebildet?

A

Isotope

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11
Q

Was wird auf der Nuklidkarte auf den Spalten abgebildet?

A

Isotone

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12
Q

Was beschreibt die Planck-Ära? (t und T)

A

t = 10^-43s nach dem Urknall T = 10^32 K

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13
Q

Was passierte in der Hadronen-Ära?

A

ab t = 10^-4s und T = 10^13K

Thermisches Gleichgewicht “2γ ↔️ Teilchen + Antiteilchen” verschiebt sich nach rechts

Protonen und Neutronen stehen im Gleichgewicht
(Antineutrino + Proton ↔️ Positron + Neutron

bei t = 510^-2 s und T = 410^10 K reicht die Energie der Neutrinos nicht mehr für die Hinreaktion (Neutrinos entkoppeln)

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14
Q

Was passierte im Zeitraum von t = 1-1000s und T < 10^9 K?
Skizziere die jeweiligen Reaktionen die dort stattgefunden haben.

A

*Neutronenzerfall mit einer Halbwertszeit von t = 885s, was einen Protonenüberschuss bildete
n ➡️ p + Elektron + Antineutrino

  • Bildung von Atomkernen (mit Betonung auf Kern)
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15
Q

Was passierte nach ca. 380000 Jahren und T = 10^5 K?

A

Thermische Energie der Photonen ist kleiner als die Ionisierungsenergie des Wasserstoffatoms. Gleichgewicht p + elektron ↔️ Wasserstoffatom + γ verschiebt sich nach rechts. Die Photonen sind „frei“ (entkoppeln) und es bilden sich Atome

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16
Q

Was passierte nach ca. 100.000.000 Jahren?

A

Die ersten Sterne entstanden

➡️ Synthese der höheren Elemente durch Fusion von Wasserstoff („Wasserstoffbrennen“) beginnt

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17
Q

Wie lautet die Bruttogleichung des Wasserstoffbrennens?

A

4 Protonen ➡️ Helium + 2 Positronen + 2 Neutrinos + 2 Photonen

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18
Q

Unter welchen Bedingungen findet das Proton-Proton Brennen statt?

A

T > 4*10^6 K
Bei Sternen bis etwa 1,5 Sonnenmassen
Energiebilanz +26,2 MeV

19
Q

Unter welchen Bedingungen findet der Bethe-Weizsäcker-Zyklus statt?

A

T > 14*10^6 K (zur Überwindung der C-H-Abstoßung höherer Temperaturen nötig)
Bei Sternen ab etwa 1,5 Sonnenmassen
Energiebilanz +25 MeV

20
Q

Welche Reaktionen gibt es beim Schalenbrennen und welche Nebenprodukte entstehen dabei? Wie lange dauern die jeweiligen Reaktionen?

A
  • Wassersoffbrennen ca. 7 Mio. Jahre (H ➡️ He)
  • Heliumbrennen (NP: Be) 700.000a (He➡️C)
  • Kohlenstoffbrennen (NP: Mg, Na, Ne) 600a (C➡️O)
  • Neonbrennen (NP: Mg) 1a (Ne➡️O)
  • Sauerstoffbrennen (NP: Mg, Ne, P, S) 6 Monate (O➡️Si)
  • Siliciumbrennen (NP: Ni) 1d (Si➡️Fe)
21
Q

Wo endet die Nucleosynthese?

A

Nucleosynthese durch Fusion endet bei Eisen, da Fusion von Eisen endotherm

22
Q

Was versteht man unter Asche beim Fusionszyklus und wozu dient sie?

A

Die Asche eines Fusionszyklus dient als Brennstoff für den nächsten Schalenbrennen bis Si➡️Fe

23
Q

Wie entstehen schwere Elemente?

A

Fusion von Eisen ist endotherm ➡️ Gravitationskollaps ➡️ Supernova; dabei entstehen schwere Elemente

24
Q

Welche Zerfallstypen gibt es?

A
  • Beta Plus
  • Beta Minus
  • Alpha
  • Elektroneneinfang ε
  • Spontane Spaltung
  • Spontane Nucleonenemission (p, n)
25
Q

Was gibt die Aktivität an?

A

Die Aktivität gibt an, wie viele Kerne pro Sekunde zerfallen

IST KEINE KONSTANTE

26
Q

Was ist ionisierende Strahlung?

A
  • Strahlung, deren Energie ausreicht, um Elektronen aus Atomen/Molekülen zu lösen
  • alpha, beta +/-, gamma, p, n
27
Q

Einheiten von Energiedosis D in Gray (Gy), Äquivalentdosis H in Sievert (Sv)

A

1 rd = 0,01 Gy = 0,01 J/kg

1 rem = 0,01 Sv = 0,01 J/kg

28
Q

Wovon hängt die Strahlenwirkung ab?

A
  • Strahlenart
  • Dosis
  • zeitliche Dosisverteilung
  • räumliche Dosisverteilung
  • relative Strahlenempfindlichkeit
  • Milieufaktoren
29
Q

Was bedeutet promordial?

A

Nuklide werden nicht neu gebildet, ursprünglich Bildung durch stellare Nucleosynthese

30
Q

Was bedeutet kosmogen?

A

Nuklide werden in den oberen Schichten der Atmosphäre gebildet

31
Q

Was bedeutet radiogen?

A

Zerfallsprodukt aus primordialen und Kosmogonien Radionuklid

32
Q

Wieso ist γ kein Kernzerfall?

A

Führt nur überschüssige Energie ab und änder nicht das Element

33
Q

Stelle die Gleichung des Heliumbrennens auf.

A
  • He + He <=> Be + Gamma - 0,09 MeV (endotherm)
  • praktisch gleichzeitiger Stoß mit drittem He erforderlich )
    (Energiebilanz: +7,28 MeV)
  • He + Be <=> C + Gamma + 7,37 MeV
34
Q

Wie läuft der Alpha-Zerfall ab?

A
  • Heliumkern wird abgespalten, also zwei Protonen und zwei Elektronen werden abgegeben
  • Energie wird freigesetzt
35
Q

Wie läuft der Beta-minus-Zerfall ab?

A
  • aus Neutron wird Proton + Betastrahlung (Elektron mit der Ladung -1) + Antineutrino des Elektrons
36
Q

Wie läuft der Beta-plus-Zerfall ab?

A
  • aus Proton wird Neutron + Beta-plus (Positron; Anti-Elektron mit der Ladung +1) + Neutrino des Elektrons
37
Q

Wie läuft der Elektroneneinfang epsilon ab?

A
  • aus Proton + Elektron wird Neutron + Neutrino des Elektrons
  • häufig in Konkurrenz zum Beta-plus-Zerfall bei hohem Z/N
38
Q

Wie läuft der Elektroneneinfang epsilon ab?

A

aus Proton + Elektron wird Neutron + Neutrino

39
Q

Was ist die spontane Spaltung (SP)?

A
  • tritt besonders bei Kernen mit Z > 90 auf
  • Beispiel: Cf -> Ba + Mo + 3 Neutronen
40
Q

Was ist die spontane Nucleonenemission? (p/n)

A
  • ein Proton wird abgezogen
  • ein Neutron wird abgezogen
41
Q

Wie werden die Auswirkungen der Strahlung auf biologisches Gewebe angegeben?

A

Die Auswirkung auf biologisches Gewebe wird durch Äquivalentdosis H in Sievert (Sv) angegeben

42
Q

Welchen Quellen ist der Mensch ausgesetzt?

A

Im Durchschnitt ist der Mensch 2,1 mSv aus natürlichen Quellen und 1,8 mSV anthropogenen Quellen (Medizin) ausgesetzt

43
Q

Was ist Kernspaltung?

A
  • künstlich angeregter Zerfall

Spezielle Aspekte der Chemie für Umweltingenieure (5 decks)

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