Wenn ein Atomkern instabil ist, kann dieser zerfallen, dabei entsteht Radioaktivität. Es gibt 3 Arten von Radioaktivität bzw. radioaktiver Strahlung, welche wir euch hier erläutern.
Bei einem Alphazerfall wird ein α-Teilchen (Heliumkern ohne Elektronen) aus dem Kern gespalten und mit großer Geschwindigkeit weggeschossen. Es ist die schädlichste Strahlung für den Körper, was vor allem an der positiven Ladung der Heliumkerne liegt. Der Alphazerfall tritt bei instabilen Atomen (Nukliden) auf, dann können nämlich die anziehenden Kernkräfte die Abstoßung zwischen den Protonen nicht ausgleichen. Die Zerfallsgleichung der Alphastrahlung sieht dann so aus:
Beim Alpha-Zerfall wandelt sich das Element in ein anderes um. Wenn ihr wissen möchtet in welches es sich umwandelt, müsst ihr nach dem Element mit einer um 2 kleinerer Protonenzahl Z im Periodensystem suchen, dieses ist dann das neue Element.
Ein Beispiel für das Vorkommen von Alphastrahlung ist der Zerfall von Radium-224 zu Radon-220. Die Zerfallsgleichung sieht dann so aus:
Diese Strahlungsart kann bereits durch ein Papier abgehalten werden. Ist man dieser Art der Strahlung jedoch schutzlos ausgeliefert, kann sie große Schäden verursachen.
Beim Betazerfall wird ein β-Teilchen (ein Elektron) aus dem Kern geschossen. Dieses Elektron ist dabei durch die Spaltung eines Neutrons in ein Proton und ein Elektron entstanden. Aus diesem Grund hat der Kern dann ein Proton mehr. Diese Strahlungsart tritt vor allem bei Atomen (Nukliden) mit hoher Anzahl an Neutronen im Verhältnis zu Protonen auf. Zusätzlich entsteht ein sogenanntes Elektron-Antineutrino, welches eine sehr geringe Masse (nahe 0) und keine elektrische Ladung hat. Die Zerfallsgleichung sieht so aus:
Beim Betazerfall wird das Element, wie beim Alphazerfall, auch umgewandelt. Wenn ihr wissen möchtet, in welches Element es umgewandelt wurde, müsst ihr im Periodensystem nach dem Element mit einem Proton (Z+1) mehr suchen.
Ein Beispiel für Betastrahlung ist der Zerfall von Blei-214 zu Wismut-214. Die Zerfallsgleichung hat dann folgende Form:
Beta-Strahlung kann bereits durch 1mm dickes Aluminium abgehalten werden. Ohne Schutz verursacht diese Strahlungsart zwar geringere Schäden als die Alpha-Strahlung, dennoch größere als die Gamma-Strahlung.
Gammastrahlung (elektromagnetische Strahlung) entsteht, wenn der Kern energetisch angeregt ist. Dies ist zum Beispiel kurz nach einem α- oder β-Zerfall der Fall und tritt daher bei (fast) allen Zerfallsprozessen auf. Nach dem Alpha- oder Betazerfall verbleibt der Kern in einem angeregten Zustand, welcher sich dann durch die Gammastrahlung "abregt". Bei dieser Strahlung ändert sich der Kern nicht! Es bleibt also dasselbe Element.
Wenn der Bariumkern energiereich/angeregt ist (metastabil), kann er ein Gammaquant, also Gammastrahlung, abgeben und danach wieder in einen energetisch stabileren Zustand fallen.
Gamma-Strahlung ist sehr schwer abzuschirmen, da es sehr energiereiche elektromagnetische Strahlung ist. Bei 13 mm Blei wird nur die Hälfte abgeschirmt. Daher macht diese Art der Strahlung besonders große Schwierigkeiten.