Arten radioaktiver Strahlung

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.

Alphastrahlung (α - Zerfall)

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: 

Gleichung für den Alphazerfall eines Elements
  • Z = Protonenzahl
  • A = Massenzahl (Anzahl von Protonen und Neutronen)
  • X = Element vor dem Zerfall 
  • Y = Element nach dem Zerfall
  • He = Helium
Beispiel für Alpha-Strahlung

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. 

Beispiel für Alphastrahlung

Ein Beispiel für das Vorkommen von Alphastrahlung ist der Zerfall von Radium-224 zu Radon-220. Die Zerfallsgleichung sieht dann so aus:

Zerfallsgleichung von Radium zu Radon als Beispiel für Alpha-Strahlung
Zerfallsgleichung von Radium

Abschirmung von Alphastrahlung

Diese Strahlungsart kann bereits durch ein Papier abgehalten werden. Ist man dieser Art der Strahlung jedoch schutzlos ausgeliefert, kann sie große Schäden verursachen.

Betastrahlung (β - Zerfall)

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:

Gleichung für den Betazerfall eines Atoms
  • Z = Protonenzahl
  • A = Massenzahl (Anzahl von Protonen und Neutronen)
  • X = Element vor dem Zerfall 
  • Y = Element nach dem Zerfall
  • e = Elektron
  • v = Elektron-Antineutrino
Veranschaulichung des Betazerfalls eines Atoms

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. 

Beispiel für Betastrahlung

Ein Beispiel für Betastrahlung ist der Zerfall von Blei-214 zu Wismut-214. Die Zerfallsgleichung hat dann folgende Form:

Beispiel für einen Beta-Zerfall.
Zerfallsgleichung von Blei-214 zu Wismut-214

Abschirmung von Betastrahlung

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 (γ - 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.

Gleichung für die Gammastrahlung eines Atoms
  • Z = Protonenzahl
  • A = Massenzahl (Anzahl von Protonen und Neutronen)
  • X* = Element vor dem Zerfall (energetisch angeregt, daher das Sternchen)
  • X = Element nach dem Zerfall (dasselbe Element)
  • γ = Gammastrahlung
Veranschaulichung der Gammastrahlung eines Elements

Beispiel für Gammastrahlung

Wenn der Bariumkern energiereich/angeregt ist (metastabil), kann er ein Gammaquant, also Gammastrahlung, abgeben und danach wieder in einen energetisch stabileren Zustand fallen.

Beispiel der Gleichung von Gamma-Strahlung bei einem Bariumkern
Gleichung der Gammastrahlung eines Bariumkerns

Abschirmung von Gammastrahlung

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.

Passende Themen