A4 – Materie

4.0

Bei Untersuchungen des Meeresbodens fanden Forscherteams das Eisenisotop Eisen-60 (Fe-60). Fe-60 kommt nicht natürlich auf der Erde vor und muss daher aus dem Weltall, vermutlich von einer Supernova, stammen.

4.1

Fe-60 entsteht durch $Formula: \beta$ $Formula: \beta$ -Zerfall eines Ausgangsnuklids.

Formuliere hierfür die vollständige Kernzerfallsgleichung.

4.2

Mithilfe einer Probe soll die Halbwertszeit von Fe-60 bestimmt werden. Dabei kann die Messung durch äußere Strahlungsquellen verfälscht werden.

Nenne drei Beispiele solcher Strahlungsquellen.

4.3

Bei der Untersuchung der Probe wurde festgestellt, dass die ältesten Fe-60-Atome auf der Erde $Formula: 8,0\;Millionen\;Jahre$ $Formula: 8,0\;Millionen\;Jahre$ alt sind. Von diesen Fe-60-Atomen sind bisher $Formula: 88\;Prozent$ $Formula: 88\;Prozent$ zerfallen.

Berechne die Halbwertszeit von Fe-60.

4.4

Ein weiteres Eisenisotop ist Eisen-70 (Fe-70). Dieses kommt ebenfalls nicht natürlich auf der Erde vor, kann aber künstlich erzeugt werden.

Entscheide durch Ankreuzen, ob die folgenden Aussagen jeweils wahr (w) oder falsch (f) sind.

Fe-70 hat eine größere Kernladungszahl als Fe-60.

Fe-70 hat eine größere Massenzahl als Fe-60.

Fe-70 besitzt im Kern mehr Neutronen als Fe-60.

Fe-70 besitzt mehr Elektronen als Fe-60.



4.5

Das Isotop Fe-70 zerfällt in mehreren Schritten zu Germanium-70 (Ge-70).

Ermittle die Anzahl der dabei auftretenden $Formula: \alpha$ $Formula: \alpha$ - und $Formula: \beta$ $Formula: \beta$ -Zerfälle.

4.6

Begründe, dass das Isotop Nickel-64 (Ni-64) nicht in der Zerfallsreihe aus Aufgabe 4.5 vorkommen kann.

4.7

Der Festkörper Eisen ist ein sehr guter Wärmeleiter.

Beschreibe die Wärmeleitung in einem Festkörper im Teilchenmodell.

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4.1

$Formula: {}^{60}_{25}\text{Mn} \to {}^{60}_{26}\text{Fe} + {}^{\;\;0}_{-1}\text{e} + \text{Energie} \, (+\gamma)$ $Formula: {}^{60}_{25}\text{Mn} \to {}^{60}_{26}\text{Fe} + {}^{\;\;0}_{-1}\text{e} + \text{Energie} \, (+\gamma)$

4.2

Kosmische Strahlung
Terrestrische Strahlung aus …
- bodennaher Luft
- radioaktivem Gestein
Zivilisatorisch bedingte Strahlung aus …
- medizinischen Abfällen
- Kernwaffentests

4.3

$Formula: T = \frac{t}{\log_{0,5} \left( \frac{N(t)}{N_0} \right)}$ $Formula: T = \frac{t}{\log_{0,5} \left( \frac{N(t)}{N_0} \right)}$

$Formula: T = \frac{8,0 \cdot 10^6 \, \text{a}}{\log_{0,5} 0,12}$ $Formula: T = \frac{8,0 \cdot 10^6 \, \text{a}}{\log_{0,5} 0,12}$

$Formula: T = 2,6 \cdot 10^6 \, \text{a}$ $Formula: T = 2,6 \cdot 10^6 \, \text{a}$

4.4