BM 15-17A, Chemie
Radioaktivität, Kernspaltungen und -fusionen, Bohr'sches Atomodel
Radioaktivität, Kernspaltungen und -fusionen, Bohr'sches Atomodel
Bei Ausgrabungen einer steinzeitlichen Siedlung wurden verkohlte Stoffreste gefunden. Es ist für die Archäologen von Interesse das ungefähre Alter des Materials zu kennen.
Wie funktioniert die Altersbestimmung mit der 14C-Methode?
Durch die kosmische Strahlung gelangen Neutronen in die oberen Schichten der Erdathmosphäre. Diese Neutronen treffen auf einen Stickstoffatomkern, wodurch die Bildung des 14C-Atoms ausgelöst wird.
Das radioaktive 14C-Atom reagiert mit dem Sauerstoff (O2) zu radioaktivem Kohlendioxid (14CO2).
Durch Photosynthese gelangt der Kohlenstoffdioxid in die Biosphäre und über die Nahrungskette in jedes Lebewesen.
Mit dem Tod scheidet jedes Lebewesen aus dem CO2-Kreislauf aus. Das radioaktive 14C zerfällt mit einem Beta-Minus-Zerfall und einer Halbwärtszeit von 5730 a.
14/6 C ---> 14/7 N + 0/-1 e
Dieser Zerfall liefert wieder ein 14/7 N (Kreislauf). Durch die Messung der aktuellen 14/6 C - Konzentration in einer Probe, kann die Zeitspanne (das Alter) des Ausscheidens aus dem CO2-Kreislauf bestimmt werden. Altersbestimmungen bis zu 50'000 a möglich.
Bei Ausgrabungen einer steinzeitlichen Siedlung wurden verkohlte Stoffreste gefunden. Es ist für die Archäologen von Interesse das ungefähre Alter des Materials zu kennen.
Man findet in einer Probe noch 40% der ursprünglichen Radioaktivität (Halbwärtszeit 14C = 5700 a). Schätzen sie das ungefähre Alter ab?
radioaktive Zerfallsskurve: 50% der ursprünglichen Radioaktivität = 5700 a; 25% = 11400 a.
Schätzung: 40% ca. 8000 a.
Sie bekommen eine Zerfalsskurve einer radioaktiven Verbindung. Welche Stoffkonstante können sie aus der Kurve ablesen?
Die Halbwärtszeit (t 1/2) ist die Zeitspanne bei der noch 50% der ursprünglichen Radioaktivität vorhanden ist. Sie ist eine physikalische Eigenschaft des jeweiligen Nuklids.
Beschreiben sie in wenigen Sätzen, was man unter einer Kernfusion versteht.
Kernfusion = Verschmelzen von leichten Atomkernen bei hohen Temperaturen.
Wieso wird bei einer Kernfusion eine grosse Energie frei?
Bei diesem Vorgang wird Masse in Energie umgewandelt (E=mc2). Die Sonne hat dadurch pro Sekunde einen Masseverlust von 4.2 Mio. Tonnen.
Welche energieliefernden Vorgänge laufen auf der Sonne ab?
Welche Bedeutung haben sie für das Leben auf der Erde?
Die Kernfusion von Deuterium und Tritium zu einem Helium-Atom.
2/1 H + 3/1 H ---> 4/2 He + 1/0 n + Energie
Energiequelle für das Leben auf der Erde.
Beschreiben Sie in wenigen Sätzen, was man unter einer Kernspaltung versteht.
Kernspaltung: Spaltung eines 235U durch Neutronenbeschuss. Dabei wird das 235U (= spaltbares Uran) in zwei leichtere Atomkerne gespalten und gleichzeitig werden 2 - 3 Neutronen freigesetzt. Die führt zu einer kontrollierten Kettenreaktion.
Welches Material braucht man für eine kontrollierte Kernspaltung in einem Kernkraftwerk?
Kernkraftwerke benötigen 235U angereichert auf 3-5%
Wieso wird bei einer Kernspaltung eine grosse Energie frei?
Die Atome haben eine grosse Bindungsenergie, die sie zusammenhält. Gleichzeitig wird Masse in Energie umgewandelt (E=mc2)
Das künstlich, durch Neutronenbeschuss von 235U, hergestellte Uranisotop 236U zerfällt auf unterschiedliche Weise.
Vervollständigen sie die Gleichungen durch Angabe aller Massen- und Kernladungszahlen:
236/...U ---> .../36 Kr + 142/... Ba + 2 .../...n
236/...U ---> 90/... Sr + .../54 Xe + 3 .../...n
236/92U ---> 92/36Kr + 142/56Ba + 2 1/0n
236/92U ---> 90/38Sr + 143/54Xe + 3 1/0n
Das künstlich, durch Neutronenbeschuss von 235U, hergestellte Uranisotop 236U zerfällt auf unterschiedliche Weise.
Handelt es sich bei 236U um ein waffenfähiges Uran?
Wird 235U mit Neutronen beschossen, entsteht kurzzeitig 236U.
Dieser Kern spaltet nach verschiedenen Gelichungen.
Grundsätzliche entstehen bei einer Kernspaltung 2 neue Kerne, 2 oder 3 Neutronen und Energie (exothermer Vorgang). Es gilt das Gesetz der Massenerhaltung.
Zerfällt unter Freisetzung durch Neutronen (Kettenreaktion).
Erklären Sie, wie aus einem 238-Uran-Kern durch Neutronenbeschuss Plutonium (Element 94) entstehen kann?
Der 238U-Kern nimmt bei Neutronenbeschuss ein Neutron auf. Dadurch entsteht 239U. Dieses unstabile Uranisotop zerfällt in einem zweimaligen Beta-Minus-Zerfall, wobei über Neptunium (Np), Plutonium (Pu) entsteht. Dieser Brutprozess führt zur Bildung von Plutonium. 239Pu hat eine Halbwärtszeit T1/2 von 24'110 a.
Wiso ist Plutinium ein so gefährlicher Stoff?
extrem giftig
radioaktiv
extrem lange Halbwärtszeit (24'110 a)
Geben sie eine Beschreibung der Grundaussagen des Bohr'schen Atomodells (3 Aussagen)
Es existieren im Atom stabile Bahnen, auf denen sich Elektronen bewegen, ohne Energie abzugeben.
Jeder erlaubten Elektronenbahnen entspricht eine bestimmte Energie E der Elektronen. Wechselt ein Elektron die Bahn, so ist die Energie des absorbierten bzw. emittierten Lichts (Photons) gleich der Energieeffizienz der Bahnen.
Die maximale Aufnahmefähigkeit einer Schale an Elektornen kann mit der Formel 2n^2 berechnet werden, wobei n die Schale ist.
Auf dem Blatt 15 sinden Sie die Elektronenverteilung einiger Elemente nach dem Bohr'schen Atommodel. Verdeutlichen Sie sich die Abbildungen mit Hilfe des Periodensystems.
--
Skizzieren Sie nach dem Bohr'schen Atommodel die Elektronenanordnung von Natrium, Kohlenstoff und Fluor.
Na: K-Schale 2 / L-Schale 8 / M-Schale 1
C: K-Schale 2 / L-Schale 4
F: K-Schale 2 / L-Schale 7
Wieso werden nach dem Element 18 (Argon) Elektronen auf die 4. Schale gefüllt, obwohl die 3. Schale noch nicht voll besetzt ist?
Oktettregel: 8 Elektronen auf der äussersten Schale --> Beginn einer neuen Schale
energisch: Niveua 4s liegt tiefer als 3d
Beschreiben Sie mit der Angabe der Nenbenenergiezustände (Unterschalen) die vollständige Elektronenkonfiguration von:
20Ca --- 15P --- 36Kr
20Ca: 1s2 - 2s2 - 2p6 - 3s2 - 3p6 - 4s2
15P: 1s2 - 2s2 - 2p6 - 3s2 - 3p3
36Kr: 1s2 - 2s2 - 2p6 - 3s2 - 3p6 - 4s2 - 3d10 - 4p6
Welches Element ist durch die Elektronenkonfiguration
1s2 - 2s2 - 2p6 - 3s2 - 3p6 - 4s2 - 3d2 festgelegt?
Element Ti (Titan)
Was versteht man unter d-Elementen?
Nebengruppenelemente; unterniveaus werden aufgefüllt
Wiso stehen in einem d-Elementblock 10 Elemente?
d-Unterniveaus haben eine Kapazität von 10 Elektronen.
Was haben alle d-Elemente gemeinsam?
- sind alles Metalle
- in der Regel 2 Valenzelektronen (ns2)
Ein Element das in der Medizin zur Desinfektion verwendet wird, befindet sich bei den 5p Elementen?
I (Iod)
Ein Element das zur herstellung von Münzen verwendet wird, befindet sich bei den 4d Elementen. Welches Element ist gemeint?
Ag (Silber)
Was besagt die Oktettregel beim Aufbau des Periodensystems?
Oktettregel: 8 Elektronen auf der äusstersten Schale --> Beginn einer neuen Schale.
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Flashcards
Bei Ausgrabungen einer steinzeitlichen Siedlung wurden verkohlte Stoffreste gefunden. Es ist für die Archäologen von Interesse das ungefähre Alter des Materials zu kennen.
Wie funktioniert die Altersbestimmung mit der 14C-Methode?
Durch die kosmische Strahlung gelangen Neutronen in die oberen Schichten der Erdathmosphäre. Diese Neutronen treffen auf einen Stickstoffatomkern, wodurch die Bildung des 14C-Atoms ausgelöst wird.
Das radioaktive 14C-Atom reagiert mit dem Sauerstoff (O2) zu radioaktivem Kohlendioxid (14CO2).
Durch Photosynthese gelangt der Kohlenstoffdioxid in die Biosphäre und über die Nahrungskette in jedes Lebewesen.
Mit dem Tod scheidet jedes Lebewesen aus dem CO2-Kreislauf aus. Das radioaktive 14C zerfällt mit einem Beta-Minus-Zerfall und einer Halbwärtszeit von 5730 a.
14/6 C ---> 14/7 N + 0/-1 e
Dieser Zerfall liefert wieder ein 14/7 N (Kreislauf). Durch die Messung der aktuellen 14/6 C - Konzentration in einer Probe, kann die Zeitspanne (das Alter) des Ausscheidens aus dem CO2-Kreislauf bestimmt werden. Altersbestimmungen bis zu 50'000 a möglich.
Bei Ausgrabungen einer steinzeitlichen Siedlung wurden verkohlte Stoffreste gefunden. Es ist für die Archäologen von Interesse das ungefähre Alter des Materials zu kennen.
Man findet in einer Probe noch 40% der ursprünglichen Radioaktivität (Halbwärtszeit 14C = 5700 a). Schätzen sie das ungefähre Alter ab?
radioaktive Zerfallsskurve: 50% der ursprünglichen Radioaktivität = 5700 a; 25% = 11400 a.
Schätzung: 40% ca. 8000 a.
Sie bekommen eine Zerfalsskurve einer radioaktiven Verbindung. Welche Stoffkonstante können sie aus der Kurve ablesen?
Die Halbwärtszeit (t 1/2) ist die Zeitspanne bei der noch 50% der ursprünglichen Radioaktivität vorhanden ist. Sie ist eine physikalische Eigenschaft des jeweiligen Nuklids.
Beschreiben sie in wenigen Sätzen, was man unter einer Kernfusion versteht.
Kernfusion = Verschmelzen von leichten Atomkernen bei hohen Temperaturen.
Wieso wird bei einer Kernfusion eine grosse Energie frei?
Bei diesem Vorgang wird Masse in Energie umgewandelt (E=mc2). Die Sonne hat dadurch pro Sekunde einen Masseverlust von 4.2 Mio. Tonnen.
Welche energieliefernden Vorgänge laufen auf der Sonne ab?
Welche Bedeutung haben sie für das Leben auf der Erde?
Die Kernfusion von Deuterium und Tritium zu einem Helium-Atom.
2/1 H + 3/1 H ---> 4/2 He + 1/0 n + Energie
Energiequelle für das Leben auf der Erde.
Beschreiben Sie in wenigen Sätzen, was man unter einer Kernspaltung versteht.
Kernspaltung: Spaltung eines 235U durch Neutronenbeschuss. Dabei wird das 235U (= spaltbares Uran) in zwei leichtere Atomkerne gespalten und gleichzeitig werden 2 - 3 Neutronen freigesetzt. Die führt zu einer kontrollierten Kettenreaktion.
Welches Material braucht man für eine kontrollierte Kernspaltung in einem Kernkraftwerk?
Kernkraftwerke benötigen 235U angereichert auf 3-5%
Wieso wird bei einer Kernspaltung eine grosse Energie frei?
Die Atome haben eine grosse Bindungsenergie, die sie zusammenhält. Gleichzeitig wird Masse in Energie umgewandelt (E=mc2)
Das künstlich, durch Neutronenbeschuss von 235U, hergestellte Uranisotop 236U zerfällt auf unterschiedliche Weise.
Vervollständigen sie die Gleichungen durch Angabe aller Massen- und Kernladungszahlen:
236/...U ---> .../36 Kr + 142/... Ba + 2 .../...n
236/...U ---> 90/... Sr + .../54 Xe + 3 .../...n
236/92U ---> 92/36Kr + 142/56Ba + 2 1/0n
236/92U ---> 90/38Sr + 143/54Xe + 3 1/0n
Das künstlich, durch Neutronenbeschuss von 235U, hergestellte Uranisotop 236U zerfällt auf unterschiedliche Weise.
Handelt es sich bei 236U um ein waffenfähiges Uran?
Wird 235U mit Neutronen beschossen, entsteht kurzzeitig 236U.
Dieser Kern spaltet nach verschiedenen Gelichungen.
Grundsätzliche entstehen bei einer Kernspaltung 2 neue Kerne, 2 oder 3 Neutronen und Energie (exothermer Vorgang). Es gilt das Gesetz der Massenerhaltung.
Zerfällt unter Freisetzung durch Neutronen (Kettenreaktion).
Erklären Sie, wie aus einem 238-Uran-Kern durch Neutronenbeschuss Plutonium (Element 94) entstehen kann?
Der 238U-Kern nimmt bei Neutronenbeschuss ein Neutron auf. Dadurch entsteht 239U. Dieses unstabile Uranisotop zerfällt in einem zweimaligen Beta-Minus-Zerfall, wobei über Neptunium (Np), Plutonium (Pu) entsteht. Dieser Brutprozess führt zur Bildung von Plutonium. 239Pu hat eine Halbwärtszeit T1/2 von 24'110 a.
Wiso ist Plutinium ein so gefährlicher Stoff?
extrem giftig
radioaktiv
extrem lange Halbwärtszeit (24'110 a)
Geben sie eine Beschreibung der Grundaussagen des Bohr'schen Atomodells (3 Aussagen)
Es existieren im Atom stabile Bahnen, auf denen sich Elektronen bewegen, ohne Energie abzugeben.
Jeder erlaubten Elektronenbahnen entspricht eine bestimmte Energie E der Elektronen. Wechselt ein Elektron die Bahn, so ist die Energie des absorbierten bzw. emittierten Lichts (Photons) gleich der Energieeffizienz der Bahnen.
Die maximale Aufnahmefähigkeit einer Schale an Elektornen kann mit der Formel 2n^2 berechnet werden, wobei n die Schale ist.
Auf dem Blatt 15 sinden Sie die Elektronenverteilung einiger Elemente nach dem Bohr'schen Atommodel. Verdeutlichen Sie sich die Abbildungen mit Hilfe des Periodensystems.
--
Skizzieren Sie nach dem Bohr'schen Atommodel die Elektronenanordnung von Natrium, Kohlenstoff und Fluor.
Na: K-Schale 2 / L-Schale 8 / M-Schale 1
C: K-Schale 2 / L-Schale 4
F: K-Schale 2 / L-Schale 7
Wieso werden nach dem Element 18 (Argon) Elektronen auf die 4. Schale gefüllt, obwohl die 3. Schale noch nicht voll besetzt ist?
Oktettregel: 8 Elektronen auf der äussersten Schale --> Beginn einer neuen Schale
energisch: Niveua 4s liegt tiefer als 3d
Beschreiben Sie mit der Angabe der Nenbenenergiezustände (Unterschalen) die vollständige Elektronenkonfiguration von:
20Ca --- 15P --- 36Kr
20Ca: 1s2 - 2s2 - 2p6 - 3s2 - 3p6 - 4s2
15P: 1s2 - 2s2 - 2p6 - 3s2 - 3p3
36Kr: 1s2 - 2s2 - 2p6 - 3s2 - 3p6 - 4s2 - 3d10 - 4p6
Welches Element ist durch die Elektronenkonfiguration
1s2 - 2s2 - 2p6 - 3s2 - 3p6 - 4s2 - 3d2 festgelegt?
Element Ti (Titan)
Was versteht man unter d-Elementen?
Nebengruppenelemente; unterniveaus werden aufgefüllt
Wiso stehen in einem d-Elementblock 10 Elemente?
d-Unterniveaus haben eine Kapazität von 10 Elektronen.
Was haben alle d-Elemente gemeinsam?
- sind alles Metalle
- in der Regel 2 Valenzelektronen (ns2)
Ein Element das in der Medizin zur Desinfektion verwendet wird, befindet sich bei den 5p Elementen?
I (Iod)
Ein Element das zur herstellung von Münzen verwendet wird, befindet sich bei den 4d Elementen. Welches Element ist gemeint?
Ag (Silber)
Was besagt die Oktettregel beim Aufbau des Periodensystems?
Oktettregel: 8 Elektronen auf der äusstersten Schale --> Beginn einer neuen Schale.
