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Radioaktivität – Aspekte und Ursachen 09:57 min

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Transkript Radioaktivität – Aspekte und Ursachen

Hallo. In diesem Video geht es um Aspekte und Ursachen der Radioaktivität. Wahrscheinlich kennst du dieses Gesicht. Und wahrscheinlich kennst du auch eine berühmte Formel dieses Mannes. Doch weißt du auch, was Albert Einsteins Formel bedeutet und was sie mit der Radioaktivität zu tun hat? Die Antworten gibt es in diesem Video. Um den Inhalten in diesem Video folgen zu können, wäre es gut, wenn dir die Atommodelle von Bohr und Rutherford bekannt sind und dir die Symbolschreibweise der Kerne vertraut ist. Denn zu Beginn wollen wir nur kurz den Aufbau der Atome wiederholen. Dies ist eine Voraussetzung für das Verständnis der Radioaktivität. Zum Schluss zeige ich dir, welcher Nutzen und welche Gefahren in diesem Phänomen stecken. Beginnen wir also mit dem Atomaufbau. Das Atommodell von Ernest Rutherford beschreibt einen positiv geladenen Kern und negativ geladene Elektronen in der Hülle. So ein Atom ist dabei schon unglaublich winzig. Aber der Atomkern ist nochmal 4 bis 5 Größenordnungen kleiner. Im Vergleich wäre der Atomkern so groß wie ein Kirschkern, dann wäre die Hülle ungefähr so groß wie die Freiheitsstatue in New York. Der Kern besteht wiederum aus positiv geladenen Protonen und neutralen Neutronen. Dabei war es eine wichtige Erkenntnis aus dem Rutherfordschen Versuch, dass der Atomkern fast die gesamte Masse des Atoms in sich birgt. Protonen und Neutronen sind ungefähr gleich schwer, aber sie sind ca. 2000 mal schwerer als ein Elektron aus der Hülle. Bei der Bezeichnung der Kerne oder auch Nuklide gibt es nun einige Unterschiede. Das Wort Nuklide kommt vom lateinischen Nukleus, was Kern bedeutet und ist ein durch Massenzahl und Kernladungszahl eindeutig charakterisierter Atomkern. Das normale Heliumnuklid besteht aus zwei Protonen und zwei Neutronen. Die Massenzahl ist also vier und die Kernladungszahl zwei. Es gibt aber auch Sonderformen des Heliums. Diese haben zum Beispiel ein Neutron weniger oder mehr. Diese Nuklide mit gleicher Protonenzahl, also gleicher Kernladungszahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl und damit unterschiedlicher Massenzahl nennt man Isotope. Doch sollten sich die positiven Protonen im Kern nicht aufgrund der Coulombkraft gegenseitig abstoßen? Richtig, aber es gibt noch die starke Wechselwirkung oder einfach nur Kernbindungskraft, die zwischen allen Kernbestandteilen wirkt, also auch zwischen Proton und Proton. Diese hat nur eine sehr kurze Reichweite, die kleiner ist als der Durchmesser der meisten Kerne. Sie ist aber wesentlich stärker als die Coulombabstoßung. Sie sorgt dafür, dass der Kern zusammenhält bzw. stabil ist. Doch es gibt auch instabile Kerne, wie zum Beispiel Uran 238. Sie neigen dazu, zu zerfallen. Und genau damit sind wir auch schon bei der Radioaktivität. Das lateinische Wort Radius bedeutet so viel wie Strahl und somit ist die Radioaktivität die Strahlungsaktivität. Sie beschreibt die Eigenschaft instabiler Kerne, sich unter Aussendung von energiereicher Strahlung in andere Kerne umzuwandeln. Ein Uran 238 Kern kann sich zum Beispiel zu einem Thorium 234 Kern umwandeln. Dafür spaltet es zwei Neutronen und zwei Protonen ab. Das Spannende daran ist, dass die Masse der Zerfallsprodukte leichter ist als der ursprüngliche Uran 238 Kern. Diese Erscheinung nennt man den Massendefekt. Und jetzt kommt Albert Einstein ins Spiel. Dieser veröffentlichte 1905 eine Arbeit, in der er die Äquivalenz von Energie und Masse erklärte. Änderung der Energie ist gleich der Änderung der Masse mal Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat. Die Bedeutung dieser Aussage besteht darin, dass aus einer Massenveränderung eine Energieänderung folgt. Die fehlende Masse der Zerfallsprodukte steckt sozusagen in der Energie der Strahlung. Der neue Thorium Kern ist ebenfalls radioaktiv und somit wird eine ganze Zerfallsreihe ausgelöst. Das Ganze geht so lange, bis ein stabiles Nuklid entstanden ist, das nicht weiter zerfällt. Das kann schon mal eine ganze Weile dauern. Manche Zerfälle laufen binnen Millisekunden ab, bei anderen kann es Jahrhunderte dauern. Die Zerfälle erfolgen spontan und können nicht vorherbestimmt werden. Uran 238 und Caesium 137 sind dabei natürliche Radionuklide. Sie sind radioaktiv und kommen in der Natur frei vor. Meist sind diese Kerne sehr groß, was man an der hohen Massenzahl erkennt. Oder es handelt sich wie bei Kohlenstoff 14 um Isotope mit einem Neutronenüberschuss. Solche Kerne sind instabil, da die kurzreichweitige Kernkraft sie nicht mehr zusammenhalten kann und zerfallen spontan. Es ist aber auch möglich, Radionuklide künstlich herzustellen, indem man stabile Nuklide mit Neutronen oder Protonen beschießt. Auf diese Weise konnte man bisher schon ungefähr 2400 neue Nuklide herstellen. Diese künstlichen Radionuklide werden vor allem in der Medizin und der Technik verwendet, so zum Beispiel das Jod 123, das zur Untersuchung der Schilddrüsenfunktion eingesetzt wird. Es zeigt sich also, dass die radioaktive Strahlung von Nutzen sein kann. Sie birgt aber auch immense Gefahren für unsere Welt. Zu den nützlichen Aspekten zählt neben der Schilddrüsenuntersuchung auch die gezielte Bestrahlung von Krebszellen, um diese abzutöten. In der Technik wird die so genannte Durchstrahlungsmethode benutzt, um Werkstoffe auf Einschlüsse zu untersuchen. Die bekannteste Anwendung ist jedoch das Kernkraftwerk zur Gewinnung von Energie. Doch genau diese Kraftwerke stehen immer wieder in der Kritik. Neben der ungelösten Frage, was mit dem Atommüll passieren soll, stellt sich die Frage nach der Sicherheit solcher Anlagen. Leider hat uns die Katastrophe von Fukushima 2011 die Gefahr erneut deutlich gemacht. Überall, wo radioaktive Strahlung austritt, ist das schädlich für alle Lebewesen. Sie kann Zellen zerstören und das Erbgut schädigen. Schlimme Folgen davon sind das Entstehen von Krebs oder sogar Erbkrankheiten. Deshalb ist die Atombombe auch eine der schlimmsten Waffen, die jemals entwickelt wurde, da die betroffenen Gebiete selbst Jahrzehnte nach ihrem Abwurf noch immer radioaktiv verseucht sind. Was haben wir heute also gelernt? Ein Atomkern oder auch Nuklid genannt besteht aus Protonen und Neutronen. Versionen mit mehr oder weniger Neutronen heißen Isotope. Sehr große oder neutronenreiche Kerne zerfallen spontan und wandeln sich in neue Kerne um. Dabei wird über den Massendefekt energiereiche radioaktive Strahlung frei. Es gibt natürliche und künstliche Radionuklide. Wobei vor allem die künstlichen in Medizin und Technik Verwendung finden. Doch die Gefahren von Radioaktivität dürfen nicht unterschätzt werden. Zum Schluss noch eine Anregung. Weißt du eigentlich, welche Einstellung deine Eltern oder Großeltern zum Thema Atomkraft haben? Frag sie doch mal. Vielleicht fragst du sie auch nach der Nuklearkatastrophe von Tschernobyl im Jahr 1986. Das ist vielleicht kein angenehmes Thema, aber ein wichtiges.

6 Kommentare
  1. Default

    Sehr gutes Video! Hat mir echt weiter geholfen

    Von Jijibat999, vor etwa 2 Monaten
  2. Kreidezeichnung 1

    @Karsten Schedemann
    Vielen Dank für die ausführliche Erklärung. Jetzt habe ich es vollständig verstanden! Danke :)

    Von Michelle S., vor mehr als einem Jahr
  3. Karsten

    @Michelle S.
    Radioaktive Strahlung wirkt ionisierend, diese Ionisierung zerstört, gezielt eingesetzt organisches Gewebe, also auch Krebsgewebe.

    "Gezielt" meint hier, über einen kurzen Zeitraum mit höherer Intensität möglichst nur auf den Krebs gerichtet. Hierbei schädigt die Strahlung die Erbsubstanz der Krebszelle, sodass die Zellteilung zum Erliegen kommt und die Zellen absterben. So werden im optimalen Falle Tumore kleiner oder verschwinden sogar ganz.

    Die Entstehung von Krebs ist da eher ein langsamerer Prozess. Der aber definitiv durch radioaktive Strahlung begünstigt wird. Hier kommt es auf die Dosis an die der Körper aufnimmt.

    Geringe Dosen, wie durch die natürliche Hintergrundstrahlung sind verhältnismäßig harmlos. Hinweise mehren sich, dass niedrige Dosen Schutzreaktionen im Körper auslösen, die Schäden an der DNA verhindern, reparieren oder gar beseitigen können.
    Höhere Dosen können aber die Gene zerstören und auch Krebs entstehen lassen. Hierbei werden durch die radioaktive Strahlung Mutationen, also Änderungen im genetischen Code hervorgerufen, die eben zu einer Schädigung des Erbmaterials (DNA) führen.

    Von Karsten Schedemann, vor mehr als einem Jahr
  4. Kreidezeichnung 1

    Was ist der Zusammenhang zwischen "Nutzen: geziehlte Strahlung von Krebszellen" und "Gefahren: Krebs kann entstehen"? Können diese radioaktiven Strahlen Krebs schaffen und gleichzeitig Krebs hemmen?

    Von Michelle S., vor mehr als einem Jahr
  5. Default

    wow dieses Video ist richtig gut!!!!! Unsere Lehrerin hat nicht mal ein Viertel dieser ganzen Sachen gesagt! Jetzt verstehe ich das Thema schon DEUTLICH besser! Danke:)

    Von Naomi Maya, vor etwa 2 Jahren
  1. Default

    Von Elisa Schubert, vor mehr als 4 Jahren
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