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[quote="Ladung"]Es ging da genau genommen um Ionen. So wurde es zumindest in der Texteinplendung genannt und damit präzisiert. Das Video hat den Titel "Atommüll: So gefährlich ist er wirklich | Harald Lesch | Terra X Lesch & Co" bei Zeitindex 14:30 wird's dann gesagt.[/quote]
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Füsik-Gast
Verfasst am: 07. Dez 2024 11:35
Titel: Technetium
Als Zusammenfassung:der Beitrag von Prof. Lesch behandelt die Problematik bei radioaktiven Abfällen bzgl. Technetium.
Es geht um die Mobilität der Tc-Spezies in der Umwelt,da alle Isotope radioaktiv sind und somit ein Strahlungsproblem darstellen.
Im Gegensatz zu den meisten anderen radiaktiven Metallen in solchen "Abfällen" liegt Tc bevorzugt als Anion vor(Oxoanionen wie im Pertechnetat),
daher die negative Ladung.
Die meisten dieser Tc-Verbindungen sind gut wasserlöslich und im Boden zeigen sie große Beweglichkeit.
Je stärker eine Spezies an Boenbestandteile gebunden wird,desto geringer die Belastung von z.B. Trinkwasser und damit geringeres Risiko für die Umwelt.
Ein Weg zur stärkeren Immobilisierung von Tc-Verbindungen ist die Reduktion zu niedervalenten Verbindungen,die deutlich schwerer wasserlöslich sind.
Die Adsorption an Bentonit ist an eine Redoxreaktion gekoppelt .
Auch in der Natur unter anaeroben Bedingungen erfolgt eine solche Reduktion,oft sind bestimmte Bakterien(Sulfatreduzierer etc.) beteiligt.
Insgesamt somit ein Beitrag zur Chemie des Technetiums,weniger der Physik.
Füsik-Gast.
DrStupid
Verfasst am: 05. Dez 2024 16:06
Titel:
Ladung hat Folgendes geschrieben:
Wenn allerdings die Verbindung mit Sauerstoff zu dieser hohen Negativität führt, dann müsste man eine chemische Verbindung finden, die positiv geladen ist und die möglichst stabil ist, also der nicht das Tc geraubt wird.
Es hat keinen Sinn, alles nur auf die Ladung zu reduzieren. Es gibt auch leicht lösliche neutrale oder positiv geladene Metallverbindungen. Ein Anion ist nicht notwendigerweise problematisch und mit einem Kation bist Du nicht unbedingt auf der sicheren Seite.
Ladung hat Folgendes geschrieben:
Aber wenn es so eine Verbindung gäbe, dann könnte man es, so meine Vermutung, wohl lange Zeit sicher lagern. Vorausgesetzt natürlich, man trennt es vorher chemisch vom Rest des Atommülls ab, damit man es in eine solche Verbindung überführen kann.
Selbst wenn das gelingt, wäre das nur ein Tropfen auf den heißen Stein. Tc ist schließlich nur ein winziger Teil des ganzen Atommüll-Dilemmas. Am Ende wird man das Zeug wiederholt trennen und mit Transmutatoren bearbeiten müssen, bis nur noch kurzlebige Isotope übrig bleiben, die man dann wirklich endlagern kann. Damit bekommt man zumindest die Radioaktivität in den Griff. Gegen die Giftigkeit kann man nicht viel ausrichten. Aber in der Hinsicht ist Atommüll bei weitem nicht unser größtes Problem.
Ladung
Verfasst am: 05. Dez 2024 15:28
Titel:
Vielen Dank an alle. Das sind super Antworten.
Ja, ich denke auch, dass er sich auf das recht langlebige Tc99 bezog.
Wenn allerdings die Verbindung mit Sauerstoff zu dieser hohen Negativität führt, dann müsste man eine chemische Verbindung finden, die positiv geladen ist und die möglichst stabil ist, also der nicht das Tc geraubt wird. Ich weiß allerdings nicht ob es so etwas gibt, oder geben kann, mit Chemie kenne ich mich auch nicht aus, vermutlich nicht, denn wenn, dann hätte man so eine Verbindung in den letzten 70 Jahren sicher schon gefunden.
Aber wenn es so eine Verbindung gäbe, dann könnte man es, so meine Vermutung, wohl lange Zeit sicher lagern. Vorausgesetzt natürlich, man trennt es vorher chemisch vom Rest des Atommülls ab, damit man es in eine solche Verbindung überführen kann.
DrStupid
Verfasst am: 05. Dez 2024 13:54
Titel: Re: Woran erkennt man, wie versch. Nuklide meist geladen sin
Aruna hat Folgendes geschrieben:
in der angegebenen Quelle geht es um das Wasserlösliche 99TcO
4
−
Ich versteh das so:
Der Sauerstoff hätte gerne 4x2 Elektronen, das Technetium will aber nur 7 hergeben. Das fehlende für die stabile Konfiguration kommt dann von außen und sorgt für die negative Ladung.
Ja, aber da ist aber nicht das Tc negativ, sondern der Sauerstoff. Tc hat hier die Oxidationszahl +7. Das ist zwar keine Ladung, wie bei einem Ion, aber es bedeutet, dass 7 Elektronen von Tc überwiegend an die Sauerstoffatome gebunden sind und Tc deshalb eine positive Partialladung trägt.
Aruna hat Folgendes geschrieben:
In den Quellen zum Video steht:
Zitat:
In aqueous solutions 99Tc is present as the pertechnetate oxoanion, 99TcO4−, which is highly soluble and mobile in groundwater under oxidizing conditions,
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169131714001422
bzw.
Zitat:
„Der Technetium-Transport in der Umwelt hängt stark von den chemischen Bedingungen wie dem pH-Wert, dem Vorhandensein von Ionen und dem Redoxpotential ab. Das Verbreitungsrisiko würde enorm sinken, wenn Technetium durch Wechselwirkung mit reaktiven Oberflächen wie Mineralien oder Mikroorganismen immobilisiert wird“,
https://pro-physik.de/nachrichten/gefaehrliche-substanz-im-fokus
Das ist allerdings eine völlig andere Aussage. Hier geht es nicht mehr um Ladungen, sondern um löslich oder unlöslich. Wie ich oben schon sagte, hängt das von vielen Faktoren ab. Dabei sind Mikroorganismen übrigens nicht immer von Vorteil. Sie können Metalle auch mobilisieren.
Aruna
Verfasst am: 05. Dez 2024 11:15
Titel: Re: Woran erkennt man, wie versch. Nuklide meist geladen sin
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Du hast Recht. Die 6 Stunden gelten nur für das synthetische 99mTc. Wenn 99Tc so stabil ist, dann stellt sich allerdings die Frage, warum es auf der Erde so gut wie kein natürliches Tc gibt.
Naja 200.000 oder auch 4.000.000 Jahre sind ja in geologischen Maßstäben nicht so lange...
Aruna
Verfasst am: 05. Dez 2024 11:05
Titel: Re: Woran erkennt man, wie versch. Nuklide meist geladen sin
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Zweitens sind seine wichtigsten Oxidationszahlen +4, +5 und +7. Tc kann zwar auch die Oxidationszahl -1 annehmen, aber das heißt dann nicht, dass da ein negativ geladenes Tc-Ion vorliegt.
in der angegebenen Quelle geht es um das Wasserlösliche 99TcO
4
−
Ich versteh das so:
Der Sauerstoff hätte gerne 4x2 Elektronen, das Technetium will aber nur 7 hergeben. Das fehlende für die stabile Konfiguration kommt dann von außen und sorgt für die negative Ladung.
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Drittens kann ich nicht erkennen, warum negativ geladene Ionen grundsätzlich besser wandern sollen, als positiv geladene.
Laut Harald Lesch, weil der (Erd-)Boden üblicherweise selbst negativ geladen ist.
In den Quellen zum Video steht:
Zitat:
In aqueous solutions 99Tc is present as the pertechnetate oxoanion, 99TcO4−, which is highly soluble and mobile in groundwater under oxidizing conditions,
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169131714001422
bzw.
Zitat:
„Der Technetium-Transport in der Umwelt hängt stark von den chemischen Bedingungen wie dem pH-Wert, dem Vorhandensein von Ionen und dem Redoxpotential ab. Das Verbreitungsrisiko würde enorm sinken, wenn Technetium durch Wechselwirkung mit reaktiven Oberflächen wie Mineralien oder Mikroorganismen immobilisiert wird“,
https://pro-physik.de/nachrichten/gefaehrliche-substanz-im-fokus
DrStupid
Verfasst am: 05. Dez 2024 10:50
Titel: Re: Woran erkennt man, wie versch. Nuklide meist geladen sin
Aruna hat Folgendes geschrieben:
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Erstens hat Technetium mit einer Halbwert von nur 6 Stunden nicht genug Zeit, um nennenswerte Strecken durch feste Medien zu wandern.
mein Internetcopilot meint:
Zitat:
Die Halbwertszeit von Technetium-99 beträgt etwa 211.000 Jahre.
Du hast Recht. Die 6 Stunden gelten nur für das synthetische 99mTc. Wenn 99Tc so stabil ist, dann stellt sich allerdings die Frage, warum es auf der Erde so gut wie kein natürliches Tc gibt.
Aruna
Verfasst am: 05. Dez 2024 10:19
Titel: Re: Woran erkennt man, wie versch. Nuklide meist geladen sin
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Erstens hat Technetium mit einer Halbwert von nur 6 Stunden nicht genug Zeit, um nennenswerte Strecken durch feste Medien zu wandern.
mein Internetcopilot meint:
Zitat:
Die Halbwertszeit von Technetium-99 beträgt etwa 211.000 Jahre.
Quelle:
https://www.internetchemie.info/isotop.php?Kern=Tc-99
Edit:
die Halbwertszeiten der Isotope gehen wohl von 100 Nanosekunden bei Tc-85 bis 4,2 Millionen Jahre bei Tc-97 und Tc-98
https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/technetium-isotope.php
nochmal Edit:
DrStupid hat Folgendes geschrieben:
. Da muss man sich schon die komplette Zerfallskette ansehen.
Die 6 Stunden sind wohl die Halbwertszeit für den Zerfall von metastabilem Tc-99m in Tc-99
Dabei wird Gammastrahlung frei, die in der Medizin verwendet wird.
DrStupid
Verfasst am: 05. Dez 2024 10:11
Titel: Re: Woran erkennt man, wie versch. Nuklide meist geladen sin
Ladung hat Folgendes geschrieben:
Ein Fernsehphysiker, den ihr wahrscheinlich alle kennt, behauptet, dass Technetium deswegen durch alles mögliche wandert, weil es meist negativ geladen sei.
Erstens hat Technetium mit einer Halbwert von nur 6 Stunden nicht genug Zeit, um nennenswerte Strecken durch feste Medien zu wandern. Da muss man sich schon die komplette Zerfallskette ansehen.
Zweitens sind seine wichtigsten Oxidationszahlen +4, +5 und +7. Tc kann zwar auch die Oxidationszahl -1 annehmen, aber das heißt dann nicht, dass da ein negativ geladenes Tc-Ion vorliegt.
Drittens kann ich nicht erkennen, warum negativ geladene Ionen grundsätzlich besser wandern sollen, als positiv geladene. Das hängt von viel mehr Faktoren ab, als nur der Ladung. AgI ist beispielsweise ein guter Leiter für die positiven Silberionen, während die negativen Iodid-Ionen sich darin nicht von der Stelle rühren.
Ladung hat Folgendes geschrieben:
Frage:
Gibt's da ne Liste wo man nachschauen kann, welches Nuklid meist wie geladen ist?
Also positiv oder negativ?
Oder kann man das irgendwie an der Zusammensetzung eines Nuklids erkennen?
Möglicherweise gibt es solche Listen, aber viel Sinn hätten es nicht, weil es von der chemischen Umgebung abhängt, welche Ladung oder Oxidationszahl ein Element bevorzugt. Entzündet man beispielsweis Schwefel in Sauerstoff, dann verbrennt er zur Oxidationzahl +4. Mit Aluminium reagiert er dagegen sehr heftig zur Oxidationszahl -2.
Einen groben Hinweis, in welche Richtung es gehen könnte, liefert ein Vergleich der Elektronegativitätswerte der beteiligten Elemente. Sicherheit bringt allerdings nur das Experiment. In der Chemie gibt es keine Regel ohne Ausnahme.
TomS
Verfasst am: 05. Dez 2024 09:01
Titel:
Aruna hat Folgendes geschrieben:
Cs137 und Cs134 sind Isotope des gleichen Elements.
Die unterscheiden sich in der Neutronenzahl aber nicht in der Protonenzahl und damit nicht in der Kernladungszahl.
D.h. die haben im neutralen Zustand auch die gleichen Elektronenzahlen und sollten damit IMO in den chemischen Eigenschaften
ziemlich gleich
sein.
Das ist ein sehr guter Punkt, den man noch quantitativ untermauern kann.
Nehmen wir an, eine Eigenschaft f einer chemischen Verbindung oder eines Prozesses sei abhängig von der Masse eines der beteiligten Atome, also in sehr guter Näherung der des Atomkerns. Die Abhängigkeit sei
Dann gilt für zwei unterschiedliche Isotope i = 0,1 des ansonsten identischen Nuklids
Setzen wir
so folgt mittels Taylor-Entwicklung
Im Falle der beiden Caesium-Isotope wäre näherungsweise x = 3/134.
Beachte: Falls es um Eigenschaften von Molekülen etc. geht, muss in x nicht die Masse des Atoms sondern die des Moleküls verwendet werden; der Effekt ist also nochmal kleiner. Das ist der Grund, warum die Unterscheidung von Isotopen in der Chemie zumeist irrelevant ist.
Aruna
Verfasst am: 05. Dez 2024 07:23
Titel:
Ladung hat Folgendes geschrieben:
Es ging da genau genommen um Ionen. So wurde es zumindest in der Texteinplendung genannt und damit präzisiert.
Das ist wohl eher Chemie.
Ein erster Hinweis, wie viele Elektronen ein Element in Verbindungen abgibt oder aufnimmt, bzw. welche Ionenladungen es annehmen kann, kannst z.B. im jeweiligen Wikipediaeintrag unter "Oxidationszustände" finden.
Bei Technetium findest Du dann "-3 bis +7"
Also zunächst nicht so eindeutig.
Im Text:
Zitat:
Das Technetium-Atom besitzt sieben Valenzelektronen, zwei davon im 5s-Orbital, die restlichen fünf im 4d-Orbital, die maximale Oxidationsstufe beträgt daher +VII. Die ersten drei Ionisierungsenergien von 702, 1472 und 2850 kJ/mol liegen allesamt unter den entsprechenden Werten des leichteren Gruppennachbarn Mangan, was sich qualitativ auf den größeren Abstand der Valenzelektronen zum Kern und ihre dadurch verminderte elektrische Wechselwirkungsenergie zurückführen lässt. Insbesondere ist die Differenz zwischen zweiter und dritter Ionisationsenergie von 1378 kJ/mol bedeutend geringer als die des Mangans von 1739 kJ/mol. Anders als dieses Element, dessen Chemie daher im Wesentlichen die des zweifach positiv geladenen Mn2+-Ions ist, findet man Technetium häufig in anderen Oxidationsstufen.[51] Die wichtigsten sind +IV, +V und +VII, daneben findet man Verbindungen, in denen Technetium die Oxidationszahlen −I, 0, +I, +III oder +VI einnimmt, während der für Mangan so charakteristische +II-Zustand nur selten auftrit
weiter unten:
Zitat:
Technetium bildet im Gegensatz zu Mangan kaum Kationen. Es ähnelt darin, wie auch in seiner geringeren Reaktivität und in der Fähigkeit, kovalente Bindungen einzugehen, seinem anderen Gruppennachbarn Rhenium. Im Gegensatz zu diesem sind die hohen Oxidationszustände allerdings etwas unbeständiger gegenüber Reduktion, dem Übergang in einen niedrigeren Oxidationszustand durch (formale) Aufnahme von Elektronen.
In der Beschreibung zum Videobeitrag sind für Technetium zwei Quellen angegeben, die für Deine Frage interessantere scheint diese zu sein:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169131714001422
Zitat:
99Technetium is one of the largest components of nuclear waste material.
In aqueous solutions 99Tc is present as the pertechnetate oxoanion, 99TcO4−
, which is highly soluble and mobile in groundwater under oxidizing conditions, thus posing a major environmental concern.
----------------------------------------------
Ladung hat Folgendes geschrieben:
Und gibt es hier noch Unterschiede unter den Elementen?
Ist Cs137 bspw. meist anders geladen, als Cs134?
Cs137 und Cs134 sind Isotope des gleichen Elements.
Die unterscheiden sich in der Neutronenzahl aber nicht in der Protonenzahl und damit nicht in der Kernladungszahl.
D.h. die haben im neutralen Zustand auch die gleichen Elektronenzahlen und sollten damit IMO in den chemischen Eigenschaften ziemlich gleich sein.
Für Cäsium findest Du auf Wikipedia die Oxidationszahl +1
Zitat:
Caesium ist das Element mit der niedrigsten Ionisierungsenergie. Für die Abspaltung des äußersten Elektrons weist es die niedrigste Elektronegativität auf. Caesium gibt dieses bei Kontakt mit anderen Elementen sehr leicht ab und bildet einwertige Caesiumsalze. Da durch die Abspaltung dieses einen Elektrons die Edelgaskonfiguration erreicht ist, bildet es keine zwei- oder höherwertigen Ionen.
TomS
Verfasst am: 05. Dez 2024 06:55
Titel:
Ladung hat Folgendes geschrieben:
Es ging da genau genommen um Ionen.
Ja, natürlich.
Vergleichbar NaCl – im Salzkristall, in einer wässrigen Lösung …
Der Begriff des Nuklids suggeriert, die Frage der Ladung und des Wanderns hätte etwas mit Kernphysik zu tun. Das trifft nicht zu, und darauf wollte ich hinweisen.
TomS
Verfasst am: 05. Dez 2024 06:25
Titel:
Ladung hat Folgendes geschrieben:
Es ging da genau genommen um Ionen.
Ja, natürlich.
Vergleichbar NaCl – im Salzkristall, in einer wässrigen Lösung …
Der Begriff des Nuklids suggeriert, die Frage der Ladung und des Wanderns hätte etwas mit Kernphysik zu tun. Das trifft nicht zu, und darauf wollte ich hinweisen.
Ladung
Verfasst am: 05. Dez 2024 06:14
Titel:
Korrektur:
Texteinblendung
Ladung
Verfasst am: 05. Dez 2024 06:13
Titel:
Es ging da genau genommen um Ionen. So wurde es zumindest in der Texteinplendung genannt und damit präzisiert.
Das Video hat den Titel "Atommüll: So gefährlich ist er wirklich | Harald Lesch | Terra X Lesch & Co" bei Zeitindex 14:30 wird's dann gesagt.
TomS
Verfasst am: 04. Dez 2024 23:03
Titel:
Zunächst ist jeder Atomkern immer positiv geladen, ein Atom immer neutral, aber wie sich das innerhalb eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit verhält, ist keine Frage der Kernphysik sondern der Chemie.
Ladung
Verfasst am: 04. Dez 2024 21:41
Titel: Woran erkennt man, wie versch. Nuklide meist geladen sind?
Ein Fernsehphysiker, den ihr wahrscheinlich alle kennt, behauptet, dass Technetium deswegen durch alles mögliche wandert, weil es meist negativ geladen sei.
Andere radioaktiven Nuklide, wandern weniger, da sie meist positiv geladen seien.
Als Aufzählung für die positiv geladenen Nuklide wird hier bspw. Plutonium, Cäsium oder Uran angeführt.
Während Iod-129 hingegen, wie Technetium meist negativ geladen sei.
Und wandern würde es deswegen, weil die Erde auch negativ geladen sei.
Positiv geladene Nuklide würden von der Erde also aufgehalten werden und wären deswegen weniger mobil.
Frage:
Gibt's da ne Liste wo man nachschauen kann, welches Nuklid meist wie geladen ist?
Also positiv oder negativ?
Oder kann man das irgendwie an der Zusammensetzung eines Nuklids erkennen?
Und gibt es hier noch Unterschiede unter den Elementen?
Ist Cs137 bspw. meist anders geladen, als Cs134?