Radioaktiver Zerfall: Neues Element entsteht?

Cer · Gast

Hallo,

ich unterrichte an einer Realschule in BW Physik fachfremd. Das heißt ich habe es nicht studiert. Meine eigentlichen Fächer sind Chemie und Biologie.

Aktuell behandeln wir das Thema Radioaktivität und ich bereite mich gerade auf die nächsten Stunden vor. Dabei habe ich beim Radioaktiven Zerfall ein kleines Problem. Wobei mein chemisches Verständnis vermutlich dazu führt...

Nehmen wir beispielsweise den Alpha-Zerfall von U-238:

U-238 sendet Alpha Strahlen aus. Dabei handelt es sich um einen Helium-Ion (2 Protonen, 2 Neutronen = He2+). Der U-238 Kern wandelt sich folglich in einen Th-234 Kern um. Soweit so gut, damit habe ich kein Problem.
Allerdings kam bei mir jetzt die Frage auf, welche Ladung hat das gesamte Th-Atom. Darüber schreibt nie ein Physikbuch oder steht irgendetwas auf einer Physikseite...

Meine Überlegung:
U-238 hat 92 Protonen, 146 Neutronen und 92 Elektronen. Wenn es zum Alpha-Zerfall kommt verliert es 2 Protonen und 2 Neutronen. Es bleiben also 90 Protonen, 144 Neutronen und 92 Elektronen übrig. Damit habe ich einen Thorium-Kern Th-234, aus chemischer Sicht handelt es sich dabei aber um ein Th2- Ion.
Nun kommt es zum Beta-Zerfall (Neutron wandelt sich in ein Proton und Elektron, welches den Kern verlässt). Im Physikbuch steht es entsteht ein Pa-234-Kern mit 91 Protonen (ist auch logisch), aus chemischer Sicht müsste es ein Pa- Ion sein (91 Protonen, 143 Neutronen und 92 Elektronen, da man von einem Th2- Ion ausgegangen ist).
Ich hoffe ihr könnt meinem gedankengang bis hierhin folgen. Wenn ich ihn fortsetze, erhalte ich weiter:
U-234 (elektrisch neutral, da 92 Protonen, 92 Elektronen)
Th-230 (zweifach negatives Ion, wegen 90 p und 92 e)
Ra-226 (Vierfach negatives Ion, wegen 88 p und 92 e)
Rn-222 (sechsfach negatives Ion, wegen 86 p und 92 e)...

Irgendwie bereitet mir diese Vorstellung Schwierigkeiten. Sitze ich einem Fehler auf?
Ich habe sehr aufgeweckte Kinder und möglicherweise wird eines danach fragen. In solch einem Fall will ich zumindest eine halbwegs vernünftige Antwort geben können.

Vielen Dank für Mühe und Hilfe im Voraus,

Cer

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8576

Im wesentlichen fliegt das alpha-Teilchen ionisiert weg und fängt sich dann irgendwo in der Umgebung Elektronen von anderen Atomen ein, die wiederum von benachbarten Atomen Elektronen kriegen können, solange bis die ursprünglichen zwei "Extra-Elektronen" vom Thoriumion sich ausgleichen.

Praktisch geschieht dieser Prozess so gut wie instantan, da Elektronen sehr leicht und im Atom wenig lokalisiert sind (das gilt besonders wenn man sich keine Gase, sondern z.B. Festkörper anschaut). Es macht da mehr Sinn, sich die Elektronen also diffuse Woke vorzustellen in der die Kerne sich bewegen, als als lokalisierte Punktteilchen (der Atomkern ist ~10000 mal kleiner als das gesamte Atom, dessen Größe also von der Elektronwolke bestimmt ist).

PS: Wir beantworten gerne Fragen hier, also ruhig weiter welche stellen, aber ein kleiner Tipp, falls Du beim fachfremden unterrichten mal wieder auf sowas stößt: Einfach mal die Frage komplett auf Englisch in Google eingeben in diesem Fall: "what happens to the electrons in nuclear decay". Du wirst überrascht sein wie oft Du gute Antworten kriegst smile

Cer · Gast

Tausend dank für die schnelle Antwort. Denke damit ich ist mein Problem gelöst... Thumbs up!

Das mit der englischen Frage werde ich mir merken.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583