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©2005, by René Rausch

NATÜRLICHE ELEMENTE: Das Nuklid Blei-208 ist der schwerste stabile Kern. Somit sollte die Reihe natürlich vorkommender Elemente eigentlich beim Blei abreißen. In der Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems, welches sich ja aus Materie zusammen setzen muß, welche irgendwann vorher aus einer Supernova-Explosion (Näheres siehe Infotafel Kernfusion) heraus entstand, gab es nun auch "Atomsorten" mit bis zu 100 Protonen in ihren Kernen. Fast alle Kerne mit mehr als 82 Protonen im Kern sind jedoch so instabil, daß sie binnen kurzer Zeit zerfallen. Jedoch gibt es - wie bei jeder Regel - auch Ausnahmen: Während Kerne mit Protonenzahlen zwischen 84 und 89 relativ instabil sind und schnell zerfallen, existieren jedoch Kerne von 90 (Thorium), 92 (Uran), 93 (Neptunium), 94 (Plutonium) oder 96 (Curium) Protonen, die eine jahrmillionen- oder gar milliardenlange Halbwertzeit haben. Es handelt sich dabei um die Nuklide Thorium-232 (HWZ: 14 Milliarden Jahre), Uran-235 (700 Millionen Jahre), Uran-238 (4,5 Milliarden Jahren), Neptunium-237 (2 Millionen Jahre), Plutonium-244 (80 Millionen Jahre) und Curium-247 (15 Millionen Jahre). Das Alter der Erde beträgt 4,6 Milliarden Jahre. Geht man davon aus, daß die Sonne sich in 5 Milliarden Jahren zu einem Roten Riesen aufblähen, und die inneren Planeten verschlingen wird, ist die Lebenserwartung unseres Sonnensystems und damit unserer Erde mit etwa 10 Milliarden Jahren anzusetzen. Somit haben also von den oben genannten Nukliden diejenigen überleben können, die eine Halbwertzeit von mindestens einem Zehntel dieser Zeitspanne (also 500 Millionen Jahre) aufweisen. Plutonium, Neptunium und Curium sind also mittlerweile ausgestorben. Von den drei verbleibenden Nukliden Uran-238, Uran-235 und Thorium-232 entstehen durch deren radioaktiven Zerfall nun noch immer Elemente, die Ordnungszahlen zwischen 82 und 92 besitzen. Sie werden aus diesen drei Nukliden ständig nachgebildet und stehen mit diesen in einem Gleichgewicht (das so genannte "Säkular-Gleichgewicht" oder "radioaktive Gleichgewicht"). VERSCHIEBUNGSSATZ: Es gibt eine grundlegende Gesetzmäßigkeit bezüglich dem radioaktiven Zerfall von instabilen Atomkernen: Wandelt sich ein Kern durch Beta-Zerfall oder Elektronen-Einfang um, so bleibt seine Massenzahl gleich, erleidet es einen Alpha-Zerfall, so nimmt die Massenzahl des Tochter-Nuklids gegenüber dem Mutter-Nuklid um vier Einheiten ab. Daraus folgt, daß sich von einem bestimmten Mutternuklid nur Tochternuklide ableiten können, die sich von jenem um vier oder keine Massen-Einheiten unterscheiden. (Der Radioaktive Zerfall ist in der Infotafel "Radioaktivität" genau erklärt.) Es muß also prinzipiell vier mögliche Zerfallsreihen geben: 1. Das THORIUM-232 hat eine Massenzahl, die durch 4 teilbar ist (4n). Von ihm leiten sich nun Nuklide ab, deren Massenzahl ebenfalls durch vier teilbar ist. Das stabile Endglied der Reihe ist das Blei-208. 2. Das NEPTUNIUM-237 hat eine Massenzahl, bei welcher ein Rest von 1 verbleibt, teilt man sie durch vier (237 : 4 = 59 Rest 1). Als es in der Frühgeschichte unseres Sonnensystems noch Neptunium-237 gab, leitete sich von ihm eine Zerfallsreihe ab, die Nuklide besaß, deren Massenzahlen 4n+1 schwer waren. Das letzte "überlebende" Nuklid dieser Zerfallsreihe ist das Wismut-209, welches mit einer immens hohen Halbwertzeit (über 10^19 Jahre) weiter zum stabilen Endglied Thallium-205 zerfällt. Es muß früher sehr viel Neptunium gegeben haben, da Wismut überdurchschnittlich häufig vorkommt, nimmt man seine Masse von 209 als Maßstab. 3. VOM URAN-238 ausgehend, leiten sich Nuklide ab, deren Massenzahl sich mit einem Rest von 2 durch vier teilen lassen. Sie zerfallen im Endeffekt zum Blei-206. Zu den Nukliden dieser Zerfallsreihe gehören unter anderem das Radium-226, Radon-222 und Polonium-210. Daher nennt man diese Zerfallsreihe auch "Uran-Radium-Reihe". 4. URAN-235 hat Tochternuklide mit Massenzahlen von 4n+3. Sie zerfallen zu Blei-207. Da Uran-235 eine Halbwertzeit von etwa 700 Millionen Jahren hat, und eine Faustformel besagt, daß ein Nuklid nach der zehnfachen Halbwertzeit quasi zerfallen ist (von ursprünglich einem Kilogramm sind dann noch etwa 1 Gramm, also der tausendste Teil vorhanden), wird es in etwa 2-3 Milliarden Jahren auf der Erde (fast) kein Uran-235 mehr geben. Zu jener Zerfallsreihe gehören unter anderem auch Actinium-227, Protactinium-231 und Francium-223, weswegen man diese Zerfallsreihe auch "Uran-Actinium-Reihe" nennt. SCHAUBILDER ZERFALLSREIHEN: Durch Anklicken der Kästchen rechts im Bild gelangen Sie nun auf vier Seiten, in welchen diese vier Reihen detailliert dargestellt wurden. Früher gab man den verschiedenen Nukliden eigene Namen, die mittlerweile jedoch nicht mehr zulässig sind. Diese Namen sind auf den Seiten aufgeführt.