Die Halbwertszeit

Im Physik-Unterricht wird meist nur die physikalische Halbwertszeit behandelt. Neben dieser gibt es jedoch weitere Halbwertszeiten wie beispielsweise die biologische Halbwertszeit oder die effektive Halbwertszeit. In den Naturwissenschaft versteht man allgemein unter  „Halbwertszeit“ den Zeitraum in welchem sich die Menge eines Stoffes genau halbiert hat. Dabei ist es wichtig zu verstehen, dass man stets vom aktuellen Wert an zählt bzw. rechnet und nicht vom ganz ursprünglichen Startwert. Die physikalische Halbwertszeit Die physikalische Halbwertszeit ist jener Zeitraum in welchem die Hälfte aller vorhandenen radioaktiven Atome zerfallen sind. Sie ist für jedes Element / Isotop unterschiedlich. Wann ein einzelnes Atom zerfällt kann nicht vorher gesagt werden. Es kann genau in diesem Augenblick sein, aber auch erst in tausenden von Jahren. Betrachtet man jedoch eine sehr große Menge an Atomen, so kann man einen statistischen Mittelwert feststellen. Dieser statistische Mittelwert ist die physikalische Halbwertszeit. Beispiel: Radium-226, Halbwertszeit 1600 Jahren Radium-226 hat eine physikalische Halbwertszeit von 1600 Jahren. Hat man zu Beginn 10 000 Radium-Atome so sind nach 1600 Jahren nur noch 5 000 Radium-Atome vorhanden. Die andere Hälfte wurde durch Alpha-Zerfall zu Radon-222. Nach weitere 1600 Jahren ist wieder die Hälfte aller 5 000 Radium-Atome zerfallen. Es sind nur noch 2 500 Radium-Atome vorhanden. Davon zerfällt wieder die Hälfte innerhalb von 1600 Jahren. Es sind nur noch 1 250 Radium-Atome vorhanden usw... Diese Werte lassen sich in Tabellen erfassen oder in ein Koordinatensystem eintragen. Führt man letzteres durch, so erhält man eine typische Zerfallskurve. Mit ihrer Hilfe kann man (näherungsweise) die Anzahl aller noch vorhandenen Atome nach einer beliebigen Zeit ermitteln. Nach 1000 Jahren sind beispielsweise noch ungefähr 6 500 Radium-226 Atome vorhanden. Die biologische Halbwertszeit Die Zeitspanne die ein Organismus benötigt um die Hälfte der Menge an aufgenommenen Stoffen auf natürlichem Weg wieder auszuscheiden. Jedes Lebewesen nimmt mit der Nahrung radioaktive Stoffe in sich auf. Durch den Stoffwechsel werden die radioaktiven Stoffe teilweise in die Zellen eingebaut. An die dadurch entstehende natürliche Strahlenbelastung hat sich der Körper gewöhnt, so dass sie keine Gefahr darstellt. Der Körper hat genügend „Selbstheilungskräfte“ um dadurch entstandene Schäden zu heilen. Die radioaktiven Stoffe werden vom Körper unterschiedlich genutzt. Manche bleiben sehr lange in den Zellen, andere werden nach kurzer Zeit wieder ausgeschieden. Bsp.: Biologische Halbwertszeit für... Jod-131: ca. 80 Tage Cäsium-137: ca. 110 bis 140 Tage Strontium-90: ca. 49 Jahre Hinweis: Die biologische Halbwertszeit gibt es nicht nur für radioaktive Stoffe, sondern auch in Bezug auf Medikamente, Drogen und ähnliches. Die effektive Halbwertszeit Die effektive Halbwertszeit berücksichtigt sowohl die biologische als auch die physikalische Halbwertszeit.   Jod-131 und Cäsium-137 haben eine ähnliche biologische Halbwertszeit (80 Tage bzw. 110 bis 140 Tage). Ein gravierender Unterschied stellt jedoch die physikalische Halbwertszeit dar. Während bei Jod-131 bereits nach 8 Tagen die Hälfte aller Atome zerfällt, dauert es bei Cäsium-137 ganze 30 Jahre. Kommt es zu einer einmaligen Inkorporation (Aufnahme von radioaktiven Stoffen) von sowohl Jod-131 als auch Cäsium-137, so ergeben sich ganz unterschiedliche Belastungen: Jod-131: Die sehr kleine physikalische Halbwertszeit von Jod-131 sowie dessen Ausscheidung sorgt dafür, dass seine effektive Halbwertszeit gerade einmal 6 bis 7 Tage beträgt. Nach diesem Zeitraum ist nur noch die Hälfte vom aufgenommenen Jod im Körper vorhanden. Cäsium-137: Die physikalische Halbwertszeit spielt nahezu keine Rolle, da der benötigte Zeitraum viel zu lang wäre. Bei der Frage wie lange das Cäsium-137 im Körper verbleibt, spielt fast ausschließlich die biologische Halbwertszeit von 110 bis 140 Tagen eine Rolle. Dadurch beträgt die effektive Halbwertszeit 109 bis 138 Tagen. Danach ist nur noch die Hälfte vom aufgenommenen Cäsium im Körper vorhanden.
Zeit  Anzahl an Atomen  10 000  0 Jahre  5 000  nach 1600 Jahren  2 500  nach 3200 Jahren  1 250  nach 4800 Jahren  625  nach 6400 Jahren Die Halbwertszeit Fehler gefunden? Fehler gefunden? Hinweis: Experimente Hinweis: Experimente Allgemein  physikalisch, biologisch und effektiv Die C-14 Methode  Altersbestimmung mit Hilfe der Halbwertszeit
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