Atombau, Chemieübungen

Der Aufbau des Atomkerns und der Atomhülle kann aus der Ordnungs- und Massenzahl abgeleitet werden. - Gesamtaufgabenbestand (lehrplanunabhängig)

Hilfe
  • Hilfe speziell zu diesem Zwischenschritt
    Die Beträge der einzugebenden Zahlen ergeben in der Summe 657.

Diese Aufgabenstellung entspricht einer Schulaufgabenfrage.

  •  Zwischenschritte aktiviert
    Für diese Aufgabe müssen Zwischenschritte aktiviert sein

  • Natürliches Uran besteht zu 99,3% aus Uran-238 und zu 0,7% aus Uran-235. Zur Verwendung in Brennstäben von Atomreaktoren muss der Uran-235-Anteil auf ca. 3% erhöht werden - das Uran-235 muss angereichert werden.

    Hierzu wird Urandioxid zunächst mit Hydrogenfluorid (Fluorwasserstoff) zu Urantetrafluorid und Wasser umgesetzt. Anschließend reagiert das Urantetrafluorid mit elementarem Fluor zu Uranhexafluorid.
    Das gasförmige Uranhexafluorid wird in Zentrifugen geleitet. Je schwerer ein Teilchen ist, desto weiter wird es in der Zentrifuge nach außen getragen. Auf dieser Grundlage kann Uranhexafluorid mit Uran-238 von Uranhexafluorid mit Uran-235 getrennt werden.

    1. Beschreibe den Aufbau der beiden Atomsorten.
    2. Formuliere für die Herstellung von Uranhexafluorid aus Urandioxid Reaktionsgleichungen.
    3. Erläutere, ob zur Trennung von Uran-235 und Uran-238 chemische Methoden verwendet werden können.
    4. Begründe, an welcher Stelle das Uranhexaflourid mit dem höchsten Anteil an Uran-235 aus der Zentrifuge abgezogen werden kann.

    Löse die Aufgabe zunächst komplett auf einem Blatt Papier und gib dann zur Kontrolle Schritt für Schritt deine Antworten am Computer ein.
    Wenn du Schwierigkeiten hast, kannst du dich natürlich auch sofort Schritt für Schritt durch die Aufgabe führen lassen.

    Schritt 1/9
    Suche Uran im Periodensystem und schreibe beide Nuklide in der üblichen Schreibweise:
    Uran-235: 
     
    U
    Uran-238: 
     
    U
    Notizfeld
    Notizfeld
keine Berechtigung
Die Ordnungszahl Z entspricht der
  • Zahl der Protonen im Kern
  • positiven Ladung des Kerns
  • Zahl der Elektronen in der Hülle
  • negativen Ladung der Hülle
Die Neutronenzahl berechnet sich nach folgender Formel:

Neutronenzahl = Massenzahl A − Ordnungszahl Z

Die Ordnungszahl Z entspricht hierbei der Zahl der Protonen im Kern.
Da Protonen und Neutronen jeweils eine Masse von 1 u haben, entspricht die Massenzahl A genau der Summe der Zahl der Protonen und der Zahl der Neutronen.
Am Atomsymbol steht:
  • links oben: Massenzahl A
  • links unten: Ordnungszahl Z
  • rechts oben: Teilchenladung
Die Neutronen- und Elektronenzahlen können nach folgenden Formeln berechnet werden:
Neutronenzahl = Massenzahl − Ordnungszahl
Elektronenzahl = Protonenzahl − Teilchenladung
Isotope sind Atome eines Elements, die sich in ihrer Atommasse unterscheiden.

Sie haben...
  • die gleiche Protonenzahl im Kern.
  • die gleiche Elektronenzahl in der Hülle.
  • die gleichen chemischen Eigenschaften.
Sie haben...
  • unterschiedliche Neutronenzahlen im Kern.
  • unterschiedliche Atommassen.
  • unterschiedliche physikalische Eigenschaften.