Unterschied zwischen Positronenemission und Elektronenaufnahme

Hauptunterschied - Positronenemission vs. Elektronenaufnahme

Es gibt bestimmte natürlich vorkommende Isotope, die aufgrund der unausgewogenen Anzahl von instabil sind Protonen und Neutronen Sie haben in ihrem Atomkern. Um stabil zu werden, durchlaufen diese Isotope daher einen spontanen Prozess, den sogenannten radioaktiven Zerfall. Radioaktiver Zerfall bewirkt, dass ein Isotop eines bestimmten Elements in ein Isotop eines anderen Elements umgewandelt wird. Es gibt verschiedene Zerfallswege wie Positronenemission, Negatronenemission und Elektroneneinfang. Positronenemission ist die Freisetzung eines Positronen und eines Elektron-Neutrinos im Prozess des radioaktiven Zerfalls. Elektroneneinfang ist ein Prozess, bei dem ein Elektron-Neutrino emittiert wird. Beide Prozesse finden in protonenreichen Kernen statt. Bei der Positronenemission wird ein Proton im Inneren des radioaktiven Kerns in ein Neutron umgewandelt, während ein Positron freigesetzt wird. Beim Elektroneneinfang absorbiert ein protonenreicher Kern eines neutralen Atoms ein inneres Schalenelektron, das dann ein Proton in ein Neutron umwandelt und dabei ein Elektronenneutrino emittiert. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Positronenemission und Elektroneneinfang.

Wichtige Bereiche

1. Was ist die Positronenemission?
     - Definition, Prinzip, Beispiel
2. Was ist Electron Capture?
     - Definition, Prinzip, Beispiel
3. Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen Positronenemission und Elektronenaufnahme?
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen der Emission von Positronen und der Elektronenaufnahme?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Atom, Elektron, Elektron-Neutrino, Kern, Neutron, Positron, Proton, Radioaktiver Zerfall

Was ist die Positronenemission?

Die Positronenemission ist eine Art radioaktiver Zersetzung, bei der ein Proton in einem radioaktiven Kern in ein Neutron umgewandelt wird, während ein Positron und ein Elektronenneutrino freigesetzt werden. Dies ist auch bekannt als Beta plus Zerfall. Ein Positron ist ein subatomares Teilchen mit der gleichen Masse wie ein Elektron und einer numerisch gleichen, aber positiven Ladung. Es wird auch Beta-Teilchen (β⁺ oder e +). Ein Elektron-Neutrino (Ve) ist ein subatomares Teilchen, das keine elektrische Nettoladung aufweist. Die Positronenemission findet in protonenreichen radioaktiven Kernen statt.

Abbildung 1: Positronenemission in einem Diagramm

Bei der Positronenemission verringert sich die Ordnungszahl des Kerns um 1. Die Ordnungszahl eines Atoms ist die Gesamtzahl der im Kern vorhandenen Protonen. Bei der Positronenemission wird jedoch eines dieser Protonen einer Umwandlung unterzogen. Es bewirkt die Verringerung der Ordnungszahl. Die Massenzahl des Atoms bleibt jedoch gleich. Dies liegt daran, dass das Proton in ein Neutron umgewandelt wird und die Massenzahl die Summe der Protonen und Neutronen im Atom ist. Die folgende Kernreaktion ist ein Beispiel für die Emission von Positronen.

₆¹¹C →    ₅¹¹B + e⁺    +    Ve + Energie

Dies ist ein Isotop von Kohlenstoff. Es ist ein radioaktives Isotop von Kohlenstoff. Es zerfällt über Positronenemission zu Bor-11. Bor-11 ist ein stabiles Borisotop.  

Was ist Electron Capture?

Elektroneneinfang ist eine Art radioaktiver Zersetzung, bei der der Kern eines Atoms ein inneres Schalenelektronen absorbiert und ein Proton in ein Neutron umwandelt, das eine Elektron-Neutrino- und Gammastrahlung freisetzt. Dieser Prozess findet in protonenreichen Kernen statt. Ein inneres Schalenelektron ist ein Elektron aus einem inneren Energieniveau des Atoms (z. B. K-Schale, L-Schale). Gleichzeitig bewirkt dieser Prozess die Freisetzung eines Elektron-Neutrinos. Die Kernreaktion für das Verfahren kann wie folgt angegeben werden.

P + e^-    → n + Ve + γ

Abbildung 2: Prinzip der Elektronenaufnahme

Elektroneneinfang bewirkt die Verringerung einer Atomzahl um 1, da die Atomzahl die Gesamtzahl der Protonen in einem Atomkern ist und in diesem Prozess ein Proton in ein Neutron umgewandelt wird. Die Massennummer ändert sich jedoch nicht. Da der Elektroneneinfang einen Elektronenverlust in der Elektronenhülle zur Folge hat, wird dies durch den Verlust eines Protons (positive Ladung) ausgeglichen, sodass das Atom elektrisch neutral bleibt.

¹³N₇ + e^- → ¹³C₆ + Ve + γ

Die obige Reaktion ergibt den Elektroneneinfang eines Stickstoffisotops. Es bildet ein Kohlenstoff-13-Atom zusammen mit einer Elektron-Neutrino- und Gammastrahlung. Carbon-13 ist ein natürliches, stabiles Kohlenstoffisotop.

Ähnlichkeiten zwischen Positronenemission und Elektronenaufnahme

• Beides sind Formen des radioaktiven Zerfalls.
• Beide Formen finden protonenreich statt
• Beide bilden ein Elektron-Neutrino.
• Beide Formen ändern weder die Ordnungszahl noch die Massennummer eines Atoms.

Unterschied zwischen Positronenemission und Elektronenaufnahme

Definition

Positronenemission: Positronenemission ist eine Art radioaktiver Zerfall, bei dem ein Proton innerhalb eines radioaktiven Kerns in ein Neutron umgewandelt wird, während ein Positron und ein Elektronenneutrino freigesetzt werden.

Elektron Capture: Elektroneneinfang ist ein Typ von radioaktivem Zerfall, bei dem der Kern eines Atoms ein inneres Schalenelektron absorbiert und ein Proton in ein Neutron umwandelt, wobei eine Elektron-Neutrino- und Gammastrahlung freigesetzt wird.

Emission

Positronenemission: Positronenemission emittiert ein Positron zusammen mit einem Elektron-Neutrino.

Elektron Capture: Elektroneneinfang emittiert eine Elektron-Neutrino- und Gammastrahlung.

Prinzip

Positronenemission: Die Positronenemission erfolgt als Umwandlung eines Protons in ein Neutron, Positron und ein Elektronenneutrino.

Elektron Capture: Elektroneneinfang erfolgt als Umwandlung eines Protons in ein Neutron und ein Elektronenneutrino durch Absorption eines inneren Schalenelektronen.

Fazit

Radioaktiver Zerfall eines instabilen Isotops eines bestimmten Elements wandelt dieses Isotop in ein anderes Isotop eines anderen chemischen Elements um. Es gibt mehrere Zerfallspfade. Positronenemission und Elektroneneinfang sind zwei solcher Wege. Der Hauptunterschied zwischen Positronenemission und Elektroneneinfang besteht darin, dass bei der Positronenemission ein Proton im Inneren des radioaktiven Kerns in ein Neutron umgewandelt wird, während ein Positron freigesetzt wird, während beim Elektroneneinfang ein protonenreicher Kern eines neutralen Atoms eine innere Hülle absorbiert Elektron, das dann ein Proton in ein Neutron umwandelt, das ein Elektron-Neutrino emittiert. 

Referenz: 

1. Helmenstine, Anne Marie „Electron Capture Definition.“ ThoughtCo, 25. Juni 2014, hier erhältlich.
2. „Zerfallspfade“. Chemie LibreTexts, Libretexts, 10. Juni 2017, hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. “Beta-plus Decay” von Master-m1000 - Eigene Arbeit basierend auf: Beta-minus Decay.svg von Inductiveload (Public Domain) über Commons Wikimedia
2. „Electron Capture“ von Master-m1000 - und selbst gemacht. Diese Vektorgrafik wurde mit Inkscape (Public Domain) über Commons Wikimedia erstellt