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G Wert Radiologie Der G Wert ist ein Maß für die Ausbeute einer strahlenchemischen Reaktion Inhaltsverzeichnis 1 Definit

G-Wert (Radiologie)

Der G-Wert ist ein Maß für die Ausbeute einer strahlenchemischen Reaktion.

Definition Bearbeiten

Ursprünglich war der G-Wert als die mittlere Anzahl N der betrachteten Objekte (z. B. Moleküle), die durch eine übertragene Energie E von 100 eV gebildet, verbraucht oder verändert werden, definiert:

G-Werte wurden dementsprechend in der Einheit (100 eV)−1 ausgedrückt:

Diese Festlegung hatte den praktischen Grund, dass so für die meisten Reaktionen Zahlenwerte unter 10 erhalten wurden.

Im Internationalen Einheitensystem (SI) wird stattdessen die strahlenchemische Ausbeute G verwendet. Das Größenzeichen G ist dasselbe, allerdings ist die strahlenchemische Ausbeute als Quotient der betrachteten (gebildeten, verbrauchten oder veränderten) Stoffmenge n und der übertragenen Energie E definiert:

Das Einheitenzeichen lautet dementsprechend mol/J:

Der Umrechnungsfaktor zwischen Zahlenwerten für den G-Wert und für die strahlenchemische Ausbeute ergibt sich aus der Avogadro-Konstante NA

und der Beziehung

zu

Beispiele Bearbeiten

Bei der Radiolyse von reinem flüssigen Wasser durch γ- oder β−-Strahlung wird Wasserstoff (H2) mit einer typischen strahlenchemischen Ausbeute von G(H2) = 0,047 µmol/J gebildet. Aus diesem Wert ergibt sich beispielsweise, dass bei der Bestrahlung von 1 l Wasser (Masse m = 1 kg) mit einer Dosis von D = 1 Gy = 1 J/kg eine Wasserstoff-Stoffmenge von n(H2) = 0,047 µmol entsteht:

Gleichzeitig werden durch die Radiolyse Wassermoleküle verbraucht. Auch hierfür lässt sich eine strahlenchemischen Ausbeute angeben. Ein typischer Wert für reines flüssiges Wasser ist G(–H2O) = 0,43 µmol/J.

Bei Bestrahlung des besonders strahlungsempfindlichen Kunststoffs Polytetrafluorethylen (PTFE) werden bevorzugt die C-C-Bindungen der linearen Molekülketten gespalten, wodurch die mittlere Kettenlänge kürzer und die Festigkeit des Kunststoffs vermindert wird. Der G-Wert für solche Bindungsspaltungen beträgt 0,051 (100 eV)−1. Die entsprechende strahlenchemische Ausbeute beträgt G = 5,3 · 10−9 mol/J.

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Arthur C. Wahl, Norman A. Bonner: Radioactivity Applied to Chemistry. John Wiley & Sons, New York 1951.
  2. ↑ International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU): Fundamental Quantities and Units for Ionizing Radiation, ICRU Report 60, Bethesda, MD 1998.
  3. ↑ Gregory Choppin, Jan-Olov Liljenzin, Jan Rydberg: Radiochemistry and Nuclear Chemistry. 3. Auflage. Butterworth-Heinemann, 2001, ISBN 978-0-7506-7463-8.
  4. ↑ L. Wojnárovits: Radiation Chemistry. In: Attila Vértes, Sándor Nagy, Zoltán Klencsár, Rezső G. Lovas, Frank Rösch (Hrsg.): Handbook of Nuclear Chemistry. 2. Auflage. Volume 3. Springer, 2011, ISBN 978-1-4419-0719-6, S. 1281–1282, doi:10.1007/978-1-4419-0720-2.
  5. CODATA Recommended Values. National Institute of Standards and Technology, abgerufen am 16. Juli 2019. Wert für die Avogadro-Konstant. Der Wert ist exakt, d. h. ohne Unsicherheit in den letzten angegebenen Stellen.
  6. CODATA Recommended Values. National Institute of Standards and Technology, abgerufen am 16. Juli 2019. Wert für ein Elektronenvolt. Der Wert ist exakt, d. h. ohne Unsicherheit in den letzten angegebenen Stellen.
  7. K. F. Kircher, R. E. Bowman: Effects of Radiation on Materials and Components. Reinhold Corp., New York 1964.
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Der G Wert ist ein Mass fur die Ausbeute einer strahlenchemischen Reaktion Inhaltsverzeichnis 1 Definition 2 Beispiele 3 Siehe auch 4 EinzelnachweiseDefinition BearbeitenUrsprunglich war der G Wert als die mittlere Anzahl N der betrachteten Objekte z B Molekule die durch eine ubertragene Energie E von 100 eV gebildet verbraucht oder verandert werden definiert G N E displaystyle G frac N E nbsp G Werte wurden dementsprechend in der Einheit 100 eV 1 ausgedruckt 1 2 3 4 G 1 100 e V 100 e V 1 displaystyle G frac 1 100 mathrm eV 100 mathrm eV 1 nbsp Diese Festlegung hatte den praktischen Grund dass so fur die meisten Reaktionen Zahlenwerte unter 10 erhalten wurden Im Internationalen Einheitensystem SI wird stattdessen die strahlenchemische Ausbeute G verwendet Das Grossenzeichen G ist dasselbe allerdings ist die strahlenchemische Ausbeute als Quotient der betrachteten gebildeten verbrauchten oder veranderten Stoffmenge n und der ubertragenen Energie E definiert 2 4 G n E displaystyle G frac n E nbsp Das Einheitenzeichen lautet dementsprechend mol J 2 3 G m o l J displaystyle G frac mathrm mol mathrm J nbsp Der Umrechnungsfaktor zwischen Zahlenwerten fur den G Wert und fur die strahlenchemische Ausbeute ergibt sich aus der Avogadro Konstante NA N A N n 6 022 140 76 10 23 m o l 1 displaystyle N mathrm A frac N n 6 022 140 76 cdot 10 23 mathrm mol 1 nbsp 5 und der Beziehung 1 e V 1 602 176 634 10 19 J displaystyle 1 mathrm eV 1 602 176 634 cdot 10 19 mathrm J nbsp 6 zu 100 e V 1 1 100 e V 1 04 10 7 m o l J 0 104 m m o l J displaystyle 100 mathrm eV 1 frac 1 100 mathrm eV approx 1 04 cdot 10 7 frac mathrm mol mathrm J 0 104 frac mathrm mu mol mathrm J nbsp 2 Beispiele BearbeitenBei der Radiolyse von reinem flussigen Wasser durch g oder b Strahlung wird Wasserstoff H2 mit einer typischen strahlenchemischen Ausbeute von G H2 0 047 µmol J 3 gebildet Aus diesem Wert ergibt sich beispielsweise dass bei der Bestrahlung von 1 l Wasser Masse m 1 kg mit einer Dosis von D 1 Gy 1 J kg eine Wasserstoff Stoffmenge von n H2 0 047 µmol entsteht n H 2 m D G H 2 1 k g 1 J k g 0 047 m m o l J 0 047 m m o l displaystyle n mathrm H 2 m cdot D cdot G mathrm H 2 1 mathrm kg cdot 1 frac mathrm J mathrm kg cdot 0 047 frac mathrm mu mol mathrm J 0 047 mathrm mu mol nbsp Gleichzeitig werden durch die Radiolyse Wassermolekule verbraucht Auch hierfur lasst sich eine strahlenchemischen Ausbeute angeben Ein typischer Wert fur reines flussiges Wasser ist G H2O 0 43 µmol J 3 Bei Bestrahlung des besonders strahlungsempfindlichen Kunststoffs Polytetrafluorethylen PTFE werden bevorzugt die C C Bindungen der linearen Molekulketten gespalten wodurch die mittlere Kettenlange kurzer und die Festigkeit des Kunststoffs vermindert wird Der G Wert fur solche Bindungsspaltungen betragt 0 051 100 eV 1 7 Die entsprechende strahlenchemische Ausbeute betragt G 5 3 10 9 mol J Siehe auch BearbeitenQuantenausbeute Fricke DosimeterEinzelnachweise Bearbeiten Arthur C Wahl Norman A Bonner Radioactivity Applied to Chemistry John Wiley amp Sons New York 1951 a b c d International Commission on Radiation Units and Measurements ICRU Fundamental Quantities and Units for Ionizing Radiation ICRU Report 60 Bethesda MD 1998 a b c d Gregory Choppin Jan Olov Liljenzin Jan Rydberg Radiochemistry and Nuclear Chemistry 3 Auflage Butterworth Heinemann 2001 ISBN 978 0 7506 7463 8 a b L Wojnarovits Radiation Chemistry In Attila Vertes Sandor Nagy Zoltan Klencsar Rezso G Lovas Frank Rosch Hrsg Handbook of Nuclear Chemistry 2 Auflage Volume 3 Springer 2011 ISBN 978 1 4419 0719 6 S 1281 1282 doi 10 1007 978 1 4419 0720 2 CODATA Recommended Values National Institute of Standards and Technology abgerufen am 16 Juli 2019 Wert fur die Avogadro Konstant Der Wert ist exakt d h ohne Unsicherheit in den letzten angegebenen Stellen CODATA Recommended Values National Institute of Standards and Technology abgerufen am 16 Juli 2019 Wert fur ein Elektronenvolt Der Wert ist exakt d h ohne Unsicherheit in den letzten angegebenen Stellen K F Kircher R E Bowman Effects of Radiation on Materials and Components Reinhold Corp New York 1964 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title G Wert Radiologie amp oldid 218937454