Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?

  • 20 Antworten
  • 15624 Aufrufe

Scharf

  • Gast
Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« am: 25. Februar 2015, 21:32:37 »
Wenn eine Atombombe explodiert entsteht Energie. Wenn eine Wasserstoffbombe fusioniert entsteht (noch mehr) Energie. Dies passiert im Weltall häufig.
Wieso entsteht sowohl bei der Explosion als auch bei der Fusion Energie?
Kann jedes Element über Eisen zur Explosion und jedes Element unter Eisen zur Fusion gebracht werden?
Unsere Sonne wird ja irgendwann an seinem Eisenkern ersticken.

Offline AndiJe

  • *****
  • 568
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #1 am: 25. Februar 2015, 22:03:00 »
Eigentlich wird Energie nicht "erzeugt", die ist immer schon da, halt als Materie. Und sie wird von einen Zustand in einen anderen umgewandelt. Sonne - Solarzellen - Strom - Herd - Wärme. Man kann Energie nicht vollständig umwandeln, es fällt immer ein Prozentsatz an Wärme an, der unnutzbar ist.

Und Wasserstoffbomben fusionieren nicht, die heissen nur so, weil eben Wasserstoff zur besseren Umwandlung des Kernmaterials injiziert wird, und dadurch erreicht so eine Bombe diese größere Sprengkraft.

Ich glaub, die Sonne ist nicht groß genug, um Eisen zu erzeugen, vielleicht ist schon bei Sauerstoff Schluss... als weisser Zwerg.

 Eisen wird auf jeden Fall ich Sternen erzeugt, die zu einer Nova werden können. Da bleibt nur noch ein kleiner Neutronenstern über von etwa Erdgröße, aber mit der Masse von minimal 3 Sonnenmassen.

Falls ich was falsch geschrieben hab, bitte mich zu korrigieren, ich habs nicht gegoogelt, sondern gleich aus dem Gedächtnis geschrieben.
Der Mensch kann nicht ewig in der Wiege bleiben, daher geht's ab sofort in die Krabbelstube!

McFire

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #2 am: 25. Februar 2015, 22:11:55 »
Zitat
Und Wasserstoffbomben fusionieren nicht, die heissen nur so, weil eben Wasserstoff zur besseren Umwandlung des Kernmaterials injiziert wird, und dadurch erreicht so eine Bombe diese größere Sprengkraft.
Umgedreht - der mitgeführte Wasserstoff fusioniert sehr wohl. Und die eingebaute Atombombe dient als Zünder, weil das die derzeit einzige Möglichkeit ist, große Mengen schnell auf Fusionstemperatur zu bringen. Große Mengen schnell, weil sich das H2-Zeugs ja sonst großteils ungenutzt verstreuselt.

Offline TWiX

  • *****
  • 2175
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #3 am: 25. Februar 2015, 22:14:51 »
Also, mal ganz grundsätzlich:
-> Bei einer Atombombe im klassischen Sinne werden die Atome aufgespalten und dadurch Energie freigesetzt. Zum Beispiel wird da das Uran aufgespalten in 2 leichtere Elemente. Neben diesen beiden fallen aber noch freie Neutronen an sowie thermische (im atomaren Sinne Bewegungsenergie) Energie
-> Eine Wasserstoffbombe ist allgemein gefasst ebenfalls eine Atombombe, bei der zusätzlich Deuterium und Tritium hinzugefügt wurden. Dabei läuft die Detonation in 2 Stufen ab: zunächst wird durch die Kernspaltung Energie freigesetzt, welche dann in Form von thermischer Energie die Fusion in Gang bringt (dazu muss es einige Millionen Grad Celsius heiß werden, sonst passiert nämlich gar nix)
Zu deiner Frage bezüglich dem Eisen kann ich so nichts sagen, rate dir aber, den Terminus "Explosion" so nicht zu verwenden. Im Prinzip werden da vereinfacht "schnell ablaufende" chemische Prozesse drunter verstanden, z.B. die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff
Edit: einige Dinge präzisiert und korrigiert
Aktuelle Meldungen aus Raumfahrt und Astronomie: www.raumfahrer.net

McFire

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #4 am: 25. Februar 2015, 22:17:49 »
Chaos ?

tobi

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #5 am: 25. Februar 2015, 22:27:14 »
Wenn eine Atombombe explodiert entsteht Energie. Wenn eine Wasserstoffbombe fusioniert entsteht (noch mehr) Energie. Dies passiert im Weltall häufig.
Wieso entsteht sowohl bei der Explosion als auch bei der Fusion Energie?
Kann jedes Element über Eisen zur Explosion und jedes Element unter Eisen zur Fusion gebracht werden?
Unsere Sonne wird ja irgendwann an seinem Eisenkern ersticken.

Bei Eisen ist einfach ein energetisches Minimum erreicht. Am Anfang war im Universum nur Wasserstoff. Der hat sich in Sternen dann zu Eisen hochfusioniert. Wie sind nun die schwereren Metalle entstanden? Ganz einfach: bei einer Supernova-Explosion wird soviel Energie frei, dass ein Teil der Elemente noch weiter fusioniert wird, jenseits von Eisen.
https://en.wikipedia.org/wiki/Supernova_nucleosynthesis

Scharf

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #6 am: 25. Februar 2015, 22:29:55 »
OK, Explosion war nicht gut gewählt, Kernspaltung .

Warum entsteht sowohl bei der Kernspaltung als auch bei der Fusion Energie?

McFire

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #7 am: 25. Februar 2015, 22:47:05 »
Es ist in beiden Fällen die freiwerdende Energiedifferenz.

Scharf

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #8 am: 25. Februar 2015, 22:52:53 »
Und ist nun Eisen der Nullpunkt?
Natürlich kann man aus Eisen Energie erstellen aber weitere Materie? Und das ist die Frage.

Martin

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #9 am: 25. Februar 2015, 23:00:24 »
OK, Explosion war nicht gut gewählt, Kernspaltung .

Warum entsteht sowohl bei der Kernspaltung als auch bei der Fusion Energie?


Der Kern des Raetsels ist dieses Diagram:

https://de.wikipedia.org/wiki/Bindungsenergie#mediaviewer/File:Binding_energy_curve_-_common_isotopes_DE.svg

Die Bindungsenergie pro Nuklein ist bei Eisen am hoechsten, d.h. egal in welche Richtung man vom Eisen aus geht, ob man es fusioniert oder spaltet, es wird Energie verbraucht.

Ich zitier hier mal Wikipedia:

Zitat
In der Kernphysik ist die Bindungsenergie die Energiemenge, die aufgewandt werden muss, um den Atomkern in seine Nukleonen zu zerlegen.[3] Umgekehrt wird eine ebenso große Energie frei, wenn sich Nukleonen zu einem Kern vereinigen.

Die Bindung kommt durch die anziehende Kraft der starken Wechselwirkung zwischen den Nukleonen zustande. Sie wird durch die gegenseitige Coulomb-Abstoßung der elektrisch positiv geladenen Protonen im Kern geschwächt. Die maximale Bindungsenergie pro Nukleon wird bei Nickel-62[4] erreicht. Leichtere Kerne haben relativ mehr Nukleonen an der Oberfläche, wo sie schwächer gebunden sind. Bei schwereren Kernen nimmt die Bindungsenergie je Nukleon dann wieder ab, denn je mehr Protonen vorhanden sind, desto stärker wächst die abstoßende Coulombkraft zwischen ihnen an. Daher kann im Gebiet der leichten Kerne durch Kernverschmelzung (Kernfusion), im Gebiet der schweren Kerne durch Kernspaltung Energie gewonnen werden. Die Bindungsenergie von Atomkernen kann im Rahmen des Tröpfchenmodells mit der Bethe-Weizsäcker-Formel abgeschätzt werden. Die Zacken in der Graphik hängen mit den Magischen Zahlen zusammen.

Scharf

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #10 am: 25. Februar 2015, 23:13:01 »
Danke, endlich habe ich es verstanden.
Also kann man alle Elemente unter Eisen fusionieren und Energie gewinnen und alle Elemente über Eisen spalten und Energie gewinnen.
In gewisser weise ist also Eisen, dass Grundelement der Materie.

McFire

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #11 am: 26. Februar 2015, 00:49:14 »
Und Philosophen könnten mit Kosmologen zusammen darüber diskutieren und Theorien aufstellen, daß ausgerechnet mit Eisen der meiste Schaden an Leben und Material angerichtet und somit etliche Schritte in Richtung Entropie getan wurden. Das wär mal ein Thema ;)

jaytar

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #12 am: 27. Februar 2015, 06:52:14 »
Genau gesagt ist das "stabilste" Element, also das mit der größten Bindungsenergie pro Nukleon, Ni-62. Aber in der Praxis ist der Unterschied so gering, dass als Maximum meist Eisen angenommen wird - oder "in der Umgebung von Eisen".

Übrigens gilt nicht pauschal, dass bei kleinen Elementen bei der Fusion Energie frei wird. Die sog. gg-Kerne (Helium, Sauerstoff,...) haben relativ ausgeprägte lokale Maxima, so wäre es z.B. energetisch ungünstig, Helium und Wasserstoff zu fusionieren. (Diese Kerne sind etwa vergleichbar mit den Edelgasen in der Chemie. Physikalisch ist ihre Besonderheit, dass die Potentialniveaus von Protonen uns Neutronen (die "Orbitale" der Kernphysik) sehr gleichmäßig aufgefüllt sind).

Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #13 am: 27. Februar 2015, 10:47:23 »
Sehr interessantes Thema. Im HyperPhysics Projekt der Geogia State University habe ich dazu umfangreiche Infos gefunden.

Als Ergänzung wäre noch anzumerken, dass es noch einen weiteren Prozess neben Kernspaltung und -fussion gibt: den sogenannten Neutroneneinfang. Hierbei spielt die Bindungsenergie der Nukleonen keine Rolle und in diesem Zusammenhang kann Eisen nicht als "Nullpunkt der Materie" betrachtet werden. Für den s-Prozess, der in sehr grossen Sternen abläuft, stellt der Anlagerungszyklus des Bismut-Isotops 209Bi (Wismut) das Ende dar. Dies gilt auch für den r-Prozess, der unter anderem in Supernova-Explosionen abläuft.
« Letzte Änderung: 27. Februar 2015, 11:51:52 von quickbird »

McFire

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #14 am: 27. Februar 2015, 14:01:48 »
Daher denk ich mir halt, daß es die oft postulierten "Stabilitätsinseln" bei superschweren Kernen nicht gibt. Denn 13 Mrd Jahre hätten da auch eine Mechanismus hervorgebracht.

Scharf

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #15 am: 27. Februar 2015, 21:32:04 »
Man sollte das Thema ändern in "Ist Eisen das stabielste Elemente"

@ jaytar Natürlich gibt es Heliumfusionen, sonst gäbe es keine roten Riesen z.B. Beteigeuze. Bzw. das Schalenbennen um noch weiter zu gehen.

jaytar

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #16 am: 28. Februar 2015, 08:40:37 »
@Scharf Ich hab auch nicht gesagt, es wäre nicht möglich. Ich sagte nur es ist energetisch ungünstig, aber in Sternen ist es dafür heiß genug.
Außerdem ist es bei der Heliumfusion ja so, dass drei He-Kerne zu C-12 verschmelzen, was wiederum ein sehr stabiler Kern ist (siehe Diagramm), d.h. dabei wird sogar Energie frei (Bindungsenergien sind negativ).

*

Offline HausD

  • *****
  • 13753
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #17 am: 28. Februar 2015, 08:50:14 »
Man sollte das Thema ändern in "Ist Eisen das stabielste Elemente"
Der ursprüngliche Titel klingt sehr naiv, daher wäre ich auch für einen sachlicheren und richtig geschriebenen sowie als Frage formulierten Titel:
Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?  Gruß, HausD

McFire

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #18 am: 28. Februar 2015, 10:42:12 »
Ja, stimmt.

Allerdings vermute ich , daß Scharf beim Titel ein bissel in Hinsicht Publikumswirksamkeit gedacht hat. Insofern hatte der Titel auch was. Vlt genügen "" um den Nullpunkt und ein Fragezeichen dahinter.....

*

Online Schillrich

  • Raumcon Berater
  • *****
  • 19601
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #19 am: 28. Februar 2015, 17:15:42 »
Thema umbenannt.
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"We are following you ... but not on twitter." (Futurama)

honk

  • Gast
Re: Ist Eisen das stabilste Element im Periodensystem?
« Antwort #20 am: 22. Mai 2021, 09:35:31 »
Spannender Artikel zu den Erzeugungsmechanismen der schweren Elemente (jenseits von Eisen; am Beispiel von Gold und Europium) bei der Nukleosynthese per Neutroneneinfang : nicht nur bei Supernovae, sondern auch beim Verschmelzen von Neutronensternen :

"Tracing gold’s cosmic origin story" https://www.pnas.org/content/118/4/e2026110118

https://twitter.com/coreyspowell/status/1395529243262599172

siehe auch den Astronomie-Artikel von gestern:https://www.raumfahrer.net/news/astronomie/21052021101840.shtml