Eisen

chemi_girl · Anmeldungsdatum: 29.04.2011 Beiträge: 9

Hi,

Eisenkerne sollen die größte Bindungsenergie aufweisen. Das muss doch etwas mit dem Massendefekt zu tun haben, da Masse in Energie (hier: Bindungsenergie) transformiert wird (E=m*c^2)?!

Kann mir jemand das erklären?

HellRaiser · Gast

Genau, das hat was mit dem Massendefekt zu tun. Nehmen wir Beispielsweise das stabile Eisenisotop Fe-56. Der Eisenkern besteht aus 26 Protonen und 30 Neutronen.
Man könnte jetzt annehmen, m(Eisenkern)=26*m(p)+30*m(n). Allerdings ist die Summe der einzelnen Nukleonen immer größer als die tatsächliche Masse des betrachteten Atomkerns. Und da hast du den Massendefekt. Es "fehlt" quasi Masse, und die steckt in der Bindungsenergie. Und nach Einstein ist das ein Äquivalent, also das gleiche.

Setzt du jetzt die Massendifferenz aus tatsächlicher und theoretischer Nukleonenmasse in E=mc^2 ein, bekommst du genau den Wert der Bindungsenergie im Eisenkern raus.

War das deine Frage? Oder fragst du dich, warum gerade bei Fe die Bindungsenergie im Kern am größten ist?

Zuerst muss man wissen, dass die starke Wechselwirkung für die Atomkernbindung verantwortlich ist. Die ist, wie der Name schon sagt, stärker als die Coulomb-Abstoßung der Protonen untereinander, allerdings wirkt sie nur auf extrem kurzer Distanz, ich meine mal gehört zu haben, diese WW wirkt unterhalb von 10^-15 m. Die Nukleonen müssen also wirklich nahe zusammenkommen, um binden zu können.

Im Eisenkern ist diese Bindungsenergie maximal, was bedeutet, sobald mehr als 26 Protonen im Kern vorhanden sind, fällt ihr Wert, bzw. die Bindungen werden schwächer. So kannst du dir auch den Zerfall von schweren Kernen erklären, bzw. die extrem kurze lLbensdauer dieser "riesen"-Kerne, die heutzutage von Teilchenbeschleunigern erzeugt werden, mit 112 und mehr Protonen, da hier die coulombsche Abstossung nur noch ein wenig kleiner ist als die starke WW. Hier spielen aber glaube ich noch andere Faktoren mit ein, das müssen dir wieder mal die richtigen Physiker erklären.

Da fällt mir natürlich die Frage ein, warum Atomkerne mit weniger als 26 Protonen nicht höhere Bindungsenergien haben? Da haben sicherlich die Neutronen, bzw. das Protonen-Neutronenverhältnis einen großen Einfluss drauf. Also, Physiker, raus mit der Sprache! So ist das in der Wissenschaft... Man erklärt eine Frage und dabei tut sich schon die nächste auf Augenzwinkern

Pezal · Gast

Bindungsenergie ist pro Nukleon!!!
im Mittel 7 - 8 MeV/Nukleon

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18026

Siehe dazu hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Bindungsenergie

Die Berechnung der Bindungsenergie (pro Nukleon) in der Kernphysik ist im Vergleich zur Atomphysik extrem aufwändig, da die starke Kernkraft eine wesentlich kompliziertere Struktur hat als das Coulombpotential; insbs. spielen Spin, Isospin und Drehimpuls und dabei insbs auch Tensorkräfte eine wesentlich Rolle; es gibt - im Gegensatz zur Coulombkraft - auch drei- und mehr-Teilchen-Terme, die sich nicht auf eine einfache zwei-Teilchen Wechselwirkung reduzieren lassen.

Bereits der relativ einfache - und für schwerer Kerne nicht ausreichende - Ansatz eines 1-Pion Austauschpotentials führt für zwei-Nukleonsysteme wie das Deuteron auf recht aufwändige Rechnungen

http://www.physics.umd.edu/courses/Phys741/xji/chapter6.pdf

Eine interessante Frage ist dabei z.B., warum es kein gebundenes zwei-Neutron-System gibt.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Wozu rechnen statt messen?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18026

was willst du messen?

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Die Masse von Eisenkernen.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18026

und was lernen wir daraus?

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Schwer zu sagen.
Für mich wäre damit die Frage oben (empirisch) beantwortet.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18026

Na ja, aber erklärt wäre es natürlich noch nicht ...