Warum ist ein Wasserstoffatom leichter als ein Proton und Elektron zusammen?

4 Antworten

Wenn Du statt des Wasserstoffatoms ein Neutron anschaust, dann ist es wie Du meintest: Ein Neutron ist wirklich schwerer als ein Proton und ein Elektron zusammen, denn um es aus einem Proton und einem Elektron zu erzeugen, muß Energie hineingesteckt werden. Um diesen Energiebetrag (0,78 MeV) ist das Neutron dann auch schwerer, und soviel Energie wird frei, wenn das Neutron wieder zerfällt. (Wenn man exakt rechnen will: Es kommt noch ein Antineutrino mit dazu, das aber nur 2,2 eV beiträgt.)

Was das Wasserstoffatom angeht: Da ist einmal das Vorzeichen anders, und Reggid hat erklärt, wieso. Aber auch der Betrag der Energiedifferenz, bzw. des Massendefekts ist im Vergleich zur Gesamtmasse sehr gering: 13,6 eV . Das weiß man, weil es die Ionisationsenergie ist, die Du brauchst, wenn Du das Elektron aus einem Wasserstoffaton heraustrennen willst, und die kann man messen. Ob man aber Wasserstoffatome genau genug zählen und wiegen kann, um den Massendefekt als solchen ablesen zu können, weiß ich nicht sicher, aber vermutlich ist das z.Z. nicht möglich. Denn die Tabellen geben für die Masse des Isotops 1H soweit ich sehe nichts genaueres als 1.007825 u an, und das ist bei weitem nicht präzise genug, um den Massendefekt zu sehen.

Wer behauptet das, dass ein Wasserstoffatom, was ja aus einem Proton und Elektron besteht, leichter sein soll, sie haben ja die gleiche Masse! Und was soll der Unsinn, dass Energie als Masse dazu kommt? Eine Masse wird durch den Begriff Energie näher charakterisiert. Energie wird aber nie zu Masse! Wenn das einige "Wissenschaftler" mit E=mc² behaupten, dann interpretieren sie dies unlogisch und unwissenschaftlich.

Wer behauptet das, dass ein Wasserstoffatom, was ja aus einem Proton und Elektron besteht, leichter sein soll

jeder der sich ein bisschen mit physik auskennt: massendefekt

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@Reggid

Der allerdings nur wägbar ist, wenn es um Kernreaktionen geht. Bei so kleinen Energien wie der, um die es hier geht, können wir den Massendefekt IMHO nur berechnen, aber nicht wiegen. Manches wäre wohl leichter vermittelbar, wenn eine frisch geladene Taschenlampe auch fühlbar schwerer wäre. So aber schockiert die Masse-Energie-Äquivalenz die Leute immer wieder. :-)

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bindungsenergie ist negativ, sie ist die energie, die du in das system stecken musst, um den bindungszustand aufzubrechen.

d.h die gesamtenergie des gebunden systems ist geringer als die energie eines freien protons + eines freien elektrrons.

falls du auf deine frage zur masse des protons anspielst: dort hat niemand von der "bindungsenergie" gesprochen, sondern von der "bewegungsenergie" der quarks und gluonen. im fall des wasserstoffatoms fällt die aber nicht ins gewicht. das kann natürlich sehr verwirrend sein, warum ein bindungszustand aus drei quarks schwerer ist als die summe der einzelteilchen, während normalerweise bei allen atomkernen, atomen und molekülen das gesamtsystem leichter ist. der grund liegt darin, dass die starke wechselwirkung im falle der quarks und gluonen im proton anders funktioniert als die einfache elektromagnetische wechselwirkung, und daher kommen solche effekte zustande (genau solche sachen wie das verhalten von quarks in einzelnen protonen ist im übrigen heute noch bei weitem nicht vollständig verstanden, eben weil die starke wechselwirkung so kompliziert ist)

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