warum sind kerne mit geringer bindungsenergie stabiler?

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3 Antworten

Im Atomkern wirken sowohl Kernkräfte zwischen den Nukleonen, als auch elektrostatische Anziehung (Coulomb-Kraft). Die Kernkräfte wirken nur zwischen unmittelbar benachbarten Nukleonen, während die elektrostatischen Anziehungskräfte eine hohe Reichweite im Kern haben. Da Atome mit hoher Masse sehr viele Protonen besitzen, wird es infolge der Coulomb-Kraft immer schwieriger zusätzliche Protonen im Kern zu "halten". Sie besitzen daher überproportional mehr Neutronen.

Um die Thematik besser zu verstehen, such mal nach "Bindungsenergie pro Nukleon in Abhängigkeit von der Nukleonenzahl".

Dann wirst du eine anschauliche Grafik finden. Die Bindungsenergie pro Nukleon ist etwa zwischen Nickel und Eisen am größten. Unterhalb dieses Maximums, ist die Bindungsenergie tlw. drastisch geringer. Das liegt daran, dass Atome mit geringer Masse (-> geringe Zahl an Nukleonen) mehr Kontakt mit der "Oberfläche" des Atomes haben.
Oberhalb des Maximums sinkt die Bindungsenergie pro Nukleon wieder, was auf die oben erläuterte Überlagerung der Coulomb-Kraft zurückzuführen ist.

Anhand dieser Grafik lässt sich übrigens die Energiefreisetzung bei Kernspaltung und Kernfusion nachvollziehen. Wenn du ein Atom rechts des Maximums spaltest, wie etwa Uran, bekommst du als Produkt (meistens) 2 Atome näher am Maximum, die Energiedifferenz wird bei der Kernspaltung als thermische Energie freigesetzt und verwendet.
Bei der Kernfusion würdest du links vom Maximum rauskommen, die steile Kurve macht deutlich wieviel effizienter diese Methode wäre.

Weitere Stichwörter um sich in die Thematik einzuarbeiten: Tröpfchenmodell, Bethe-Weizsäcker-Formel, Massendefekt


Wenn du ein Buch am Tisch liegen hast, so hat dieses eine positive potenzielle Energie in Bezug zum Boden. Es fällt nur deshalb nicht runter, weil der Tisch dazwischen ist. Wäre der weg, so fiele das Buch sofort nach unten und bliebe dort auch. Mit dem Fall geht eine Verminderung der potenziellen Energie einher.

Das Herunterfallen geht von alleine, während es einer externen Anstrengung bedarf, um das Buch wieder hinaufzustellen. Insofern kann man sagen: Die Lage des Buches ist unten stabiler.

In der Chemie ist es ähnlich: Reaktionen gehen im Mittel von A ==> B wenn die freie Enthalpie von A geringer ist als jene von B. Die Enthalpie spielt hier die Rolle der Energie, korrigiert um die Entropie.

Ähnliche Überlegungen kann man auch für Kerne anstellen.

kerne mit geringerer bindungsenergie sind instabiler.

In meinem Buch steht: die kerne mit der massenzahl 60 haben eine MINIMALE Bindungsenergie, sie sind sehr stabil. Deswegen wundert mich das auch klingt irgendwie nicht so logisch aber ich denke auch nicht dass es im buch falsch steht..

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@Gala1199

So ist es tatsächlich falsch. Die gesamte Bindungsenergie ist grob gesagt umso größer, je größer der Kern ist.

Die Bindungsenergie pro Nukleon ist bei mittelgroßen Kernen mit Massenzahlen um 60 am größten, diese Kerne dementsprechend am stabilsten.

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Weil sie eine geringe Massezahl haben, benötigen sie weniger Bindungsenergie, um stabil zu bleiben. Uran beispielsweise hat eine hohe Massezahl und benötigt daher viel mehr Bindungsenergie (und ist sehe instabil).

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