Springen naar inhoud

Zwaarst mogelijke atoom


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Stormbeest

    Stormbeest


  • >100 berichten
  • 151 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 november 2009 - 16:37

Lood-208 is het zwaarste stabiele atoom. Zwaardere atoomkernen zijn allemaal instabiel, en de vervaltijd wordt over het algemeen korter naarmate het atoomnummer toeneemt.

Is er een natuurkundige grens aan de grootte van een atoomkern? Hoe komt het dat elementen zwaarder dan lood allemaal instabiel zijn?
Wij vergoeden nooit schade veroorzaakt of veregerd door wapens of tuigen die bestemd zijn om te ontploffen door wijziging van de structuur van de atoomkern.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

mebcat

    mebcat


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 02 november 2009 - 21:05

ik zal een poging wagen:
- helium bestaat uit 2 protonen en 2 neutronen
Stel je voor dat het enkel bestaat uit 2 protonen. Een proton is positief geladen, en 2 positieve deeltjes stoten elkaar af. = elektrische afstotingskracht. Dus 2 protonen blijven niet samen
Daarom worden er neutronen bijgeplaatst. Het is een soort lijm tussen de deeltjes. Hoe worden deze dan bij elkaar gehouden, wel de sterke kernkrachten. Alle protonen, neutronen worden samengehouden door de sterke kernkrachten.

Zoals het woord zelf zegt sterke kernkrachten zijn sterk, maar werken enkel op zéér korte afstand
elektrische krachten zijn minder sterk maar werken op veel grotere krachten

Jood: 53 protonen, 74 neutronen! omdat het element veel protonen heeft zijn er veel afstotingskrachten. 1 proton stoot de 52 andere af. Terwijl 1 neutron slechts enkel zijn buren bij elkaar kan houden. Dus heb je veel meer neutronen nodig.

Dus telkens als er een proton bijkomt moet je telkens meer neutronen bij plaatsen. Je kan je al voorstellen dat dit boeltje op den duur te groot wordt en uit elkaar valt.
waarom juist lood het laatste stabielste is zal wel wiskundig te berekenen zijn maar dit is volgens mij de achterliggende verklaring.

Veranderd door mebcat, 02 november 2009 - 21:07


#3

Stormbeest

    Stormbeest


  • >100 berichten
  • 151 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 november 2009 - 21:33

Dus zware atomen zijn instabiel doordat er te weinig neutronen zijn? Kunnen meer neutronen in de kern dit probleem niet oplossen? Of gaat dat niet? En hoe komt het dan dat van de drie waterstofisotopen net die met het grootste aantal neutronen, tritium, radioactief is?

Veranderd door Stormbeest, 02 november 2009 - 21:43

Wij vergoeden nooit schade veroorzaakt of veregerd door wapens of tuigen die bestemd zijn om te ontploffen door wijziging van de structuur van de atoomkern.

#4

physicalattraction

    physicalattraction


  • >1k berichten
  • 3104 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 03 november 2009 - 09:12

De meeste theoretici zijn het er over eens dat er verderop bij hogere Z-getallen weer stabiele elementen gevormd kunnen worden. "Microscopic nuclear theories suggest a significant enhancement in nuclear stability when approaching the closed
spherical shells with Z = 114, or, Z = 120, 122 and N = 184." Bron. Ik weet er zelf niet zo heel veel van, maar misschien dat Google of Wikipedia je kan helpen.

#5

mebcat

    mebcat


  • 0 - 25 berichten
  • 10 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 03 november 2009 - 11:39

goeie vraag, Stormbeest

Dan komt de E = mc² formule om het hoekje kijken. Een atoom met lichtste massa bevat de minste energie en is dus het stabielste. de massa van (waterstof + 1 neutron) is kleiner dan de massa van deuterium (empirisch bewezen!). Hoewel ze juist dezelfde bestanddelen bevatten is waterstof + 1 neutron apart toch lichter. Dus deze zijn stabieler en de natuur streeft naar de laagste energie inhoud.

Dit dieper uitleggen wordt voor mezelf al moeilijk want dat heeft te maken met de quarks van neutronen, de fermionen.

Veranderd door mebcat, 03 november 2009 - 11:39


#6

physicalattraction

    physicalattraction


  • >1k berichten
  • 3104 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 03 november 2009 - 13:31

Mebcat, wat je hier meldt klopt als een bus, maar is eigenlijk alleen maar herbevestigen dat deuterium minder stabiel is dan waterstof, niet uitleggen waarom dit zo is. Waarom heeft waterstof + 1 neutron minder massa/energie?

#7

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 06 november 2009 - 11:15

Dit effect kan worden uitgelegd aan de hand van de Weizsäcker formule. Men kan niet zoveel neutronen als men wil toevoegen: daar is een energieprijs voor te betalen. De reden daarvoor is het Pauli-principe: een toestand voor fermionen kan slechts door 1 fermion bezet worden. Er zijn toegelaten toestanden voor neutronen en protonen (een beetje zoals de orbitalen er zijn voor de elektronen), en deze toestanden hebben gelijkaardige energie-niveaus (het enige verschil komt door de elektromagnetische interactie die veel kleiner is dan de sterke kernkracht). Maar als je veel meer neutronen dan protonen hebt, betekent dit dat je ervoor kiest om toestanden op te vullen waarvoor vrij veel energie nodig is, terwijl voor de protonen nog toestanden met een meer gunstige energie beschikbaar zijn.

Het effect van waterstof-deuterium is een ander effect, dat ook met Weizsäckers formule kan verduidelijkt worden.

#8

Stormbeest

    Stormbeest


  • >100 berichten
  • 151 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 november 2009 - 10:44

Zwaardere elementen vervallen trouwens, als ik het juist heb, uiteindelijk tot lood. Zou het niet kunnen dat een belangrijk deel van het lood op aarde ontstaan is uit zwaardere elementen? Lood komt toch relatief veel voor, meer dan iets lichtere elementen zoals platina en goud.
Wij vergoeden nooit schade veroorzaakt of veregerd door wapens of tuigen die bestemd zijn om te ontploffen door wijziging van de structuur van de atoomkern.

#9

vogies

    vogies


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 november 2009 - 13:24

Alles vervalt tot ijzer(56), want die heeft (de op een na) hoogste bindingenergies per nucleon. Dat laat de onderstaande figuur zien:
Geplaatste afbeelding

Nikkel(62) is nog iets stabieler, maar komt toch niet zoveel voor.
Atomen met meer dan 200 nucleons hebben te weinig energie om alle deeltjes (protonen zijn allemaal positief, dus stoten elkaar af) bij elkaar te houden. Wil je beter weten hoe het zit moet je een vak fysica van elementaire deeltjes gaan volgen.
Het is eigenlijk in een atoom een gevecht tussen sterke kernkracht en de electrische kernkracht. In neutronensterren komt de zwaartekracht de sterke kernkracht te hulp en zo is eigenlijk een neutronenster de grootste kern die we kennen met +/- 10^70 deeltjes als ik het goed schat.

#10

Stormbeest

    Stormbeest


  • >100 berichten
  • 151 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 november 2009 - 12:22

Alles vervalt tot ijzer(56), want die heeft (de op een na) hoogste bindingenergies per nucleon.


Het klopt dat ijzer de hoogste bindingsenergie heeft, maar het is volgens mij onjuist dat alle zwaardere elementen spontaan tot ijzer vervallen. Dat zou betekenen dat er geen stabiele elementen zwaarder dan ijzer zijn, en die zouden dan op termijn ook allemaal uitsterven.

Nikkel(62) is nog iets stabieler, maar komt toch niet zoveel voor.


Van welke bron komt die informatie? Dit is de eerste keer dat ik dit verneem, alle bronnen zeggen dat ijzer het stabielst is. Dat klopt dus waarschijnlijk ook niet.

Atomen met meer dan 200 nucleons hebben te weinig energie om alle deeltjes (protonen zijn allemaal positief, dus stoten elkaar af) bij elkaar te houden.


Correcter: 208, want er bestaan wel degelijk stabiele atomen met meer dan 200 nucleons, onder meer het al eerder genoemde lood-208. Wil je beter weten hoe het zit moet je een vak fysica van elementaire deeltjes gaan volgen.

Het is eigenlijk in een atoom een gevecht tussen sterke kernkracht en de electrische kernkracht. In neutronensterren komt de zwaartekracht de sterke kernkracht te hulp en zo is eigenlijk een neutronenster de grootste kern die we kennen met +/- 10^70 deeltjes als ik het goed schat.


Dergelijke materie kan dan ook, als ik het juist heb, alleen onder extreme drukken zoals die in neutronensterren heersen, bestaan. En zo'n "atoomkern", als die al bestaat, bevat ook geen protonen. Wat zou er trouwens gebeuren indien de druk die vereist is voor het informeel genaamde "neutronium" plots zou wegvallen? Zouden er dan spontaan elementen ontstaan uit dat goedje?

Veranderd door Stormbeest, 22 november 2009 - 12:26

Wij vergoeden nooit schade veroorzaakt of veregerd door wapens of tuigen die bestemd zijn om te ontploffen door wijziging van de structuur van de atoomkern.

#11

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8808 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 november 2009 - 13:02

Die kracht is de zwaartekracht agv de massa van de neutronen zelf, en kan dus niet 'wegvallen'.

Maar stel dat je het middels een externe kracht voor elkaar had gekregen ('aanstampen') en die weg zou laten vallen: ik neem aan dat die neutronen dan vrijkomen, en vervolgens met een halfwaardetijd van een minuut of 10 vervallen tot waterstof.
Victory through technology

#12

Stormbeest

    Stormbeest


  • >100 berichten
  • 151 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 november 2009 - 13:36

Die kracht is de zwaartekracht agv de massa van de neutronen zelf, en kan dus niet 'wegvallen'.

Maar stel dat je het middels een externe kracht voor elkaar had gekregen ('aanstampen') en die weg zou laten vallen:


Ja, dat bedoelde ik dus. Als bijvoorbeeld met heel hoge snelheid een planeet op de neutronenster zou inslaan, en de neutronenster daardoor zou uiteenspatten.
Wij vergoeden nooit schade veroorzaakt of veregerd door wapens of tuigen die bestemd zijn om te ontploffen door wijziging van de structuur van de atoomkern.

#13

vogies

    vogies


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 22 november 2009 - 17:33

Het klopt dat ijzer de hoogste bindingsenergie heeft, maar het is volgens mij onjuist dat alle zwaardere elementen spontaan tot ijzer vervallen. Dat zou betekenen dat er geen stabiele elementen zwaarder dan ijzer zijn, en die zouden dan op termijn ook allemaal uitsterven.

Ik zeg ook niet dat het spontaan gebeurd, maar uiteindelijk zal er meer ijzer zijn dan lood wat je beweerde.

Van welke bron komt die informatie? Dit is de eerste keer dat ik dit verneem, alle bronnen zeggen dat ijzer het stabielst is. Dat klopt dus waarschijnlijk ook niet.

Wie of wat zijn alle bronnen? Ik heb het uit een dictaat van professor f.e.d. Maar even googlen geeft een bevestiging:
http://en.wikipedia.org/wiki/Iron-56
Wat jij bedoelt is de kleinste massa per nucleon. ijzer(56) en nikkel(62) verschillen dus niet zoveel.

Correcter: 208, want er bestaan wel degelijk stabiele atomen met meer dan 200 nucleons, onder meer het al eerder genoemde lood-208.

Er zijn ook veel atomen/isotopen onder de 200 die niet stabiel zijn. Wat ik bedoel is dat rond de zwaarte van 200 nucleonen steeds minder stabiele isotopen van een atoom zijn.

En zo'n "atoomkern", als die al bestaat, bevat ook geen protonen.

Je vraagt naar de zwaarste atoomkern, niet naar de meeste protonen. Een neutronenster bevat waarschijnlijk ook protonen en als ze er zijn dan waarschijnlijk meer dan een ander atoom.

Ja, dat bedoelde ik dus. Als bijvoorbeeld met heel hoge snelheid een planeet op de neutronenster zou inslaan, en de neutronenster daardoor zou uiteenspatten.

Ik denk niet dat de ster wat van een planeet zou merken. Misschien als een andere ster erop zou botsen en dat zou iets heel anders teweegbrengen dan je wilt. Misschien werpt een vakje astrofysica licht op de zaak :eusa_whistle:

Iig vervalt een nietgebonden neutron in een proton met een vervaltijd van 15 minuten. Een hoop protonen wat je dan overhoud zou uit elkaar schieten door hun afstotende elektrische kracht! De elektronen hebben in eerste instantie een te grote snelheid om waterstof te vormen en wij zouden een grote wolk (anti-)neutrinoos door ons heen krijgen.

Veranderd door vogies, 22 november 2009 - 17:37


#14

wannes

    wannes


  • >250 berichten
  • 368 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 december 2009 - 17:34

Zwaardere elementen vervallen trouwens, als ik het juist heb, uiteindelijk tot lood. Zou het niet kunnen dat een belangrijk deel van het lood op aarde ontstaan is uit zwaardere elementen? Lood komt toch relatief veel voor, meer dan iets lichtere elementen zoals platina en goud.

Een groot deel van de elementen zwaarder dan lood vervallen inderdaad naar lood(niet alleen Pb208, maar ook Pb206, maar er zijn ook andere kernen mogelijk(en spontane fissie is ook mogelijk), maar door de dubbele schilsluiting van Pb208 is het wel "populair"
De bijdrage van zwaardere kernen is er zeker wel, maar omdat Pb208 zo stabiel is wordt het ook meer gevormd dan de omliggende kernen, en veel meer dan zwaardere kernen.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures