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Warum ist Titan härter als Eisen?

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Re: Warum ist Titan härter als Eisen?

Beitrag von gravi » 27. Jul 2016, 20:08

Stimmt so nicht ganz: Am Anfang stand zunächst ein Quark- Gluonenplasma (nach der GUT- Ära!) - Protonen und Neutronen existierten noch gar nicht. Erst später, in der Hadronen- Ära, entstanden aus den Quarks die Protonen (und Antiprotonen!). Die waren dann auch alle gleich! Zu einem noch späteren Zeitpunkt setzte Nukleosynthese ein, aus den Protonen und Neutronen entstanden noch Helium und Lithium, dann war auch damit Schluss. Alle anderen Elemente werden künftig in Sternen ausgebrütet.

Aus Eisen direkt Wasser zu erzeugen dürfte schwierig sein. Aber wie ich weiter oben schon erwähnte, kann in Sternen Eisen durch so genannte Fotodesintegration wieder in Wasserstoff (einzelne Protonen!) zerlegt werden. Durch eine chemische Reaktion - die aber in Sternen nicht möglich ist - könnte sich dieser Wasserstoff mit Sauerstoff verbinden und Wasser darstellen.

Rein theoretischh könnte man also wie in einem Baukasten aus Protonen und Neutronen beliebige Atomkerne bilden, zusammensetzen oder wieder auseinandernehmen. Es ist nur eine Frage der aufzuwendenden Energie. Aber wer macht das schon...

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Re: Warum ist Titan härter als Eisen?

Beitrag von seeker » 29. Jul 2016, 00:34

gravi hat geschrieben:Aber wer macht das schon...
Na ja, die verrückten Menschen machen solche Sachen, in gewisser Hinsicht...

Beispiel:
Plutoniumherstellung (künstlich hergestelltes Element, braucht man für Kernwaffen und in AKWs)
https://de.wikipedia.org/wiki/Plutonium ... arstellung
https://de.wikipedia.org/wiki/Brutreakt ... rutprozess

Man kann auch aus Quecksilber Gold machen, etc.
Pippen hat geschrieben:Man nehme ein Stück Eisen und mache daraus Wasser - müsste ja theoretisch gehen, wenn man "nur" die Protonen des Eisens anders anordnen müsste.
Im Prinzip ja, das geht.
Pippen hat geschrieben:Woher wissen wir, dass die Protonen nicht qualitativ verschiedenartig sind, es also Wasserstoff- oder Eisenprotonen gibt?
Na ja, sie sind im Prinzip genauso gleich oder verschieden, wie es zwei Atome desselben Elements sind oder wie es zwei blaue Legosteine mit 6 Noppen sind - ziemlich gleich, gleich genug um ausgetauscht werden zu können, gleich genug, um wie mit Legosteinen damit irgendetwas zu bauen und dann mit denselben Steinen wieder etwas anderes. Für die Atome in der Chemie, aus denen man Moleküle machen kann, gilt dasselbe:
Du kannst z.B. den H2O-Molekülen im Wasser allen ein H-Atom wegnehmen und dann später ein anderes H-Atom wieder "ankleben" und erhälst hinterher wieder genau dasselbe wie vorher, nämlich Wasser.
Bei z.B. einem Heliumatom geht das im Prinzip genauso: Schieß ihm ein Proton weg und du erhälst Tritium (überscherer Wasserstoff), füg wieder irgendein Proton hinzu und du erhält wieder Helium.

Über die Eigenschaften von den Teilchen im Atomkern haben wir genügend empirische Befunde, um recht gut über sie Bescheid zu wissen, z.B. aus Streuexperimenten, wir kennen heute auch deren inneren Aufbau: Neutronen und Protonen bestehen aus Quarks, die von Gluonen zusammengehalten werden. Außerdem ist das heute auch theoretisch sehr gut erfasst (-> Standardmodell).


Und noch einmal zurück zur "Härte", das ist nämlich ganz schön verrückt, wenn man sich das vorstellt, was da eigentlich los ist:

Atome bestehen bekanntermaßen fast völlig aus leerem Raum. Wär ein Atomkern so groß wie ein Tischtennisball und würde in der Mitte eines Stadions sein, dann würden in diesem Bild seine Elektronen irgendwo in den hintersten Bänken des Stadions mit einem Affenzahn um ihn herum fliegen, staubkorngroß oder noch kleiner.
Und wenn wir einen Gegenstand berühren und der sich für uns hart und fest anfühlt, dann spüren wir genaugenommen nur die elektrischen Abstoßungskräfte zwischen den Elektronen der Atome an unserer Hautoberfläche und den Elektronen an der Oberfläche des Gegenstands (denn gleichnamige Ladungen stoßen sich ab).
Eigentlich ist diese 'Härte' so gesehen nicht mehr als wie wenn zwei Seifenblasen ein klein wenig gegeneinander gedrückt werden und ihren Gegendruck, wenn sie dabei ein klein wenig einbeulen, empfinden wir dann als hart. 'Hart' ist offensichtlich relativ...

Gruß
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Re: Warum ist Titan härter als Eisen?

Beitrag von positronium » 29. Jul 2016, 10:42

seeker hat geschrieben:Atome bestehen bekanntermaßen fast völlig aus leerem Raum. ...
Das wird immer so dargestellt, aber eigentlich ist das nur der Versuch, das quantenmechanische Objekt "Atom" klassisch zu beschreiben, und das kann nicht funktionieren. Ich denke, man sollte über Dichten im Raum sprechen.

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Re: Warum ist Titan härter als Eisen?

Beitrag von gravi » 29. Jul 2016, 19:09

positronium hat geschrieben:Das wird immer so dargestellt, aber eigentlich ist das nur der Versuch, das quantenmechanische Objekt "Atom" klassisch zu beschreiben, und das kann nicht funktionieren. Ich denke, man sollte über Dichten im Raum sprechen.
Ich denke, hier irrst du. Ein Atom sehe ich nicht als quantenmechanisches Objekt. Aus dieser Blickrichtung ist es eher makroskopisch. Für ein (komplettes) Atom lässt sich der Ort exakt bestimmen, es unterliegt nicht daher der Heisenbergschen Unschärfe. Bei einem Elektron wäre das etwas anderes. Im Vergleich zum Aton ist es ja auch "etwas" kleiner.
Jedenfalls liegt für mich die Quantenebene deutlich unterhalb der Größe von Atomen...

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Re: Warum ist Titan härter als Eisen?

Beitrag von Skeltek » 29. Jul 2016, 19:30

Was meinst du mit exakt?
Das elektrische/magnetische Feld gehört genauso zum Teilchen wie die Areale in dem die Kernkräfte wirken.
Bezeichnest du nun den Mittelpunkt des elektrischen Feldes als Ort des Protons oder den Mittelpunkt des Areals in dem die Kernkräfte wirken?
Selbst Neutronen haben ein elektrisches Dipolmoment, da hier Mittelpunkt von positiver und negativer Ladung minimalst divergieren; was wäre dann deiner Meinung nach der exakte Mittelpunkt eines Neutrons?
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Re: Warum ist Titan härter als Eisen?

Beitrag von seeker » 29. Jul 2016, 23:42

positronium hat geschrieben:Ich denke, man sollte über Dichten im Raum sprechen.
Ja, die Orbitale um ein Atom herum sind schon nur quantenmechanisch zu verstehen.
Und ja, man kann auch stattdessen über Energiedichte oder Massendichte sprechen (und Bindungsenergien), das ändert aber nix: Die Energiedichte die ein paar Elektronen in dem vergleichsweise riesigen Raum um einen Atomkern einnehmen ist verschwindend gering, im Vergeich zu der im Atomkern.
Wollte man Atomkernen eine Härte zuordnen, dann wäre das unglaublich viel härter als Diamant.
Ergo: Die Oberfläche eines Neutronensterns wird wohl das härteste sein, das im makroskopischen bekannt und prinzipiell sichtbar ist.

Gruß
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Re: Warum ist Titan härter als Eisen?

Beitrag von tomS » 30. Jul 2016, 01:26

seeker hat geschrieben:Die Oberfläche eines Neutronensterns wird wohl das härteste sein, das im makroskopischen bekannt und prinzipiell sichtbar ist.
Die Oberfläche dürfte aus kristallinem Eisen bestehen. Die größere Härte wird erst in tieferen Schichten erreicht. Im Kern liegt dagegen eher eine Flüssigkeit vor.
Gruß
Tom

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Re: Warum ist Titan härter als Eisen?

Beitrag von Skeltek » 30. Jul 2016, 01:47

tomS hat geschrieben:
Skeltek hat geschrieben:Wohl eher zähflüssig. Die Teilchen sind wohl mehr als frei verschiebbar.
Ich denke nicht, dass das zutrifft.
tomS hat geschrieben: EDIT:

Sorry, ich habe diesen Beitrag aus Versehen editiert statt ihn zu zitieren.

Kannst du's nochmal schreiben?

Gruß
Tom

so gehts aber auch ^^
Zuletzt geändert von Skeltek am 30. Jul 2016, 10:56, insgesamt 2-mal geändert.
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Re: Warum ist Titan härter als Eisen?

Beitrag von positronium » 30. Jul 2016, 10:20

seeker hat geschrieben:
positronium hat geschrieben:Ich denke, man sollte über Dichten im Raum sprechen.
Ja, die Orbitale um ein Atom herum sind schon nur quantenmechanisch zu verstehen.
Und ja, man kann auch stattdessen über Energiedichte oder Massendichte sprechen (und Bindungsenergien), das ändert aber nix: Die Energiedichte die ein paar Elektronen in dem vergleichsweise riesigen Raum um einen Atomkern einnehmen ist verschwindend gering, im Vergeich zu der im Atomkern.
Ja. Ich wollte das nur anmerken, weil man - ich weiss: Du weisst das - ein Atom nicht als kleines Sonnensystem betrachten kann, das aus leerem Raum plus kleine Kügelchen besteht, die um den Kern sausen.

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