![\"Elementhäufigkeiten\"](\"\/img\/elementhaeufigkeit-universum.gif\")
Vielleicht haben Sie es schon gehört :?Fast alle Elemente die wir heute kennen wurden in Sternen erzeugt. Sie bestehen aus Sternenstaub, ich tue es und bestimmte Schmuckgegenstände haben sogar noch eine aufregendere Entstehungsgeschichte.<\/p>\nVielleicht haben Sie es schon gehört :?Fast alle Elemente die wir heute kennen wurden in Sternen erzeugt. Sie bestehen aus Sternenstaub, ich tue es und bestimmte Schmuckgegenstände haben sogar noch eine aufregendere Entstehungsgeschichte.<\/p>\n
Am Anfang war der Wasserstoff :?Er und etwas Helium wurden beim Urknall gebildet. Die ersten Sterne und auch heute die meisten Sterne fusionieren Wasserstoff zu immer höheren Elementen. Zuerst zu Helium dann Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Fluor, Neon und Natrium. Dies macht auch unsere Sonne seit über 4 Milliarden Jahren. Aus den oben genannten Elementen zusammen mit dem Wasserstoff bestehen wir zum größten Teil. Etwa 80-90 % unser Körpermasse besteht aus den Elementen Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff.<\/p>\n
Irgendwann besteht ein Stern im innern aus lauter Schalen, wie eine Zwiebel. Im inneren eine Kugel aus den schweren Elementen, mit Schalen aus den immer leichteren Elementen darüber und einer Hülle aus Wasserstoff. Nun ist der Wasserstoff im inneren verbraucht und der Stern beginnt Helium zu verbrennen. Er bläht sich auf, weil dies bei höheren Temperaturen geschieht. So entstehen noch schwerere Elemente bis hin zum Magnesium. Danach setzen Fusionsprozesse mit immer kürzeren Zeitskalen ein. Im Wasserstoffbrennen kann ein Stern Milliarden Jahre lang bleiben, im Heliumbrennen noch 100 Millionen Jahre, doch bei den folgenden Prozessen reden wir von 100-10000 Jahre. Der Grund:?Fusioniert wird nur ein Teil des Brennstoffs und zwar der im Kern wobei dessen Menge immer kleiner wird. Und man bekommt immer weniger Energie aus dem Fusionsprozess während die Temperatur die man braucht um ihn am Leben zu erhalten immer mehr ansteigt. Die letzten Fusionsprozesse die im inneren von Sternen ablaufen erzeugen die Elemente bis zum Eisen. Dass unsere Erde größtenteils aus Eisen besteht ist also kein Zufall. In kleinen Mengen entstehen als Nebenprodukte durch Neutoneneinfang und Zerfall die Elemente von Atommasse 63 bis 209 als Abfallprodukte.<\/p>\n
Die meisten Sterne verlöschen dann, sie sprengen die äußeren Hüllen dabei ab und die dort befindlichen Elemente werden an das interstellare Medium zurück gegeben, wo sie dann für neue Sterne und Planeten zur Verfügung stehen. Sehr große, massereiche Sterne enden aber anders. Der Eisenkern kollabiert wenn die Fusionsreaktionen ausbleiben und die äußere Hülle stürzt auf ihn. Dabei erhitzt sie sich so stark, dass es zu einer Vielzahl neuer Fusionsreaktionen kommt, bei denen innerhalb kürzester Zeit (Zeitskalen, Sekundenbruchteile bis Minuten) die restlichen Elemente erzeugt werden.<\/p>\n
Wegen dieser kurzen Zeitspanne und weil es sehr wenige massereiche Sterne gibt sind diese Elemente im Universum äußerst selten. Zwei dieser Elemente sind auch bei vielen Menschen beliebt, es sind die Elemente Gold und Platin. Ihr hoher Preis resultiert aus der Tatsache, dass sie selten sind und ihre Seltenheit hat mit den wenigen Sternexplosionen die es gibt (etwa 1 pro Jahrhundert in der Milchstraße) zu tun. Also schauen sie sich mal ihren Ring, Kette oder Brosche mal anders an :?Was sie tragen ist der Rest eines vor langer Zeit explodierten Sterns.<\/p>\n
Die Diamanten haben dagegen haben eine profanere Entstehungsgeschichte. Diamanten sind nur eine Form des Kohlenstoffs der bei jedem sterbenden Stern, auch bei kleinen Sternen in großen Mengen freigesetzt wird und auch in den Sternen in großen Mengen gebildet wird. Kohlenstoff ist das sechsthäufigste Element im Universum. Auch auf der Erde ist Kohlenstoff recht häufig. Die Kreidefelsen in Dover, die Dolomiten ja jede Lebensform besteht aus Kohlenstoff.<\/p>\n
Reiner Kohlenstoff ist Graphit, wenn sie noch mit Koks heizen, das ist relativ reiner Kohlenstoff. Warum sind dann aber Diamanten so selten ??Nun es gibt zwei Möglichkeiten wie sich Kohlenstoffatome zusammenfinden können. Einmal mit 3 starken Bindungen zu den Nachbarn, aber einer schwachen nach oben oder unten zu den nächsten Schichten. Dies ist Graphit, die häufigste Kohlenstoffform. Sie ist die thermodynamisch stabilste, d.h. wenn Kohlenstoff aus seinen Verbindungen freigesetzt wird so entsteht immer Graphit. Graphit hat eine Dichte von 2.26 g\/cm?.<\/p>\n
Setzt man nun aber Graphit hohen Temperaturen und Druck aus so bewirkt die Temperatur, dass die Bindungen schwächer werden und der Druck, dass der Graphit versucht ein kleineres Volumen einzunehmen. Das geht indem der Kohlenstoff stärker Bindungen zwischen den Schichten aufbaut, wofür er die Form der Elektronenwolke welche den Kern jedes Atoms umgibt ändert. Dazu braucht man Energie, diese stammt aus der Temperatur.<\/p>\n
Bei 1500-1800 ?C und 53000-100.000 Bar Druck wandelt sich so Graphit in Diamant um, der mit 3.51 g\/cm? wesentlich dichter ist. Auf der Erde gibt es diese Bedingungen im Erdmantel. Leider unerreichbar tief. Doch ab und zu wird Gestein aus dem Erdmantel nach oben gedrückt und dann findet man eine Diamantader. Heute kann man auch mit beheizten Hochdruckpressen diese Temperaturen und Drücke erzeugen und so synthetische Diamanten erzeugen.<\/p>\n
Entgegen der landläufigen Meinung ist Diamant nicht die stabilere Modifikation des Kohlenstoffs. Erhitzt man ihn auf über 1500 Grad Celsius so wandelt er sich wieder in Graphit um. Es ist die kinetisch stabilere Modifikation, d.h. die Atombindungen sind stärker, wodurch auch die hohe Härte resultiert.<\/p>\n