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Wodurch entsteht Eisen?

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Das Eisen im Universum ist in Sternen durch Kernfusion entstanden, genauso wie alle anderen Elemente, welche schwerer als Wasserstoff sind. Am Anfang, also relativ kurz nach dem Urknall, bildete sich als erstes Element Wasserstoff, das einfachste Element überhaupt: ein Elektron in der Hülle und ein Proton im Kern.

In unserer Sonne - wie in jedem Stern - fusioniert Wasserstoff zu Helium, genauer gesagt: jeweils die Kerne. Über mehrere Stufen wird aus Wasserstoff Helium, welches 2 Neutronen und 2 Protonen in seinem Kern hat. Ungefähr so als ob man bei zwei Kugeln, die man miteinander fest verkleben will, je ein Stück wegschneidet, damit man zwei ebene Klebeflächen hat statt der runden Kugeloberfläche, fehlt dem Heliumkern ein wenig "Material", man nennt das den Massendefekt. Dieses "verpufft" gleichsam in Form von Strahlungsenergie, daher kommt auch das Sonnenlicht und die Wärme von der Sonne.

Kernfusion findet erst ab einer bestimmten Temperatur (Start-Energie) statt, und für jeden weiteren Schritt braucht es - vereinfacht gesagt - eine höhere Temperatur. Diese entsteht durch Verdichtung des Sterns aufgrund seiner Masse, also der Gravitationskraft. Irgendwann startet dann das Wasserstoffbrennen und bietet der Gravitation durch die nach außen drängende Strahlung eine Gegenkraft: der Stern ist stabil.

Ist der Wasserstoff zu einem gewissen Teil verbraucht und der Stern genügend schwer, fällt sein Kern weiter zusammen, wird heißer und das Helium fusioniert weiter zu noch komplizierteren und schwereren Elementen. Das setzt sich in etlichen Stufen so fort, aber Eisen ist das erste Element, das bei der Fusion keine Energie abgibt, sondern welche braucht.

Das gilt übrigens auch für alle Elemente, die schwerer als Eisen sind, sie eignen sich nicht für eine selbsterhaltende Fusion. Bestimmte sehr schwere Elemente wie Uran oder Plutonium eignen sich für die gegenteilige Reaktion, die Kernspaltung. Dabei wird Energie frei, indem sehr schwere Elemente in leichtere zerfallen.

Eisen ist ein chemisches Element. Es kommt auf der Erde fast nur in Oxidform vor ("Rost"). Sehr selten kommt es allerdings auch gediegen vor. Weiters gibt es Meteoriten, die aus reinstem Eisen bestehen: die Eisenmeteoriten.

Rohstoff für die Eisengewinnung sind eisenhältige Mineralien, die sogenannten Eisenerze. Durch Reduktion des Eisenoxides im Hochofen, also durch Entzug des Sauerstoffs aus dem Eisenoxid bleibt Eisen übrig, das zu Gußeisen oder Stahl (Stähle sind spezielle Eisenlegierungen) verarbeitet wird und uns als Werkstoff dient.

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