Het plaatje toont de bindingsenergie per nucleon. Zoveel energie zou je moeten toevoegen aan een kern om 1 kerndeeltje los te halen (het lijkt op de manier waarop je elektronen uit hun baan kunt ioniseren).

Fuseren gaat goed als de losse kernen samengaan (in een of meerdere tussenstappen) tot een nieuwe kern die nog steviger gehecht is, d.w.z. een grotere bindingsenergie heeft. Het verschil tussen de bindingsenergie van de beginproducten en eindproducten komt vrij als (fusie)energie.

Een fusie van C-12 + Ni-62 zou  Se-74 opleveren, als we protonen (6+28=34) optellen. Maar wat is de bindingsenergie van atoommassa 74 t.o.v. 62 (voor Ni-62) als Ni met C zou fuseren?  Neemt de bindingsenergie van de kern toe of af?

Maw is de nieuwe fusiekern stabieler of juist instabieler dan de beginsituatie?

 OK top dat je zo snel post. Ik denk met jouw verhaal 74Se is lager dan 62Ni in de grafiek en 74Se heeft minder Eb/A dan 62Ni dus in die stercentrum kan 12C+62Ni niet qua bindingsenergie. Klopt het zo volgens jou ?

groetjes Vera

Ja, als fusie vrijgekomen energie oplevert door sterkere binding, dan zal de aanmaak van Se-74 juist energie kosten omdat de bindingsenergie minder is dan van Ni-62 en dan is de reactie niet waarschijnlijk. Zo min als (in het fusiegebied) O-16 in He-4 uiteen zal vallen (een splijting).

Dag Vera, Theo,

ik heb best wel een probleem met deze vraag. Het lijkt er sterk op dat Theo's verklaring bedoeld wordt, maar daarvoor vind ik vraag niet compleet, of onhandig, of verkeerd gesteld. 

Er is ⁷⁴Se in het heelal, en nog heel veel andere zwaardere elementen, dus ondanks het bindingsenergieverhaal ontstaat dat wel. Dat het energie kost betekent alleen dat een ster niet kan "branden" op dit proces.

Niet dat het "vrijwel niet gebeurt" of zo, nee, de vraag stelt dat het "niet kan".  Wat dus lijkt te moeten worden aangetoond is dat in tegenstelling tot bijvoorbeeld in een supernova - waarin volop zware elementen ontstaan - de omstandigheden in zware sterren pertinent onvoldoende zijn om twee grotere kernen zó hard tegen elkaar te laten knallen dat ze samen blijven. Dat lijkt me een stuk ingewikkelder om te verklaren, laat staan aan de hand van die grafiek.  

Groet, Jan

Hoi, als er een probleem is met de vraag dan veranderen we de vraag:

""Kan je met deze grafiek bepalen of kernfusie van 12C met 62Ni tot 74Se in dit stercentrum energie kost of energie levert ? als je dat met de grafiek kan bepalen, kost die fusie dan energie of levert het energie ?""

Wat is dan het antwoord ?

Alvast dankjewel van Vera

> dan veranderen we de vraag

wilde je nu een som oplossen of ben je  er eentje aan het samenstellen?

Ik wilde de oorspronkelijke som maken maar Jan ziet een probleem met die som. Als de oude som niet goed is, schiet ik meer op met mijn nieuwe som. Ik wil gewoon meer leren over dit.

Vera

Dag Vera,

Ik denk dat je beter aan je docent vraagt hoe dit dan bedoeld is. Hij is waarschijnlijk bedoeld zoals Theo hem heeft beantwoord. Processen vanuit het midden van die grafiek (ijzer, nikkel) naar links of rechts verlopen niet makkelijk omdat dat energie kost (bindingsenergie per nucleon daalt). 

Er zijn omstandigheden waarbij wel grotere kernen dan Fe of Ni kunnen ontstaan: het bewijs daarvoor zijn sec alle elementen zwaarder dan ijzer, want in den beginne was er alleen waterstof. De omstandigheden waarbij dat meer dan incidenteel kan gebeuren vinden we niet in sterren, maar dàt haal je weer niet uit die grafiek, dus "..//..in dit ster centrum ..//.. " is nog zo'n verwarrende zin uit die vraag, net of je in die grafiek ook gegevens zou moeten kunnen vinden over andere sterren. 

Groet, Jan

Dag Vera,
Je oorspronkelijke vraag lijkt op vraag h van de opgave 'Ster staat op springen',
https://www.natuurkunde.nl/opdrachten/3881/ster-staat-op-springen
'h) Leg met behulp van bovenstaande grafiek uit waarom bij kernfusie in sterren geen stabiele elementen zwaarder dan ijzer worden gevormd.'
Jouw vraag gaat over de specifieke fusiereactie van ¹²C met ⁶²Ni. Vraag h gaat over dergelijke fusiereacties in het algemeen. Bij beide vragen moet je aan de hand van het diagram uitleggen dat/waarom door kernfusie geen elementen voorbij de 'ijzerpiek' van Fe, Co en Ni ontstaan in het centrum van een zware ster die aan zijn eind komt.

In deze vorm zijn de vragen niet goed gesteld.

In de eerste plaats
• Jouw fusie van ¹²C en ⁶²Ni tot ⁷⁴Se kan WEL optreden wat betreft de bindingsenergie en als het zou gebeuren, komt er energie bij vrij.
Theo schrijft: 'zal de aanmaak van Se-74 juist energie kosten'. Jan schrijft: 'Dat het energie kost'. Dit is onjuist.
• De bindingsenergie van ¹²C is 7,6801446 MeV per nucleon.
De bindingsenergie van een kern ¹²C is 12 maal 7,6801446 is 92,1617352 MeV.
De bindingsenergie van ⁶²Ni is 8,7945555 MeV per nucleon.
De bindingsenergie van een kern ⁶²Ni is 62 maal 8,7945555 is 545,2624410 MeV.
De bindingsenergie van beide kernen samen is 637,4241762 MeV.
De bindingsenergie van ⁷⁴Se is 8,6877155 MeV per nucleon.
De bindingsenergie van een kern ⁷⁴Se is 74 maal 8,6877155 is 642,8909470 MeV.
De bindingsenergie na de fusie is 5,467 MeV meer dan ervoor.
Conclusie: bij de fusie van ¹²C en ⁶²Ni tot ⁷⁴Se komt energie vrij. Wat betreft de bindingsenergie kan deze fusie WEL plaatsvinden.
(Het is bij zo'n berekening geoorloofd en gebruikelijk om voorbij te gaan aan het verschil in bindingsenergie van de elektronen.)
• Wat betreft bindingsenergie zijn nog veel meer kernfusiereacties mogelijk waarbij een kern voorbij de ijzerpiek ontstaat en energie vrijkomt. Dat gebeurt bij voorbeeld als ¹²⁰Sn of ²⁰⁵Tl of ²⁰⁸Pb fuseert met ¹H. Of als ⁵⁹Co of ⁶⁵Cu of ⁷¹Ga of ⁷⁵As of ⁸¹Br of ¹⁰⁹Ag fuseert met ⁴He. Waarom deze reacties toch niet optreden, zie je niet in het diagram.
• Bij vraag h van de opgave 'Ster staat op springen' lezen we nu in het antwoord:
"[...] Om een kern zwaarder dan ijzer te 'maken' zou juist energie toegevoegd moeten worden. [...]"
Voor de kernfusiereactie van ¹²C en ⁶²Ni tot ⁷⁴Se en vele andere is dit onjuist.
• Je kunt de berekening eenvoudiger uitvoeren met de atoommassa's van de drie kernen. Een atoom ⁷⁴Se heeft minder massa dan de atomen ¹²C en ⁶²Ni samen. Er verdwijnt massa en hierbij komt energie vrij. (Een correctie voor het aantal elektronen maakt in dit geval geen verschil voor de uitkomst.)
• Gegevens over bindingsenergie en atoommassa's zijn te vinden op
https://www-nds.iaea.org/amdc/

In de tweede plaats
Om te bepalen of een fusiereactie wat betreft de bindingsenergie kan plaatsvinden, heb je nauwkeurige gegevens nodig. Sommige fusies kunnen wat betreft de bindingsenergie wel plaatsvinden, andere niet. In het diagram kun je niet nauwkeurig aflezen hoeveel E_b/A de kernen ⁶²Ni en ⁷⁴Se hebben en kun je niet bepalen of er energie vrijkomt.

• Jan schrijft: 'Er is ⁷⁴Se in het heelal, en nog heel veel andere zwaardere elementen, dus ondanks het bindingsenergieverhaal ontstaat dat wel.' En later: 'Er zijn omstandigheden waarbij wel grotere kernen dan Fe of Ni kunnen ontstaan [...] De omstandigheden waarbij dat meer dan incidenteel kan gebeuren vinden we niet in sterren[...]'. Dit is onjuist.
• Allerlei elementen vanaf de ijzerpiek tot aan lood ontstaan dankzij het bindingsenergieverhaal wanneer een zware ster is geëvolueerd tot een rode reus, ruim voordat de ster aan zijn eind komt. Dit gebeurt door 'langzame neutronvangst' (slow neutron capture), niet door kernfusie. Bij neutronvangst neemt de bindingsenergie toe en komt wat energie vrij.
De elementen voorbij lood ontstaan door 'snelle neutronvangst' (rapid neutron capture), wellicht tijdens een supernova van een zware ster en/of versmelting van een neutronenster met iets anders.
Groet, Jaap

Kernfusie tussen nikkel-62 (Ni-62) en koolstof-12 (C-12) is theoretisch mogelijk, maar in de praktijk extreem moeilijk en onwaarschijnlijk onder normale omstandigheden. Er spelen meer factoren dan alleen energieverschil:

• Kernbarrière (Coulombbarrière): Nikkel-62 is een zwaar element met een hoog atoomnummer (28 protonen). Koolstof-12 heeft 6 protonen. Omdat beide kernen positief geladen zijn, zullen ze elkaar sterk afstoten (Coulombbarrière). Om fusie te laten plaatsvinden, zouden de kernen extreem dicht bij elkaar moeten komen (zodat hun quantummechanische waarschijnlijkheidsfuncties elkaar overlappen), wat een enorme hoeveelheid energie vereist om deze barrière te overwinnen.
• Bindingsenergie: Nikkel-62 heeft een van de hoogste bindingsenergieën per nucleon van alle bekende isotopen. Dit betekent dat het een zeer stabiele kern is. Fusie met nikkel-62 zou dus niet gemakkelijk energie vrijmaken, zoals bijvoorbeeld gebeurt bij lichtere elementen zoals waterstof of helium. In feite zou een fusie met nikkel-62 eerder energie kosten dan opleveren, wat het nog minder waarschijnlijk maakt in een natuurlijke of praktische setting.
• Omstandigheden voor fusie: Fusieprocessen zoals die in sterren plaatsvinden, komen voor bij extreem hoge temperaturen en drukken. De elementen die daarbij betrokken zijn, zijn meestal lichte isotopen zoals waterstof en helium. Voor zware elementen zoals nikkel zijn zelfs nog extremere omstandigheden nodig om fusie te laten plaatsvinden, wat zelfs in sterren zeldzaam  is.

Daarom zou deze reactie in de praktijk niet spontaan optreden en is het onwaarschijnlijk dat het een nuttig of veelvoorkomend fusieproces is. Ontstaan in supernova omstandigheden is een heel ander verhaal en mechanisme.

Voor "normale" kernfusie in sterren houdt het bij Fe-56 als stabielste kern wel op. Dus "heuvel op" in de grafiek van H naar Fe.