Die Vitrine
Die Bausteine (Elemente) aller Minerale, die wir heute auf der Erde finden, stammen aus dem Weltraum.
Sie sind entstanden durch Kernfusionen, Supernovaexplosionen und andere hochenergetische Vorgänge im Weltraum.
Einige Elemente wurden umgewandelt und stammen beispielsweise aus radioaktivem Zerfall.
Bestimmte Elemente kommen besonders häufig vor. Dies sind zum Beispiel Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Silizium und Eisen.
Diese Elemente entstehen durch Kernfusion in den Sternen. Sie bilden gewissermaßen die „Massenware“ im Weltraum.
Die Sonne liefert die Energie für die Erde. Sie erwärmt sich, Wasser verdunstet, Wolken bilden sich, Druckunterschiede bilden sich aus, Wind weht, das „Wetter“ entsteht.
Durch Photovoltaik oder Sonnenkollektoren können wir heute die Energie des Sonnenlichts direkt zur Strom und Wärmeerzeugung nutzen.
Aber auch gespeicherte Energie steht zur Verfügung: als Holz oder in Form fossiler Energieträger wie Gas, Kohle und Erdöl.
Auch Pflanzen, die wir in Form von Obst, Brot oder Gemüse essen, sind letztlich gespeicherte Sonnenenergie.
Ein paar Details …
Unsere Sonne entstand vor etwa 4.6 Milliarden Jahren und damit auch die Planeten und alles was man darauf findet. Dies bedeutet, dass alles um uns herum, einschließlich uns selbst, aus Materie des Weltalls besteht.
Man geht heute davon aus, dass im Anfang lediglich Wasserstoff im Weltall vorhanden war. Durch Kernfusion entstand und entstehen in den Sternen schwerere Elemente. Aus energetischen Gründen können bei der Kernfusion jedoch nur die Elemente bis zur Masse des Eisens entstehen. Schwerere Elemente benötigen zur Entstehung Vorgänge mit höherer Energie. Dies sind beispielsweise Supernova-Explosionen von Sternen. Diese sind zwar häufig, aber lange nicht jeder Stern endet mit einer solchen Explosion. Man findet daher sehr viele Elemente im Massenbereich von Wasserstoff bis Eisen, aber deutlich weniger mit einer Masse höher als Eisen. Zu den Elementen bis zum Eisen gehören unter anderem Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Silizium und Eisen. Sie bilden quasi die “Massenware” im Weltall.
Weitere Elemente entstanden und entstehen durch radioaktiven Zerfall.
Betrachtet man typische Minerale der Erde, so fällt die Häufigkeit von Silikaten (Verbindungen aus Silizum und Sauerstoff und anderen Elementen ) auf.
Die Reinform ist dabei der Quarz (Siliziumdioxid, also Silizium + Sauerstoff).
Auch die rote und gelbe Farbe der Gesteine ist nicht zufällig. Es handelt sich um Eisenoxide (Eisen + Sauerstoff) mit unterschiedlichem Wassergehalt (Wasserstoff + Sauerstoff).
Bei der Produktion von Werkstoffen, die aus unserem täglichen Leben nicht wegzudenken sind, wie Gläser, Keramik und Porzellan, kann der fast allgegenwärtige Eisenanteil zum Problem werden. Betrachtet man die Kante einer Fensterglasscheibe, so erscheint das Glas grünlich. Die Farbe stammt von Eisenspuren, meist aus dem Hauptbestandteil des Glases, dem Quarzsand.
Um hochwertige Gläser, beispielsweise für Optiken herstellen zu können, darf jedoch kein Eisen im Quarzsand und allen anderen Bestandteilen des Glases enthalten sein!
Bei Keramik färbt der Eisenanteil den Scherben (die gebrannte Keramik) rot. Durch eingefärbte Glasuren kann man diese rote Färbung überdecken.
Organische Materialien (und dazu gehören auch wir Menschen) bestehen vorwiegend aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff.
Nebenbei sei bemerkt, dass beispielsweise Obst, welches wir essen und aus dem unser Körper Energie gewinnt, gespeicherte Sonnenenergie ist. Mit Hilfe der Photosynthese, dem Stoffwechsel von Grünpflanzen, wird aus Kohlendioxid (Gas aus Kohlenstoff und Sauerstoff), Wasser und Sonnenlicht energiereiche Zucker und komplexere Kohlehydrate gebildet, die unser Körper verwerten kann.