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Atombombe

Atombombe

Zu den Kernwaffen, auch als Atomwaffen oder Nuklearwaffen bezeichnet, gehören alle Waffen, die ihre Explosionsenergie aus der Umwandlung von Atomkernen bei der Kernspaltung oder Kernfusion gewinnen (im Gegensatz zu konventionellen Waffen, die ihre Explosionsenergie aus chemischen Reaktionen erhalten, bei denen die Atomkerne unverändert bleiben). Sie gehören zu den ABC-Waffen (auch Massenvernichtungswaffen). Eine Beschreibung über den Explosionsvorgang nach Abschluss der nuklearen Kettenreaktion und über dessen Auswirkungen findet sich unter Kernwaffenexplosion. Der Artikel Zivile Atombomben beschreibt die bisherigen nicht-militärischen Atomexplosionen.

Einführung

Die Entwicklung der Kernwaffen stellt einen Wendepunkt in der Geschichte der Menschheit dar. Bereits die ersten Kernwaffen mit nur 1%-iger Effizienz erreichten Explosionsenergien, die mehr als zehntausend Tonnen konventionellen Sprengstoffs entsprachen. Damit setzten sie genug Energie frei, um im August 1945 die japanischen Städte Hiroshima und Nagasaki fast vollständig zu zerstören und Hunderttausende von Menschen zu töten. Während des Kalten Krieges entwickelten vor allem die USA und die Sowjetunion Kernwaffen mit teilweise mehr als zehn Millionen Tonnen TNT-Äquivalent. Die stärkste jemals explodierte Bombe war die sowjetische Zar-Bombe. Sie wurde am 30. Oktober 1961 bei einem atmosphärischen Kernwaffentest gezündet und setzte eine Energie von etwa 57.000 Kilotonnen (= 57 Megatonnen) TNT-Äquivalent frei. Zum Vergleich: die Hiroshima-Bombe hatte eine Sprengkraft von 13 Kilotonnen TNT. Eine Bombe mit derartiger Kraft hätte im Kriegseinsatz ganze Ballungsgebiete verwüstet. Die Temperatur, die bei einer nuklearen Explosion erzeugt wird, beträgt zwischen 200.000.000 °C und 300.000.000 °C. Durch ihre große Zerstörungskraft, aber mehr noch durch die bei der Explosion freigesetzten radioaktiven Rückstände stellen Kernwaffen eine ernste existenzielle Bedrohung für die Menschheit und das Leben auf der Erde dar. Auch nach dem Zusammenbruch des Ostblocks ist die Gefahr eines Atomkrieges nicht gebannt. Eine zunehmende Zahl kleinerer Staaten strebt, teilweise bereits mit Erfolg, nach atomarer Aufrüstung. Der Umgang mit dieser Gefahr wird von vielen Politikwissenschaftlern als eine der größten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts angesehen. siehe auch: Atomstreitkräfte Die technische Entwicklung der Kernwaffen seit den 40er Jahren hat eine große Vielfalt unterschiedlicher Varianten hervorgebracht. Unterschieden werden grundsätzlich Atombomben nach dem Kernspaltungs- oder Fissionsprinzip (»klassische« Atombombe) und nach dem Kernfusionsprinzip (Wasserstoff- oder H-Bombe). Bei der Kernspaltungsbombe wird eine überkritische Menge (wie viel das ist, ist geometrie- bzw. konstruktionsabhängig – die kleinste kritische Masse erreicht man mit einer Kugel) Uran 235 oder Plutonium 239 durch Sprengstoff auf engem Raum zusammengebracht. Ab einem bestimmten Verhältnis von Masse zu Oberfläche des Spaltmaterials können Neutronen, die beim spontanen Zerfall einzelner Kerne entstehen, weitere Kerne im Material spalten, wobei diese wiederum einige Neutronen liefern. Es kommt zur nuklearen Kettenreaktion, in deren Verlauf immer weitere Kerne gespalten werden. Bei der Fusionsbombe wird zunächst eine Kernspaltungsbombe gezündet. Die dadurch im Inneren der Bombe erzeugten Drücke und Temperaturen reichen aus, um in dem in ihr enthaltenen schweren Wasserstoff (Deuterium) die Fusionsreaktion zu zünden. Mehr dazu: Kernwaffentechnik

Detonation von Atombomben

Um Atombomben zur Detonation zu bringen, d.h. den Kernspaltungs- oder Fusionsprozess in Gang zu setzen, wurden mehrere verschiedene Systeme entwickelt.

Explosion

Das einfachste Prinzip besteht darin, dass soviel zusätzliches spaltbares Material durch den Zünder auf den Kernsprengstoffvorrat geschossen wird, dass die spaltbaren Materialien desselben Stoffes verschmelzen und eine kritische bzw. superkritische Masse entsteht. Diese führt dann zum Kernspaltungs- bzw. Kernfusionsprozess und es kommt zur Atombombenexplosion. Einen solchen Aufbau einer Atombombe nennt man "Gun-Design". Die von den USA am 6. August 1945 auf Hiroshima abgeworfene Atombombe besaß dieses System und hatte eine Sprengkraft von 13 Kilotonnen TNT.

Implosion

Eine weitere Methode ist die "Implosion" und wird in einer kugelförmigen Waffe angewandt. Der äußere Teil der Kugel besteht aus einer Schicht aus hochexplosiven Material. Jeder Abschnitt dieses Materials ist mit einer Sprengkapsel versehen, wobei die Abschnitte untereinander mit Drähten verbunden sind. Durch einen elektrischen Impuls werden alle Teile des Materials exakt gleichzeitig gezündet. Die entstehende Druckwelle der Detonation läuft im Zentrum der Waffe zusammen. Die sich dort befindliche Kugel aus spaltbarem Material wird durch den enormen nach innen gerichteten Druck (Implosion) zusammengedrückt. Dadurch erhöht sich die Dichte des Elementes und eine superkritische Anordnung entsteht. Sowohl bei der Testbombe von Alamogordo, als auch bei der am 9. August 1945 auf Nagasaki abgeworfenen Atombombe, handelte es sich um Implosionsbomben. Diese hatten beide eine Sprengkraft von 20 Kilotonnen TNT.

Klassifizierung

Die Explosionsenergie reicht von der Sprengkraft weniger hundert Kilogramm TNT bis zu einigen Megatonnen (1 Megatonne = 1 Million Tonnen bzw. 1 Milliarde Kilogramm) TNT-Äquivalent. Neben der reinen Sprengkraft sind folgende militärische »Maßeinheiten« in Verwendung:
- Totaler Zerstörungsradius: Radius um das Explosionszentrum in dem alles tierische und menschliche Leben und alle Gebäude, Pflanzen usw. komplett vernichtet werden. Reicht je nach Größe der Bombe bis zu 50 km (bei der experimentellen sowjetischen Tsar Bomba sogar bis zu 100 km).
- Millionen Tote: Anzahl der Getöteten bei Detonation in einem Ballungsgebiet
- Zahl der Sprengköpfe: viele Kernwaffen verfügen heute über mehrere Sprengköpfe, die dann in großer Höhe von der Trägerrakete getrennt werden. So kann eine einzige Rakete riesige Gebiete verwüsten, so etwa die sowjetische SS-18 Satan je nach Ausrüstung ein Areal von bis zu 60.000 km². Die stärksten als reguläre militärische Sprengköpfe konstruierte Kernwaffen sind Wasserstoffbomben mit bis zu 25 MT Sprengkraft. Typischerweise sind es aber nicht mehr als die Hälfte davon. Ohne Kernfusion, das heißt nur mit Spaltung von Uran- oder Plutoniumkernen, erreicht man rund 500 (amerikanischer Ivy King-Test) bis 800 kT (stärkste französische Militärwaffe). Fat Man, über Nagasaki abgeworfen, hatte demgegenüber nur 25 kT Sprengkraft.

Strategische Kernwaffen

Strategische Kernwaffen sind Kernwaffen mit großer Sprengkraft, die nicht auf dem Gefechtsfeld eingesetzt werden, sondern Ziele im gegnerischen Hinterland zerstören sollen, wie z. B. ganze Städte oder Raketensilos von Interkontinentalraketen. Ihre Sprengkraft reicht vom Kilotonnenbereich bis zu theoretisch über 100 Megatonnen TNT bei der Wasserstoffbombe. ]]n (MRBM, IRBM) mit nuklearem Sprengkopf, die in Silos oder auf mobilen Abschussrampen montiert sind. Ein besonderes Problem dieser Waffen ist die heute lediglich noch von solchen Staaten stationiert, denen die Technik von Interkontinentalraketen fehlt, wie Pakistan oder Israel.
- U-Boot- Eine Rakete kann je nach Bauart auch mehrere nukleare Sprengköpfe transportieren (sogenannte MIRV-Bauweise, Multiple Independently targetable Re-entry Vehicle).

Taktische Kernwaffen

Taktische Kernwaffen (auch atomare oder nukleare Gefechtsfeldwaffen genannt) werden ähnlich wie konventionelle Waffen gezielt gegen gegnerische Verbände oder Einheiten eingesetzt. Ihre Sprengkraft reicht bis zu einigen hundert Kilotonnen und ist damit im Vergleich den strategischen Kernwaffen relativ niedrig. Die kleinste taktische Atomwaffe im Truppendienst hat eine Sprengkraft von circa 0,3 KT. Derartig kleine Atomwaffen erlauben einen Einsatz vergleichsweise nahe an den eigenen Truppen. Taktische Kernwaffen gibt oder gab es als
- Freifallbombe
- Artilleriegranaten, die von normalen Artilleriegeschützen verschossen werden können
- Raketen zur U-Boot-Abwehr
- Taktische Raketen kurzer Reichweite (z. B. »Lance«, »Honest John«)
- Luft-Luft-Raketen zur Bekämpfung von Flugzeugen (heute nicht mehr verwendet)
- Boden-Luft-Raketen (z. B. Bomarc) zur Bekämpfung von Flugzeugen und, beispielsweise im Rahmen des amerikanischen Safeguard-Systems, zur Abwehr von Interkontinentalraketen.
- Raketen zur Bekämpfung von Satelliten
- Nukleare Wasserbomben zum Einsatz gegen U-Boote
- Atomminen, die auch an der innerdeutschen Grenze zum Einsatz kommen sollten. Diskutiert wurden daneben auch
- im Weltraum stationierte Kernwaffen
- Torpedos zur U-Boot-Abwehr

Neutronenbomben

Neutronenbomben sind taktische Kernwaffen mit verhältnismäßig geringer Sprengkraft (ca. 1 KT). Im Vergleich zu herkömmlichen Kernwaffen zeichnen sie sich durch eine verstärkte Neutronenstrahlung aus. Daher haben sie eine erhöhte Effektivität gegen gepanzerte Streitkräfte, denn für die Zerstörung von Panzern muss eine Bombe normalerweise in der unmittelbaren Umgebung detonieren, da die Panzerung einen gewissen Schutz gegen Druckwelle und Hitzeentwicklung bietet. Gegen Neutronenstrahlung hingegen ist es keine effektive Panzerung. Das Panzergehäuse wird dabei durch Neutroneneinfang radioaktiv aktiviert, wodurch bei weiterer Nutzung die Besatzung häufig ausgewechselt werden muss. Außerdem können Neutronenbomben gegnerische Kernwaffen (z.B. anfliegende Raketen) durch Zerstören der Zündelektronik unbrauchbar machen. Der Glaube, dass Neutronenbomben Waffen sind, die Menschen töten, aber die Infrastruktur unbeschädigt lassen, ist zwar weit verbreitet, aber falsch. In dem Gebiet, in dem die Neutronenstrahlung tödlich wirkt, ist Druck- und Hitzewirkung der Neutronenbombe so groß, dass ungeschützte Personen schon durch sie allein getötet würden, ebenso werden Gebäude in diesem Gebiet schwer beschädigt oder zerstört. Außerdem wird die Neutronenstrahlung »eingefangen« und macht das bestrahlte Material selbst radioaktiv. Auch diese Art von Atombomben sind daher alles andere als »sauber«. In den USA wurden seit 1974 etwa 800 Neutronensprengsätze gebaut. Die letzten wurden 1992 verschrottet.

Mini-Nukes

So genannte Mini-Nukes sind Kernwaffen mit einer Sprengkraft unter fünf Kilotonnen. Die neue Forschung über kleine, technisch hoch entwickelte Kernwaffen ist in den USA geplant. Der US-Senat hob im Mai 2003 ein 10 Jahre altes Verbot der Entwicklung von Mini-Nukes auf. Diese Entscheidung wurde im Kongress durch eine Resolution geschwächt, die die Forschung erlaubt, jedoch ein Verbot der Entwicklung oder Herstellung neuer Atomwaffen mit geringer Sprengkraft beibehält. Kofferbomben, beispielsweise zum Einsatz durch Geheimdienste oder Terroristen, wurden beschrieben und werden auch auf dem High Energy Weapons Archive vorgestellt; dort wird aber auch betont, dass die physikalische Umsetzbarkeit mehr als zweifelhaft ist (beispielsweise bräuchte man zu hohe Mengen an konventionellem Sprengstoff zur Zündung), was sie mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Urban Legend macht.

Bunker Buster

Nukleare bunkerbrechende Waffen sollen tief in die Erde eindringen, um unterirdische und gehärtete Bunker zu zerstören. Es ist ausgeschlossen, dass die Bomben, aus der Luft abgeworfen, tief genug unter die Oberfläche eindringen und die Explosion vollkommen unterirdisch abläuft. Somit wird ein Bombenkrater erzeugt und hochradioaktives Material in die Luft ausgeworfen. Ebenso sind durch die erzeugten Erschütterungen großflächige Zerstörungen um das eigentliche Ziel herum zu befürchten. Es gibt im US-Arsenal bereits eine »Bunker Buster«: die B-61-11, die laut des im Januar 2002 veröffentlichten Überprüfungsberichts (NPR = Nuclear Posture Review) der US-Atomwaffenpolitik eine Sprengkraftgröße von mehr als fünf Kilotonnen hat und damit keine »Mini-Nuke« ist. Diese Waffe dringt aus einer Höhe von gut 13.000 Metern nur bis zu sieben Meter in die Erde und 2–3 Meter in gefrorenen Boden ein. Die USA haben etwa 50 dieser Bomben zur Verfügung.

Schmutzige Bombe

Bei einer sogenannten »schmutzigen Bombe« wird die ohnehin vernichtende Wirkung während der Explosion mit der großflächigen und jahrelangen Verstrahlung durch radioaktiven Fallout weiter gesteigert. Dies wird durch den Aufbau oder durch eine Kernexplosion auf dem Erdboden erreicht (für letzteres siehe Atomexplosion). Insbesondere wurde die Kobaltbombe als schmutzige Bombe bezeichnet. In dieser Bauform wird wo möglich Kobalt für die Fertigung der Einzelteile verwendet. Dieses Metall wird durch die Explosion in stark strahlende Isotope langer Halbwertszeit umgewandelt. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts wurde der Begriff »schmutzige Bombe« erheblich umgeprägt. Derzeit bezeichnet man als schmutzige Bombe einen Sprengsatz aus konventionellem Sprengstoff, dem radioaktives Material beigemischt wurde. Im Vergleich zu einer echten Atombombe besitzt sie nicht deren enorme Sprengkraft, da keine Nuklearexplosion ausgelöst wird. Ziel ihres Einsatzes ist es, radioaktives Material über ganze Stadtteile zu verstreuen und diese auf lange Sicht unbewohnbar zu machen. Eine solche Waffe ist daher eher zu den Chemiewaffen zu zählen. Im Gegensatz zu chemischen Waffen tötet das strahlende Material nicht sofort sondern erhöht die Sterblichkeit längerfristig. Da sich die tödliche Wirkung nur bei einem weiteren Aufenthalt in dem verstrahlten Gebiet entfaltet, versuchen einige Experten die "Schmutzige Bombe" zu den nicht tödlichen Waffen zu rechnen. Nach Ansicht von Experten können auch nur schwach verstrahlte Landstriche über Jahre hinweg die Gefahr von Krebserkrankungen für die Bevölkerung erhöhen. Auch wenn die Verschmutzung nur oberflächlich und daher (mit enormem Aufwand allerdings) dekontaminierbar wäre, könnte die psychologische Wirkung eines solchen Anschlages verheerend sein, da z.B. Arbeitnehmer eine schnelle Rückkehr an den Ort des Anschlags verweigern könnten. Der radioaktive Inhalt schmutziger Bomben setzt sich aus strahlenden Substanzen zusammen, wie sie unter anderem in der Industrie oder Medizin zum Einsatz kommen, z.B. radioaktives Spaltmaterial aus Kernkraftwerken oder radioaktive Stoffe aus medizinischen Geräten. Die Zutaten für eine schmutzige Bombe sind im Unterschied zu echten Kernwaffen also verhältnismäßig leicht zu beschaffen. Bereits seit längerem warnt die Internationale Kernenergieorganisation davor, dass Terroristen radioaktives Material aus der ehemaligen Sowjetunion kaufen könnten. Dort verschwinden immer wieder aus Industrie, Forschungseinrichtungen oder Krankenhäusern radioaktive Strahlenquellen. Selbst in den USA kommt regelmäßig radioaktives Material abhanden. Da das Material für die schmutzige Bombe aus der normalen (friedlichen) Kerntechnik gewinnbar ist, muss die gesamte Kerntechnik zu den Dual Use Anlagen gezählt werden. Als Gradmesser für die Folgen einer schmutzigen Bombe wird oft der Goiânia-Unfall in Brasilien herangezogen. 1987 brachen Obdachlose in ein leerstehendes, verwahrlostes Spital ein und stahlen einen Behälter mit hochradioaktivem ¹³⁷Cäsiumchlorid, welches dort früher für medizinische Bestrahlungen verwendet wurde. Aus Neugier und Unwissenheit hantierten viele mit dem bläulich fluoreszierenden Material und wollten sogar einen Fingerring daraus schmieden. Auch trugen viele Menschen radioaktiven Staub, den sie von dem CsCl-Stab abkratzten, in ihren Kleidern herum. Vier Menschen starben an der Strahlenkrankheit, zehn brauchten intensive medizinische Behandlung.

Geschichte

Anfänge

Allgemein bekannt für ihre Arbeit bei der Entwicklung von Kernwaffen sind Robert Oppenheimer und Edward Teller.
Jedoch der wohl erste Wissenschaftler, der ernsthaft über den tatsächlichen Bau einer Kernwaffe nachdachte, war der Physiker Leó Szilárd. Bereits im September 1933 dachte er an die Möglichkeit mittels Beschuss durch Neutronen Atomkerne zu einer Kettenreaktion anzuregen. Diese Idee war zu jener Zeit noch sehr umstritten, später auf diesem Gebiet sehr erfolgreiche Forscher wie Ernest Rutherford, Enrico Fermi und Otto Hahn glaubten damals noch nicht daran, dass Kerne sich überhaupt spalten lassen. Nach einigen Jahren der Grundlagenforschung (u.a. von Otto Hahn, Fritz Straßmann, Frédéric Joliot-Curie, Enrico Fermi) war es im Frühsommer 1939 soweit, dass die notwendigen theoretischen Grundlagen veröffentlicht waren, um bei ausreichender Verfügbarkeit von spaltbarem Uran eine Kernwaffe zu bauen. Schon vor dem Beginn des Zweiten Weltkrieges am 1. September 1939 richteten die drei in den Vereinigten Staaten lebenden Physiker Leó Szilárd, Albert Einstein und Eugene Paul Wigner im August 1939 einen Brief an den damaligen US-Präsidenten Franklin D. Roosevelt, um ihn vor der Möglichkeit der Entwicklung einer Atombombe in Deutschland zu warnen und ihn im Gegenzug zu der Entwicklung einer eigenen Atombombe anzuregen. Doch es sollte noch bis zum Herbst 1940 dauern, bis Enrico Fermi und Leó Szilárd genügend finanzielle Mittel erhielten, um mit der Entwicklung eines Kernreaktors zu beginnen. Als die amerikanische Regierung durch die Erfolge an dieser Arbeit davon überzeugt wurde, dass die Entwicklung einer Atombombe grundsätzlich möglich ist, und dass auch der Kriegsgegner Deutschland diese Möglichkeit besitzt, wurden die Forschungen intensiviert und führten schließlich zum Manhattan-Projekt.

Deutsches Kernwaffenprojekt

In Deutschland arbeiteten während des Zweiten Weltkrieges Wissenschaftler wie u.a. Werner Heisenberg, Carl Friedrich von Weizsäcker, Walther Gerlach, Kurt Diebner und Otto Hahn u.a. im Rahmen des „Uranprojektes“ an der militärischen Nutzbarmachung der Kernspaltung zur Erreichung deutscher Kriegsziele. Die Befürchtung der USA, Deutschland könnte so einen eigenen nuklearen Sprengsatz entwickeln, war ein wichtiger Anlass, ein eigenes Atombombenprogramm zu initiieren. Viele, über das Gebiet des Deutschen Reiches verteilte (z.T. unabhängig voneinander arbeitende) Forschergruppen arbeiteten bis zum Kriegsende an der Entwicklung einer deutschen Kernwaffe. Nach dem Krieg wurde jedoch festgestellt, dass im „Uranprojekt“ keine Kernwaffen entwickelt wurden. Ausführlicher Artikel: Uranprojekt

Manhattan-Projekt

1942 wurde unter größter Geheimhaltung unter dem Decknamen "Projekt Y" (als Teil des Manhattan-Projekts) das Forschungslaboratorium Los Alamos im US-Bundesstaat New Mexico konzipiert. Von 1943 an arbeiteten dort unter der wissenschaftlichen Leitung Robert Oppenheimers mehrere tausend Menschen, vielfach Wissenschaftler und Techniker. Am 16. Juli 1945 wurde die erste Atombombe oberirdisch bei Alamogordo gezündet (Trinity-Test). Das in der Bombe verwendete nukleare Brennmaterial war Plutonium und besaß eine Sprengkraft von etwa 20 Kilotonnen. Gegen Ende des Zweiten Weltkrieges wurde ein deutsches Fern-U-Boot (U 234) nach Japan entsandt, das neben Kisten voll Dokumenten und Verfahrensanweisungen auch etwa eine halbe Tonne Uran-Oxid beförderte. Es ist unklar, wofür die Japaner dieses Uran verwenden wollten. Angeblich soll es sich um Natururan gehandelt haben, sodass auch nach technischer Anreicherung keine ausreichende Menge für eine Atombombe hätte daraus gewonnen werden können. Die Besatzung des U-Bootes ergab sich, auf Anweisung von Dönitz, nach der deutschen Kapitulation den Amerikanern. Ausführlicher Artikel: Manhattan-Projekt Das eigentlich als Gegengewicht zum vermuteten deutschen Atomprojekt begonnene, und auch aufgrund Einsteins Brief deswegen an den US-Präsidenten forcierte, amerikanische Atomprojekt kam nicht gegen Nazi-Deutschland zum Einsatz. Aussagen hochrangiger amerikanischer Militärs ist zu entnehmen, dass dies vor allem aufgrund der Befürchtung nicht geschah, ein abgeworfener Blindgänger könne den deutschen Wissenschaftlern in die Hände fallen und wertvolle Hinweise liefern - der Krieg selbst war ohnehin gewonnen. Stattdessen wurden die ersten Luftangriffe mit Atombomben am 6. und 9. August 1945 gegen die japanischen Städte Hiroshima und Nagasaki geflogen. Die Herstellung von Atomwaffen war während des Zweiten Weltkrieges noch aufwändig und teuer. Das atomare Arsenal war nach Trinity, Hiroshima und Nagasaki bereits aufgebraucht; einer verzögerten Kapitulation Japans hätte mit dem Fortführen des konventionellen Bombardements begegnet werden müssen. Anders hätte es ausgesehen, wenn etwa der andauernde Einsatz von vielen Atomwaffen die Eroberung von Pazifikinseln durch die USA massiv beschleunigt hätte.

Einsatz gegen Hiroshima und Nagasaki

Am 6. August 1945, also 21 Tage nach dem ersten erfolgreichen Test bei Alamogordo, warf der Bomber Enola Gay die erste Atombombe (Sprengstoff: Uran-235), Little Boy genannt, über der Küstenstadt Hiroshima ab, wo sie um 8.16 Uhr Ortszeit in etwa 600 m Höhe über dem Boden detonierte. Rund 90.000 Menschen starben sofort, weitere 50.000 Menschen starben Jahre bis Jahrzehnte später an der Strahlenkrankheit. Am 9. August 1945 sollte der Bomber Bockscar die zweite Atombombe (Sprengstoff: Plutonium-239), Fat Man genannt, eigentlich über Kokura abwerfen. Als dort auch nach drei Anflügen noch schlechte Sicht herrschte, wich der Kommandant aufgrund Treibstoffmangels auf das Alternativziel, die Küstenstadt Nagasaki, aus. Da auch dort die Wolkendecke zu dicht war, wurde das Stadtzentrum um mehrere Kilometer verfehlt. Weil zudem das Stadtgebiet hügeliger als das Hiroshimas ist, was die Ausbreitung der Druckwelle behinderte, waren dort weniger Opfer zu beklagen - obwohl Fat Mans Sprengkraft rund doppelt so stark war wie die Little Boys. Dennoch kamen bei diesem Angriff 36.000 Menschen sofort ums Leben, weitere 40.000 Menschen wurden so stark verstrahlt, dass sie Jahre bis Jahrzehnte später starben. Die militärische Notwendigkeit des Atombombeneinsatzes ist umstritten, denn diesen zwei Städten wurde der Angriff mit konventionellen (Brand-)Bomben bis zuletzt erspart, um dann den Effekt einer nuklearen Explosion auf eine Großstadt testen zu können. Zudem gibt es Hinweise darauf, dass der japanische Kaiser zum Zeitpunkt des atomaren Angriffs schon zu einer Aufgabe bereit war. Weiterhin muss der Atombombeneinsatz auf Hiroshima und Nagasaki mit der Bombardierung von Tokio verglichen werden. Dort starben während der Nacht vom 9. März 1945 mehr als 100.000 Menschen. Die Legitimität des Atombombeneinsatzes steht und fällt also mit jener des konventionellen Bombenkriegs. Noch heute wird jährlich der tausenden Opfer gedacht. Als Symbol für den Frieden werden dabei einige weiße Tauben fliegen gelassen. Siehe auch: Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki [http://www.pcf.city.hiroshima.jp/peacesite/BPW/english/index.html Zeichnungen von Hiroshima-Augenzeugen (englisch)]

Entwicklung nach dem 2. Weltkrieg

Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki Die Zeit unmittelbar nach dem zweiten Weltkrieg war zunächst von einer langsamen Weiterentwicklung der Atombombe geprägt. Während die USA unterschiedliche Tests wie eine Unterwasserexplosion durchführten, arbeiteten Großbritannien und die Sowjetunion an eigenen Atombomben. 1948 besaßen die USA rund 50 einsatzbereite Sprengköpfe. Die Sowjetunion wurde schon während des Zweiten Weltkriegs von Klaus Fuchs über das Atombombenprogramm informiert und zündete ihre erste Atombombe am 29. August 1949, Großbritannien erst am 2. Oktober 1952. In dieser Zeit entstand auch das nebenstehende Bild eines amerikanischen Truppenversuchs mit Soldaten in geringer Entfernung zur Atomexplosion, das den teilweise sorglosen, teilweise rücksichtslosen Umgang mit Radioaktivität in der damaligen Zeit dokumentiert.

Entwicklung der Wasserstoffbombe

Die weitere Entwicklung von Kernwaffen führte zur Wasserstoffbombe. Die erste Zündung einer Wasserstoffbombe mit dem Codenamen Ivy Mike erfolgte am 31. Oktober 1952 über dem Eniwetok-Atoll und setzte eine Energie wie 10,4 Megatonnen TNT-Äquivalent frei. Diese Sprengkraft entspricht dem 830-fachen der Hiroshima Bombe. Die Notwendigkeit, angereichertes Uran und Plutonium zum Kernwaffenbau herzustellen, führte zur Entwicklung von Urananreicherungsanlagen sowie den ersten Kernreaktoren. Die hierdurch gewonnenen Erfahrungen beschleunigten den Aufbau einer zivilen Nutzung der Kernenergie. Weltweit, teilweise auch in den USA selbst, wird der Einsatz dieser Massenvernichtungswaffen hauptsächlich gegen die Zivilbevölkerung als ungerechtfertigt verurteilt. Die Entwicklung der Atombombe wird heute allgemein als das dunkelste Kapitel der Technik- und Wissenschaftsgeschichte angesehen. Die Atombombe ist der Inbegriff des "Fluches der Technik". Die Erfindung der Kernwaffen löste ein beispielloses Wettrüsten - insbesondere zwischen den USA und der Sowjetunion - aus und war die schwerste Bedrohung in der Zeit des Kalten Krieges. Die Kernwaffe hatte hier andererseits möglicherweise eine hemmende Wirkung im positiven Sinne, weil die direkte Konfrontation auf beiden Seiten nicht zuletzt wegen dieser übermächtigen Bedrohung einer nuklearen Explosion gescheut wurde. Unter diesem Eindruck wurden die Risiken des technischen Fortschritts insbesondere in der Literatur vielfach erörtert ...

Entwicklung nach dem Kalten Krieg

Nach dem Zerfall der Sowjetunion zu Beginn der 1990er Jahre bezweifeln Experten den militärischen Sinn von Kernwaffen, da jedes Ziel auch mit konventionellen Waffen der gewünschten Größenordnung zerstört werden kann. Als größte Gefahr der atomaren Bewaffnung wird daher ein Einsatz durch Terroristen angesehen, denn diese könnten bei Verwendung von Atomwaffen mit geringem Aufwand großen Schaden anrichten (siehe Hiroshima bzw. Nagasaki), während Atomwaffen im Kampf gegen den Terrorismus vollkommen ungeeignet sind. Unabhängig von dieser Entwicklung blieben die USA und Russland als Nachfolgestaat der Sowjetunion diejenigen Staaten mit den meisten Kernwaffen. Ihr Arsenal wird auch weiterhin gepflegt, entzog sich jedoch nach Ende des Kalten Krieges mehr und mehr der öffentlichen Aufmerksamkeit. Während zunächst die Entwicklungstätigkeit in diesem Bereich erlahmte, werden in den USA seit Ende der neunziger Jahre sogenannte Bunker Buster entwickelt. Diese Atomwaffen kleiner Sprengkraft dienen der Vernichtung unterirdischer Anlagen. Sie werden mit hoher Geschwindigkeit in den Boden geschossen, dringen in diesen ein und explodieren dann unterirdisch. Dadurch lösen sie eine Schockwelle im Boden aus, die die angegriffenen Anlagen zerstört. Politischer Hintergrund dieser Entwicklung sind vermehrte Anstrengungen einiger Staaten der Dritten Welt wie dem Iran, wichtige militärische Bauten unterirdisch anzulegen, um sie im Kriegsfall den Angriffen durch überlegene Luftstreitkräfte zu entziehen. Die Entwicklung solcher kleiner Kernwaffen wird in der Fachwelt als eine Gefahr eingeschätzt, da ihr Einsatz kaum Aufsehen erregen würde. Statt zerstörter Städte und tausender Toter würde die Weltöffentlichkeit lediglich einen kleinen Krater sehen. In der Konsequenz würde die Hemmschwelle sinken, Atomwaffen einzusetzen und auf diese Weise vergleichsweise preiswert - ohne Verlust eigener Soldaten und ohne allzu negatives Image - Kriege in der Dritten Welt zu führen.

Kernwaffen in Europa

Die in Europa gelagerten Kernwaffen sind nach Ende des Kalten Krieges drastisch reduziert worden. Auf den europäischen Luftwaffenstützpunkten sind von 1990 bis 1996 rund 208 Kernwaffensilos der NATO gebaut worden. Ursprünglich waren hierfür 438 NATO-Bunker vorgesehen, die aber nicht mehr benötigt wurden. Die von den US-Streitkräften kontrollierten Bunker für Bomben, die im Ernstfall den NATO-Streitkräften zur Verfügung standen, waren nicht alle bestückt worden. Bis 1998 hatte Großbritannien sein Arsenal an Fallbomben auf den Stützpunkten abgebaut. Ab 1996 wurden dann die weiteren Arsenale geleert. Die deutschen Luftwaffenstützpunkte in Memmingen und Nörvenich verfügten schon ab 1995 über keinerlei Kernwaffen mehr. Nur in Büchel trainiert die Deutsche Luftwaffe weiterhin den nuklearen Einsatz durch Jagdbomber vom Typ Tornado. Die USA und Großbritannien lagerten während des Kalten Krieges bis zu 5.000 Kernwaffen in deutschen Bunkern. Heute existieren in Deutschland noch 65 Wasserstoffbomben in den Bunkern der Luftwaffenstützpunkte Ramstein und Büchel; hier besteht die sogenannte Nukleare Teilhabe. Die beiden westeuropäischen Atommächte Großbritannien und Frankreich begannen bereits in den 1960ern bzw. 70ern Teile ihrer Arsenale auf seegestützte Systeme umzustellen. Beide Staaten unterhalten heute je vier ballistische Atom-U-Boote, von denen jedes mit jeweils 16 Atomraketen ausgestattet werden kann. Frankreich hält lediglich noch 60 Sprengköpfe zum Einsatz durch Bomber bereit, Großbritannien verfügt seit dem Jahr 2000 ausschließlich über seegestützte Systeme. Infolge dieser Veränderung wurde auch die Anzahl der Lagerstätten auf Luftwaffenstützpunkten reduziert. Die etwa 490 seegestützten Sprengköpfe machen heute den größten Teil der in Europa stationierten Atomwaffen aus. Die britischen Sprengköpfe werden komplett in der Marinebasis Clyde gelagert, die französischen in Brest.

NATO-Luftwaffenstützpunkte mit Kernwaffen

(Auswahl, Stand: 1997)
- Großbritannien
- Lakenheath
- Marham
- Wittering
- Niederlande
- Volkel
- Belgien
- Kleine Brogel
- Deutschland
- Ramstein (54 WS3-Lagersysteme)
- Büchel (elf WS3-Lagersysteme für 22 Bomben B-61)
- Nörvenich (elf WS3-Lagersysteme für 22 Bomben B-61, z.Zt keine Waffen gelagert)
- Brüggen
- Italien
- Aviano (achtzehn WS3-Lagersysteme für 36 Bomben B-61)
- Ghedi-Torre (elf WS3-Lagersysteme für 22 Bomben B-61)
- Griechenland
- Araxos (geschlossen)
- Türkei
- Balikesir (sechs Unterflurdepots, z.Zt keine Waffen gelagert)
- Incirlik (nicht fertiggestellt)
- Murted (sechs Unterflurdepots, z.Zt keine Waffen gelagert)

Aktueller Stand

Aktuell verfügen folgende Staaten über Kernwaffen und gelten daher als Atommächte:
- China: ca. 400
- Frankreich: 348 - 350
- Großbritannien: 185 - 200
- Indien: 30 - 35
- Israel: 75 - 200
- Nordkorea: 0 - 10
- Pakistan: 24 - 48
- Russland: 6000 - 8400
- USA: 7200 - 10240 Nordkorea erklärte im Frühjahr 2005 ebenfalls, Kernwaffen zur Abschreckung entwickelt zu haben, die Aussage wird jedoch auch von verschiedenen Seiten bezweifelt. Unstrittig ist jedoch, dass Nordkorea ein ambitioniertes Programm zum Erlangen von Kernwaffen unterhält. Unter anderem wird Nordkorea vorgeworfen, dass sie die Brennstäbe ihrer Einrichtungen zu lange im Reaktor belassen, als es die rein zivile Energieerzeugung verlangt. Der verlängerte Gebrauch erhöht den Plutoniumgehalt der Stäbe. Obwohl nie von offizieller Seite bestätigt, gilt es als unstrittig, dass auch Israel seit den 70er Jahren im Besitz von ca. 200 Kernwaffen ist, da das Land in der Vergangenheit seinen Nachbarländern mehrfach mit deren Einsatz gedroht hat. Mordechai Vanunu hat die Welt vom israelischen Kernwaffenprojekt unterrichtet, nachdem er am Dimona-Reaktor arbeitete. Beim Iran gilt der Besitz einer Kernwaffe als möglich, ist aber nicht gesichert, auch hier ist das Kernwaffenprogramm ambitioniert, der Zweck ist jedoch laut Iran die zivile Nutzung der Kernkraft. Südafrika hat 1979 einen Kernwaffentest durchgeführt aber keine einsatzfähigen Atomwaffen entwickelt und das Programm später aufgegeben. Argentinien, Brasilien, Libyen, und die Schweiz verfügten in der Vergangenheit über Kernwaffenprogramme, haben diese aber aufgegeben und offiziell beendet. Kasachstan, die Ukraine und Weißrussland kamen durch den Zerfall der Sowjetunion an Atomwaffen, die auf ihrem Gebiet stationiert waren, haben diese dann später aber an Russland abgetreten. Einen Überblick über die verschiedenen Kernwaffenprogramme gibt der Artikel über Atommächte.

Unfälle mit Kernwaffen

Zwischen 1950 und 1980 wurden 32 Unfälle allein mit US-amerikanischen Kernwaffen bekannt. Vor allem in den 1950er und 1960er Jahren mussten viele Waffen bei Notlandungen von Bombern abgeworfen werden. Manche der Waffen wurden nie wieder gefunden, weil sie in den Ozeanen abgeworfen (aber nicht gezündet) wurden. Nach Schätzungen von Greenpeace gingen etwa 50 Atombomben verloren. 11 Bomben vermissen die USA offiziell. Radioaktive Verseuchung wurde nur in wenigen Fällen festgestellt. Abstürze von Atombombern und andere Unfälle sind deshalb sehr problematisch, weil die Bombe zwar nicht zur Zündung kommt, aber durch den Aufprall das spaltbare Material in der Umgebung verstreut werden kann. Im Falle des extrem giftigen Plutoniums – bei welchem die Inhalation eines Millionstel Gramms bereits Krebs auslösen kann – ist dies äußerst gefährlich. Eine Übersicht der Unfälle kann auf der Liste der nuklearen Unfälle gefunden werden.

Atomteststoppabkommen

Am 10. Oktober 1963 trat das Teststoppabkommen in Kraft, worin sich einige Großmächte einigten, keine Nuklearwaffen im Wasser, im All und in der Atmosphäre zu zünden. Unterirdische Tests sollten eine bestimmte Stärke nicht überschreiten. Diesem Abkommen sind bisher 120 Nationen beigetreten. Seit 1996 liegt der Vertrag zum umfassenden Verbot von Nuklearversuchen (CTBT) zur Unterzeichnung auf. Er tritt erst in Kraft, wenn eine bestimmte Gruppe von Ländern ihn ratifiziert hat, u.a. die USA. Die Ratifizierungen einiger wichtiger Länder stehen derzeit noch aus. Vor allem die USA lehnen Rüstungskontrollen ab. Die Einhaltung der Verträge wird durch verschiedene Techniken verifiziert: Erdbebenmessstationen reagieren bereits auf kleinste Vibrationen und ermöglichen eine recht genaue Ortung von unterirdischen Detonationen. Sie können auch die seismographischen Signaturen von Erdbeben und Atomwaffentests deutlich unterscheiden. Hydroakustik kann Unterwasserexplosionen aufspüren und lokalisieren. Spezialmikrophone und Radionuklid-Detektoren können atmosphärische Kernexplosionen entdecken, identifizieren und lokalisieren. Die Messstationen sind über die ganze Welt verteilt. Wenn der Vertrag in Kraft tritt, wird es auch noch die Möglichkeit der Vor-Ort-Inspektion geben. Die Implementation des Vertrages wird von der Organisation des Vertrags über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen (CTBTO) vorbereitet.

Zitate

Ich bin nicht sicher, mit welchen Waffen der dritte Weltkrieg ausgetragen wird, aber im vierten werden die Menschen mit Stöcken und Steinen kämpfen, Albert Einstein

Weitere Informationen/Quellen

Siehe auch

Uranmunition, Atommacht, Atomkrieg, Atomstreitkräfte, Nuklearer Holocaust, Kernwaffen-Effekt, Plutoniumbombe, Atombombentest, EMP, Kalter Krieg, Wettrüsten, Strategic Defense Initiative (SDI), Atomkriegsuhr (Doomsday clock), Demonstrative Use, Robert McNamara, Nukleare Basiswelle, Nukleare Teilhabe, Radiologische Waffe (schmutzige Bombe)

Literatur

Sachbücher
- Florian Coulmas, Hiroshima : Geschichte und Nachgeschichte, München : Beck, 2005, ISBN 3406527973
- Klaus Fuchs, Ruth Werner, Eberhard Panitz: Treffpunkt Banbury oder Wie die Atombombe zu den Russen kam. 2003, ISBN 3360009908
- Robert Jungk: Heller als tausend Sonnen. 1958, ISBN B0000BJWE0
- Paul Takashi Nagai, Die Glocken von Nagasaki : Geschichte der Atombombe, - München : Rex-Verlag, 1955 - Bericht eines überlebenden Arztes ISBN 3895750565
- Gian L. Nespoli, Giuseppe Zambon: Hiroschima, Nagasaki. 1997, ISBN 3889750559
- Wolfgang Sternstein: Atomwaffen abschaffen!. 2001, ISBN 3933325056
- Edgar Mayer, Thomas Mehner Das Geheimnis der deutschen Atombombe. Gewannen Hitlers Wissenschaftler den nuklearen Wettlauf doch?. 2001, ISBN 3930219360
- Edgar Mayer, Thomas Mehner: Die Atombombe und das Dritte Reich. 2002, ISBN 3930219506
- Rainer Karlsch, Zbynek Zeman: Urangeheimnisse. 2002, ISBN 386153276X
- Richard Rhodes: The Making of the Atomic Bomb. 1995, ISBN 0684813785
- Helmut Simon (Vorwort): Atomwaffen vor dem Internationalen Gerichtshof. ISBN 3825832430 Romane und Theaterstücke
- Heinar Kipphardt: In der Sache J. Robert Oppenheimer ISBN 3499121115
- Masuji Ibuse, Schwarzer Regen, Frankfurt am Main : Fischer-Taschenbuch-Verlag, 1985, ISBN 3596258464

Weblinks

- [http://nuclearweaponarchive.org/Nwfaq/Nfaq0.html Nuclear Weapons FAQ (auf Englisch, aber sehr informativ)]
- [http://www.safog.com/home/atombombe.html Dokumentationen und Diagramme zur Atombombe]
- [http://www.armscontrol.de Überblicksseite zu Rüstungskontrolle und Abrüstung]
- [http://www.zeit.de/2005/32/Atombomenabwurf Thomas Macho, Still ruht die Bombe - Es gibt immer mehr Kernwaffen auf der Welt. Warum fühlt sich keiner mehr bedroht?]
("Die Zeit" Nr. 32/2005)
- [http://www.heise.de/tp/r4/artikel/19/19994/1.html Florian Rötzer, Es gibt keine harmlosen Mini-Nukes] (Telepolis, 29. April 2005)
- [http://www.cdi.org/program/issue/index.cfm?ProgramID=32&issueid=110 Center for Defense Information (USA) - Kolumne zu aktuellen Risiken betr. Kernwaffen]
- [http://www.politikerscreen.de/t-online/lexikon_detail.asp?ID=398 Schmutzige Bombe]
- [http://www.atomwaffena-z.info/home.html Geschichte/Wissen/Aktuelles über die Atombomben]
- [http://www.glasnost.de/militaer/95atomstud.html Atomwaffentests]
- [http://www.ippnw.org International Physicians for the Prevention of Nuclear War]
- [http://www.kernwaffe.de www.kernwaffe.de - Große Bilder und Video-Sammlung über A-Waffen]
- [http://www.atomwaffena-z.info www.atomwaffena-z.info]
- [http://www.ippnw.de IPPNW Deutschland]
- [http://www.lebenshaus-alb.de/mt/archives/subcategories/atomwaffen.html Schwerpunkt: Atomwaffen]
- [http://www.kernenergie-wissen.de/kernwaffen.html Basiswissen Kernenergie]
- [http://www.ga.gov.au/oracle/nukexp_query.html Nuclear Explosion Database]
- [http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Crossrd.html Die Atombombentests der USA (ausführliche Beschreibung!)]
- [http://www.heise.de/tp/deutsch/inhalt/kino/18295/1.html Heise-Telepolis-Artikel über verschwundene Atombomben in den USA im Kalten Krieg]
- [http://www.archive.org/movies/details-db.php?collection=prelinger&collectionid=19069 Duck and Cover], ein naiver Aufklärungsfilm von 1951, wie man sich bei der Explosion einer A-Waffe zu verhalten hat.
- [http://www.ctbto.org Organisation des Vertrags über das umfassende Verbot von Nuklearversuchen (CTBTO)] Kategorie:Militärtechnik ! ja:核兵器 ko:핵무기 ms:Senjata nuklear simple:Nuclear weapon th:อาวุธนิวเคลียร์

Waffe

Als Waffen bezeichnet man Werkzeuge oder Maschinen, die einerseits der Jagd, der Verteidigung, oder dem Angriff dienen können; andererseits aber auch nur dem Sport. So wie man Waffen häufig auch zu anderen Zwecken gebrauchen kann, ist es umgekehrt oft möglich, Geräte und Werkzeuge, die ursprünglich einem anderen Zweck dienten, als Waffe zu gebrauchen oder umzufunktionieren. Was eine Waffe ist, richtet sich demnach auch nach der Art des Gebrauchs. Im ursprünglichen Sinn bezeichnet das Wort Waffe einen Gegenstand, der nur zum Zweck des Kämpfens angefertigt wurde. Zu modernen Waffensystemen gehören Massenvernichtungswaffen, die zum großen Teil weltweit geächtet sind. Im übertragenen Sinn werden als Waffen auch Ideen und andere nichtmaterielle Güter (Informationen) angesehen. Bekannt ist die Losung: "Kunst ist Waffe". Auch Algorithmen, Patente, Verschlüsselungsmechanismen und ähnliche können als Waffe eingesetzt werden. Im Krieg haben Information und Desinformation heute zum Teil kriegsentscheidende Bedeutung erlangt. Das Waffengesetz (WaffG) der Bundesrepublik Deutschland definiert Waffen und regelt deren Benutzung. Für den Erwerb vieler Schusswaffen benötigt der Besitzer eine Waffenbesitzkarte, bzw. für das Führen (Tragen in der Öffentlichkeit) der Waffe einen Waffenschein. Messer gehören zu den ältesten Waffen der Menschen. Speziell zur Verwendung als Waffe konstruiert wurden:

Jagdwaffen

Diese folgenden Waffen sind in erster Linie zur Jagd entwickelt worden. Hauptsächlich werden heutzutage Schusswaffen als Jagdwaffen verwendet.
- Schusswaffen ::Jagdbüchse, Jagdflinte Heute nicht mehr allgemein verwendet werden:
- Bogenwaffen ::Armbrust: wird im Waffenrecht der Schusswaffe gleichgestellt. ::Bogen: ist vom deutschen Waffenrecht ausgenommen, gilt also nicht im gesetzlichen Sinn als Waffe. Die Jagd damit ist in Deutschland und Österreich heute nicht mehr erlaubt, da die entstehende Energie beim Aufschlag am Wild nicht ausreicht, es sofort zu töten (siehe Tierschutz). In den USA ist die Jagd mit dem Bogen jedoch noch immer erlaubt. Hierbei kommt in den meisten Fällen der sogenannte Compound-Bogen zum Einsatz. Dieser arbeitet nach dem Prinzip des Flaschenzugs. Die Sehne ist dabei etwa dreimal so lang wie bei einem "normalen" Bogen und wird an den Enden des Bogens über jeweils eine Rolle geführt. Durch das Flaschenzug-Prinzip entstehen zwei Vorteile: Erstens kann ein sehr viel stärkerer Bogen gefertigt werden, der jedoch Zweitens mit geringerem Kraftaufwand (gegenüber einem "normalen" Bogen) zu spannen ist. Die Schusskraft eines Compound-Bogens ist nicht zu unterschätzen. Berichten zufolge durchschlägt der Pfeil auf dreissig Meter Entfernung mühelos einen Bären.
- Wurfwaffen ::Speer, Atlatl, Bumerang

Sportwaffen

Diese Waffen sind auf sportliche Belange optimiert und eignen sich nicht mehr oder nur noch eingeschränkt zum Kampf. Trotzdem sind sie, wie viele andere Sport- und sonstige Geräte, immer noch gefährlich und mit Respekt zu behandeln. Es scheint allerdings in der Handhabung zu gelten: Je gefährlicher eine Waffe, desto sorgsamer wird sie gehandhabt, so dass die meisten Unfälle mit vermeintlich ungefährlichen Gegenständen stattfinden. Beispiele für Sportwaffen:
- Luftdruckwaffen
- Kleinkaliber-Präzisionswaffen
- Sportpistolen, -revolver und -gewehre
- Wurfspeere
- Wurfmesser
- Florett, Degen, Säbel, Bokken, Iaito
- Sportbögen

Historische Kampfwaffen aus Europa

- Stangenwaffen :: Ango, Bartaxt, Berdish, Falces, Glefe, Hellebarde, Korseke, Lanze, Luzerner Hammer, Partisane, Pike, Pilum, Speer, Spieß, Sponton
- Hiebwaffen :: Bauernwehr oder Hauswehr, Falchion, Streitflegel, Franziska, Katzbalger, Keule, Entermesser, Kopesh, Kriegsflegel, Morgenstern, Pallasch, Rabenschnabel, Rapier, Säbel, Sax, Schwert, Streitaxt, Streithammer, Streitkolben, Xyphon
- Stichwaffen :: Degen, Dolch, Florett, Stilett, Schwert (Handschar, Yatagan), Seitengewehr (Bajonett), Panzerbrecher,Gladius
- Fernwaffen :: Bogen, Schleuder, Armbrust, Blasrohr
- Feuerwaffen :: Arkebuse, Muskete, Pistol(-e), Karabiner

Historische Kampfwaffen aus Japan

- Nihonto
- Katana
- Tachi
- Wakizashi
- Tanto
- Aikuchi
- Kogatana
- Ōdachi
- Yari
- Naginata
- Nagamaki
- Yoroi-doshi

Historische Kriegsmaschinen

- Katapult, Balliste, Tribok (Trebuchet), Onager, Feuerschleuder, Artilleriewaffen, Wagen-Rotationsgeschütze, Falarika, Mauerbohrer (Terebra, Tarant, Fuchs, Krebs)

Moderne Waffen

Diese Waffen können unterschiedlichen Zwecken dienen.
- Hiebwaffen :: Totschläger, Stahlrute, Schlagring, Gummiknüppel, Schlagstock, "Hampelmann", Ochsenziemer, Nunchaku
- Schusswaffen, Handfeuerwaffen ::Revolver, Pistole, Maschinenpistole, Maschinenkarabiner, Gewehr, Personal Defence Weapon
- Brandwaffen ::Molotowcocktail, Flammenwerfer, Brandgranaten, Phosphorbomben, Blendbrandwaffen, Napalm, C5-Devices, MultiPurposeFireMissiles/FPFM,

Moderne Kriegswaffen

Waffen, die ausschließlich dem Krieg dienen:
- Schusswaffen :: Sturmgewehr, Maschinenpistole, Scharfschützengewehr, Maschinengewehr, Maschinenkanone, Panzerabwehrhandwaffe, Panzerbüchse
- Brandwaffen ::Flammenwerfer, Brandbombe, Napalm
- Explosionswaffen :: Bombe, Granate, Schrapnell, Handgranate, Mine, Atombombe, Neutronenbombe, Sprengkopf
- Massenvernichtungswaffen :: ABC-Waffen (Atomwaffen, Biologische Waffen, Chemische Waffen z.B. Sarin, Senfgas, Tabun, Soman, Lost)
- Trägersysteme :: Rakete, Lenkwaffe, Torpedo, Marschflugkörper, Seezielflugkörper, Flugabwehrrakete
- Moderne Waffensysteme :: Kanone, Geschütz, Haubitze, Mörser, Kampf-Panzer, Schützenpanzer, Flugzeugträger, U-Boot, Kampfhubschrauber, Jagdflugzeug, Bomber
- Kampfroboter :: SWORDS
- Moderne Kriegswaffen im Polizeidienst Scharfschützengewehre, Maschinenpistolen, Blendbrandgranaten, Sprengmittel

Non Lethal Weapon

Non Lethal Weapons sind Waffen, die Personen nicht töten, sondern verteidigungsunfähig machen sollen:
- Active Denial System
- High Power Microwave (HPM-Waffe)
- Long Range Acoustic Device (LRAD)
- StunStrike CQ (Close Quarters).
- Elektroschockpistole

Verletzungsschutz

Dinge, die zu einem Angriff oder zu einer Verletzung nicht geeignet sind, aber vor Verletzungen schützen, werden vom Staat seit dem Jahr 1989 als Schutzwaffe oder passive Waffe bezeichnet, obwohl sie keine Waffe sind.

Unklassifiziert

- Bo,
- Glefe, Shuriken,
- Katana, Wakizashi
- Rohrbombe, Briefbombe
- Sai
- Tonfa

Siehe auch

Portal:Waffen, Krieg, Bewaffneter Konflikt, passive Waffe, Uranmunition, Waffenhandel, Kriegswaffe, Gaußkanone

Weblinks

- [http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/waffg_2002/index.html Waffengesetz]
- [http://www.waffenhq.de Moderne Waffen aller Art] Kategorie:Führungs- und Einsatzmittel ! ja:武器 ko:무기 ms:Senjata simple:Weapon th:อาวุธ

Kernspaltung

Die Kernspaltung bezeichnet in der Kernphysik einen Prozess, bei dem ein Atomkern in zwei oder mehrere Bestandteile zerlegt wird. Seltener wird die Kernspaltung auch als Kernfission (lat. fissio, »das Spalten«) bezeichnet, ein Begriff, der nicht mit Kernfusion, dem Verschmelzen zweier Atomkerne, verwechselt werden darf. Einige Atomkernarten zerfallen spontan, andere nur unter Einwirkung äußerer Kräfte. Typische Methoden zur Induzierung einer Spaltung sind der Beschuss eines Atomkerns mit anderen Elementarteilchen oder Neutronen; der Spaltungserfolg hängt von der geeignet gewählten Energie des Projektils ab. Bei einer Kernspaltung werden enorme Energiemengen in Form von Wärme und Gammastrahlung freigesetzt. Es entstehen dabei neue leichtere Kerne (Spaltprodukte). Das Verblüffende dabei ist, dass die Masse des ursprünglichen Atomkernes größer als die Summe der Massen der Spaltprodukte ist. Die scheinbar fehlende Masse ist nicht verloren, sondern erscheint in veränderter Form, als freigesetzte Energie. Sie lässt sich mit der Einstein'schen Formel E=mc² berechnen. Die Spaltprodukte selbst sind oft radioaktiv, und setzen bei ihrem Zerfall weiter Energie frei. Isotope der Elemente Uran, Plutonium und Thorium lassen sich durch Neutronen geeigneter Energie besonders leicht spalten. In Kernreaktoren werden Kernspaltungen dieser Elemente kontrolliert durchgeführt, um Wärme und daraus Elektrizität zu erzeugen. In einer Atombombe setzen Kernspaltungen von Uran oder Plutonium in kurzer Zeit viel Energie, Radioaktivität und radioaktive Zerfallsprodukte frei.

Bau des Atomkerns

Atomkerne bestehen aus positiv geladenen Protonen und elektrisch neutralen Neutronen. Die sogenannte Kernladungszahl entspricht der Anzahl der Protonen im Atomkern. Die Summe aus Protonenzahl und Neutronenzahl (die Masse der Elektronen kann vernachlässigt werden, da sie nur einen Bruchteil der gesamten Masse ausmacht) ergibt die sogenannte Massenzahl, und korrespondiert mit der Kernmasse. Je nach Anzahl der Protonen und Neutronen entsteht aus der Kombination dieser Kräfte ein stabiler oder ein instabiler Atomkern. Allgemein kann man sagen, dass eine stabile Konfiguration gegeben ist, wenn die Anzahl der Protonen und Neutronen etwa gleich ist. Allerdings wird bei Atomkernen mit hoher Kernmasse (>100) ein Übergewicht an Neutronen notwendig. Oberhalb einer Kernladungszahl von 90 finden sich überhaupt keine stabilen Atomkerne mehr; die Atomkerne zerfallen in der Regel durch radioaktiven Zerfall. Die Kernspaltung kann auftreten, wenn die Bindungsenergie des Atomkerns kleiner ist als die der entstehenden Bestandteile, bei denen es sich auch wieder um Atomkerne handelt. Dabei ist die Reibungsenergie nicht zu vernachlässigen. Die Bindungsenergien lassen sich durch Vergleich der Massen der beteiligten Atomkerne berechnen.

Spontane Spaltung

Ein instabiler Atomkern befindet sich in einem lokalen Energieminimum (das aber noch höher ist, als die Ruhe-Gesamtenergie aller Bruchstücke) bevor er mittels des quantenmechanischen Tunneleffekts spontan zerfällt. Jeder Zerfall für sich ist zufällig, aber für eine große Zahl an Atomkernen kann die Häufigkeit des Zerfalls durch die Halbwertzeit (d.h. die Zeit in der die Hälfte der Atome zerfallen) charakterisiert werden. Die Kerne ein und desselben Nuklid spalten sich dabei auf vielfältiger Weise. Hier sind vier Beispiele von Plutonium 239 : Alternativ kann der Atomkern durch eine Aktivierungsenergie in einen Zustand höherer Energie angehoben werden, um schneller zu zerfallen.

Induzierte Kernspaltung

Halbwertzeit Einige der Isotope von Uran (U), Plutonium (Pu) und Thorium (Th) haben eine relativ niedrige Aktivierungsenergie, so dass neben dem typischen radioaktiven Zerfall (Alpha-, Betazerfall und Elektroneneinfang) auch in geringer Häufigkeit ein Kernzerfall auftritt. Der Anteil des Kernzerfalls bei ²³⁵U ist nur 7×10^-9% und bei ²³⁹Pu ist er 3×10^-10%. Bei all diesen Isotopen kann die Aktivierungsenergie durch Beschuss des Atomkerns mit einem Neutron geliefert werden. Die Anwesenheit des Neutrons regt den Kern über die Bindung so stark an, dass der Zerfall schnell stattfindet. Dabei muss die Energie des Neutrons so gewählt sein, dass einmal genügend Anregungsenergie vorhanden ist, andererseits aber das Neutron nicht so schnell ist, dass es vom Kern gar nicht eingefangen werden kann (Siehe auch: Wirkungsquerschnitt). Im Tröpfchenmodell des Atomkerns stellt man sich vor, dass die Anregung durch das Neutron den Atomkern in Schwingungen versetzt, bei denen der Kern lang gestreckt wird, und sich etwa in der Mitte einschnürt. Die elektrische Abstoßung überwiegt gegenüber der Anziehung der kurzreichweitigen Kernkraft, und die Spaltprodukte werden durch die elektrische Abstoßung voneinander weg bewegt. Die vom Neutron gelieferte Bindungsenergie an den Atomkern reicht bei ²³³U, ²³⁵U, ²³⁷Np und ²³⁹Pu aus, um den Kern zu spalten. Isotope wie ²³²Th, ²³⁸U und ²⁴⁰Pu benötigen eine zusätzliche Energie, die als Bewegungsenergie der (schnellen) Neutronen geliefert werden kann. Im Gegensatz zu 'schnellen' spricht man bei erstgenannten 'langsamen' Neutronen auch von thermische Neutronen. Bei der Spaltung eines Thorium-, Uran- oder Plutoniumkerns wird eine Energie von etwa 200 Mega-eV freigesetzt. Der größte Teil davon ist die Bewegungsenergie der Spaltprodukte.

Typische Spaltprodukte

- ⁴He Kerne - auch α-Strahlung genannt.
- Neutronen.
- ⁸⁹Kr, ⁹⁰Sr, ⁹³Zr, ¹³¹I, ¹³²Te, ¹³⁷Cs, ¹⁴⁰Ba, ¹⁴⁴Ce und weitere instabile Kerne, bekannt sind insgesamt über 200 verschiedene von ³⁰Zn bis ⁶⁵Tb. Die Spaltprodukte sind in aller Regel selbst radioaktiv.

Technische Aspekte

Kettenreaktion

Bei der Spaltung schwerer Kerne werden zwei bis drei Neutronen freigesetzt (prompte Neutronen), die weitere Kernspaltungen hervorrufen können und so zu einer Kettenreaktion führen. Etwa 1% der Neutronen wird erst durch radioaktiven Zerfall aus den Spaltprodukten freigesetzt (verzögerte Neutronen). Diese verzögerten Neutronen machen die Regelung von Kernkraftwerken möglich. Die Freisetzung von Neutronen bei einer Kernspaltung erlaubt eine kontinuierlich ablaufende Folge von Kernspaltungen. Zur stabilen Aufrechterhaltung einer solchen Kettenreaktion ist es notwendig, dass im Mittel eines der bei einer Kernspaltung freigesetzten Neutronen einen weiteren Atomkern spaltet. Falls mehr als eines der freigesetzten Neutronen eine Kernspaltung bewirkt, nimmt die Anzahl der Reaktionen mit der Zeit exponentiell zu: Eine Explosion findet statt. Falls weniger als eines der freigesetzten Neutronen eine Kernspaltung bewirkt, nimmt die Anzahl der Reaktionen mit der Zeit exponentiell ab: Die Reaktion endet. Technisch ist es notwendig, genau den Mittelpunkt zu finden. Dabei sind folgende Faktoren von Bedeutung:
- Anordnung des Materials,
- Geschwindigkeit der Neutronen, und
- Materialien im Reaktionsbereich. Die Anordnung des spaltbaren Materials im Raum hat Einfluss darauf, ob freigesetzte Neutronen, die sich in alle Raumrichtungen bewegen, überhaupt spaltbares Material treffen. Ein dünn ausgewalztes Blech verliert fast alle Neutronen nach außen, wogegen in einem kompakten Objekt (z. B. einem Würfel) die meisten Neutronen Gelegenheit haben, andere Atomkerne zu treffen. Die kleinste kompakte Masse eines Materials, die eine Kettenreaktion aufrecht erhalten kann, wird als "kritische Masse" bezeichnet. Die Geschwindigkeit der Neutronen hat Einfluss auf die Spaltwahrscheinlichkeit. Dabei besitzt jedes spaltbare Material eine optimale Neutronengeschwindigkeit, unter der eine Kernspaltung auftritt. Die Geschwindigkeit der entstehenden Neutronen kann durch Moderatoren auf eine geringere Geschwindigkeit gebracht werden. Neben Moderatoren, die zur Geschwindigkeitsregulierung der Neutronen im Reaktionsbereich eingebracht werden, gibt es auch neutronenabsorbierende Materialien. Diese verringern die Anzahl der verfügbaren Neutronen, und regulieren somit die Kettenreaktion. Neutronenabsorbierende Materialien werden teils direkt zur Regulierung der Reaktion eingebracht. Daneben sind viele Spaltprodukte, die sich nach einer gewissen Reaktionszeit ansammeln, Neutronenabsorber. Spaltbare Materialien sind spezielle Isotope eines oder mehrerer chemischer Elemente. Die anderen Isotope sind oft nicht zur Kernspaltung geeignet, und stellen oft unerwünschte Neutronenabsorber dar. Durch den Prozess der Anreicherung wird der Anteil spaltbarer Atomkerne erhöht. Ein Neutron kann also entweder
- das spaltbare Material verlassen,
- absorbiert werden, ohne dass eine Spaltung stattfindet, oder
- eine Spaltung bewirken.

Kritische Masse

Die kritische Masse bezeichnet die geringste Menge eines spaltbaren Materials, die notwendig ist, eine Kettenreaktion aufrecht zu erhalten. Allerdings ist die kritische Masse auch abhängig von Parametern wie der Kompression des Materials, so dass im Allgemeinen keine untere Grenze angegeben werden kann. Diese kritische Masse reagiert allerdings nur, wenn sie kompakt zusammen vorliegt. Bei der Bearbeitung spaltbaren Materials ist es daher eine Voraussetzung, nur Mengen, die geringer sind als die kritische Masse, zu einer Zeit handzuhaben. Alternativ werden etwa chemische Reaktionen in flachen Wannen durchgeführt, wo das Material über weite Flächen verteilt ist.

Moderatoren

Die Wahrscheinlichkeit für eine Kernspaltung nimmt in der Regel mit wachsender Neutronenenergie ab. Bei ²³²Th und ²³⁸U ist die Wahrscheinlichkeit für Konkurrenzprozesse wie die inelastische Streuung und Neutroneneinfang so hoch, dass eine Kettenreaktion mit schnellen Neutronen nicht zustande kommen kann. Anders verhält es sich mit ²³³U, ²³⁵U und ²³⁹Pu. Hier ist Kernspaltung mit schnellen Neutronen möglich, was in Atomwaffen und im schnellen Brüter ausgenutzt wird. In gewöhnlichen Reaktoren werden die Neutronen jedoch mit einem Moderator abgebremst. Kernreaktoren arbeiten meistens mit U-235 oder Plutonium, welche vorzugsweise durch langsame (thermische) Neutronen gespalten werden. Bei einer Kernspaltung entstehen aber schnelle Neutronen, welche nur selten eine Spaltung hervorrufen. Daher muss die Geschwindigkeit der Neutronen reduziert werden. Das Abbremsen der Neutronen geschieht mittels elastischen Stoßes mit anderen leichten Atomkernen, die allerdings keine Neutronenabsorption aufweisen dürfen. Von den leichten Elementen sind dadurch Lithium und Bor ausgeschlossen. Theoretisch denkbar sind Wasserstoff, Deuterium, Helium, Beryllium und Kohlenstoff. Technisch genutzt werden Wasserstoff (Leichtwasserreaktor), Deuterium (Schwerwasserreaktor) und Kohlenstoff in Form von Graphit (Brutreaktor, Kugelhaufenreaktor). Gleichzeitig findet jedoch auch eine Absorption (Verschlucken) von Neutronen in Materialien statt, die zur Kernspaltung nicht beitragen, etwa U-238 oder das Reaktorbaumaterial; diese Absorption findet vorzugsweise für mittelschnelle Neutronen statt. Insofern besteht das Aufrechterhalten der Kernreaktion darin, genügend Neutronen abzubremsen, die eine Kernspaltung bewirken.

Anreicherung

Uran, das bevorzugte Spaltmaterial, kommt in der Natur als Gemisch dreier Isotope vor: etwa 0.006% U-234, 0.7% U-235 und 99.3% U-238. Die Eigenschaften dieser Isotope unter Neutronenbeschuss unterscheiden sich grundlegend:
- U-238 absorbiert thermische Neutronen, es entsteht U-239, welches sich durch radioaktiven Zerfall in Plutonium-239 umwandelt.
- U-235 wird bei Absorption eines thermischen Neutrons in der Regel gespalten, kann aber auch durch schnelle Neutronen gespalten werden. Durch Anreicherung des Anteils von U-235 kann eine Isotopmischung erreicht werden, die geeignet zur Aufrechterhaltung einer Kettenreaktion ist.

Anwendungen

Kernreaktor

Verschiedene Typen von Kernreaktoren, die unterschiedliche Spaltmaterialien, Bauweisen und Moderatoren nutzen, sind entwickelt worden. Die heute auf dem Markt befindlichen Reaktoren unterteilen sich wie folgt: # Thermische Reaktoren ## Leichtwasserreaktoren ### Druckwasserreaktoren ### Siedewasserreaktoren: Die neusten Typen sind inhärent ausgelegt und weisen einen Sicherheitsstandard auf, der bei Anomalien die Kettenreaktion automatisch unterbindet. Die gängigen Leistungsgrößen liegen bei 1000 MW bis 1500 MW. Die Industrie wäre auch in der Lage Anlagen bis 2000 MW zu liefern. Die Leistungsgröße wird aber letztlich von der Versorgungssicherheit des Verbundnetzes vorgegeben. ## Gasgekühlte Graphit-moderierte Reaktoren ## Leichtwassergekühlte Graphit-moderierte Reaktoren ## Schwerwasserreaktoren # Schnelle Brüter

Kernwaffen

Die exponentielle Kernspaltung dient als Energiequelle für "normale" Kernwaffen. Die Energie wird in verschiedenen zerstörenden Formen wie Lichtstrahlung, Hitze usw. freigesetzt. Bei Wasserstoffbomben dient die Kernspaltung als Zünder für eine Kernfusion, dem Verschmelzen von Atomkernen, bei denen zusätzliche Energie freigesetzt wird.

Geschichte

Die induzierte Kernspaltung des Urans wurde 1934 durch Enrico Fermi erstmals experimentell durchgeführt und Vermutungen [Nature 133 (1934), S. 898 - 899: Possible production of element of atomic number higher than 92] bezüglich der Interpretation der Ergebnisse geäußert. Besonders Ida Noddack [Angewandte Chemie 47 (1934), S. 653 - 655: Über das Element 93] vertrat die richtige Vermutung des Zerfallens des neugebildeten Kerns ("Es wäre denkbar, daß bei der Beschießung schwerer Kerne mit Neutronen dies Kerne in mehrere größere Bruchstücke zerfallen, die zwar Isotope bekannter Elemente, aber nicht Nachbarn der bestrahlten Elemente sind."). Allerdings galten diese Vermutungen 1934 noch als unseriös. Die induzierte Kernspaltung des Urans wurde 1938 durch die Deutschen Otto Hahn und Fritz Straßmann am Berliner Kaiser-Wilhelm-Institut erstmals experimentell durchgeführt und durch den chemischen Nachweis eines der Spaltprodukte (radioaktives Barium) nachgewiesen. Lise Meitner klärte im selben Jahr (gemeinsam mit Otto Frisch) den theoretischen Hintergrund des Experiments auf. Seit den Rutherford'schen Streuversuchen (1919) ist bekannt, dass Atomkerne durch den Beschuss mit schnellen Teilchen verändert werden können. Mit der Entdeckung des Neutrons im Jahre 1932 durch James Chadwick ergaben sich vielfältige neue Möglichkeiten der Umwandlung von Atomen. So erwiesen sich die Ergebnisse des Beschusses von Uran mit Neutronen als sehr interessant. Erstmals von Enrico Fermi 1934 untersucht, konnten sie erst Jahre später richtig eingeordnet werden. Am 16. Januar 1939 reiste Niels Bohr in die USA, um einige Monate zusammen mit Albert Einstein physikalische Probleme zu erörtern. Kurz vor seiner Abreise aus Dänemark berichteten ihm Otto Robert Frisch und Lise Meitner von ihrer Vermutung, dass die Absorption eines Neutrons durch einen Urankern manchmal zu dessen Zerfall in zwei annähernd gleichgroße Teile unter Freisetzung von Energie führt. Der Grund für diese These war eine sensationelle Entdeckung von Otto Hahn und Fritz Straßmann. Sie beobachteten, dass beim Beschuss von Uran mit langsamen Neutronen der o.g. Zerfall des Urans eintritt, bei dem u.a. ein zu dieser Zeit noch nicht bekanntes radioaktives Barium entsteht, ein Isotop des natürlichen Bariums. Bohr berichtete nach seiner Ankunft in den USA seinem früheren Schüler John Archibald Wheeler sowie anderen Interessierten. Durch sie verbreitete sich die Neuigkeit unter anderen Physikern, unter ihnen auch Enrico Fermi von der Columbia Universität. Als ein Ergebnis der Diskussion des Themas zwischen Fermi, J. R. Dunning und G. B. Pegram kam es zu einer Untersuchung der vermuteten Ionisierungsimpulse, die von den auseinander fliegenden Urankernfragmenten erwartet wurden. Die Untersuchung fand an der Columbia-Universität statt. Kategorie:Kernphysik ja:核分裂反応 ko:핵분열 th:ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิซชัน

Chemische Reaktion

Eine chemische Reaktion ist ein Vorgang, bei dem die spezifischen Eigenschaften der Ausgangsstoffe (Edukte) verändert werden. Es entstehen Stoffe mit anderen spezifischen Eigenschaften (Produkte). Spezifische Eigenschaften können Farbe, Geruch, Viskosität, Dichte, Festpunkt, Siedepunkt, optische Aktivität usw. sein. Der Ablauf chemischer Reaktionen wird als Reaktionsgleichung dargestellt: Edukt(e) → Produkt(e) Bei einer chemischen Reaktion werden chemische Bindungen gelöst und neue geknüpft. Die Elemente der Eddukte treten bei den Produkten in neuen Kombinationen wieder auf.

Abgrenzung zu physikalischen Vorgängen

Alle chemischen Reaktion sind von physikalischen Veränderungen der Stoffe begleitet. Es sind Abgabe oder Aufnahme von Energie, Änderungen des Aggregatszustandes oder der Farbe beobachtbar. Bei physikalischen Vorgängen ändern sich nicht die stoffspezifischen sondern nur physikalische Eigenschaften wie Wärmeinhalt, Aggregatzustand und Größe. Die Unterscheidung zwischen chemischer Reaktion und physikalischem Vorgang ist nicht immer klar definierbar; so gilt die Auflösung von Natrium in Ammoniak als chemische Reaktion, obwohl nach dem Eindampfen des Ammoniaks Natrium übrigbleibt und nicht - wie im Fall einer chemischen Reaktion zu erwarten wäre - irgendeine Verbindung aus Natrium und Stickstoff.

Erhaltungssätze bei chemischen Reaktionen

#Erhaltung der Elemente: Edukte und Produkte enthalten die selben Elemente. Es können keine Elemente entstehen oder verschwinden. (Dieser Erhaltungssatz wurde von Daniel Sennert 1618 formuliert. Er bedeutet eine Absage an den Anspruch der Alchemisten, aus nicht-goldhaltigen Stoffen Gold erzeugen zu können.) #Erhaltung der Masse: Die Summe der Masse der Edukte ist gleich der Summe der Masse der Produkte. (Joachim Jungius, 1662 und Michail Wassiljewitsch Lomonossow, 1748). Beispiel: 1,00 g Eisen und 0,57 g Schwefel reagieren vollständig zu 1,57 g Eisensulfid (FeS). #Das Gesetz der konstanten Proportionen besagt, dass chemische Verbindungen die Elemente in einem unveränderlichen, für die jeweilige Verbindung charakteristischen Massenverhältnis enthalten. (Jeremias Benjamin Richter, 1792 und Joseph-Louis Proust, 1799). Bei der Reaktion von Eisen mit Schwefel zu Eisensulfid reagiert nur ein Gemisch von Eisen und Schwefel im Massenverhältnis 1 : 1,75 vollständig. Bei Eisendisulfid (Eisenkies) beträgt das Massenverhältnis 1 : 0,875. #Das Gesetz der multiplen Proportionen besagt, dass sich in verschiedenen Verbindungen, die aber die selben Elemente enthalten, die Massenverhältnisse selbst im Verhältnis ganzer Zahlen stehen. (John Dalton, 1808) Beispiel: Das Massenverhältnis von Eisensulfid (1,75) verhält sich zum Massenverhältnis von Eisendisulfid (0,875) wie 2 : 1 #Das Prinzip der konstanten Volumenproportionen besagt, dass bei Reaktionen in der Gasphase die Volumina der Edukte zu den Volumina der Produkte im Verhältnis ganzer Zahlen stehen. (Joseph Louis Gay-Lussac und Alexander von Humboldt, 1808) Beispiel: Bei der Synthese von Ammoniak aus den Elementen stehen die Volumina von Stickstoff, Wasserstoff und Ammoniak im Verhältnis 1 : 3 : 2. #Edukte und Produkte enthalten die selbe Anzahl an Elementatomen. Dies wird in einer Reaktionsgleichung bei gegebenen Formeln der Stoffe durch geeignete Wahl der Koeffizienten erreicht. #Die Summe der elektrischen Ladungen der Edukte ist gleich der Summe der elektrischen Ladungen der Produkte. (Ladungsausgleich)

Stoffumwandlung

Bei einer chemischen Reaktion werden chemische Stoffe in andere Stoffe umgewandelt. Je nach dem, ob Elemente oder Verbindungen bei den Edukten oder Produkten auftreten, unterscheidet man zwei Reaktions-Grundtypen:

Synthese

Zwei Elemente treten zu einer Verbindung zusammen: A + B → AB Beispiel: Die Elemente Magnesium und Iod bilden die Verbindung Magnesiumiodid

Mg + I_2 \rightarrow MgI_2\!

Analyse

Eine Verbindung wird in ihre Elemente zerlegt: AB → A + B Beispiel: Wasser wird durch Elektrolyse in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt.

2H_O \rightarrow O_2 + 2 H_2

Alle anderen Reaktionstypen lassen sich aus Analyse und Synthese zusammensetzen:

Einfache Umsetzung

Hier reagiert ein Element mit einer Verbindung, wobei ein anderes Element und eine neue Verbindung entsteht: A + BC → AB + C Beispiel: Elementares Chlor setzt aus Natriumiodid elementares Iod frei und es bildet sich Natriumchlorid (Kochsalz).

Cl_2 + 2\;NaI \rightarrow 2\;NaCl + I_2

Eine einfache Umsetzung kann man aus den beiden Teilreaktionen Analyse und Synthese zusammengesetzt vorstellen: Analyse: BC → B + C Synthese: A + C → AC Summengleichung: A + BC → AC + B

Doppelte Umsetzung

Hier reagieren zwei Verbindungen so miteinander, dass zwei neue Verbindungen entstehen: AB + CD → AD + CB Beispiel: Wird eine Lösung von Magnesiumiodid mit einer Lösung von Bleichlorid vermischt, fällt gelbes Bleiiodid aus, in der Lösung bleibt Magnesiumchlorid zurück.

MgI_2 + PbCl_2 \rightarrow MgCl_2 + PbI_2 \downarrow

Ein doppelte Umsetzung kann man sich aus zwei Analyse- und zwei Synthesereaktionen zusammengesetzt vorstellen: Analyse 1 AB → A + B Analyse 2 CD → C + D Synthese 1 A + D → AD Synthese 2 B + C → CB Summengleichung: AB + CD → AD + CB

Weitere Möglichkeiten

- Bei der Bruttogleichung der Photosynthese entstehen aus den Verbindungen Wasser und Kohlenstoffdioxid die Verbindung Traubenzucker und das Element Sauerstoff.

Donator-Akzeptor-Prinzip

Säure-Base-Reaktionen und Redoxreaktionen lassen sich beide auf das Donator-Akzeptor-Prinzip zurückführen. In beiden Fällen entstehen die Produkte durch Austausch von Elementarteilchen zwischen den Edukten.

Säure-Base-Reaktionen

Diese Reaktionen beruhen auf einem Austausch von Protonen zwischen den Edukten. Sie können als Sonderfall einer doppelten Umsetzung (siehe oben) angesehen werden. Als Edukte dienen stets eine Säure und eine Base. Die Säure als Protonendonator gibt dabei mindestens ein Proton an die Base als Protonenakzeptor ab. Beispiel: Beim Auflösen von Chlorwasserstoffgas in Wasser entsteht Salzsäure. Hierbei dient der Ampholyt Wasser als Base. HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl^- Säure-Base-Reaktionen lassen sich in zwei Teilreaktionen zerlegen, die beide als Protolyse bezeichnet werden: #Protonenabgabe: HCl → Cl^- + H⁺ #Protonenaufnahme: H₂O + H⁺ → H₃O⁺ Beispiel: Chlorwasserstoffgas reagiert mit Ammoniakgas zu festem Ammoniumchlorid (Salmiak). HCl + NH₃ → NH₄Cl Beispiel: Ammoniak reagiert mit dem Ampholyt Wasser, das jetzt als Säure fungiert, zu einer basischen Lösung. NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^- Einen Sonderfall der Säure-Base-Reaktion stellt die Neutralisation dar, bei der eine saure Lösung mit einer basischen Lösung zu einer neutralen Lösung reagiert. Die eigentliche neutralisierende Reaktion besteht darin, dass Oxonium(Hydronium)ionen der Säure als Protonendonatoren mit Hydroxidionen der Base als Protonenakzeptoren zu neutralem Wasser reagieren: H₃O⁺ + OH^- → 2 H₂O Verdrängungsreaktionen: Die stärkere Säure (beziehungsweise Base) verdrängt die schwächere Säure (beziehungsweise Base) beziehungsweise deren gasförmiges Anhydrid aus deren Salzen. (Beispiele: Schwefelsäure setzt aus Sulfiten Schwefeldioxid und aus Chloriden Chlorwasserstoff frei, konzentrierte Chlorwasserstoffsäure setzt aus Sulfiden Schwefelwasserstoff und aus Cyaniden Cyanwasserstoff frei; Ätznatron setzt aus Aminen und Ammoniumverbindungen Ammoniak frei.

Redoxreaktionen

Diese Reaktionen beruhen auf einem Austausch von Elektronen zwischen den Edukten. Sie können allen vier Grundformen chemischer Reaktionen zu Grunde liegen. Als Edukte dienen stets ein Reduktionsmittel und ein Oxidationsmittel. Das Reduktionsmittel als Elektronendonator gibt dabei mindestens ein Elektron an das Oxidationsmittel als Elektronenakzeptor ab. Beispiel: Auf einem Zinkstab (Reduktionsmittel), der in eine Lösung mit Kupfer-II-Ionen (Oxidationsmittel) taucht, scheidet sich elementares Kupfer ab (siehe Zementation). Die Lösung wird mit Zink-II-Ionen angereichert.

Zn + Cu^ \rightarrow Zn^ + Cu \downarrow

Redoxreaktionen lassen sich in die Teilreaktionen Oxidation und Reduktion zerlegen: #Oxidation:

Zn \rightarrow Zn^ + 2 e^-

#Reduktion:

Cu^ + 2 e^- \rightarrow Cu

Verbrennungen sind Redoxreaktionen, die stets elementaren Sauerstoff als Oxidationsmittel aufweisen. Bei der Gewinnung von Metallen aus Erzen wird als Reduktionsmittel Kohlenstoff oder Kohlenstoffmonoxid eingesetzt (siehe Eisengewinnung).

Energetische Betrachtungen

Jede chemische Reaktion läuft unter Energiebeteiligung ab, da das Lösen und Knüpfen chemischer Bindungen mit Energieumwandlungen verbunden ist.

Beteiligte Energieformen

Auf Grund der Art der beteiligten Energie lassen sich verschiedene Reaktionstypen unterschieden:
- Bei thermochemischen Reaktionen wird aus der Umgebung Wärme aufgenommen (endotherme Reaktionen) oder an die Umgebung abgegeben (exotherme Reaktionen). Prinzipiell können alle chemischen Reaktionen durch Zufuhr von Wärmeenergie aktiviert werden, ebenso grundsätzlich tritt bei jeder Energieumwandlung während einer Reaktion Wärme als „Reibungsverlust“ auf. :Beispiel für eine exotherme Reaktion: Die Synthese von Wasser in der Knallgasreaktion setzt unter Standardbedingungen 242 kJ pro Mol Energie frei. :Beispiel für eine endotherme Reaktion: Michael Faraday zerlegte Wasser in seine Elemente, in dem er Wasserdampf durch glühende Eisenrohre leitete.
- Die Elektrochemie beschäftigt sich mit Reaktionen, die unter Beteiligung elektrischer Energie ablaufen. (Siehe Elektrolyse, Galvanische Zelle, Batterie, Akkumulator, Brennstoffzelle, Galvanoplastik).
- Photochemische Reaktionen werden entweder durch Licht ausgelöst (Beispiele: Photosynthese, Bromierung von Alkanen, Aushärten von Kunststoffen durch UV-Licht in der Zahntechnik) oder laufen unter Lichterscheinung ab (Beispiel: Luminol-Reaktion)
- Manche Reaktionen lassen sich auch mechanisch auslösen, wie zum Beispiel die Zersetzung von TNT.

Reaktionsweg und Energiebilanz

Die Thermodynamik einer Reaktion beschreibt den Ablauf einer Reaktion aus energetischer Sicht. Ein chemisches System ist bestrebt, einen möglichst energiearmen Zustand (Enthalpie-Minimum) und einen möglichst hohen Unordnungsgrad (Entropie-Maximum) einzunehmen.

Ablauf einer exothermen Reaktionen

Die Edukte befinden sich zunächst in einem metastabilen Zustand. Durch kurze Zufuhr eines bestimmten Energiebetrags, der Aktivierungsenergie (Aktivierungsenthalpie), wird das System in den instabilen Zustand gehoben. Durch die Aktivierung kommt die Reaktion in Gang und läuft ohne weitere Energiezufuhr selbständig ab. In der Gesamtbilanz gibt das chemische System Energie an die Umgebung ab, sie wird als Reaktionsenthalpie bezeichnet. Die Produkte befinden sich jetzt in einem stabilen Zustand. (Zur Stabilität von Systemen siehe auch Systemeigenschaften) Beispiel: Kohle verbrennt mit dem Sauerstoff der Luft unter Wärmeentwicklung (exotherm) zu Kohlenstoffdioxid. ::

C + O_2 \to CO_2 + W\ddot arme

::Die Reaktionsenthalpie (Enthalpiedifferenz) ΔH dieser Reaktion ist negativ. (Siehe auch Standardbildungsenthalpie) Ist die Aktivierungsenergie sehr niedrig, kann die Reaktion bereits ohne zusätzliche Energiezufuhr von außen in Gang gesetzt werden. Die notwendige Aktivierungsenergie wird der Umgebung entzogen. Die Reaktion läuft spontan ab.

Ablauf einer endothermen Reaktionen

Die Edukte befinden sich zunächst in einem stabilen Zustand. Durch andauernde Zufuhr eines bestimmten Energiebetrags, der Summe aus Aktivierungsenergie und Reaktionsenthalpie, wird das System in den instabilen Zustand gehoben. Wird die Energiezufuhr unterbrochen, bleibt auch die Reaktion stehen. In der Gesamtbilanz nimmt das chemische System Energie aus der Umgebung auf, sie wird als Reaktionsenthalpie bezeichnet. Die Produkte befinden sich jetzt in einem metastabilen Zustand.

Katalyse

Durch Einsatz von Katalysatoren kann die Aktivierungsenthalpie sowohl bei endothermen als auch bei exothermen Reaktionen gesenkt werden. Bei der Autokatalyse wirken die entstehenden Produkte als Katalysatoren für ihre Bildung. Beispiel: Autokatalytische Bildung von Silber im Entwicklerbad, siehe dazu Fotografie.):

Ag^+ + e^- \begin \left[ Ag \right] \\ \rightarrow \end Ag

endergone und exergone Reaktionen

Wird bei einer Reaktion die Entropieänderung mit einbezogen, wird für energetische Betrachtungen die Gibbs-Helmholtz-Gleichung benötigt:

\Delta G = \Delta H- T \cdot \Delta S

T = Temperatur in Kelvin
ΔG = Änderung der freien Enthalpie
ΔS = Entropieänderung (bei 298 K) aus ΔS = Σ - Σ
ΔH = Enthalpieänderung (bei 298 K) aus ΔH = Σ - Σ
Bei endergonen Reaktionen ist ΔG positiv, bei exergonen Reaktionen ist ΔG negativ. Eine chemische Reaktion läuft nur dann von selbst ab, wenn die freie Reaktionsenthalpie ΔG negativ ist. Interpretationsmöglichkeiten der freien Enthalpie:
- Sie ist ein Maß für die Stabilität eines chemischen Systems.
- Sie ist ein Maß für die „Freiwilligkeit“ oder „Treibkraft“ einer Reaktion; mit ihrer Hilfe lässt sich entscheiden, ob eine Reaktion (nach eventueller Aktivierung) ohne weitere Energiezufuhr ablaufen kann.
- Sie ist die für Lebewesen maximale nutzbare Energie.

Statistische Betrachtungen

Manche chemische Reaktionen laufen nur sehr langsam oder gar nicht ab, obwohl sie aus thermodynamischer Sicht möglich wären. durch geeignete Reaktionsbedingungen lassen sich aber auch diese Reaktionen beschleunigen (siehe Reaktionsgeschwindigkeit (Chemie)):
- Erhöhung des Zerteilungs- und Durchmischungsgrades und damit Vergrößerung der reaktiven Oberfläche bei Festkörperreaktionen. Beispiel: Die Verbrennung eines Kohlestückes dauert länger als die Verbrennung der selben Menge Kohlepulver, das in einen Luftstrom geblasen wird.
- Erhöhung der Konzentration der Reaktionspartner. Beispiel: Kohlenstoff verbrennt in reinem Sauerstoff schneller als in der selben Menge Luft.
- Erhöhung der Temperatur. (Siehe RGT-Regel) Die kinetische Gastheorie der Physik stellt einen wichtigen Beitrag zur Modellierung der Bedingungen einer chemischen Reaktion auf der Ebene der kleinsten Teilchen dar. #Edukt-Teilchen werden nur dann in Produkt-Teilchen umgewandelt, wenn sie mit genügend hoher Energie zusammenstoßen. Bei großen Molekülen muss der Zusammenstoß auch an der richtigen Stelle erfolgen. (So muss ein Substrat-Molekül genau die Substratbindungstelle seines Enzyms treffen. An anderer Stelle des Enzyms wäre auch bei genügend hoher Energie keine Reaktion möglich.) #Nicht alle Teilchen haben die selbe Energie, so dass es in einem Reaktionsgemisch auch zu Zusammenstößen zwischen Teilchen mit zu niedriger Energie kommt. Es erfolgt keine Reaktion sondern nur ein elastischer Stoß. #Ob und wie schnell eine Reaktion abläuft, ist von der Wahrscheinlichkeit abhängig, mit der Eduktteilchen, die die notwendige Mindest-Energie oder mehr aufweisen, zusammentreffen. Möglichkeiten zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit eines „erfolgreichen“ Zusammenstoßes: 1.Temperaturerhöhung: Je höher die Temperatur ist, um so mehr Teilchen weisen die erforderliche Mindestenergie oder mehr auf. 2.Konzentrationserhöhung: Je höher die Konzentration der Reaktionspartner ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass Teilchen mit der passenden Energie zusammentreffen. Da im Laufe der Reaktion die Konzentration der Edukte abnimmt und die Konzentration der Produkte zunimmt, nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Zeit ab. Zur detaillierten Darstellung der Gesetzmäßigkeiten siehe Kinetik, Reaktionskinetik, Enzymkinetik

Reversible Reaktionen – Gleichgewichtsreaktionen

Es gibt chemische Reaktionen, die nicht vollständig ablaufen. Auch wenn man die Edukte im stöchiometrischen Verhältnis mischt, liegen am Ende der Reaktion noch immer Edukte vor. Beispiel: Ein stöchiometrisches Gemisch von hellgelber Eisen-III-chlorid- und farbloser Kaliumrhodanid-Lösung reagiert zu tiefrotem Eisenrhodanid („Theaterblut“). Wird nach einiger Zeit zusätzlich Eisenchlorid hinzugegeben, kommt es zu einer Farbvertiefung. Das bedeutet, dass noch unverbrauchtes Kaliumrhodanid vorlag. Ebenso gelingt eine Farbvertiefung durch Zugabe von Kaliumrhodanid. Chlorwasserstoff reagiert mit Wasser praktisch vollständig in einer Säure-Base-Reaktion. Nach Ablauf der Reaktion liegen keine Chlorwasserstoffmoleküle (H-Cl) mehr vor, sondern nur noch Chlorid- (Cl^-) und Oxoniumionen (H₃O⁺) als Produkte. Chlorwasserstoff dissoziiert in Wasser praktisch vollständig, sein Dissoziationsgrad beträgt 100 %. (Dieses Gemisch wird als Salzsäure bezeichnet.) Essigsäure dagegen dissoziiert nicht vollständig in Wasser, am Ende der Reaktion liegen noch 99,96 % undissoziierte Ethansäure-Moleküle vor, die übrigen haben mit Wasser zu Acetat-Ionen reagiert. Beobachtungen dieser Art haben zum Konzept der umkehrbaren (reversiblen) chemischen Reaktionen und zum chemischen Gleichgewicht geführt: Prinzipiell sind alle chemischen Reaktionen umkehrbar, die Produkte können wieder zu Edukten zurückreagieren. Die Reaktion von den Edukten zu den Produkten wird Hinreaktion, die von den Produkten zurück zu den Edukten Rückreaktion genannt. In der Reaktionsgleichung wird die Reversibilität eine Reaktion durch den „chemischen“ Doppelpfeil dargestellt:

\;\overrightarrow

Die Definition der Hinreaktion entspricht der Leserichtung von links nach rechts. Die Rückreaktion entspricht dann der umgekehrten Leserichtung. Beispiele:
- Essigsäure reagiert mit Wasser in einer reversiblen Reaktion zu Acetat- und Oxonium-Ionen.

H_3CCOOH + H_2O \;\overrightarrow H_3CCOO^- + H_3O^+

- Reaktion von Eisenchlorid mit Kaliumrhodanit zu Eisenrhodanit.

FeCl_3 + 3 KSCN  \;\overrightarrow Fe(SCN)_3 + 3 KCl

Werden für reversible Reaktionen die Versuchsbedingungen nicht geändert, stellt sich nach einiger Zeit ein chemisches Gleichgewicht ein. Die Konzentrationen der Edukte und Produkte verändern sich nicht mehr, obwohl Hin- und Rückreaktion noch weiter ablaufen. Diese unveränderlichen Gleichgewichtskonzentrationen stehen in einem für die Reaktion und die Reaktionsbedingungen charakteristischen Verhältnis zu einander. Näheres hierzu siehe unter chemisches Gleichgewicht, Gleichgewichtskonstante, Säurekonstante, Massenwirkungskonstante, Massenwirkungsgesetz, Fließgleichgewicht). Bei scheinbar vollständig ablaufenden Reaktionen, wie zum Beispiel Chlorwasserstoff in Wasser, liegt das Gleichgewicht praktisch auf der Seite der Produkte. Die Hinreaktion ist begünstigt, die Rückreaktion läuft praktisch nicht ab. Für die Reaktion von Essigsäure mit Wasser liegt das Gleichgewicht auf der Seite der Edukte. Hier hat die Rückreaktion einen stärkeren Einfluss auf die Gleichgewichtslage als die Hinreaktion. Für Edukte, die nicht miteinander reagieren, liegt das Gleichgewicht praktisch vollständig auf der Seite der Edukte. ----

weitere Reaktionstypen

Bei Additionen treten zwei Moleküle zu einem einzigen zusammen. (Gegenteil: Zersetzung)
- A + B →AB (entspr. Synthese);
- A + BC →ABC; AB + CD →ABCD; A + A →A2 (Dimerisierung) Bei Kondensationen treten zwei Moleküle zu einem einzigen zusammen und stoßen dabei kleine Moleküle wie Wasser oder Ammoniak ab. (Gegenteil: Hy