奇闻异事
奇闻异事(www.qwys.cc)
当前位置:奇闻异事 > 科学探索 > 正文

地球上那么多类型的元素是哪来的?发生过热核反应吗?

今天小编为大家带来了一篇《地球上那么多类型的元素是哪来的?发生过热核反应吗?》的文章,感兴趣的读者朋友可以跟着小编一起看一看。

元素周期表中常见的元素总共有92种,如果加上短期存在的放射性元素和人造元素外,总共有118种,它们的同位素的数量则是元素种类的几十倍,如果加上化合物那可能就难以计数了!那么地球上那么多元素到底是怎么来的呢?

元素和元素之间到底是以什么为区别的,又是怎么诞生新元素的?

人类最早认识的元素是铜,它促使人类进入了青铜时代,然后再是金,这种稀有的金属人类很久以前就认识了它的价值,此后则是铅、银和铁等等,铁是人类历史上最重要的元素,因为一直到现在我们所有的制造业、重工业以及宇航工业,都有铁或者铁合金的参与。

越王勾践剑,春秋晚期越国青铜器,国家一级文物

从原子到原子的结构

到了十八世纪,法国的大化学家拉瓦锡的发现否定了燃素说,发现燃烧其实是一个氧化化合过程,因此提出了化合之前的单体元素一说!人类完成了从单体到化合物元素的了解过程!此后道尔顿提出了原子理论,认为物质都由最小的原子构成!

再往后就是汤姆逊发现电子,卢瑟福发现了原子核和更小的质子,查德威克发现了中子,至此关于元素的组成架构已经完全准备好了!

元素和元素之间到底以什么为差别标准?

其实元素之间的差异早在19世纪就有人发现了,尽管门捷列夫的元素周期表朦胧的表达出了这个差异,但真正的差别是在卢瑟福发现质子以后,大家彻底知道了元素之间的差异其实就只是质子数的差别而已,而到了上世纪三十年代的中子发现后,也就知道了同位素的存在!

氢的三种同位素

元素的差别就是质子数量的差异,它和中子数量的配合构成了元素稳定的关键,但总得来说数量越大,稳定性越差,比如92号元素以上,极不稳定,到了118号元素,简直只能以毫秒级别存在。

118号元素的电子层排布

从元素到元素

1920年英国物理学家爱丁顿提出了恒星从轻元素的聚变中获得能量的早期核聚变理论,十几年后才美国科学家汉斯贝特发现并完善了质子链反应和碳氮氧循环,马克欧力峰则完成核聚变程序,至此从元素到元素的转变!

质子-质子反应链

但核聚变并不是随便就能发生,它需要超高的温度,而这个条件则只在恒星内部才能发生,而不同质量的恒星温度不一样,达到的元素层级也有差别!核聚变从最初是从氢元素中的氕开始的,吸收能量后经过β衰变成氘,然后和氕开始质子链反应,一直到氦,再经过氦核作用,核聚变反应生成从碳到镍之间的所有元素。

通过氦核作用产生的除碳以外的元素

铁镍后的重元素则在恒星红巨星时代的慢中子捕获和超新星爆发的快中子捕获中完成。而中子星合并过程中则会产生大量的重元素,包括黄金以及和铀这些放射性元素,都会在这个过程中产生!

中子捕获过程

所有这些条件在地球上并不具备,即使在地球内核将近6000度的条件下,最多也只能产生一种比较奇特的压缩高温的坚硬流体状物质,但元素的特性并没有改变,唯一能产生新元素的途径是宇宙射线轰击大气分子产生新元素,比如宇宙射线所带的高能量中子击氘核,其氘核与中子结合为氚核!其实人造元素也是用类似的方法获取,只不过是在加速器中得到而已。

这些元素的源头都是怎么来的?

各位会发现一个问题,也就是我们地球上所有元素的源头都是氢的同位素氕,无论如何千变万化,都是不同质子数的堆积,或者就是质子变成中子后结合,那么最初的元素氢(氕)是怎么来的呢?

现代宇宙诞生的大爆炸论认为这是在大爆炸过程中产生的,在大爆炸温度达到形成重子时,元素开始萌芽了,宇宙再扩张,温度到再降低就到了太初融合的时代,宇宙中的氕(绝大部分)、氘(微量),氦(少量),锂(痕量)就在太初融合时代产生了!

说起来令人难以置信,但大爆炸的余晖宇宙微波背景辐射,以及大爆炸合成元素比例的也已经得到验证,还有大爆炸产生的宇宙膨胀,三个最关键的证据得已经发现,这宇宙还不是一般的神奇,大爆炸产生最初的元素,恒星的不同发展过程接力产生了不同元素,然后爆炸将这些元素抛洒到了宇宙中!

大爆炸的证据

最后新的恒星形成过程中又诞生了行星,而有的行星机缘巧合又诞生了生命,而地球上的各种化学物理过程又诞生了很多化合物(其实又很多化合物在地球诞生时就存在了),经过数十亿年的演化,最终变成了现代地球!

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

未经允许不得转载:奇闻异事 » 地球上那么多类型的元素是哪来的?发生过热核反应吗?

分享到:更多 ()