作者buteo (找寻人与人的键结)
看板Chemistry
标题Re: [生活] 背完基本元素周期表後的想法
时间Tue Mar 10 00:10:14 2020
※ 引述《rebe212296 (绿豆冰)》之铭言:
: 为什麽宇宙如此广大,包含十的数量级,构成宇宙的元素目前只发现有限个,难道元素的
: 存在跟空间没有相关吗?至少在地球,目前发现的元素是有限个。质量守恒,能量守恒,
: 化学反应都会趋向平衡,再加上熵这个概念,
: 是否能解答上面的问题?
: 不知道有没有相关书籍有提到这个问题,谢
: 谢。
宇宙如此地浩大 但与组成的元素有限并没有直接的逻辑关系
纵虽如此 探讨元素的发现数目仍是颇有意思的
元素的存在和以下几个因素有关
1. 结合能
2. 稳定性
3. 碰撞的可能性
结合能: 原子核含有质子和中子,要把超过一个质子绑在一起,需要克服之间的正电斥力
,所要的能量就是结合能。平均结合能在原子序小时会随着原子序增加而增加,直到铁最
高,超过铁平均结合能又会降低。因此原子序小於铁的元素会倾向"核融合"而增大原子序
,大於铁的元素则倾向"核分裂"降低原子序。
当然周期表上绝大多数的元素不会一夕间说变就变(要不然买黄金马上变铁就欲哭无泪了)
,但是原子序超过铀的元素普遍都很容易核分裂,这就带到了第二个因素: 稳定性
稳定性(半衰期): 超铀元素的稳定性随着原子序越高,大致呈现越低的趋势,原子序破110
的元素甚至史上观测到原子的数目都很低。虽有科学家预测在原子序/中子数超过一定数目
,会到达一个"稳定岛",有这些神奇配对的原子序/中子数(例如原子序114配中子数184)
会相对的稳定,但目前从未看到这些推测相对较稳定的超铀元素。其中最大的问题来自
最後一个因素: 碰撞的可能性
碰撞的可能性:原子序更高的元素需要靠核融合来达成,但如上述,超过铁的元素因结合
能关系是倾向核分裂,所以超铁元素的核融合需要吸热。吸热这件事相对不难办到,不管
是自然界的超新星爆炸或人类建造的加速器都可办到,难的是找到适当的靶。从数学机率
上很难有三个粒子同时碰撞在一起,所以两个有一定稳定性的重粒子相撞: A+B,便最多
只可能产生质量数为A+B的最大粒子。若新产生的粒子稳定性不够,那便无法在下一个碰
撞事件前存活,也因此限制了能所产生最大质量的元素
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