原子 一口气读懂元素周期表的元素是怎么来的!

地球无法产生新元素
我们地球上的元素都是先于地球形成之前就存在的。地球的内核温度只有6000度,这个温度不足以促发核聚变来产生新元素。因此,从某种角度上看,地球上元素的年纪都要比地球大得多。


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那元素到底是咋来的呢?这其实一个非常复杂的问题,我们需要一步步来说。
原子|一口气读懂元素周期表的元素是怎么来的!】氢和氦的起源
我们现在知道,宇宙起源于138亿年前的一场大爆炸。


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大爆炸之后,宇宙中主要以光和热的形式存在,起初的温度非常非常高,还没有实物粒子的存在。而光子自身的反粒子就是光子,在极其高温(这里是几十亿度,甚至是上百亿度,这个温度也被称为阈值温度)的环境下,高能的光子对撞就会产生实物粒子,比如:一对正负电子等。

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在宇宙的早期,粒子逐渐形成,一直到宇宙大爆炸之后的38万年,宇宙的温度降到3000度,原子结构得以形成。这时候主要的原子就是氢原子和氦原子,这两个正好就是元素周期表最靠前的两个元素,也相对容易形成。可能你要问了,为什么没有更高顺位的元素?其实并不是没有,而是因为更高顺位的不够稳定,最后又裂变成了更稳定的氦元素。


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所以,我们的宇宙最多的元素是氢,其次是氦,它们占据了99%以上。而且它们也是年纪最大的元素,都达到了138亿岁。铁之前的元素
后来,宇宙逐渐出现了恒星。恒星被称为元素的炼丹炉。我们都知道恒星之所以会发光,是因为核聚变反应,会释放出大量的光和热。
就像上文说到的,宇宙最丰富的元素就是氢元素和氦元素。因此,恒星基本上都是这两种元素构成的。有些天体可以成为恒星,而有些不能,他们的本质在于质量。能够成为恒星的最低门槛是太阳质量的7%~8%左右。只要迈过这个门槛,恒星就可以点亮自己,发生核聚变反应,我们可以把恒星看成是一个炉子,最开始的原料是氢原子核,炉渣就是氦原子核。也就是说,氢原子核通过核聚变反应生成了氦原子核。


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当氢原子核被烧得差不多后,只要恒星的质量足够大,就可以点燃氦原子核的核聚变反应,这时候的原料就是氦原子核,炉渣就是氧原子核和碳原子核。

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而当氦原子核也被烧完后,只要恒星的质量足够大,还可以继续引发碳原子核和氧原子核的核聚变反应。

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所以,你看这其实是沿着元素周期表从原子序数低,往原子序数高的方向发生核聚变。这会一直到内核生成铁原子核。铁原子核是最稳定的原子核,也是一个分界线。在铁元素之前的元素基本上是依靠恒星的核聚变反应,而铁元素之后,情况就会完全不一样的。铁之后的元素
想要让铁原子核发生核聚变反应需要大量的能量,这个反应是一个赔本的反应,输入的能量要远远大于输出的能量。但是一些大质量的天体还是可以做到这一点,在这个过程中,就发生超新星爆炸,超新星爆炸的过程就会产生大量的比铁元素高的元素。


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但是这种方式只是产生一部分铁元素之后的元素。在超新星爆炸的同时,恒星有可能会演化成中子星或者黑洞。

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而科学家最近发现,许多原子序数大于铁元素的元素,是依靠中子星的合并而生成的。其中,我们熟悉的金元素和银元素,主要就是依靠这个方法制造出来的。

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而我们知道,其实形成中子星非常不容易,更不要说,发生中子星的合并了,这也解释了为什么金和银的含量非常少。总结
以上,就是各种元素的起源的主要内容。

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