元素?宇宙其他地方是否存在地球上没有的元素,是大家非常关心的话题。毕竟除了月球之外,并没有从其他星球带回来的物质。这两个问题有答案吗?
门捷列夫的元素周期表
元素周期表是1869年俄国化学家德米特里·门捷列夫发表的,但是在门捷列夫之前,已经有科学家尝试总结元素的周期性特征,但没有一个像他那样全面如门捷列夫。然而,现在的元素周期表与门捷列夫发表的元素周期表有很多不同。
门捷列夫会根据原子量水平或垂直排列元素,当元素的化学性质开始重复时,开始新的一行。另外,元素周期表中的未知元素会有空缺,而同族的其他元素应该具有相似的性质,他不会按照原子量的大小来排列元素,大胆修正原子量钍和铀根据元素的热容量!
后来根据门捷列夫元素周期表预测的元素被发现,铀和钍的原子量得到证实,使门捷列夫元素周期表被科学界广泛接受。1911年卢瑟福发现原子核后,科学家们发现,元素的整数核电荷与其在元素周期表中的排名相同。1913年,亨利·莫塞莱在X射线光谱实验中证实了这一发现,确定了每个元素的核电荷数,原子的核电荷数等于它的质子数,从而确定了每个元素的原子序数。是什么决定了
element和element的区别?
上图,亨利·莫塞莱发现元素序号与核电荷数一致,其实就是质子数,因为组成原子核的粒子有两种,一种是质子,一种是质子,带正电,一个是中子,而中子是不带电的,所以HenryMocella的发现决定了元素的性质!
三种元素决定了一种元素的物理化学性质。第一个是质子数,直接决定了元素的个数,第二个是中子数,它将使元素成为另一个化学性质几乎相同的同位素,再一个是原子核外的电子数,这连同元素的质子数决定了该元素是金属还是非金属,是活泼还是不活泼!
元素是怎么来的?
所有元素都是由氢转化而来的。当然,氢是在大爆炸中诞生的,所以这个过程不会开始。下面将主要讨论氢是如何变成其他元素的!
氢只有一个质子。它不能直接与两个质子结合成氦。其中一个质子需要经过漫长的能量吸收过程成为中子,然后与质子结合形成氘。然后氘可以和氢融合在一起形成氦三,最后氦三和氦三重态形成氦四,再加上两个氢原子!
这是发生在太阳上的过程。随着恒星太阳的温度上升到碳和氧,但质量大于太阳的恒星将继续变成更重的元素。HeliumIV的过程如下:
Helium-4→Beryllium-8→Carbon-12→Oxygen-16→Neon-20→Magnesium-24→Silicon-28→Sulfur-32→Argon-36→Calcium-40→Titanium-44→Chromium-48→Iron–52→Nickel–56
其余元素会被红巨星中的慢中子,超新星中的快中子俘获得到更重的元素,比如金和更重的元素放射性元素!在自然界中可以大量存在的编号最大的元素是铀(例如,镎和钚在自然界中以微量存在),其最常见的同位素是铀235和铀238。
后面的元素都是微量或人工元素
有比118号大的元素吗?
如何制作重元素?红巨星内部的慢中子俘获和上面提到的超新星的快中子俘获,其原理并不复杂。一个原子俘获一个中子后,可能会不稳定,中子会经历β衰变成质子,最后得到的元素会变成元素号+1的新元素,可以一直积累,但是太多了质子和中子堆积在一起会使它不稳定。当然,中子数是元素成为放射性同位素的主要原因。这些放射性同位素衰变。
当然,这种方法也可以用来制造短时间存在的超铀元素,或者用质子加速器撞击另一种原子核,使两者聚合形成新的元素。谁知道可以形成什么元素?对,就是朝着某些组合可能会形成新元素的方向努力,接下来就是花老板的钱去碰撞出几个元素!
这些元素无法稳定存在。一般来说,元素编号越高,存在的时间越短,所以下面的人工元素按时、分、秒、毫秒的顺序存在。比如第118号元素Oganesson的半衰期只有181毫秒,它最稳定的同位素Og-295的半衰期是181毫秒!
稳定岛理论
上面我们提到了中子是导致原子核不稳定的罪魁祸首。很多稳定元素的同位素都是有放射性的,这是中子太多,质子太多造成的。太多的话会不稳定,就是序号高的元素都是放射性元素!
不过还有一个很有意思的事实,就是当原子核中的质子数和中子数都是幻数或者两者都是幻数时,原子核的性能会特别稳定!已经发现的神奇数字有2(氦)、8(氧)、20(钙)、28(镍)、50(锡)、82(铅)和126(?),126号元素是一种放射性元素中的理论上稳定的元素!
118号元素的半衰期已经在毫秒以内,但是稳定岛理论预测126号元素是稳定的,所以科学家们磨刀霍霍地制造126号元素,但是到目前为止,除了118号元素,还有失败的更进一步,就连预言中的119号和120号元素还在天上飞!
当然,根据精细结构常数推导出的稳定元素是137号,电子不能超过光速理论极限的序号是172号,不过这些元素好像太离我们很远,就连126号元素也很遥远!但我们有理由相信,元素肯定不会止步于118号,而是需要更巧妙的方式来制造这些超重元素。
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