科学为什么自然界中最重的元素是铀?宇宙中没有比铀更重的元素吗?
事实上自然界中还有两种比铀重元素能长期存在分别是93号元素镎和94号元素钚 , 但两者都是微量存在 , 因此如果有人告诉你自然界中最重的元素是铀 , 也不是没有道理 , 毕竟只有铀才是大量存在的!
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为什么最重的元素前面需要加个稳定存在?
一般我们在查最重的元素时 , 前面都会有一个描述用的“稳定存在” , 难道元素还能变了不成?事实上元素还真的会变成另外一种元素 , 而且连天王老子都无法约束它 , 即使你将它放在全世界牢固的保险箱中 , 过阵子它就慢慢变成另外一种元素了!
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从轻元素到重元素 , 从重元素到轻元素
物质是由原子构成的 , 而构成原子的则有中子和质子以及电子 , 区分元素的主要参数是质子的数量 , 多少个质子就是多少序号的元素 , 中子的多少则只决定这种元素是哪号同位素 , 而电子则和质子数一起决定元素的化学属性!
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质子带正电 , 电子带负电 , 中子不带电;原子是电中性的 , 因此有多少个质子就会有多少个核外电子中和!能让质子和中子待在一起的是强作用力 , 强作用力能让质子克服电磁斥力结合在一起 , 而中子则在中间起到了调和作用 。
氢元素到重元素
轻元素可以通过几种手段变成重元素 , 第一种是聚变 , 太阳最初的核聚变模式就是两个氕原子核(质子)通过量子隧穿效应聚变成氘 , 再由氘和氕聚变氦!另一种则是通过中子俘获再经β衰变称质子 , 使得元素序号再增加一号!在红巨星的内部经常发生满中子俘获 , 超新星内部则发生快中子俘获 , 但元素序号增加的原理是一样的!
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聚变的质子反应链
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中子捕获生成重元素
重元素到轻元素
重元素也可以通过衰变和裂变变成氢元素 , 比如铀-235(大部分核反应堆中的核燃料)可以通过α衰变成钍-231 , 因为α衰变跑出去的是一颗氦原子核 , 两个质子+两个中子 , 因此原子序数-2 , 成了90号元素钍!
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还有一种途径是裂变 , 铀-235受到热种子撞击时会产生裂变 , 产物是钡-141和氪-92 , 当然这些元素还会继续衰变 , 如下图:
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当然还会跑出多余的2-3个中子 , 这几个中子又会祸害别的铀原子 , 因此链式反应就发生了!但很多时候由于铀的质量不够 , 还没有撞击到第二个铀原子之前就飞到了铀块外了 , 所以必须要足够大的铀块才能保证在飞出前撞击到 , 这就是铀的临界质量!
为什么元素会变来变去?
聚变似乎比较容易理解 , 毕竟强作用力是宇宙中最强大的力量 , 因此只要靠得足够近 , 就能让原子核结合形成新的重元素!但重元素为什么会裂变可能就想不通了 , 因为强作用力力量那么强大 , 原子核中的质子和中子越多 , 合力不是越大吗?
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其实这里有一个问题 , 质子和质子都带正电荷 , 它们之间有电磁斥力(库伦斥力) , 而且电磁力属于长程力 , 在原子核内可以叠加 , 但强作用力却不行 , 它的范围很小 , 因此当原子核越来越大时的表现就会不稳定 , 强作用力无法约束住蠢蠢欲动的原子核内各个中子和质子!
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