Elementos en el Universo En 1869, un químico ruso Mendeleev ordenó los 66 elementos descubiertos en ese momento en la famosa tabla periódica y predijo la existencia y propiedades de nuevos elementos.
Hasta el momento se han descubierto 118 elementos, 92 de los cuales son elementos naturales y los 26 restantes son elementos sintéticos. Entre los elementos naturales, el elemento uranio 92 es el elemento con el número atómico más grande de la Tierra, mientras que los elementos transuránicos artificiales con números atómicos superiores a 92 son elementos radiactivos extremadamente inestables.
En la actualidad, nuestra exploración de nuevos elementos se realiza principalmente desde dos vertientes: síntesis artificial y exploración natural. La síntesis artificial se logra principalmente mediante medios experimentales modernos, como la irradiación prolongada de neutrones de alta energía, explosiones nucleares y aceleradores de iones pesados. Además, se pueden descubrir nuevos elementos a partir de rayos cósmicos, meteoritos y rocas satélite, y minerales naturales, y ahora podemos crearlos en el laboratorio mediante colisiones nucleares.
Por ejemplo, en 2014, Japón utilizó un acelerador directo rilac para acelerar partículas de zinc y golpeó una pieza para crear el elemento 113? ¿Tía? Sin embargo, estos componentes artificiales tienen un gran inconveniente: su vida útil extremadamente corta. Tomemos como ejemplo el elemento 113. Sólo existe durante tres diezmilésimas de segundo y luego se desintegra en otros elementos.
En 2016, los científicos combinaron el calcio con el elemento artificial californio, creando un nuevo átomo con 118 protones en el núcleo. Este elemento sólo existe durante 1 milisegundo, pero es el elemento más pesado creado por los humanos.
Sin embargo, a medida que aumenta el número atómico, aumenta la repulsión entre los protones de los elementos, por lo que los elementos con números atómicos altos son muy inestables. Cuanto mayor es el número atómico, más inestables son. Los elementos con números atómicos altos se vuelven inestables. Los elementos se desintegran en un corto período de tiempo.
Por lo tanto, casi no hay elementos (uranio) superiores a 92 en la Tierra. Los elementos de alto número atómico recientemente descubiertos (elementos transuránicos) se sintetizan artificialmente, por lo que los tipos de elementos en el universo deberían ser limitados.
La generación de elementos ligeros comenzó con BIGBANG. Según la teoría dominante actual, el universo nació en el Big Bang en una singularidad. En los primeros días de la formación del universo, el hidrógeno y el helio representaban más del 99%. Eran los elementos más antiguos y básicos del universo, y también eran los dos elementos principales de la tabla periódica. Posteriormente, durante mucho tiempo, el universo se enfrió hasta que nacieron las primeras estrellas, y porque las masas de las estrellas son generalmente relativamente grandes.
Y la temperatura necesaria para desencadenar la reacción de fusión nuclear dentro del núcleo de la estrella supermasiva es muy alta. Tales condiciones pueden hacer que la temperatura de su capa exterior cumpla las condiciones de reacción necesarias para la fusión nuclear del hidrógeno. En este momento, las reacciones de fusión nuclear comenzarán a ocurrir gradualmente en las capas externas de la estrella, y diferentes reacciones de fusión nuclear se desarrollarán capa por capa. Mientras la estrella sea lo suficientemente masiva, las reacciones en su interior pueden continuar, de deuterio y deuterio a helio, y de helio a helio.
Así que los elementos anteriores al hierro se formaron por fusión nuclear en el interior de las estrellas. Por lo tanto, al comienzo del nacimiento del universo, hace 65,438+0,382 mil millones de años, solo existían los elementos más simples.
Hasta ahora, hay 118 elementos químicos conocidos en nuestro universo. Todo en el universo está hecho de elementos, pero las estrellas solo pueden evolucionar a hierro 56.
¿Por qué la fusión nuclear afecta al hierro? La materia está compuesta de partículas microscópicas. Los átomos contienen núcleos y electrones fuera del núcleo, y los núcleos están compuestos de neutrones y protones. Estas diversas partículas se juntan, incluso los protones cargados positivamente se juntan y se producen fuertes interacciones entre los núcleos. En otras palabras, si quieres separar estos núcleos, necesitas una enorme cantidad de energía.
Esta energía se llama energía de enlace, ¿dónde? ¿Energía de enlace específica? Esto significa la energía de enlace dividida por el número total de nucleones. Los átomos con mayor energía de enlace están más estrechamente unidos y se necesita mucha energía para separarlos. Entre todos los elementos, el hierro 56 tiene la mayor energía química, lo que indica que el hierro 56 es el más estable y no se separará fácilmente.
De hecho, podemos entender que las cosas más pesadas que el hierro 56 se fisionarán en hierro 56, y las cosas más ligeras que el hierro 56 se fusionarán en hierro 56. En términos generales, ¿el hierro 56 se compone de estos elementos? Jefe. Elementos de ambos lados tenderán hacia ello.
De hecho, no es que el hierro no se pueda fundir, simplemente requiere condiciones extremadamente duras.
Como se mencionó anteriormente, el núcleo de hierro requiere una gran cantidad de energía para separarse, por lo que la fusión nuclear del núcleo de hierro se puede lograr ingresando una gran cantidad de energía durante todo el proceso, pero la energía liberada es muy pequeña y la entrada es mucho mayor que la producción, que generalmente es muy pequeña en los núcleos de estrellas.
Los elementos pesados se producen porque al final de la evolución estelar, ¿hierro? 56 capturarán neutrones para formar elementos más pesados, y las explosiones de supernova también formarán elementos más pesados, por lo que hablaremos brevemente de este proceso de formación, dividido en dos situaciones.
El primero es la producción de elementos pesados mediante captura lenta de neutrones al final de la evolución estelar, y el segundo es la formación de elementos pesados durante explosiones de supernovas. Por tanto, la fuente de elementos pesados después del hierro depende principalmente de la enorme energía generada por las explosiones de supernovas o las colisiones de estrellas de neutrones, que liberarán una gran cantidad de neutrones de alta energía. Estos neutrones serán capturados por otros elementos, convirtiendo los elementos en más pesados. elementos. Este proceso también se conoce como proceso de captura de neutrones rápidos y neutrones lentos.
01, La captura lenta de neutrones forma elementos pesados.
El proceso lento de captura de neutrones también se llama s? Este proceso suele ocurrir al final de la evolución estelar y en núcleos de temperaturas ultraaltas. ¿El neutrón será hierro en este momento? 56 ¿Capturar y formar hierro? 57, luego hierro? 57 liberaría otro electrón de alta energía, formando así cobalto? 57 y, por analogía, ¡el cobalto continúa formando otros elementos más pesados mediante el proceso de captura de neutrones lentos!
02, captura de neutrones rápidos para formar elementos pesados.
El proceso de captura de neutrones rápidos generalmente ocurre durante la etapa de explosión de supernova de una estrella, también conocido como proceso R. En este proceso, ¿hierro? 56 elementos se producen principalmente por captura continua de neutrones rápidos. ¡Los elementos pesados formados por captura de neutrones rápidos representan más de la mitad de los elementos pesados formados por las estrellas!
No es difícil encontrar que, sin importar el tipo de tecnología, ¿hierro? 56 es el elemento pesado más básico. Los elementos pesados se generan dos veces durante el proceso de captura de neutrones utilizando hierro como elemento pesado.