首页 > 猎奇 > 历史朝代 > 化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的

来源:爵士范    阅读: 2.7W 次
字号:

用手机扫描二维码 在手机上继续观看

手机查看

化学元素周期表我们小时候都进行了一段时间的背诵,虽然知道一些关于元素的属性的数据,而且知道是一位俄国的科学家制作的元素周期表,但是我们对于元素是怎么来的,这个问题大家都不是很清楚,下面给大家分享详细的解答。

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的

众所周知:这个世界是由物质构成的,组成物质的基本元素共有102种,其中地球上天然存在92种(现已刷新为118种,94种)。

先来总体看一下,我们再熟悉不过的化学元素周期表—当然这不是普通版本,而是标注了最关键内容:每个元素都是从哪儿来的。

也就是说,这是一张化学元素出身表!

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第2张

下面分段说说这张化学元素出身表:

大爆炸核合成

Big Bang Fusion

制造元素:氢、氦

(标记为蓝色块)

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第3张

宇宙大爆炸开始的最初三分钟,少数幸运的质子抢先与中子搞在一起,结合成氦核,大多数质子因为没有那么多中子可以结合,只能生成氢核。

由此,氢氦两大轻元素,占据了宇宙基本元素的统治地位,几乎是100%。整个宇宙中,氢元素占75%,氦元素占25%,其他重元素(除两大轻元素以外)仅仅只占0.0000001%!

宇宙射线裂变

Cosmic Ray Fission

制造元素:锂、铍、硼

(标记为红色块)

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第4张

也称为宇宙射线散裂,宇宙射线是来自外太空的带电高能粒子,如质子、α粒子、电子,当宇宙射线与星际物质碰撞时,就会裂变成较轻的元素——锂、铍、硼原子核。

低质量恒星垂死挣扎

Dying Low-mass Stars

制造元素:原子序数2~71

(标记为绿色块)

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第5张

所谓低质量恒星,就是质量小于8倍太阳质量的原初恒星,当然包括我们太阳在内。

以太阳为例,等到演化末期,垂死挣扎阶段,即氢燃料耗尽,热核反应行将OVER之时,身体虚胖,已经膨胀成一颗硕大的红巨星,以至于吞噬掉水星、金星、地球……

与此同时,太阳内核温度无法持续升高,聚变出来的碳、氧等元素只好堆积起来,越来越多,密度越来越大,变成一个实心内核,这就是白矮星。

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第6张

而外部虚胖到了极限的稀薄气体,随着内核冷却,温度逐渐下降,慢慢散开,扩散到宇宙空间中,这就是我们看到的行星状星云——

绝美的宇宙符号,宣告一代恒星的死亡。

行星状星云向宇宙输送的基本元素主要有:碳、钠、锶、锆、汞、铅、钨……

大质量恒星超新星爆发

Exploding Massive Stars

制造元素:原子序数6~37

(标记为黄色块)

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第7张

所谓大质量恒星,就是原初恒星质量至少是8倍太阳质量以上的。如果再细分下去,可以简单归结为:

①原恒星8~40倍太阳质量,在恒星演化末期,发生爆炸,即超新星爆发,内核变成中子星,同时,新生成一些重元素——钠、镁、硫、硅、磷等,随着超新星爆发向宇宙空间输送。

②原恒星25~40倍太阳质量,在超新星爆发时,会喷射非常多的重元素,比如镓、锗、砷、硒、氪……

③原恒星40倍太阳质量以上,在恒星演化末期,会塌缩成黑洞,宇宙元素基本上又被没收了。

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第8张

著名的蟹状星云M1就是一个超新星爆发残骸。

请记住关键四点:

A》超新星爆发是从氧一直到锆元素的主要来源;

B》我们太阳系就是从一场超新星爆发演化而来的;

C》超新星爆发生成的重元素,最终使得地球演化出了地球生命,当然包括我们人类;

D》我们本身也是从宇宙星尘演化而来,我们就是宇宙的一部分。尽管极其微小。

中子星合并

Merging Neutron Stars

制造元素:原子序数41~94

(标记为紫色块)

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第9张

重金属元素的来源一直是宇宙的奥秘之一。

刚宣布不久的中子星合并事件——NGC4993星系中两个中子星,不仅探测到了首例由中子星合并生成的引力波,更重要的是,测定出了大量重金属向宇宙空间喷射,之前我曾写过:这次合并产生相当于100个地球质量的金、500个地球质量的铂、50个地球质量的银!

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第10张

这再次印证了重金属元素来自于中子星的激情大合并。

当然,中子星合并生成不止有金、铂、银,还有很多,直到原子序数92铀、94钚。

白矮星爆发

Exploding White Dwarfs

制造元素:原子序数12~30

(标记为银色块)

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第11张

刚才说了,白矮星是低质量恒星演化的终点,但并不是自身的终点。

一颗白矮星其实就是一颗超金属星球,它自身能够支撑的最大质量是1.4倍太阳质量,也就是钱德拉塞卡极限。如果这时候,能够从身边的伴星吸积质量的话,内核逐渐达到碳融合的点火温度,从而引发碳引爆——白矮星爆发,成为一颗Ia超新星。

这一爆发过程,又会释放出来一些重元素——钾、钙、钛、钒、铬、锰……

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第12张

需要说明一点,这张化学元素出身表,只罗列到第94钚,这是因为截止到2012年,总共有118种元素被发现,其中在地球自然界有94种。

原子数大于94的元素,多为人工核反应合成。随着技术发展,会发现/制造更多的新元素。

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第13张

知道了基本元素都是从哪儿来的,再来看看,根据科学测定的宇宙、太阳系、人体基本元素的构成比例。

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第14张

整个宇宙——氢元素占75%,氦元素占25%,其他重元素,如碳硅氧钠金银铜铁……仅仅只占0.0000001%!!!

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第15张

整个太阳系——氢元素占70.80710%,氦元素占27.31131%,氧元素占0.97107%,碳元素占0.30346%,氖占0.15173%,铁占0.12745%,氮占0.10975%,硅占0.07081%,镁占0.06676%,其他元素只占0.08052%。

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第16张

我们人体——氧元素占65%,碳占18%,氢占10%,氮占3%,钙占1.4%,磷占1.1%,钾占0.25%,硫占0.25%,氯占0.15%,钠占0.15%,其他占0.7%。

事实上,我们人体构成元素跟地球相同,只是比例稍有不同。碳、氧、氢、磷组成了我们的DNA,钙则是我们生命的支撑。除了氢之外,这些元素全都诞生于恒星各种演化之中。

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第17张

所以,我们人类其实就是星尘!

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第18张

正因为探索宇宙,才让我们知晓——宇宙大爆炸诞生了一切,宇宙演化、恒星演化制造了宇宙的基本元素,一切物质的最初源头。

这就是说,我们也是宇宙的产物,不是最初也不是最终的产物,人类文明不过是宇宙万亿年演化中的一个量子涨落而已。

读懂了宇宙,就读懂了人生

化学元素是怎么来的 化学元素是哪里来的 第19张

社会万象
国际快讯
人间冷暖
奇闻趣事
世间印象
拉呱
历史名人
民间故事