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元素是如何形成的

發(fā)布時(shí)間：2023-04-13 10:07:25 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 114

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本文目錄:

1、元素周期表中的元素究竟是如何來的呢？
2、化學(xué)元素是怎樣形成的？？？？？？？？具體說一下，謝謝
3、地球上那么多元素是怎么來的?
4、宇宙中的基本元素如何形成？

元素是如何形成的

一、元素周期表中的元素究竟是如何來的呢？

宇宙大爆炸，1930年代左右，當(dāng)大爆炸理論開始在學(xué)術(shù)界流傳時(shí)，它沒有被許多科學(xué)家接受。后來，一群粒子物理學(xué)家加入進(jìn)來，完善了大爆炸，那時(shí)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在大爆炸的早期，空間充滿了能量，以及夸克和中微子。后來，隨著溫度的下降，一對高能光子的碰撞可以產(chǎn)生一對物質(zhì)粒子，包括正的和負(fù)的。

所以，早期宇宙有一段 "創(chuàng)造物質(zhì)粒子 "的時(shí)間。我們都知道，今天化學(xué)反應(yīng)的最小單位是原子，它由電子和原子核組成，而原子核又由質(zhì)子和在宇宙的歷史進(jìn)程中，首先形成了原子核，然后在宇宙38萬年的時(shí)候形成了原子結(jié)構(gòu)。而我們都知道，氫的原子核中只有一個(gè)質(zhì)子，而氦的原子核中只有兩個(gè)質(zhì)量。

元素是如何形成的

恒星。元素的熔爐。"地球的表面是宇宙的海洋。我們的本能告訴我們，我們出生在這個(gè)海洋里。我們急切地想回家。我們也將如此。因?yàn)橛钪婢驮谖覀冎小Ｎ覀兌际切菈m"。在對恒星化學(xué)成分的新研究的轟炸下，一些科學(xué)家正在研究天體物理過程中元素的形成。一個(gè)反復(fù)出現(xiàn)的問題是："這種元素是從哪里來的？我們能從研究它中學(xué)到什么？"為了向卡爾-薩根致敬，參加會(huì)議的珍妮弗-約翰遜和伊內(nèi)塞-伊萬斯著手尋找哪些類型的恒星會(huì)產(chǎn)生這些元素。

元素是如何形成的

他們帶著打印好的元素周期表，在附近的一家商店買了一堆記號筆，開始確定宇宙中每一種元素的物理來源，根據(jù)其產(chǎn)生的方式，給每一種元素貼上不同的顏色。記號筆里剩下的有限的顏料讓他們免去了把所有東西都做得絕對正確的麻煩，這使他們不至于在細(xì)節(jié)上陷入困境，最終產(chǎn)生了一個(gè)手寫版本的元素周期表，他們在會(huì)議的其余時(shí)間里向感興趣的天文學(xué)家們炫耀。

二、化學(xué)元素是怎樣形成的？？？？？？？？具體說一下，謝謝

化學(xué)元素是在宇宙大爆炸之前形成的。因?yàn)椴煌刂g能量之差，用懸殊二字形容都有些太輕太輕。不敢說大爆炸賦予的能量是公平的，但也絕不會(huì)如此差異懸殊，而大爆炸之后，又不會(huì)有產(chǎn)生元素所具有的天文數(shù)字能量，所以元素是爆炸之前形成的。因?yàn)橹挥写蟊ㄖ?，才有可能使元素產(chǎn)生天文數(shù)字的能量，才有產(chǎn)生元素之間能量懸殊的條件。因?yàn)橛钪媸乔蛐蔚?，即千千萬萬銀河系分布在球形的表面，當(dāng)球形宇宙膨脹將大爆炸能量，由消耗轉(zhuǎn)換成收縮時(shí)，千千萬萬銀河系，就會(huì)沿著球形宇宙運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生軸的兩端，不斷逐級產(chǎn)生收縮，最后在球形宇宙兩端，形成無數(shù)億千米半徑的兩個(gè)天大黑洞。由于球形宇宙兩端足夠遠(yuǎn)，這樣兩個(gè)天大黑洞就有無數(shù)億年的充足時(shí)間，使兩個(gè)天大黑洞充分發(fā)揮天文數(shù)字萬有引力的作用，將無數(shù)億千米黑洞分層壓縮成不同元素物質(zhì)。即使黑洞表面也會(huì)因?yàn)槿f有引力具有天文數(shù)字，而形成化學(xué)元素的微粒。這就是說只有天大的黑洞才具有形成元素的如此條件，所以元素是在兩個(gè)天大黑洞，因萬有引力相吸，產(chǎn)生相撞，產(chǎn)生爆炸之前。也由此說明大爆炸開始于相撞，而不是開始于奇點(diǎn)。

三、地球上那么多元素是怎么來的?

地球上這么多化學(xué)元素從哪來？

在這個(gè)地球上，我們?nèi)祟惡推渌拇蟛糠稚锒际翘蓟?，也就是這些生物的有機(jī)物質(zhì)基礎(chǔ)，都是碳元素為主的。那么我們?nèi)祟惓颂荚睾退猓€需要很多的微量元素，來平衡我們?nèi)祟惿眢w的系統(tǒng)。那么很多的動(dòng)物也是這樣的，在大自然的水和土壤中，就富含著大量的礦物元素。已經(jīng)被我們?nèi)祟愌芯砍鰜淼幕瘜W(xué)元素，有著116種了。那么這么多的化學(xué)元素，是從哪里來的呢？是來自宇宙大爆炸的奇點(diǎn)之內(nèi)嗎？

元素是如何形成的

根據(jù)我們?nèi)祟惪茖W(xué)家們的研究，他們發(fā)現(xiàn)這些元素，并不是在宇宙爆炸前就有了的。因?yàn)樵谟钪鎰倓偙ㄍ旰?，宇宙中的化學(xué)元素十分的少，其中最主要，也是最多的就是氫元素了。那么這些簡單的化學(xué)元素，在宇宙爆炸后開始冷卻的時(shí)候，就因?yàn)樾窃频囊Γ粩嗟氖湛s。那么在這個(gè)過程中，有些氫元素相互擠壓，就發(fā)生了核聚變，變成了恒星的一部分了。

元素是如何形成的

那么現(xiàn)在的恒星上會(huì)發(fā)光發(fā)熱，大部分都是靠氫元素的核聚變的。就拿我們太陽系的恒星，太陽來說。在太陽的內(nèi)部，一秒中就有超過400萬噸的物質(zhì)，轉(zhuǎn)化成能量。那么這些物質(zhì)，大多數(shù)就是氫元素。而氫元素進(jìn)行核聚變時(shí)，是將四個(gè)氫原子，變成一個(gè)氦原子核。那么在這個(gè)過程中，就會(huì)產(chǎn)生多余的能量。這一部分能量就會(huì)以太陽輻射的方式釋放出來。

元素是如何形成的

但是這一秒內(nèi)發(fā)生核聚變的400萬噸的物質(zhì)，不只是有氫元素。因?yàn)楹阈嵌际怯猩A段的，我們太陽也都是。所以這些氫元素是遲早被消耗完的，這個(gè)過程就是恒星向白矮星階段以后進(jìn)化。在氫元素被消耗完后，就是核聚變產(chǎn)生的氦元素接替氫元素了。那么這個(gè)氦元素就會(huì)形成更多的元素，最后生產(chǎn)出一整張化學(xué)元素表。

元素是如何形成的

那么我們地球上的元素，也是因?yàn)樘栐谛纬蓵r(shí)。這些氫元素和氦元素不停的進(jìn)行核聚變時(shí)，還跟很多其他的元素進(jìn)行了反應(yīng)，所以我們的地球上的元素，才有如此的豐富。那么還有一些比較重的元素，可能是來自超新星的爆炸。因?yàn)槌滦潜〞r(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的能量和恒星碎片。這些高溫和碎片一作用，就產(chǎn)生出了更多的元素了。

四、宇宙中的基本元素如何形成？

你是否知道，我們身體肌肉里的碳，骨骼中的鈣，血液里的鐵，DNA中的磷……以及周邊的一切都是來自太空的獨(dú)特元素。要想了解這些元素，必須知道元素是如何形成的。

今天，學(xué)界普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)是，我們的宇宙源于138億年前的大爆炸（Big Bang）。元素的形成是恒星演化（Evolution of stars）的結(jié)果。大爆炸學(xué)說的框架是由美籍俄裔物理學(xué)家伽莫夫（George Gamow）在上世紀(jì)40年代提出的，英國天文學(xué)家霍伊爾（Fred Hoyle）提出了恒星演化的理論。

一、宇宙中輕元素（氫、氦）的形成

如果大爆炸理論正確，那么大爆炸后空間迅速膨脹，物質(zhì)密度和溫度都迅速下降。當(dāng)宇宙溫度降到10MeV以下（大約幾百億度），質(zhì)子和中子開始在空間中大量地產(chǎn)生。所謂氫原子核，其實(shí)就是質(zhì)子。從這個(gè)意義上講，宇宙在這個(gè)時(shí)候已經(jīng)形成了最輕的原子。元素是如何形成的

隨著宇宙膨脹，溫度進(jìn)一步降低，大爆炸1秒鐘后，質(zhì)子與中子的相互轉(zhuǎn)化停止了，兩種基本粒子的數(shù)量之比就凍結(jié)在了7:1這個(gè)比例上，質(zhì)子多、中子少。自由的中子是不穩(wěn)定的，它很快就會(huì)衰變一半，變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子。如果中子全部衰變了，宇宙中就全是氫元素了。

但宇宙膨脹非常快，100多秒后宇宙溫度就下降10億度，此時(shí)一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子形成氫的同位素：氘。在原子核里，中子是穩(wěn)定的，所以大爆炸中產(chǎn)生的中子都在原子核里保全下來了。氘原子可以通過多種渠道最終形成氦。到宇宙年齡為3分鐘時(shí)，幾乎所有的中子都到了氦里面。

氦原子核的質(zhì)量是一個(gè)氫原子核的4倍。前面提到宇宙質(zhì)子和中子的比例是7:1，可以推算出這個(gè)時(shí)候氫和氦的質(zhì)量比例是3:1，也就是宇宙元素的質(zhì)量組成中75%是氫，25%是氦。在核合成過程中還形成了極其少量的鋰的同位素。

到宇宙年齡為一小時(shí)后，核合成已經(jīng)停止，宇宙中元素組成是75%的氫、25%的氦和非常少的鋰。

隨著宇宙膨脹，引力變得慢慢重要起來。空間中密度稍微高一些的地方會(huì)吸引更多的氣態(tài)物質(zhì)聚集。宇宙中最初的元素——氫和氦就這樣慢慢地聚集起來，形成一個(gè)個(gè)氣體云。氣體云越聚越大，其中心密度和溫度會(huì)再次升高，最終氣體云中心最密集的地方溫度達(dá)到原子核聚變反應(yīng)的要求。元素是如何形成的

最早進(jìn)行核聚變反應(yīng)的是氫元素，4個(gè)氫原子核聚變反應(yīng)生成1個(gè)氦原子核，并伴隨能量的釋放。核聚變反應(yīng)點(diǎn)燃了致密的云核，恒星就此誕生。

二、宇宙中重元素的形成

恒星演化過程中，較輕的元素可以合成較重的元素。小質(zhì)量的恒星（比如太陽）的核心處可以產(chǎn)生碳元素和氧元素；更重的元素需要在大質(zhì)量恒星（至少是太陽的9倍）的演化中形成。

大質(zhì)量恒星會(huì)迅速燃燒自己的生命、劇烈地爆發(fā)。其死亡會(huì)將已經(jīng)形成的重元素帶入星際氣體中，并幫助較小質(zhì)量恒星的形成。

恒星首次將氫聚變?yōu)楹?，氦在下一輪聚變反?yīng)中變成更重的元素，先是碳，然后是氧。由于引力對核心的擠壓加劇，結(jié)果就是，碳氧的密度和溫度比太陽大得多，足以引發(fā)又一輪的碳核聚變反應(yīng)。

在大約1千年（具體取決于恒星質(zhì)量的大小）的時(shí)間里，碳轉(zhuǎn)化為氖、鎂、鈉，以及更多的氧。

一旦碳被耗盡，恒星的核心便再次坍縮。其密度和溫度驟升至更高，足以將氖轉(zhuǎn)化為鎂。幾年后大多數(shù)的氖也消耗完畢，恒星的核心充斥著氧和鎂。氧又被轉(zhuǎn)化為硅以及少量的硫和磷。

恒星核心耗盡氧后再次坍縮，溫度再次升高，然后在很短時(shí)間里，硅聚變成多種重元素，包括氬、鈣、鈦、鉻、鐵和鎳。

元素是如何形成的隨著硅被耗盡，恒星的核能失去了來源，因?yàn)殍F鎳核不能自發(fā)聚變成更重的元素。頃刻間，恒星核心坍縮為一顆中子星，外殼（恒星的大部分質(zhì)量集中于此）將會(huì)以爆破的姿態(tài)進(jìn)入太空，這就是令人恐怖的超新星爆發(fā)（supernova explosion）。如果我們把這顆恒星切開，看起來就像一個(gè)洋蔥。其核心是鐵和鎳，但不是固體金屬的形式，而是氣體，并處于極高的密度和溫度水平。包圍在鐵鎳核外的是硅和硫的殼層，往外是氧、氖和鎂的殼層。再往外依次是氧、碳、氦和氫的殼層。雖然此時(shí)大部分的氫已經(jīng)被吹到了太空中，但在殼層之間，低溫的核聚變反應(yīng)仍然在繼續(xù)。這顆恒星“洋蔥”充滿了核能。