自然科普:為什麽鐵是最穩定的金屬?難道排在之後的金銀不比它更穩定嗎?
來源:宇宙解碼
發布時間:2022-10-26
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太陽死亡的大爆炸創生了更多的元素,而在這些元素中,作為(wei) 金屬而言,化學性質最穩定的,我們(men) 一般認為(wei) 是鉑係元素中的銥。

銥:原子序數77,原子量192.22,元素名來源於(yu) 拉丁文,原意是“彩虹”。它是1803年由英國化學家坦南特、法國化學家德斯科蒂等人發現的。

金屬化學性質穩定的典型特征,就是讓酸拿它沒辦法。銥不僅(jin) 僅(jin) 不會(hui) 讓普通的酸傷(shang) 到它分毫,就連號稱什麽(me) 都可以酸蝕掉的酸中之王——王水,也基本拿它沒轍。隻有海綿狀的銥才會(hui) 緩慢地溶於(yu) 熱王水。

簡單的說就是金屬原子的外層電子排列方式不容易失去,金原子核外電子排布關(guan) 係是5d106s1,它擁有6個(ge) 電子層,最外層隻有一個(ge) 電子!按理來說這一個(ge) 電子應該是非常容易失去才是!但其實部分元素的穩定性不僅(jin) 是最外層,甚至倒數三層電子都有很大的影響!因此這些也是價(jia) 電子(價(jia) 電子指原子核外電子中能與(yu) 其他原子相互作用形成化學鍵的電子)!因此要讓金原子的化學特性發生變化,不僅(jin) 是第六層甚至第五層上價(jia) 電子也要發生變化才是!但要讓金原子的第五層電子發生變化的話,需要吸收很大的能量才能達到條件!在絕大部分的自然條件下並不能達到這個(ge) 條件,因此金元素非常穩定!

但鐵元素的化學性質雖然不穩定,但它的原子核卻非常的穩定,這是因為(wei) 在我們(men) 這個(ge) 自然界當中,鐵的主要存在方式是鐵56,而鐵56的中子數量和質子數量都為(wei) 偶數。

另外鐵元素的中子數量為(wei) 30個(ge) ,質子數為(wei) 26個(ge) ,這個(ge) 比值接近於(yu) 一比一,所以這兩(liang) 種原因都使得鐵原子核趨於(yu) 穩定,

然後還有一點,我們(men) 都知道比鐵輕的元素,在聚變的時候會(hui) 釋放出能量,而比鐵重的元素,在裂變的時候會(hui) 釋放出能量,而鐵不管是聚變還是裂變,都需要吸收能量才行,所以鐵56是最穩當的.....

鐵是宇宙中第六豐(feng) 富的元素,之所以會(hui) 這樣,是原因的。這是因為(wei) 鐵是很多恒星的終點,說得難聽一點,鐵其實是很多恒星邁不過的坎。為(wei) 什麽(me) 會(hui) 這麽(me) 說呢?恒星為(wei) 什麽(me) 會(hui) 和鐵產(chan) 生關(guan) 係。

這其實要從(cong) 恒星的特點說起,如果非要用一句話概括恒星和元素之間的關(guan) 係,那一定是:恒星是元素的煉丹爐。在宇宙當中,氫原子占比達到了全宇宙元素總量的70%以上,剩下的大部分是氦,然後隻有不到1%是其他元素。(這裏說的是已知的物質,沒有帶上暗物質和暗能量)

鐵原子核無論核裂變和核聚變都要吸收能量,因為(wei) 鐵原子核是最穩定的原子核。原子核結構的穩定是由兩(liang) 種力決(jue) 定的,即核力(強相互作用引力)和庫侖(lun) 力(電磁力)決(jue) 定。在原子核中,質子由於(yu) 帶著相同的電荷,所以庫侖(lun) 力會(hui) 讓質子相互排斥.但由於(yu) 質子與(yu) 中子之間存在核力,核力像膠水一樣把質子和中子牢牢粘合在一起避免了質子相互排斥分離,從(cong) 而導致原子核瓦解,這就是為(wei) 什麽(me) 構成重的原子核一定要有中子存在。

雖然鐵的外層電子排布使得鐵更容易失去電子,和各種物質形成化合物。但是,不論鐵怎麽(me) 反應,它還是鐵元素,這點沒有變。而且,鐵的原子核比金小,剛好處於(yu) 核聚變反應吸熱的開端,核內(nei) 的電磁力、強力、弱力處於(yu) 最為(wei) 穩定的平衡狀態。所以,鐵的原子核很難發生核裂變。但是,金由於(yu) 原子序數的增大,這三種力的相互平衡被打破,變得電磁力越來越大,故而穩定性也越來越小,半衰期比鐵小很多。所以說,單從(cong) 元素穩定性來看,金不如鐵。

從(cong) 來沒有人說過鐵穩定,更加談不上“最穩定”。通常認為(wei) 化學性質最穩定的金屬是銥。金是常見金屬裏最穩定的。

關(guan) 於(yu) 鐵,在核聚變的時候鐵之前的元素,聚變是放出能量的。鐵及鐵之後的元素聚變不但不釋放能量反而吸收能量。這導致宇宙中鐵的含量比較大。鐵隻能算是分界點,與(yu) 穩定無關(guan) 。

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