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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

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來(lái)大家介紹下關(guān)于元素是如何形成的的問(wèn)題，以下是小編對(duì)此問(wèn)題的歸納整理，讓我們一起來(lái)看看吧。

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本文目錄:

1、元素周期表中的元素究竟是如何來(lái)的呢？
2、化學(xué)元素是怎樣形成的？？？？？？？？具體說(shuō)一下，謝謝
3、地球上那么多元素是怎么來(lái)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(lái)的呢？

宇宙大爆炸，1930年代左右，當(dāng)大爆炸理論開(kāi)始在學(xué)術(shù)界流傳時(shí)，它沒(méi)有被許多科學(xué)家接受。后來(lái)，一群粒子物理學(xué)家加入進(jìn)來(lái)，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(lái)，隨著溫度的下降，一對(duì)高能光子的碰撞可以產(chǎn)生一對(duì)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(wàn)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(duì)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(guò)程中元素的形成。一個(gè)反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題是："這種元素是從哪里來(lái)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(wàn)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(mǎi)了一堆記號(hào)筆，開(kāi)始確定宇宙中每一種元素的物理來(lái)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(hào)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(duì)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(xiě)版本的元素周期表，他們?cè)跁?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(shuō)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(shuō)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(wàn)萬(wàn)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(wàn)萬(wàn)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(jí)產(chǎn)生收縮，最后在球形宇宙兩端，形成無(wú)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(wú)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(wàn)有引力的作用，將無(wú)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(wàn)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(shuō)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(wàn)有引力相吸，產(chǎn)生相撞，產(chǎn)生爆炸之前。也由此說(shuō)明大爆炸開(kāi)始于相撞，而不是開(kāi)始于奇點(diǎn)。

三、地球上那么多元素是怎么來(lái)的?

地球上這么多化學(xué)元素從哪來(lái)？

在這個(gè)地球上，我們?nèi)祟惡推渌拇蟛糠稚锒际翘蓟铮簿褪沁@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?，還需要很多的微量元素，來(lái)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?lái)的化學(xué)元素，有著116種了。那么這么多的化學(xué)元素，是從哪里來(lái)的呢？是來(lái)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(jiǎn)單的化學(xué)元素，在宇宙爆炸后開(kāi)始冷卻的時(shí)候，就因?yàn)樾窃频囊?，而不斷的收縮。那么在這個(gè)過(guò)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(yáng)系的恒星，太陽(yáng)來(lái)說(shuō)。在太陽(yáng)的內(nèi)部，一秒中就有超過(guò)400萬(wàn)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(guò)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(yáng)輻射的方式釋放出來(lái)。

元素是如何形成的

但是這一秒內(nèi)發(fā)生核聚變的400萬(wàn)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(yáng)也都是。所以這些氫元素是遲早被消耗完的，這個(gè)過(guò)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?yáng)在形成時(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(lái)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(lái)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(shuō)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(guó)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(kāi)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?？?，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(lái)了。氘原子可以通過(guò)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(guò)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(lái)?？臻g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(lái)，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(guò)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(yáng)）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(yáng)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(duì)核心的擠壓加劇，結(jié)果就是，碳氧的密度和溫度比太陽(yáng)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?。┑臅r(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(lái)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(kāi)，看起來(lái)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。