文章图片
文章图片
文章图片
原子核的核子数到达一定程度 ， 越多原子就越不稳定的说法是不准确的 。 只能说到达一定核子数的原子核 ， 会成为核反应的一个分水岭 ， 而不是越小越稳定 ， 越大越不稳定 。
【心理学家|原子核越大的元素越不稳定，铁元素最稳定，这种说法靠谱吗？】一般认为 ， 原子的直径约为10^-10m（米） ， 原子核的直径约10^-15m这样一个数量级 。 但实际上 ， 原子和原子核的大小都是不一样的 。
原子序数越大 ， 原子核中所包含的质子就越多 ， 我们假定质子、中子都是一样大 ， 原子核里的核子越多 ， 当然就会越大了；而核外电子越多 ， 能级层数就越多 ， 这样原子也就越大了 。
原子核中的两种力
我们知道 ， 世界上已知的基本力有4种 ， 即引力、电磁力、强力、弱力 。 这四种力最强的力是强力 ， 其力量是引力的10^38倍 ， 弱力的1万倍 ， 电磁力的100倍 。 但这四种基本力的作用范围 ， 强力和弱力是最短的 ， 分别只有10^-15m（米）和10^-17m ， 而引力和电磁力作用距离无限远 。
在原子核中 ， 这四种力都存在 ， 其中对核子影响最大的是强力和电磁力两种力 。 把核子聚集在一起 ， 组成紧密原子核的力是强力 ， 由于强力十分强大 ， 因此要通过外力把原子核分开是非常困难的 ， 需要巨大能量 。
但原子核里 ， 起着另外一种作用的是电磁力（又叫库仑力） 。 电磁力的性质是根据电荷的性质 ， 同性相斥 ， 异性相吸 。 原子核由质子和中子组成 ， 中子呈中性 ， 质子带正电荷 ， 质子和质子之间的斥力就具有相互分开的趋势 。
质子排斥力虽然很大 ， 但核子在10^-15m范围内 ， 主要受到强力支配 ， 被紧紧束缚在一起 。 这其中 ， 中子也起到了稳定作用 。 一般当原子序数较小时 ， 质子数量不多 ， 原子核半径小 ， 强力就起到了主导作用 。
而库仑力比强力要弱 ， 因此在强力范围内只能俯首称臣 。 但库仑力从来都是面服心不服 ， 一直在暗暗用力 ， 伺机反弹 。 这样 ， 两种力在原子核内部就有一种相互制衡的微妙关系 ， 随着原子核的加大 ， 这两种力的影响就会发生变化 ， 此消彼长 ， 最终核子的凝聚力就发生了变化
铁26是两种力的博弈的临界点
随着原子序数的增大 ， 强力的结合能会越来越大 ， 但随着原子半径的增大 ， 质子的排斥力（库仑力）也会越来越大 ， 到达一个阈值 ， 强力的约束力和质子的排斥力达到一个平衡 ， 这个原子就是最稳定的原子了 。
但当原子序数越来越大 ， 突破了强力约束范围 ， 这样库仑力就开始起主导作用了 ， 因此原子核的核子分离的趋势就占了上风 ， 这样 ， 原子核里面的核子数越多就越容易分裂了 。 而铁原子就是原子核物理反应的一个分水岭 。
经过长期试验和观测 ， 铁56就是最稳定的原子 。 铁的原子序数在26号 ， 也就是说核内有26个质子 ， 核外有26个电子 。 铁元素核内还有30个中子 ， 因此其原子量为56 ， 分子量为55.845 。 研究证明 ， 铁是最稳定的元素 ， 具有最大的“惰性” 。
何谓最大“惰性”？就是软硬不吃 。 其他元素或核聚变或核裂变 ， 都会产生能量 ， 只有到了铁元素 ， 不管是核聚变还是核裂变 ， 都只会贪婪地吸收能量 ， 不会释放一点能量 。
因此铁原子就成为原子核物理反应的一个分水岭 ， 以铁为界 ， 铁以下原子可以进行核聚变反应 ， 而铁以上元素可以进行核裂变反应 。 这也是所有恒星 ， 不管质量多大 ， 内部核聚变反应都会到铁结束的原因 。
因为恒星发光发热主要是靠热核反应输出的能量来维系 ， 而铁不输出能量 ， 还要吃掉能量 ， 恒星演化后期 ， 自顾不暇 ， 哪有多余的能量来侍候这个铁疙瘩呢？因此大质量恒星到演化末期 ， 核心都是一个铁疙瘩 。
那么宇宙中为啥还有比铁重的元素出现呢？
既然所有恒星的热核反应就是到铁结束 ， 那比铁重的元素 ， 如金银铜铀等等 ， 又是从哪里来的呢？
推荐阅读
- 揭秘陶乐德事件：男子在拘留室离奇消失，难道平行时空真的存在？
- 青藏高原将停止增高，后果不可承受，我们却未感到危机
- 寻求气候变化的确定性：要多少才足够？
- 少见！今年十五的月亮，不是十六圆
- 科学家在大型强子对撞机上寻找难以捉摸的基本粒子
- 地球果真出了大问题？火山爆发后出现神秘现象，科学家紧急发声
- 简述相对论发展史：从伽利略到引力波
- 重磅！英美科学家对奥密克戎病毒11个最新判断！对全球意义重大！
- 15000年前海底金字塔被发现，科学家推测：中华文明前身是MU文明
- 人的气运竟然真的存在？科学家竟然已经证实！