原子的原子核是由質(zhì)子或者質(zhì)子與中子組成,大家都知道質(zhì)子與質(zhì)子之間或者質(zhì)子與中子間有著宇宙中最為強(qiáng)大的力支撐-強(qiáng)作用力,按理來說,質(zhì)子或者質(zhì)子和中子越多,那么聚集在一起的強(qiáng)作用力將會(huì)越強(qiáng)大,那么問題來了,為什么鈾235這樣的有92個(gè)質(zhì)子和143個(gè)中子組成的重元素反而容易裂變呢? 一、四種基本作用力 要討論這個(gè)問題,我們必須得先來了解下四種基本作用力,因?yàn)樵谠雍酥写嬖诘牟恢皇菑?qiáng)作用力,還有電磁作用的庫(kù)侖力,當(dāng)然也有萬有引力! 在這三個(gè)作用力中,引力的強(qiáng)度大約只有10^-39,基本就是一個(gè)可以忽略的量!在這個(gè)尺度下,強(qiáng)作用力遠(yuǎn)高于庫(kù)侖力,但它的作用范圍僅僅只在10^-15至10^-16米之間,而另一個(gè)盡管比較小,但作為長(zhǎng)程力的電磁作用力卻可以無限疊加!這這個(gè)條件下有一個(gè)很有趣的現(xiàn)象!
在原子核中,中子起到了一個(gè)調(diào)和的作用,但中子這個(gè)多面手也架不住眾多的質(zhì)子堆積在一起之后、超過強(qiáng)作用力范圍之后的庫(kù)倫斥力,因此當(dāng)原子核的核子數(shù)超過一定范圍時(shí)候,原子核將會(huì)變得極不穩(wěn)定,因?yàn)殡姶帕εc強(qiáng)作用力已經(jīng)到了臨界狀態(tài),原子核隨時(shí)可以分離! 二、原子核最穩(wěn)定的元素是哪種? 最穩(wěn)定的元素是鐵,我們從元素結(jié)合能曲線即可了解到這種位于曲線最高端的元素是宇宙中最穩(wěn)定的元素! 所有的原子核都有一個(gè)結(jié)合能(binding energy),它是一個(gè)負(fù)數(shù),表示這個(gè)質(zhì)子需要多大的能量才能逃離原子核或者讓輕核的結(jié)合,聚變與裂變并不會(huì)改變質(zhì)子的數(shù)量,但會(huì)改變它們的質(zhì)量,因此聚變與裂變的能量到來自于這些丟失的質(zhì)量!鐵元素之前的隨著核子數(shù)增加結(jié)合能隨之上升,而鐵之后的元素則是隨著核子數(shù)增加而下降,處在結(jié)合能頂端的鐵原子核是最穩(wěn)定的,從輕核聚變到鐵元素是終點(diǎn),鐵之后重核元素裂變的終點(diǎn),因此在原子核穩(wěn)定性這個(gè)層面上,它已經(jīng)達(dá)到了紫禁之巔!前無古人、后無來者! 三、鐵不是最穩(wěn)定的元素么?為什么還會(huì)生銹,應(yīng)該是金元素才對(duì)! 其實(shí)這是元素的化學(xué)穩(wěn)定性,而鐵原子的外層電子是很容易失去的,因此它的化學(xué)性質(zhì)并不穩(wěn)定!金原子核外電子排布關(guān)系是5d106s1,它擁有6個(gè)電子層,盡管最外層只有一個(gè)電子,但它的金元素的穩(wěn)定性并不只是最外層,要讓金原子的化學(xué)屬性發(fā)生變化,甚至要第六層甚至第五層上的價(jià)電子發(fā)生變化才可以!因此從化學(xué)屬性上來看,金原子還是比較穩(wěn)定的! 埋藏多年的狗頭金,仍然是金子的本色! |
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