元素周期表你能背诵几位?
假如你让一位初中同学背诵元素周期表,他一般会这样答复:“氢氦锂铍硼碳氮氧氟氖钠镁铝硅磷硫氯氩钾钙......”。没错,元素周期表是从氢开端的,氢是世界中含量最多的元素,也是元素周期表的一号元素,氢的原子核中有一个质子。质子的数量是元素具有不同性质的决定因素,所以原子核中质子数量被称为原子序数。
原子核中一般也含有一个或一个以上的中子,氢的同位素氕在外,氕的原子核只要一个质子,没有中子。那么问题来了,世界中存在没有质子只要中子的元素吗?
氢是元素周期表中的一号元素
零号元素的争议
“0元素”这个词是德国物理学家安德烈·冯·安德罗波夫在1926年创造的,虽然其时还没有中子的概念,但安德罗波夫以为这种元素的质子数量有或许比氢还要少,所以他把它放在了元素周期表氢元素的前边,称之为零号元素。
干流科学家们以为不存在质子的元素它实际上的意思便是中子,只要带正电的质子才干招引电子然后构成一种安稳的物质,而单一的中子并不能称其为元素。所以在正式的科学论文中,你很难找到“0元素”这样的表述,反倒是科幻小说中重复提及,它代表着世界中密度极大的中子星。
中子星
安德罗波夫最开端将零号元素放在元素周期表中氢元素的上方,后来的科学家以为这样的摆放不谨慎,咱们咱们都知道元素周期表的榜首列堿金属的最外层电子数为1,零号元素没有质子,所以它的外层不该该有电子绕核工作,所以将其挪到了氦元素的上方。
短寿的自在中子
一般情况下,中子都被严厉捆绑在原子核中,经过强力效果与质子绑定在一起,一旦它获得了自在,便成了“短寿鬼”。
自在中子会发作β衰变,变身为质子,一起开释一个电子和一个反电子中微子。自在中子的平均寿数大约是14分42秒,其半衰期只要10分11秒。
质子与中子的差异
自在中子的衰变特性是天然生成的,由于中子是由两个下夸克和一个上夸克组成,在脱离原子核强彼此效果力的捆绑之后,其间一个下夸克会在弱彼此效果力的主导下改动自己的“滋味”,然后变成更轻的上夸克,在这样的一个过程中它会开释一个电子和一个反中微子。当夸克的电荷发作改动后,中子就从对外不带电变成了对外带一个正电荷的质子了。
中子衰变成质子很简单,但反过来将质子变成中子却是很难的,这需求耗费很大的能量。质子很安稳,这便是咱们咱们能够找到许多氢原子和自在质子,却很少发现自在中子的原因。
质子和中子之间的核力彼此效果
中子星是自在中子的巢穴
博学的你必定很早就想到了中子星。这是世界中广泛存在的一类星体,它是那些比太阳更大的恒星逝世、崩塌后构成的细密星球。当大质量恒星燃尽了它中心的氢和氦,便走到生命的止境,由于内部的能量无法支撑外部强壮的重力,恒星的内核会在瞬间发作剧烈坍缩,一起开释巨大的能量,这便是超新星迸发,中子星便是超新星的残骸。
中子星
由于在10~20公里半径的范围内集聚了大约2个太阳质量的物质,强壮的压力会超越钱德拉塞卡极限,然后将电子压入到质子中,使期变成中子。
中子星中有很多的自在中子,但中子星也是分层的。它的内核由于压力极为巨大,中子被压成了更重的超子;超子中心的外边是自在中子层;中子星的最外层是质子、电子和中微子构成的表层,这些都是中子衰变后的产品。
中子星分层
有人将中子星视为一个巨大的原子核,乃至称它便是0号元素,这是不正确的。不管从微观仍是微观的视点来剖析,中子星都是一个天体而不是单一的元素。中子不过是中子星的一个组成部分罢了。
除了悠远的中子星外,咱们周围一些放射性物质比方U235或Pu239在裂变过程中也能发生出高能量的中子,人们使用中子进行链式反应以进行核能发电,一起也使用核裂变发生很多中子制作核武器,比方原子弹、氢弹和中子弹。中子弹是一种小型化的战术氢弹,中子不带电荷,很多热中子能够轻松穿透巩固掩体,杀伤里面的人员,到达杀人不见血之意图。
中子是链式反应的重要传递者
中子究竟能不能被称为0元素?
咱们不能依据某些元素存在时刻的长短来判别它的元素特点,比方砹213的半衰期仅有125纳秒,相比之下自在中子的寿数要长多了呢!
2012年,科学家榜首次观测到在没有质子的情况下结合在一起的两个中子 n,虽然它的半衰期仅有10秒,但这足以证明中子并非肯定孤立存在。
中子全体不带电荷,所以它不能拉住电子,令电子环绕自己旋转然后构成电子壳层。严厉地说,中子不具备原子核最基本特征——能够安稳具有电子,这是它与其它一切元素不同的当地,也是它被踢出元素周期表的重要原因。有试验发现中子能够与电子以离子(中子-电子对)的形状呈现,由于虽然中子对外不带电,但它外表存在细小的电荷分布差,所以电子能够受轨域效应捆绑在中子邻近运动。问题是这种捆绑力极端弱小,电子很简单就被拿走,所以中子也不能因而与其它原子结合构成化学键。从这个视点看,中子是彻底慵懒的,把它放在慵懒气体这一列也不算委屈它。
0号元素应处的方位
元素周期表里没有零号元素的方位,到目前为止科学文献中也很少呈现“0元素”一词,这并不标明中子这种物质注定持续孤单下去。“0元素”不代表“没有元素”,或许未来有一天,当科学界真实了解了中子,经过发挥创造性的考虑,或许会将中子应得的方位还给它,这便是零号元素——“Nu”。
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