「鐵是最穩定的元素」,真的嗎,鐵為什麼是最穩定的元素

2022-05-23 09:01:35 字數 5550 閱讀 9256

1樓:

需要指出的是,元素的穩定性和活潑性是不同的兩個概念,活潑性是指容易和其他元素髮生化學反映,也就是其失去或俘獲外層電子的能力,對於元素本身的原子核並沒有變化,穩定性是指原子核變化的能力,我們可以發現,凡是比鐵質量小的元素,一般是通過聚變向鐵元素靠攏,比鐵元素重的元素一般以裂變的形式向鐵靠攏,到了鐵就停止了,因為鐵元素的核反應是一個不產生能量的過程,以至核反應不能自發的進行下去,在大恆星的內部,一般認為由於產生了不產能量的鐵核心,恆星內部的壓力無法抵抗強大的引力,才會最終崩潰,從這個意義上講,鐵元素確實是自然界中最穩定的元素!也正因為自然界設定了鐵這個極限,才會形成壯觀的新星甚至是超新星的爆發,通常這種爆發所帶來的是恆星的整體**,中心則出現引力的奇蹟,中子星乃至黑洞!

2樓:玥兒科技館

從物理層次來看,為什麼鐵是屬於最穩定的金屬呢?今天算長見識了

3樓:閃平東方憶文

是真的,鐵的比結合能最大,把鐵的核子(中子和質子)拆開需要同等的能量,所以最難拆開,所以最穩定。

原子核是核子憑藉核力結合在一起構成的,要把它們分開,也需要能量,這就是原子核的結合能。

4樓:

恆星中的熱核反應進行到鐵就終止了,接下來恆星就變成白矮星或中子星,黑洞了。不再保持原子結構

5樓:

鐵之後的元素是由超新星**的瞬間能量所產生的,而不能依靠核聚變產生

6樓:

不是。如果條件允許鐵會繼續聚變,變成更重的金屬或金屬同位素甚至是我們未知的物質

7樓:起六把

最穩定的元素是惰性氣體:氦 氖 氬 氪 氙 氡,其中氡是放射性元素,長期大量照射能至癌。

8樓:花萬紅

不是,有種鐵的同位素鐵55會發生k電子俘獲

9樓:匿名使用者

這好像不是什麼化學問題 是核物理的

好像太陽的核心就是鐵 地球也是 這說明聚變最後停止在鐵上

10樓:匿名使用者

鐵的平均核子質量最小。

每種元素的原子核內包含的一定數量的質子和中子叫做核子,它們的數量稱為核子數。它們的總質量除核子數就是平均核子質量。在核反應過程前後,核子數是沒有變化的,但是總質量卻發生了變化,體現為平均核子質量的變化。

在元素週期表中排在鐵前邊的元素的平均核子質量都高於鐵,而且隨著向鐵的靠近而逐步降低;而排在鐵後邊的元素則其平均核子質量不斷的升高,鐵的平均核子質量是最低的。

在恆星聚變過程中從氫到氮,從氮到鋁一直到鐵,平均核子質量一直減小,一直有能量放出。鐵如果發生聚變反應就不會有能量放出,所以無法支援龐大的引力(萬有引力)使恆星表面物質迅速向內塌縮(恆星內部溫度壓強都遠高於表面,所以內部聚變程序最快,最先產生鐵)發生一次所謂的超新星爆發,丟擲一部分物質後,其核心成為一個黑洞。而在這個超新星爆發的過程中產生了鐵以後的高位元素,鐵的聚變反應就在這個過程中發生。

高質量元素只有在超新星爆發過程中才會產生,在全宇宙中的比例都比較小,所以比較珍貴,例如**。

11樓:匿名使用者

我不知道你是不是看科教片上說太陽核中的聚變反應到鐵就停止了,但鐵肯定不是最穩定的,

藍巨星紅巨星等大型恆星的聚變會到更重的金屬,像"金"等等,所以我們才能見到比鐵重的金屬!

在下愚見,請查證!

鐵為什麼是最穩定的元素

12樓:於澹橋暄妍

鐵的平均核子質量最小.

每種元素的原子核內包含的一定數量的質子和中子叫做核子,它們的數量稱為核子數.它們的總質量除核子數就是平均核子質量.在核反應過程前後,核子數是沒有變化的,但是總質量卻發生了變化,體現為平均核子質量的變化.

在元素週期表中排在鐵前邊的元素的平均核子質量都高於鐵,而且隨著向鐵的靠近而逐步降低;而排在鐵後邊的元素則其平均核子質量不斷的升高,鐵的平均核子質量是最低的.

在恆星聚變過程中從氫到氮,從氮到鋁一直到鐵,平均核子質量一直減小,一直有能量放出.鐵如果發生聚變反應就不會有能量放出,所以無法支援龐大的引力(萬有引力)使恆星表面物質迅速向內塌縮(恆星內部溫度壓強都遠高於表面,所以內部聚變程序最快,最先產生鐵)發生一次所謂的超新星爆發,丟擲一部分物質後,其核心成為一個黑洞.而在這個超新星爆發的過程中產生了鐵以後的高位元素,鐵的聚變反應就在這個過程中發生.

高質量元素只有在超新星爆發過程中才會產生,在全宇宙中的比例都比較小,所以比較珍貴,例如**.

13樓:玥兒科技館

從物理層次來看,為什麼鐵是屬於最穩定的金屬呢?今天算長見識了

為什麼說鐵是最穩定的元素,有怎樣深層的原理?

14樓:小顏愛遊戲

鐵是所有元素中最穩定的,說的是鐵原子核的穩定性,並非化學性質。

物質的化學性質,由原子的核外電子數決定;而原子核的穩定性,由原子核中質子和中子的數量決定,本質上是電磁力與強力相互制衡的結果。

我們知道,原子核由中子和質子組成(氕核只有一個質子),質子帶正電荷,於是質子之間會因為電磁力而相互排斥。

質子之間的排斥力是非常大的,我們假設2克純質子組成的物質,分成相等的1克質子物質後相距一米,那麼兩塊質子物質之間的電磁力,將和地球-月球之間的萬有引力相當。

所以要把質子緊緊束縛在一起,必須得有一種比電磁力更強的力——強相互作用,強相互作用的強度是電磁力的100倍,但是作用範圍小於10^-15米,與原子核尺度相當。

原子核中的中子起著「緩和劑」作用,能讓原子核更加穩定,於是在原子核中,質子之間的電磁力和強力存在制衡:

(1)當原子序數較小時,質子數量不多,原子核半徑小,強力起主導作用,而且強力在短距離內能疊加。

(2)隨著原子序數的增加,質子數量增加,原子核半徑增大,由於電磁力是長程力,所以質子間的排斥力會無限疊加。

(3)當質子數量較多時,原子核半徑非常大,強力的疊加距離受限,較遠質子之間排斥力終有超過強力的時候,此時原子核將不再穩定。

於是,隨著原子序數的增加,原子核穩定性先增加再降低,轉折點正是鐵元素,所以鐵-56的原子核是最穩定的;一般地,比鐵輕的原子,聚變會釋放能量,比鐵重的原子,裂變會釋放能量。

這和質能方程有關,鐵最穩定意味著鐵原子中攜帶的能量最低,也就是核子的平均質量最小;所以在恆星內部,從氫元素和氦元素開始聚變,一旦聚變到鐵元素就停止了。

15樓:愛貓咪的葉子

鐵是最穩定的元素,是指鐵的原子核穩定,原子核中的中子有著緩和劑的作用,可以讓原子核穩定。

16樓:捕只螢火蟲

因為物質的化學性質中,鐵元素的原子存在一種較為穩定的中子和質子關係,中子讓質子的電磁力和強力互相平衡,所以很穩定

17樓:三棵樹

說鐵是最穩定的元素,有這樣深層的原理,鐵它並不是一種化學物質,他在所有元素中十分穩定。

18樓:玥兒科技館

從物理層次來看,為什麼鐵是屬於最穩定的金屬呢?今天算長見識了

為什麼鐵是最穩定的金屬?難道排在之後的金不比鐵更穩定嗎?

19樓:鍾銘聊科學

在上學時,我們常常會比較哪個元素更穩定。一直以來,有一個元素都顯得格外的奇怪,這個元素就是:鐵。

有的人說它是最穩定的元素的,但分明原子序數比鐵元素的金元素也很穩定,那它們到底誰更穩定?

這裡其實就涉及到了一個「角度」問題,從不同的角度來看,結果可能就不太一樣。今天,我們就來說一說兩者都是在哪個方面「穩定」。

原子核層面的穩定

我們都知道,原子其實是原子核和核外電子構成的。而原子核內還有中子和質子。當然,我們還可以繼續往下分,中子和質子其實都是夸克構成的。

而鐵原子實際上並不穩定,自然界存在各種氧化鐵,甚至可以說,鐵原子的化學性質還很活潑。那化學元素和什麼有關呢?

其實是和核外電子的排布有關,它很容易失去電子。而化學反應是以原子為基礎的,說白了,就只在原子層面發生,反應前後的元素種類不會發生變化。

那鐵到底是**穩定了?

如果我們再往深入一層,從原子核的角度來看,就會發現一些端倪。在宇宙當中,鐵元素的丰度可以排到第六位。這不是沒有原因的,實際上,鐵元素在原子核的層面是最穩定的。

在宇宙大**初期,宇宙逐漸形成了物質粒子,而一開始主要就是原子序數最靠前的元素,比如:氫和氦。這兩個元素就佔據到了宇宙總量的99%以上。後來,恆星在星雲的引力坍縮下逐漸形成。

恆星一般佔據整個恆星系絕大部分的質量,就拿太陽來說,太陽的質量是太陽系總質量的99.86%。由於質量巨大,恆星核心在引力的作用下,溫度和壓強飆升,但這並不足以點燃核聚變反應。

又因為量子隧穿效應的存在,恆星就會被點燃,但不會像氫彈那樣一下子全炸了,而是緩慢的燃燒著。此時就會發生氫原子核進行核聚變反應生成氦原子核。

當恆星核心的氫原子核消耗得差不多時,如果恆星的質量足夠大,還會促發氦原子核的核聚變反應,生成碳原子核和氧原子核。然後再點燃碳原子核和氧原子核的核聚變反應,就這樣沿著元素週期表核聚變下去。因此,我們說恆星是元素煉丹爐一點都不過分。

不過,最終大多數的恆星的核聚變反應都停留在鐵元素之前,只有極少的一部分後來發生超新星**,生成黑洞或者中子星。之所以會發生這樣的事情完全就是因為鐵原子核特別穩定。

或者我們也可以說是鐵原子核的比結合能最高,在鐵元素之前的原子核發生核聚變反應都會釋放出大量的能量,而鐵元素,包括比鐵元素的原子序數更大的元素原子核,要發生核聚變反應則需要吸收大量的能量。只不過,鐵原子核聚變所需的能量是最大的,也就是說,讓它核聚變反應是最費勁的。

因此,我們說鐵元素很穩定其實是在說,鐵原子核很穩定,比結合能最大,不容易發生核聚變反應。

核外電子排布導致的穩定

你應該也能猜到金元素的穩定其實是化學性質穩定,也就是不容易發生化學反應。一般來說,如果要發生化學反應就會出現化學鍵的斷裂以及形成。化學反應過程中並不會改變原子核內部的情況,只是核外電子雲的相互作用。

那為什麼金元素會比鐵化學性質更穩定呢?

要想理解這個問題,我們要從高中的化學說起,正如上文所說的,原子核外部有很多電子,它們會按照能量的高低進行排布,這個排布是遵守泡利不相容原理的。

而原子的最外層的電子的排布常常決定了原子的大部分的化學性質和物理性質。不過,金元素是比較奇葩的,它的原子核外一共有6層電子,在最內層的電子擁有高的能量,大概是以65%的光速在飛馳。這會有什麼問題呢?

根據狹義相對論中質能等價部分的相關理論,當速度越接近於光速時,相對論的效應就越明顯,說白了就是電子會變重。

這一變重,軌道就會縮小,最終的結果就導致最外層的電子軌道也發生了縮小。這就造成要讓金原子參與化學反應,不僅需要失去最外層的電子,同時失去次外層的電子。如果要失去這些電子,就需要金原子吸收足夠大的能量。

所以,金元素要發生化學反應其實很難,這才使得它顯得十分穩定。在大自然當中,金大多以單質的形式存在,極難發生化學反應。

而鐵原子就不同的,鐵元素的原子序數只有26,它並不像金元素的核外電子排布如此複雜。所以,它的化學性質遠沒有金元素穩定,極易與氧或者水發生反應,在自然界幾乎找不到單質鐵,基本都是以化合物的形式存在的。

總結從原子核的角度來看,鐵原子核是最穩定的元素原子核,這是因為它的比結合能最大;

從化學性質的角度來看,金元素要比鐵元素穩定得多,這是因為金元素的核外電子存在相對論效應,導致參與化學反應時需要同時失去最外層和次外層電子,這就需要消耗大量能量,因此,不易發生化學反應。

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