[化学元素是怎样形成的] 化学元素

化学元素是怎样形成的？

宇宙正在膨胀的现象导致了下述概念：在150亿年之前, 目前宇宙中所有的物质都集中在一个很小的区域内，后来在一次被称之为‘大爆炸’（Big Bang）的事件中爆开。爆炸产生的初始温度高达109 K, 产生的粒子动能太大, 无法结合成我们今天所知的物质。然而, 宇宙的温度随着它的膨胀而下降, 减了速的粒子在强力作用下结合成原子核，而电磁力则将电子束缚在核的周围形成原子。强力是指存在于质子之间、中子之间以及它们相互之间的短程强吸引力；电磁力则是电荷之间的一种长程作用力。

如果‘大爆炸’的观点正确，爆炸发生的2小时后就足以使大多数物质以H原子和He原子的形式存在了。从一定意义上

讲，从大爆炸发生后的2小时算起,

后来发生的变化并不大，因为H和

He至今仍是宇宙中丰度最大的两个

元素（图）。

人们认为最早的星球是由H和

He的原子云凝聚而成的。原子云在

重力作用下收缩造成星球内部的高

温和高密度，从而创造了发生核聚

变反应的条件。周期表中原子序数

等于和小于26(Fe)的那些元素都是

由H核和He核发生核聚变反应的

的复杂性。

C-12俘获一个质子：

N-13发生正电子衰变并伴随发射中微子：

C-13俘获一个质子：

N-14俘获一个质子：

O-15发生正电子衰变并伴随发射中微子：

N-15俘获一个质子： 121136C + 1p → 7N + γ 1313+7N→ 6C + e +ν 131146C + 1p → 7N + γ 141157N + 1p → 8O + γ 1515+8O→ 7N + e +ν 1511247N + 1p →6C + 2α 产物。以H核（p, 即质子）聚变形成He核（即α粒子）的过程为例，足以说明这类反应

上述过程实际上是以C-12核为催化剂构成的催化循环，反应的净结果是：

4 11p →42α + 2e+ + 2ν + 2γ

需要指出的是，宇宙膨胀的早期不存在C核，那时发生的是非催化的H核聚变。

He核聚变反应的一个例子是, 两个α粒子碰撞生成8Be核, 后者继续与另一个α粒子反应生成12C:

84Be + 42α → 126C + γ

与轻元素的不同，原子序数大于26的元素的核合成反应涉及各种不同的耗能过程，其中包括俘获中子的核反应。在中子通量较高的条件下，一个核可以连续俘获几个中子成为越来越重的同位素，重到一定程度后, 即发射出一个电子（β粒子）导致原子序数增加1，形成一个新元素。例如：

Mo-98 俘获一个中子： 9842Mo + 10n → 9942Mo + γ Mo-99发生β衰变并伴随发射中微子： 9942Mo → 9943Tc + β- + γ 9943Tc还可继续俘获中子形成更重的元素。