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为什么元素周期表中元素,越靠后,越稀有,武

来源:稀有金属 【在线投稿】

栏目:综合新闻 时间:2021-10-01

化学元素周期表,我们在上化学课的时候都反复背诵过,氢、氦、锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟...可是我们有没有发现,我们掌握的化学元素,在周期表里,越往后,我们的文明等级就越高阶。石器文明、青铜文明、铁器文明、钢铁文明、量子文明,随着我们对元素掌握越多,我们的文明也在不断跃升。


元素的降维打击

如果把我们人类的身体和动物的身体按照化学元素来区分,我几乎没有任何的差别。人体所有的DNA包含2040亿个原子,这些原子全部都是由碳、氢、氧、氮、磷构成的,没有别的材料。

如果有一个拥有利爪的狼,奔向原始人,原始人手里如果没有任何工具的话,是如何也抵挡不了的。原始人掌握了更先进的武器,或者说他们掌握了动物们掌握不了的元素,那就是硅酸盐,俗称为石头。硅酸盐要比生物身体当中最硬的骨骼还要坚硬,所以我们能战胜狮子、老虎、狼等猎食者,甚至能战胜比我们大十几倍的猛犸象,而且我们一度把猛犸象给吃灭绝了。


公元前6000年,赫梯人用元素周期表当中第26号元素-铁,打造出了铠甲以及武器。当他们骑着高头大马,出现在巴比伦人面前的时候,感觉是外星人对巴比伦人进行降维打击。在史书上,巴比伦人把赫梯人描绘成了战神。赫梯人把红色的石头放在木炭上加热,之后就造出了比石头更加坚硬的盾牌,以及武器。

随着人类科技的发展,铁元素成为武器的代名词,铁血战士、铁血宰相,都是形容战争当中的勇士,或者战争当中有突出贡献之人。随着更加高阶金属的加入,金属铁也超越了纯铁所拥有的性能。1918年,德国人造出了一台“巴黎大炮”,在距离巴黎100多公里开外,直接轰炸到巴黎市区。


当时的人们很难想象,德国人是如何超越金属铁性能的?按照当时的铸造技术,无论如何也造不出,能耐住如此高温的金属,而且锻造出的炮管长度达到36米,超出了铁金属的强度极限。

德国人掌握了更加高阶的42号元素“钼”。只要在炮管当中加入这种金属,整个合金的强度还有耐热程度都大幅提高。在之后的二战,德国人在炮管当中加入各类稀有金属,这让德国的坦克所向披靡。


这些合金在工业领域,被称为金属的“食盐”。比如钪,只要往铝中添加不到0.2%,这种铝就克服了软的特点,结构稳定,焊接性能强,而且还具备了铝的导电性等特点。我们现在无论是航天、还是汽车,铝材当中都添加的有钪。还有金属铌,只要豌豆大小的铌放入1吨钢材里,能让钢材的强度提高一倍。

但是终结二战的是更加靠后的金属钚和铀,它们是原子弹的主要原料,属于放射性元素。原子弹的威力超越了以往任何热兵器,现在整个世界之所以多年和平,也是有耐于核武器的威慑力。


最初的元素

元素周期表为何越往后,所拥有的能量为何越巨大呢?这和原子所形成的温度有密切的关系。宇宙大爆炸之初,其实整个宇宙只有两种元素,那就是元素周期表的第一二名的氢和氦。

最初的宇宙就像一锅汤,汤里的主要原料就是质子和中子。在今天宇宙世界里,质子和中子的比例是7:1。我们知道中子是极其不稳定的,如果它没有被吸纳进入原子核当中,它会发生β衰变,变成质子。


那么质子与中子7:1的比例是如何形成的呢?在宇宙大爆炸的3分46秒形成的。在宇宙大爆炸的0.01秒,宇宙温度达到1000亿摄氏度,要知道太阳表面也只有6000度,这个温度是太阳温度的1600万倍。

在如此高的温度当中,原子核根本无法稳定存在,哪怕质子和中子结合在一起,也会被立刻遭到轰击,重新裂成碎片。所以这个时候质子与中子是可以相互转换的,质子也可以转换为中子,中子也可以转换为质子。如果质子被一个足够能量的电子撞击,就会变成中子,可是如果温度下降,这些电子也丧失了足够的能量,中子的衰变就不可逆了。


宇宙大爆炸后的14秒钟,宇宙温度由之前的1000亿度,下降到30亿度,而且质子与中子的比例也来到5:1,此时宇宙当中高能量的电子以及正电子都大规模的消失,剩下不足1%。没有了电子的撞击,再加上中子的β衰变,所以中子越来越少。
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