1700873930
1700873931
www.hubblesite.org/explore_astronomy/black_holes 该哈勃网站提供更多黑洞信息。
1700873932
1700873933
www.haydenplanetarium.org/tyson/read/2009/07/23/called-by-the-universe 2009年对泰森的采访,他在其中讲述了宇宙对他的召唤。
1700873934
1700873935
1700873936
1700873937
1700873939
大历史,小世界:从大爆炸到你 第4章 临界点3:复杂的原子——恒星如何锻造元素(137亿年前到现在)
1700873940
1700873941
大历史讲到这儿,现在存在的原子只有氢、氦和少量的锂。其他类型的原子从何而来?自然界天然生成的原子有92种——宇宙是如何制造它们的呢?
1700873942
1700873943
化学元素的性质
1700873944
1700873945
像往常一样,我们需要从最基本的定义开始说起,这样我所说的句子的含义才能明了。化学是研究原子如何结合生成新的物质的学科,本章就会用到一些化学术语。
1700873946
1700873947
化学家用“元素”或“化学元素”指仅由一种原子组成、未与其他原子结合的纯物质。原子由原子核和围绕原子核运动的电子组成,是元素的最小微粒。原子序数(原子量)是指元素在周期表中的序号,数值等于原子核中的质子数。
1700873948
1700873949
氢(原子序数是1)和氦(原子序数是2)为基本元素。更为复杂的元素有碳(原子序数是6)、氧(原子序数是8)、钠(原子序数11)和氯(原子序数17)等。
1700873950
1700873951
1700873952
1700873953
1700873954
元素周期表
1700873955
1700873956
每个方格代表一种元素,从左至右,原子序数越来越大。表格中,具有相似化学行为的元素,置于同一竖列。之所以出现这种情况,是壳层容纳电子的方式造成的。
1700873957
1700873958
了解完整的元素列表,请查看“元素周期表”。元素周期表是俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫(Dmitri Mendeleyev,1834—1907)于1869年首创的。门捷列夫发现,随着质子的增多,相似的元素特性有规律地重复出现。铀(原子序数92)以下的原子,都是天然生成的。物理学家借助粒子加速器,可以产生原子量超过92的原子,但是由于这些原子的原子核太大,质子无法长时间聚集在一起,因此这样的原子很快就会分裂。
1700873959
1700873960
有时一个原子的核内中子数与质子数相同。但有时,中子数与质子数不同,这类原子叫作同位素。
1700873961
1700873962
我们周围看到的大部分物质都不是元素,而是化合物。2个元素以上的原子结合,化合物就产生了。举个简单例子,水就是由2个氢原子和1个氧原子组成的化合物。分子是2个及以上的原子构成的,甚至是相同元素的原子。有些分子由几百个原子构成,以特定的方式结合在一起。
1700873963
1700873964
我们呼吸的氧气就是氧分子,由2个氧原子构成。3个氧原子构成的分子叫作臭氧。虽然臭氧对人体有害,但是它在地球大气层上形成了臭氧层,可以保护地球上的生物免受紫外线的伤害。
1700873965
1700873966
几乎完全相同的同卵双胞胎
1700873967
1700873968
某种元素的每一个原子核内的质子数都是特定的。而核内质子数也决定了其为何种元素。中子数与质子数,有时相同,有时不同。一般说来,原子序数越高,中子数越多。如,铀有92个质子和146个中子。由于强力因距离增加衰减的速度要比电磁力衰减的速度快得多,因此,原子核越大,就需要越多的中子来做“黏合剂”。
1700873969
1700873970
中子数不同的原子,被称为某种元素的同位素。同位素是具有不同中子数的、相同元素的原子。质子数加中子数,叫作元素的原子量。元素的原子量标注在化学符号左上方,但为了输入方便,通常写在右侧,比如C-12,指的就是有6个质子和6个中子的碳。
1700873971
1700873972
目前已知碳有15种形式,或说15种同位素。最常见的是C-12和C-13,意为具有6或7个中子的碳。这两种非常稳定,不会丢失中子。碳还有另外13种同位素,范围从C-8(6个质子,2个中子,核内粒子总量为8)到C-22(6个质子,16个中子)。
1700873973
1700873974
92种元素中,有81种元素的同位素都是稳定的,不会随时间而发生变化。剩下的元素叫作放射性元素,会随时间衰变。衰变的过程中,原子核以多种不同方式释放辐射,失去能量。原子核衰减一半的速率叫作该元素的半衰期。
1700873975
1700873976
C-14是重要的同位素的典型,有6个质子和8个中子。植物生长的过程中,在吸收空气中的二氧化碳的时候会吸收少量C-14。动物吃掉植物后,也会吸收C-14。动植物死后,体内C-14的半衰期需要5730年,也就是说,体内一半的C-14同位素会每隔5730年发生衰变。
1700873977
1700873978
20世纪40年代,加利福尼亚物理学家威拉德·利比(Willard Libby,1908—1980)发现,测量出死亡有机体内的C-14,并将其与活的有机体内的C-14进行比对,就能得出前者的死亡时间。如果有一半的碳原子仍然是C-14,另一半已经衰变,那么此有机体就已经死了5730年。如果四分之一的碳原子仍然是C-14,剩下的四分之三已经衰变,那么此有机体就已经死了11460年。借助这个方法,可以判断一直到5万年前的有机物的年龄——这是研究事物的年龄方面的关键发现,正是这种年代测定的技术使得叙述“大历史”成为可能。
1700873979
[
上一页 ]
[ :1.70087393e+09 ]
[
下一页 ]