元素周期表只是张粗表,还有提升空间!!!

为什么说元素周期表是张粗表呢?
这是张比较常见元素周期表

常见元素周期表样式
通过这张元素周期表我们可以得到每种元素的一些信息,比如原子序数,原子符号, 惯用原子量也就是相对原子质量,标准原子量,还有元素的中英文名称等等。
但是由于我们这些年科技爆炸式增长,一些最本质的问题被忽略了。
在说明这个问题之前让我们先弄清楚另一个东西,我们星球上的物质从何而来?
答案是我们星球上的物质来自数亿年前恒星爆炸死亡后的残骸和包裹太阳系的早期星云尘埃。

这说明了一件事,除了组成星球的必要元素之外,其他的附加元素都是随机的。就像游戏中的各种稀有矿藏。最具代表的就是稀土元素和元素周期表后面的元素。而元素周期表越往后的元素越稀少这个是必然的。因为越往后的元素,要依靠恒星进入超新星大爆发才能制造出来。

学过天文学的同学应该都知道一件事,恒星的聚变燃料是氢核,通过聚变反应形成更重的核子——氦核子,向恒星内部沉积,当沉积到一定的量继续沿着元素周期表顺位下去反应。形成类似同心圆结构,继续聚变为恒星提供能量。

但是,恒星是无法持续将元素一直聚变下去的。这跟恒星的质量密切相关。
当恒星质量足够支持恒星聚变到铁元素时,铁核会消耗恒星的能量,在铁元素之前的燃料都可以为恒星提供能量,铁元素不管是核聚变或者核裂变都在消耗恒星的能量。自此恒星进入衰老期。在铁之前的所有元素核聚变都会释放出巨大能量,由此能够维持自身稳定的燃烧。然而铁有一个的特性,就是不管是核聚变还是核裂变,都不会放出能量,只会吸收能量。当中心核聚变到铁之后,恒星能量几乎消耗殆尽,而铁的核聚变温度需要达到60亿K,恒星无法生成所需的高温,提供给铁核心消耗。
那么怎么撼动这个顽固的铁核呢?那就需要更大的力量,停止了核聚变的恒星核心没有巨大辐射压抵御恒星巨大引力压了,外层物质就会高速向中心坍缩,撞击在核心的铁核上。铁核会将这些物质以几乎相同的速度反弹回去,速度可以达到光速的十分之一到二分之一,也就是每秒3~15万千米!恒星的外壳承受不住内部超巨大能量的冲击,炸裂开来向太空释放,一个超新星就这样爆发了。
超新星大爆发形成了两个超级压力,一个是向外的超级巨大压力,一个是向内的超级巨大压力,这种压力激发出的温度达到了100亿K~1000亿K!由此,在那一瞬间,一系列的热核聚变反应发生了,铁以上的所有的重元素由此诞生了,因此可以认为,我们世界是通过超新星大爆炸才出现的!
说了这么多,大家是不是觉得和元素周期表无关? 不这两者是相关的!
为什么说我们的这张元素周期表是张粗表?因为我们测量的元素是来自地球本身!
换个方式来讲,我们的这张元素周期表只能适用于地球上发现的元素!!!
这就是这张表的局限性。
直接称呼它元素周期表是不完整的。
它的全称应该是地球元素周期表!!!
为什么这样说?元素周期表的整体框架是没有错误的,但是对每个元素的质量数(质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N))的描述存在漏洞!这个是非常重要的!!!这个是非常重要的!!!这个是非常重要的!!!重要的事情说三遍!!!
为什么这样说?
这里引入化学中的一个基础概念——同位素。
同位素:质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素。
是的,同位素!!!我们熟悉的几种有同位素的元素有:氢,氦,碳,铀元素,钚元素等等。
这里举例了这几种元素的同位素:






由此可见,中子数对原子的影响是巨大的!
我们知道一个原子的组成是有质子与中子和核外电子组成的。其中原子核的质量占据了绝大部分。就像太阳占据了太阳系百分之90以上的质量一样。其中质子表达了一个元素的基本性质,中子起到了稳定原子核和协调核外电子轨道的作用。同时也和同位素的放射性有关。

那么到这里我问大家一个问题,到底该如何定义同位素?
换个说法,假设你生活在另一个星球上,发现的在原来地球上只能少量存在的同位素,在这颗星球上大量存在,那么关于元素周期表中的那个元素的质量数(质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N))是不是直接被改写?因为这个同位素在这个星球上在原住民看来就是很常见的物质。为此在他们的元素周期表上这个元素就应该是这样的!!!
看到这里,同学们是不是明白了?我们用来测量的元素是来自地球本身,这是非常受限制的。在广袤的宇宙中还存在着形形色色的同位素!!!
地球现有元素态误导了人类对宇宙中的元素形态的认知。
如果一个文明率先使用核能的时间远比其他文明来得早,那他们的科技是不是远快于其他文明。这就是技术爆炸。且产生核能的物质不需要浓缩提取,只需要少量深加工就可以得到毛坯,因为它的储量在这个文明的星球里是很多的。直接赢在起跑线上。天时地利人和。
所以星球物质组成决定了一个文明的发展基石。
因此,为了更加严谨的描述元素,元素周期表的质量数不应该以星球本身发现的元素特征来进行划分,而应该是描述它的稳定态来进行制表。也就是标准原子。
则提出以下概念:
原子核最大稳定中子数,又称中子临界反应数。
原子核最小稳定中子数,又称质子临界反应数。
超净元素。
那如何定义稳态?
设元素在质子与中子数相等的情况下,元素不进行自发分裂或衰变。即为稳态。或当中子数大于质子数原子获得更加稳定的状态,也称作稳态。
因原子核为了维持稳定,中子数最低不得低于质子数,(氢原子除外)。若原子核在只在质子数下才存在稳态,称为标准态。若稳态数大于质子数,称为第一稳态。若存在质子数与多个大于质子数的稳定态,称为双稳态,以此类推。
据已经解密的各种世界级档案,我们创造的人造元素,是存在稳态的。其中最著名的莫过于115号元素——镆。但是我们的科学家使用粒子加速器创造出来的存在时间却很短暂。 这个是115号元素——镆合成公式。


这里我们陷入了一个误区。我来反问大家一个问题。
为什么撞击合成后人造元素存在时间如此短暂?
原因很简单。我们合成的是反应态同位素元素。并非稳态的元素。也就是大于或等于原子核最小稳定中子数的非稳态的元素态。也就是元素可以稳定的中子值的其中之一,即同位素。
且加速器撞击的庞大能量合成的原子核是活性的,原子核并不稳定。这不难理解。既然要反应,那必然是活性状态,由上面的公式可以看出,115号元素——镆,只是中间的过渡反应。最后的113号元素——鉨,才是最终的稳定态,半衰期长达20s.
我们的科学家也假设过这些人造元素是存在稳态的,这就是稳定岛理论。稳态就是稳定岛中所指元素的最佳状态,甚至可以不产生放射性!
稳定岛理论,甚至可以推广到所有元素上,在理论上,所有元素都应当存在稳态。
但由于启动粒子加速器的费用昂贵且消耗的能源巨大。我们的基础科学进步缓慢。
核聚变时代才是科技大爆发的时代。当能源不在是瓶颈,我们更能放开手脚的研究基础科学。
而且合成更加长时间的稳态元素,需要核聚变技术。
我们对元素周期表后面的元素只能少量制造,只能证明它的存在。若要制造出一克,那要花费的代价是巨大的。
上文提到了两个概念:原子核最大稳定中子数、原子核最小稳定中子数。
我来为大家详细解释一下,最大稳定中子数指的是,这个元素存在多个同位素,当中子达到一个极限值,元素没有立即自我分裂,存在一定的可观测时间,这个中子值就是最大稳定中子数。比如铀元素目前发现质量数在226和242之间的16个铀同位素,也就是说U-242,是铀元素目前的最大稳定中子数就是150,反之目前最小稳定中子数是134.
这个有什么用呢?
有,当我们实现核聚变能源技术后,就可以通过模拟恒星来随意生成任何元素的最低的稳定数,用来寻找这个元素的稳态。这里要注意,稳定数不等于稳态!!!
稳态指的是最佳稳定中子数!!!切记!!!
可以根据这个值的区间范围,寻找可用的稳定态同位素。
这个有什么用呢?这个非常有用!!!
黑鸟战机SR-71,相信很多人都知道。它可以说的上是美国工程学上的一个奇迹。

传言黑鸟战机上的钛金属,是地球上尚未发现的同位素。
这是非常有可能的。通过元素周期表可以得到,地球上的钛质量数为48,质子数为22,中子数为26。26个中子假设可以再消减4个中子构成标准原子。那么假设当中子数为22时,钛原子核仍然能够保持稳态。那么这个意义是非常重大的。
我们的飞机,战斗机,选材都是以轻量化,以减小重量,但材料强度高来要求的,所以采用复合材料和液压系统,都在尽最大的努力减小飞机自重。
而黑鸟战机SR-71,采用了钛结构。我们知道在飞机上,不影响性能的情况下,飞机能轻一点是一点。
而如果黑鸟战机SR-71上的钛金属,都是这种钛同位素Ti-44。这也就是说在同等的性能下,由Ti-44构成的金属结构强度不变,但是重量比同等地球上的Ti-48要来的轻!!!不要小瞧就少了4个中子,一颗物质是由数亿的原子构成,每个原子少4个中子,那同比体积下要减小4%的重量!
这就要提到的最后一个概念:超净元素。
超净元素:元素的组成除了质子数相等,同时中子数也相等。
以我们目前的提纯工艺,我们能浓缩铀,分离重水,但是对其他金属的同位素大规模分离是不现实的,我们的科学家暂时还没有找到方法来分离这些混杂在一起的同位素。
目前主流的提纯工艺是提取同一种元素,但是每种元素的同位素大规模分离方法还未找到,只有针对部分元素的详细同位素分离和制造。
如果能获取每种金属的最佳稳态,那对人类的发展是非常有利的。质子数决定了一个元素的基本性质,而中子数则可能会带来隐藏的特殊物理化学性质。这是非常值得期待的。