宇宙中的兩種元素,一種是被發現的,另一種是沒被發現的

2020-12-06 天文在線

網友:茫茫宇宙,是否還有可能找到元素周期表中沒有的元素?

回答:元素周期表只是一個排序列表,記錄著1, 2, 3, 4, 5……號元素。元素的編號被稱為「原子序數」,在被用作編號之前,它只是一個數字。

(照片:JIJI PRESS/AFP/Getty Images)

當然,您也可以通過元素的其它屬性(尤其是化學屬性)給它們排序,以便使元素列表實現空間上的彎曲,並且可以在第二維甚至第三維上排列。無論如何,它依然是元素周期表,它可能和您已經習慣的那一種不太一樣,但是您所習慣的那一種與門捷列夫最早創造的元素周期表也不盡相同。

圖解:門捷列夫於1897年

很久之前,元素在排序表上的位置有些奇妙,因為數字排序的規則並不明確自然。門捷列夫一開始按照質量大小來排序,但是後來他發現他不得不把一些元素的位置對調(例如,鎳與鈷的位置相反,碲與碘的位置相反)以使其化學性質相符。所以這一切就像是一種「巫術」。

圖解:門捷列夫1869年的周期表。注意此表格的行列與現代元素周期表正好相反:周期為縱行,族為橫行。

隨後在1911至1914年間出現了盧瑟福、玻爾和莫斯利這些科學家,他們發現元素周期表上元素的位置(原子序數)並不只是一種「巫術」,它更像是把紙牌按照順序擺好一樣。除此之外,這些原子序數是一種物理屬性——表示原子核中正電荷的數目(1920年後被稱為「質子」)。這樣,就可以在實驗室進行測量了(當測量結果證明鈷的確存在於較輕的鎳之前時,原子序數的物理屬性就起到了它的作用)。

圖解:電離能的周期性趨勢。每個周期從鹼金屬最低點開始,到惰性氣體時達到最高點。

現在元素周期表主要是「有多少個質子」的問題,一旦空缺的位置被補上,元素之間就沒有間隙或空洞了,除非再有人發現一種使元素具有質子分數的方法。儘管我們認為原子核中的分數質子是存在的,但目前並沒有人發現。更重要的是,這些元素會在原子周圍的電子中沒有確切分數電荷類似物的情況下,通過自行爆炸形成新的「王國」——電子比質子看上去更無結構規律可言。

值得注意的是,元素周期表是沒有盡頭的。你可以根據自己的需要任意擴展它,如果存在一個非常不穩定的核素間隙,緊接著是穩定的或近乎穩定的核素,則可以使用我們現在的表格。宇宙再一次給我們帶來驚喜的機會取決於我們所知道的存在於元素之中的某種東西,這意味著會有人找到帶分數的質子或電子,或者其它類似的東西。但這種可能性不大。

同一種化學元素是指在原子核中具有相同質子數(也就是相同的原子序數或Z)[注1]的一種原子。例如氧元素的原子數為8,由此可知氧元素有八個質子。

距今共有108個元素被認定:前94種自然存在於地球上剩下的24種是合成元素。有80種元素至少有一種穩定同位素,38種元素只有放射性核素,隨著時間的推移會衰變成其他元素。鐵是構成地球的最豐富的元素(按質量),而氧是地殼中最常見的元素。

[注1]:Z為質子數

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3. forbes-諸葛痒痒

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