元素周期表中的元素到底是咋來的?

在我們上初中化學課時，我們都會接觸元素周期表，甚至很多人還能背下來前20號元素。實際上，元素周期表在200多年前就已經有了，被譽為近代化學之父的拉瓦錫就曾經寫出了他的元素周期表版本，也是人類史上第一份元素周期表。後來，又有一些人給出一些其他的版本。比如：已經非常接近元素周期表的紐蘭茲的「元素八音律」周期表。

後來，我們也知道門捷拉夫拿出了一個更好的版本，這也是如今元素周期標的原型之一。但是問題來了，你有沒有想過，元素周期表中的元素到底是咋來的？

這篇文章我們就來嘮一嘮這個話題。實際上，元素的起源和宇宙的起源、演化以及各種天體的演化有關，我們大致可以分為三段：宇宙大爆炸，恆星演化，超新星爆炸和中子星合併。

宇宙大爆炸

我們都知道，元素周期表中，氫元素和氦元素是排名最靠前的兩個元素，它們也是宇宙中含量最高的元素。所有的氫元素和一部分的氦元素幾乎和宇宙同齡。

根據目前的科學研究發現，在138億年前，發生了一場大爆炸。這場爆炸是我們這個宇宙的起點，時間、空間、能量、物質就是從這場大爆炸中產生的。

在宇宙大爆炸的早期，溫度特別高，宇宙中主要是高能電磁波，它們之間會互相碰撞和湮滅，然後產生正反粒子，比如：正反質子，正負電子等等。然後，每10億對正反粒子還會發生湮滅，留下一個正物質粒子，這也是為什麼如今的宇宙主要是正物質所主導的原因。

在這之後，宇宙中留下了大量的質子、中子和電子，亂成了一鍋粥，這被稱為等離子態，各種粒子混在一起，連光子都沒有能夠擺脫。由於中子的質量比較大以及只有中子不穩定，因此，形成的中子並沒有質子那麼多。

到了宇宙大爆炸之後38萬年，宇宙的溫度降到了3000開爾文，這時候光子開始在宇宙中傳播，除此之外，原子結構也得以形成。一個質子和一個電子可以形成一個氫原子，而兩個質子、兩個個中子和兩個電子可以成一個氦原子。科學家通過理論計算可以得到，氫原子和氦原子的比例是3:1。也就是說，此時宇宙中主要是氫元素和氦元素。那比氦元素的原子敘說更高的元素是從哪裡來的呢？

恆星演化

我們都知道，太陽屬於恆星，恆星是宇宙中的燈塔，它們可以源源不斷地向外釋放能量。而它們的能量來源是熱核聚變反應。就像上文說到的，宇宙中主要是氫和氦。因此，恆星的主要構成物質是氫和氦。由於恆星的質量特別大，舉個例子，太陽的質量就佔據了整個太陽系總質量的99.86%，是太陽系絕對的霸主。

因為恆星的質量超級大，所以恆星的引力特別大，在引力的作用下，恆星的內核會受到巨大的壓力，使得內核呈現等離子態。在量子隧穿效應和弱力的作用下，氫原子核的熱核聚變反應就可以發生，這個過程中4個氫原子核參與反應，最終生成氦-4原子核。在整個過程中，有兩條路徑分別稱為質子-質子反應鏈和碳氮氧循環。（下圖中，圖一就是質子-質子反應鏈，圖二是碳氮氧循環。）

當恆星內核的氫原子核燒的差不多後，恆星的內核會在引力的作用下極度坍縮，只要質量足夠大，就有可能促發氦原子核的核聚變反應，生成碳元素和氧元素。太陽就只能進行到這一步最終成為一顆白矮星，然後就會逐漸涼透。

但只要質量足夠大，核聚變反應就可以一直進行下去，一直到鐵元素。這是因為鐵原子核是宇宙中最穩定的原子核，結合能最大。說白了就是你要掰開鐵原子核是最難的。這也就使得要促發鐵原子核的核聚變反應很難。這個過程是一個吸能的過程，也就是說，鐵原子核的核聚變反應非但沒有產生大量能量，相反需要輸入大量的能量。

一般來說，很多恆星的核聚變反應都會停在鐵元素之前，尤其是質量超級大的恆星，在演化的末期，幾乎每一層都會產生大量不同的元素。也就是說，恆星製造了一部分的氦元素以及大量鐵元素以及比鐵元素原子序數小的元素。因此，恆星也被稱為元素煉丹爐。那麼問題來了，比鐵元素元更大的元素是如何產生的呢？

超新星爆炸和中子星合併

雖然鐵原子核的核聚變反應很難進行，但是在宇宙中還是存在一些恆星可以觸發鐵原子核的核聚變反應。這些恆星的質量一般都大於8倍太陽質量，被稱為特大質量恆星。它們的引力巨大，可以提供促發鐵原子核的核聚變反應所需要的能量。但鐵原子核的核聚變反應被促發，恆星就會發生超新星爆炸。

在超新星爆炸過程中，就會產生一些原子序數高於鐵元素的元素。但是並不是說所有的原子序數高於鐵元素的元素都是依靠超新星爆炸來產生。科學家還發現，超新星爆炸之後的恆星有可能會成為一顆中子星或者黑洞。而中子星有極其偶然的機會發生合併，在合併的過程中，也會產生許多原子序數特別大的元素，比如：金和銀主要就是在中子星合併過程中產生的。

總結

以上就是元素的主要來源，我們來總結一下：

氫元素和一部分氦元素誕生於宇宙大爆炸的早期；

原子序數小於等於鐵元素的元素主要是通過恆星內核的核聚變反應得到；

原子序數大於鐵元素的元素主要是依靠中子星合併得到。