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为什么元素周期表中元素,越靠后,越稀有,武力值也越高

为什么元素周期表中元素,越靠后,越稀有,武力值也越高

作者: 谢一然 | 来源:发表于2020-04-15 05:17 被阅读0次

    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。

    如果照这个趋

    势一直发展下去,那么我们这个世界将会只剩下质子。如果在中子β衰变之前,能够和质子形成一个原子核,那么中子衰变也会停止。当温度到达9亿度的时候,也就是宇宙大爆炸的3分46秒,在中子没有完全衰变之前,宇宙当中剩下的中子全部都结合到原子核中。

    整个宇宙从这一刻起,质子与中子的比例也就没有发生变化。氦原子是两个质子与两个中子组成的稳定组合,几乎所有的中子最后都进入了氦原子当中,剩下的质子只能组成氢元素。

    在之后的38万年,本来处于自由状态下的电子,被吸收到原子核附近。原子的形成,也就意味着我们所看到的物质世界的形成。这些不带电的普通物质,慢慢聚集起来,形成了无数像太阳一样的恒星,它们再一次把整个宇宙给点亮了。

    这些因为核聚变而被点亮起来的恒星,像一个个大熔炉,元素周表当中不同的元素,开始在这个大熔炉当中被锻造出来。当然此时宇宙只有两种最轻的元素,那就是元素周期表前两位的氢与氦。

    元素都是如何形成的?

    在恒星高温环境当中,氢和氦进一步变化,从氦变成了碳,碳变成了氧,氧变成了硅,只要恒星的温度越高,就越有可能生成周期表越靠后的元素。但是元素的聚变到最后只能能形成铁原子,因为铁是最稳定的元素,哪怕再聚变也释放不出任何能量了。

    当恒星聚变为铁元素之后,没有了足够的核聚变,它们也维持不了自己核心温度,同时又抵抗不了自身的压力,于是在恒星爆炸一瞬间,释放出巨大的能量,把自己的外层甩到宇宙当中去,自己只留下一个很小的内核。

    这个内核呈现出什么样子,还和恒星爆炸时的温度有关,如果核心的温度比较低,那么会形成一颗中子星,如果这个恒星比较大,会形成一个黑洞。在这些超新星爆炸的时候,还会把铁变成更重的元素,比如金、银、铜等元素。我们地球上很多元素,都是在超新星爆炸的时候产生的。

    现在我们地球上金、铅,是大于我们太阳8倍以上的恒星,在走向毁灭的时候,发生超新星爆炸之时产生的。所以我们地球上,每一克的黄金都是超新星爆发的痕迹。

    元素的新时代

    历史学家喜欢用石器时代、青铜时代、铁器时代、钢铁时代来划分人类的发展史。我们人类目前把元素周期表里能用的元素都已经被利用了,但是如果我们把这些元素结构进行调整,会出现更为神奇的作用。

    比如钻石当中每个碳原子会跟周围的4个原子连接在一起形成一个正四面体结构,所以它特别硬。如果把它们像网一样叠在一起,每一层看上去像蜂窝一样,网眼呈正六边形结构的时候,它的材质则比较软。

    这种软的材质就是现在大火的石墨烯,石墨烯是一种特别薄的石墨,最薄的只有一层碳原子的网,可以称它为“二维机构”,如果从侧面看,这种材料的厚度只有原子的直径,1克石墨烯材料,可以铺开半个足球场大的面积。

    这种材料是目前已知的最薄、最轻,也是最强韧的,它能承受很大的重量,而且几乎完全透光、导电和电热性能都非常优异。我们对元素的运用又呈现出新的局面。

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