为什么与原子序数相似的元素相比,锂、铍和硼不够丰富?

时间:2022-08-05 20:40:14   作者:
因为在恒星中没有能量有利的方式来合成它们。只有在核聚变后每个核子的结合能增加时,核聚变才可能发生。例如,氦-4的结合能远高于质子(氢),而碳和氧的结合能也高于氦-4。这就是为什么恒星可以通过核聚变产生这些元素。

锂、铍和硼OTOH位于氦-4和碳之间的深谷中。原因是氦-4非常稳定。质子对和中子对舒适地位于能量最低的轨道上(就像氦原子的两个电子一样)。因此,根据泡利不排除原理,添加更多的中子或质子将迫使它们占据更高的能量轨道。这就是为什么铍-8非常不稳定,能迅速分裂成两个氦-4只有铍-9是稳定的。结果,除了大爆炸产生的锂之外,铍和硼是由较重的元素和高能宇宙射线之间极不可能的碰撞产生的。

原子序数

锂和铍的低结合能也使它们在核物理中有用。例如,锂-6和锂-7很容易被自由中子(6Li+n→3H+4He, 7Li+n→3H+4He+n)分解为氚和氦-4。这一特性使得锂在热核武器中非常有用,因为氘化锂可以在室温下储存,而且锂不像氚那样衰变。同样,铍-9在受到自由中子(9Be+n→24He+2n})轰击时可以多出一个中子,这使它成为原子弹中很好的中子倍增器。另一个有趣的例子是利用硼-10 (10B+n→4He+7Li)的低结合能的中子俘获疗法。
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