Правило Оддо – Харкинса - Oddo–Harkins rule
Правило Оддо-Харкинс держит , что элемент с еще атомным номером (например, углерод : элемент 6) более многочислен , чем оба элементов с смежно большими и малыми нечетными атомными номерами (например, бора : элементом 5 и азотом : элемент 7, соответственно для углерода ). Об этой тенденции обилия химических элементов впервые сообщили Джузеппе Оддо в 1914 году и Уильям Дрейпер Харкинс в 1917 году.
Определение
Все атомы крупнее водорода образуются в звездах или сверхновых в результате нуклеосинтеза , когда гравитация , температура и давление достигают уровней, достаточно высоких для слияния протонов и нейтронов . Протоны и нейтроны образуют атомное ядро , которое накапливает электроны для образования атомов. Число протонов в ядре, называемое атомным номером, однозначно определяет химический элемент.
Правило Оддо-Харкинса утверждает, что элементы с нечетными атомными номерами имеют один неспаренный протон и с большей вероятностью захватят другой, таким образом увеличивая их атомный номер. Возможно, что в элементах с четными атомными номерами протоны спарены, причем каждый член пары уравновешивает спин другого; Таким образом, даже четность увеличивает стабильность нуклонов.
Исключения из правила
Этот постулат, однако, неприменим к самому распространенному и простейшему элементу Вселенной из периодической таблицы элементов: водороду с атомным номером 1. Это может быть связано с тем, что в его ионизированной форме атом водорода превращается в отдельный протон. , из которых теоретически считается одним из первых крупных конгломератов кварков в течение начальной секунды периода инфляции Вселенной после Большого взрыва . В тот период, когда инфляция Вселенной довела ее от бесконечно малой точки до размеров современной галактики, температура в супе из частиц упала с более чем триллиона градусов до нескольких миллионов градусов.
Этот период позволил слияние одиночных протонов и ядер дейтерия с образованием ядер гелия и лития, но было слишком коротким, чтобы каждый ион H + мог быть преобразован в более тяжелые элементы. В этом случае гелий с атомным номером 2 остается четным аналогом водорода. Таким образом, нейтральный водород - или водород в паре с электроном , единственным стабильным лептоном - составлял подавляющее большинство оставшихся неаннигилированных частей вещества после завершения инфляции.
Еще одним исключением из правила является бериллий , который даже с четным атомным номером (4) встречается реже, чем элементы с нечетным числом по обе стороны от него ( литий и бор ). Это связано с тем, что большая часть лития, бериллия и бора во Вселенной образуется в результате расщепления космических лучей , а не обычного звездного нуклеосинтеза , а бериллий имеет только один стабильный изотоп, что приводит к его значительному отставанию от своих соседей, которые оба имеют два стабильных изотопа. изотопы.
Связь с фьюжн
Такая картина возникает после того, как происходит неконтролируемый синтез в умирающей массивной звезде, в которой заданная масса различных элементов с четными и нечетными номерами образована немного большей массой элементов водорода и гелия. Вновь образованные элементы выбрасываются в результате взрыва и в конечном итоге присоединяются к остальной межзвездной среде галактики .
Когда слияние происходит с все более и более крупными ядрами, подвод энергии становится все больше, а выход энергии становится все меньше; точка, в которой эти два потенциала встречаются в периодической таблице элементов, находится где-то около элементов железа с атомным номером 26 и никеля с атомным номером 28. Слияние более тяжелых элементов не высвобождает энергию, поэтому вероятность обнаружения расхождений в правиле Оддо – Харкинса становится ниже.
Смотрите также
- Атомный номер
- Водород
- Космическая инфляция
- Список элементов по стабильности изотопов
- Термоядерная реакция
- Ядерная химия