Wie viele chemische Elemente gibt es?

Ein chemisches Element ist eine Art Atom wie Wasserstoff oder Sauerstoff.Ab 2011 wurden 118 Elemente beobachtet, wobei 98 von diesen natürlich auf der Erde auftraten.20 Elemente werden künstlich in Kernreaktoren oder Partikelbeschleunigerexperimenten erstellt.Das erste synthetische Element, das in erheblichen Mengen erzeugt wird, war Plutonium, Element 94. Plutonium ist auch das schwerste Atom auf der Erde.Mit einer Halbwertszeit von nur 80 Millionen Jahren tritt Plutonium in extrem geringen Mengen in Uranerzen auf.

Die heutigen chemischen Elemente stammen aus einer von drei Quellen: Supernova-Nukleosynthese, Stellar-Nucleosynthese und Urknall-Nukleosynthese.Die Nucleosynthese tritt auf, wenn Atomkerne so eng und bei so hoher Hitze zusammengedrückt werden, dass sie die gegenseitige Abstoßung ihrer Elektronenschalen überwinden und schwerere Kerne produzieren.Auf diese Weise können Wasserstoffkerne in Heliumkerne verschmolzen werden, was wiederum zu Kohlenstoffernkern verschmelzen kann, wenn die Bedingungen für ausreichende Temperatur und Druck erreicht werden.

Am Anfang war das Universum so heiß und dicht, dass es nur aus freien Quarks Mdash bestand;Die Bestandteile von Protonen und Neutronen Mdash;Elektronen und Strahlung.Nach einer Millionsten Sekunden begannen Quarks zu Baryons zu verschmelzen: Protonen und Neutronen.In den ersten zwanzig Minuten nach dem Urknall übertraf die Temperatur des Universums die in der Mitte der hellsten Sterne mit einer Dichte größer als Luft.Während dieser Zeit kollidierten Protonen und Neutronen energetisch zu größeren Kernen: Deuterium und zwei Heliumisotopen.25 Prozent aller Materie im Universum wurden mit etwa 75 Prozent Wasserstoff zusammen mit Spurenmengen schwererer Elemente wie Lithium in Helium umgewandelt.Dies ähnelt dem aktuellen Verhältnis von chemischen Elementen.

Die ersten Sterne bildeten etwa 300 Millionen Jahre nach dem Urknall und initiierten eine andere Form der Nucleosynthese, die als Stern-Nucleosynthese bezeichnet wurde.In der Stern -Nucleosynthese wird eine stark verdichtete Materie in der Mitte eines Sterns nuklear, die große Mengen an Energie freigesetzt und die Schwerkraft ausbalancieren, um den Stern zusammenzubrechen.Dies kann als kontinuierlich explodierender H-Bomb angesehen werden.Elemente bis zu Eisen auf der Periodenzüchter werden in der Stern -Nucleosynthese gebildet.

Um ein Element zu erzeugen, das schwerer als Eisen ist, erfordert eine andere Art von Nukleosythese, Supernova -Nukleosynthese.Supernovae treten auf, wenn Sterne katastrophal zusammenbrechen, nachdem sie ihren gesamten Kernbrennstoff in ihren Kernen konsumiert haben.Die atmosphärische Hülle des Sterns bricht aufgrund der Schwerkraft nach innen und hüpft von einem Kern aus fast aufkundbarer Elektronen-degenerierter Materie ab.Während dieses abrupten Sprunges werden mehrere Prozent des Sternenmaterials fast augenblicklich in schwerere Elemente verschmolzen.Dies setzt genug Energie frei, damit die Supernova tagelang oder wochenlang ihre Gastgalaxie übertreffen kann.Elemente, die schwerer als Eisen sind, werden während dieses unglaublich energischen kosmischen Ereignisses synthetisiert.