Żelazny szczyt

Pik żelaza jest lokalnym maksimum w pobliżu Fe ( Cr , Mn , Fe, Co i Ni ) na wykresie obfitości pierwiastków chemicznych .

W przypadku pierwiastków lżejszych od żelaza w układzie okresowym synteza jądrowa uwalnia energię . W przypadku żelaza i wszystkich cięższych pierwiastków fuzja jądrowa pochłania energię . Pierwiastki chemiczne aż do piku żelaza są wytwarzane w zwykłej gwiezdnej nukleosyntezie , przy czym pierwiastki alfa są szczególnie obfite. Niektóre cięższe pierwiastki są wytwarzane w mniej wydajnych procesach, takich jak proces r i proces s . Pierwiastki o liczbie atomowej zbliżonej do żelaza powstają w dużych ilościach w supernowej w wyniku wybuchowej fuzji tlenu i krzemu, po której następuje radioaktywny rozpad jąder, takich jak nikiel-56 . Średnio cięższe pierwiastki występują we wszechświecie rzadziej, ale niektóre pierwiastki bliskie żelazu są stosunkowo liczniejsze, niż można by oczekiwać na podstawie tego trendu.

Obfitość pierwiastków chemicznych w Układzie Słonecznym. Najbardziej rozpowszechnione są wodór i hel, pochodzące z Wielkiego Wybuchu . Kolejne trzy pierwiastki (Li, Be, B) są rzadkie, ponieważ są słabo syntetyzowane w Wielkim Wybuchu, a także w gwiazdach. Dwa ogólne trendy w pozostałych pierwiastkach wytwarzanych przez gwiazdy to: (1) zmiana obfitości pierwiastków, ponieważ mają one parzyste lub nieparzyste liczby atomowe, oraz (2) ogólny spadek liczebności, gdy pierwiastki stają się cięższe. „Szczyt żelaza” można zobaczyć w pierwiastkach w pobliżu żelaza jako efekt wtórny, zwiększając względną obfitość pierwiastków z najsilniej związanymi jądrami.

Energia wiązania

Krzywa energii wiązania

Wykres energii wiązania jądra na nukleon dla wszystkich pierwiastków pokazuje gwałtowny wzrost do piku w pobliżu niklu, a następnie powolny spadek do cięższych pierwiastków. Rosnące wartości energii wiązania reprezentują energię uwalnianą , gdy zbiór jąder jest przestawiany w inny zbiór, dla którego suma energii wiązania jądrowego jest wyższa. Lekkie pierwiastki, takie jak wodór, uwalniają duże ilości energii (duży wzrost energii wiązania), gdy łączą się, tworząc cięższe jądra. I odwrotnie, ciężkie pierwiastki, takie jak uran, uwalniają energię po przekształceniu w lżejsze jądra w wyniku rozpadu alfa i rozszczepienie jądrowe .
⁵⁶₂₈ Ni
jest najbardziej korzystnym termodynamicznie w jądrach gwiazd o dużej masie . Chociaż żelazo-58 i nikiel-62 mają jeszcze wyższą (na nukleon) energię wiązania, ich synteza nie może być osiągnięta w dużych ilościach, ponieważ wymagana liczba neutronów zazwyczaj nie jest dostępna w gwiezdnym materiale jądrowym i nie można ich wytworzyć w gwiezdnym materiale jądrowym. proces alfa (ich liczby masowe nie są wielokrotnościami 4).

Zobacz też

Obfitość pierwiastków (strona danych)