오도-하르킨스의 법칙

Oddo–Harkins rule

오도-하르킨스 법칙은 짝수 원자번호를 가진 원소가 바로 옆에 있는 원자번호를 가진 원소보다 더 풍부하다고 주장합니다. 예를 들어, 원자 번호가 6인 탄소는 붕소(5)와 질소(7)보다 더 풍부합니다. 이 패턴은 1914년 주세페 오도(Giuseppe Oddo[1])와 1917년 윌리엄 드레이퍼 하킨스(William Draper Harkins[2])에 의해 처음 보고되었습니다.[3]

태양계 내 화학 원소의 존재비 추정치

정의.

지구의 지각에 존재하는 원소들은 백만 Si 원자당 풍부합니다(y축은 로그). 오도-하르킨의 법칙은 대부분의 금속 원소들에서 볼 수 있습니다.

수소보다 큰 모든 원자는 핵합성을 통해 별이나 초신성에서 형성되는데, 이때 중력과 온도, 압력이 양성자와 중성자를 융합시킬 수 있을 정도로 높은 수준에 도달합니다. 양성자와 중성자는 원자핵을 형성하고, 이 원자핵은 전자를 축적하여 원자를 형성합니다. 원자 번호라고 불리는 핵 안의 양성자의 수는 화학 원소를 고유하게 식별합니다.

오도-하르킨스 법칙은 홀수 원자번호를 가진 원소들은 짝을 이루지 않은 하나의 양성자를 가지고 있으므로 다른 하나를 포획하여 원자번호를 증가시킬 가능성이 더 높다고 주장합니다. 짝수 원자 번호를 가진 원소에서는 양성자가 짝을 이루어 쌍의 각 구성원이 다른 구성원의 스핀과 균형을 맞출 수 있습니다. 따라서 짝수는 핵자 안정성을 향상시킵니다.

규칙에 대한 예외

그러나 이 가정은 우주에서 가장 풍부하고 단순한 원소인 원자번호가 1인 수소에는 적용되지 않습니다. 이는 수소 원자가 이온화된 형태로 단일 양성자가 되기 때문일 수 있으며, 이 중 빅뱅 이후 우주 인플레이션 기간의 첫 2초 동안 쿼크의 첫 번째 주요 집단 중 하나였던 것으로 이론화됩니다. 이 시기에 우주의 인플레이션이 극소점에서 현대 은하의 크기로 왔을 때 입자 수프의 온도는 1조 도 이상에서 수백만 도까지 떨어졌습니다.

이 기간은 단일 양성자와 중수소 핵이 융합되어 헬륨과 리튬 핵을 형성할 수 있었지만, 모든 H+ 이온이 더 무거운 원소로 재구성되기에는 너무 짧았습니다. 이 경우, 원자 번호 2인 헬륨은 수소에 대한 짝수 번호의 대응물로 남아 있습니다. 따라서 인플레이션이 끝나고 남은 물질의 대부분은 중성 수소, 즉 전자와 쌍을 이루는 수소, 즉 안정한 유일한 렙톤이었습니다.

이 규칙에 대한 또 다른 예외는 짝수의 원자 번호(4)에도 불구하고 인접한 원소(리튬과 붕소)보다 더 희귀한 베릴륨입니다. 우주의 리튬, 베릴륨, 붕소는 대부분 일반적인 항성 핵합성이 아닌 우주선 분열에 의해 만들어지며, 베릴륨은 안정 동위 원소가 하나밖에 없어 이웃한 두 개의 안정 동위 원소에 비해 풍부하게 뒤처지기 때문입니다.

융합에 대한 관계

이 패턴은 죽어가는 거대한 별에서 폭주하는 핵융합이 일어난 후에 발생하며, 다양한 짝수 및 홀수 원소의 주어진 질량은 수소와 헬륨의 약간 더 큰 질량에 의해 형성됩니다. 새로 형성된 원소들은 폭발로 분출되어 결국 은하계의 나머지 성간매질과 결합하게 됩니다.

핵융합이 일어나면 에너지 입력은 점점 커지고 에너지 출력은 점점 작아집니다. 원소 주기율표에서 이 두 퍼텐셜이 만나는 지점은 원자번호 26번인 철과 원자번호 28번인 니켈 주변 어딘가입니다. 이보다 더 무거운 원소의 융합은 에너지를 방출하지 않으므로 오도-하르킨 법칙에서 불일치를 발견할 확률은 낮아집니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ Oddo, Giuseppe (1914). "Die Molekularstruktur der radioaktiven Atome". Zeitschrift für Anorganische Chemie. 87: 253–268. doi:10.1002/zaac.19140870118.
  2. ^ Harkins, William D. (1917). "The Evolution of the Elements and the Stability of Complex Atoms". Journal of the American Chemical Society. 39 (5): 856–879. doi:10.1021/ja02250a002.
  3. ^ North, John (2008). Cosmos an illustrated history of astronomy and cosmology (Rev. and updated ed.). Univ. of Chicago Press. p. 602. ISBN 978-0-226-59441-5.