仅供参考:如果元素周期表上的每个元素同时接触,会发生什么?

仅供参考:如果元素周期表上的每个元素同时接触,会发生什么?

有两种方法可以进行测试,但都不切实际。一种方法需要数十台大型强子对撞机的能量。另一种方法可以产生一锅燃烧的钚。然而,这两种方法都可能产生一氧化碳和一堆铁锈和盐,而不是一种凉爽的弗兰肯斯坦元素。

纽约大学理论化学家马克·塔克曼解释说,如果你把每种元素的单个原子扔进一个盒子里,它们不会形成一个包含所有元素的超分子。原子由中子和质子组成的原子核,以及一定数量的电子在它们周围旋转。当原子的电子轨道重叠并有效地将原子结合在一起时,就会形成分子。塔克曼说,当你把所有原子混合在一起时,你得到的东西会受到接近原子的影响。

例如,氧非常活泼,如果它离氢最近,就会生成氢氧化物。如果它离碳最近,就会生成一氧化碳。“这种随机反应性适用于几乎所有元素,”塔克曼说。“你可以进行 100 次这个实验,得到 100 种不同的组合。”某些元素,例如稀有气体,不会与任何东西发生反应,所以你只会得到这些和一些常见的二原子和三原子分子。

以 99.999% 的光速(位于日内瓦附近的欧洲核子研究中心粒子物理实验室的大型强子对撞机中粒子的最高速度)撞击原子可能会融合一些原子核,但它不会产生那种很酷的弗兰肯斯坦元素。更有可能的是,它们会融合成夸克胶子等离子体,这是宇宙形成后立即存在的理论物质。“但它们会持续几分之一秒,然后就会分解,”塔克曼说。“另外,你需要 118 个 LHC(每个元素加速一个)才能完成它。”

另一种方法是,正如德克萨斯大学理论化学研究所所长约翰·斯坦顿所解释的那样,将每种元素的粉碎块或每种气体的烟雾扔进一个密封的容器里,看看会发生什么。从来没有人尝试过这个实验,但斯坦顿认为事情会这样发展:“氧气会与锂或钠发生反应并着火,使容器内的温度升高到一切都会失控的程度。粉末状的石墨碳也会着火。大约有 25 种放射性元素,它们会让你的火烧炖菜有点危险。燃烧的钚是一件非常糟糕的事情。吸入空气中的放射性物质会导致迅速死亡。”

斯坦顿说,一旦一切平静下来,结果就会像只有原子的情景一样无聊。碳和氧会产生一氧化碳和二氧化碳。氮气非常稳定,会保持原样。稀有气体不会发生反应,金和铂等几种金属也不会发生反应,它们大多以纯态存在。发生反应的物质会形成铁锈和盐。“热力学再次获胜,”他说。“事物总会达到平衡,在这种情况下,平衡是常见、稳定的化合物的混合物。”

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本文最初于 2010 年 11 月 29 日发表在 PopularScience.com 上。

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