为什么说铁是最稳定的元素，有怎样深层的原理？

为什么铁元素能够杀死恒星？有什么原理能解释？~

在宇宙诞生的最初几分钟里，宇宙拥有极高的温度和密度，氢和氦元素在此期间大量被合成出来。然而，空间快速膨胀，宇宙的温度和密度迅速下降，原初核合成只有条件合成出大量的氢、氦，以及极少量的锂和铍，但来不及合成其他更重的元素。
我们身上包含了许多重元素，例如，碳、氧、铁，以及还有比铁更重的铜、碘等元素。那么，这些元素都是怎么来的呢？


可以说，多亏了恒星，尤其是大质量恒星，才有了后来的地球生命。宇宙大爆炸制造出了大量的氢和氦气体云，在宇宙足够冷却之后，它们会在引力的作用下坍缩形成恒星。在重力不断挤压下，核心区域的温度变得很高，氢原子核获得了足够高的动能，它们之间能够克服电磁力的排斥作用，发生碰撞，结合成氦原子核。氢核聚变是所有恒星的第一阶段，我们的太阳目前正处于这样的阶段。
当恒星核心中的氢元素耗尽之后，积累在核心的氦元素会通过3氦过程，互相碰撞形成碳元素。接下来，碳又会与氦结合成氧，氧还会进一步与氦结合成氖。对于宇宙中的大部分恒星，也包括太阳在内，核聚变只会进行到这一程度，之后将会膨胀为红巨星，最终核心坍缩为致密的白矮星。


但对于那些质量在太阳8倍以上的大质量恒星，随着不断的引力坍缩，核心温度可以上升到30亿度，它们可以启动硅核聚变。在这个过程中，硫、氩、钙、钛和铬等重元素相继合成。
不过，硅燃烧过程是有限的，不会无限产生更重的元素。事实上，这个过程的持续时间非常短暂，通常只有一天。因为一旦合成出恒星“杀手元素”——铁，整个核聚变过程将会很快宣告结束。


在铁之前的元素，比结合能随着质子数的增加逐渐增大，原子核变得越来越稳定。这些元素发生核聚变生成更重的元素，将会释放出能量，所以核聚变能够不断进行下去。然而，拥有最大比结合能的铁原子核发生核聚变之后，产生的能量还没有吸收的多，所以铁核聚变会吸收能量。
一旦恒星核心区域的能量被铁核聚变所吸收，辐射压会迅速下降，引力坍缩效应占据主导作用。恒星原有的平衡会被打破，核心遭受引力的强烈挤压之后，将会引爆恒星，导致超新星爆发。


在超新星爆发过程中，将会释放出巨大的能量和自由中子，铁原子核可以俘获中子，合成出铜、碘等重元素，甚至是铀这样的超重元素（近些年的观测表明，中子星碰撞也会产生重元素）。虽然铁元素杀死了恒星，但也引发了更重元素的合成，这为地球生命的诞生创造了条件。
46亿年前，太阳附近的超新星爆发不但送来了重元素，而且还引发太阳系的形成。我们身上的重元素曾经都是那颗大质量恒星的一部分，“我们都是星尘”这句话的含义就在于此。

铁在众工业中的地位以及炼铁的原理

铁是所有元素中最稳定的，说的是铁原子核的稳定性，并非化学性质。

物质的化学性质，由原子的核外电子数决定；而原子核的稳定性，由原子核中质子和中子的数量决定，本质上是电磁力与强力相互制衡的结果。

我们知道，原子核由中子和质子组成（氕核只有一个质子），质子带正电荷，于是质子之间会因为电磁力而相互排斥。

质子之间的排斥力是非常大的，我们假设2克纯质子组成的物质，分成相等的1克质子物质后相距一米，那么两块质子物质之间的电磁力，将和地球-月球之间的万有引力相当。

所以要把质子紧紧束缚在一起，必须得有一种比电磁力更强的力——强相互作用，强相互作用的强度是电磁力的100倍，但是作用范围小于10^-15米，与原子核尺度相当。

原子核中的中子起着“缓和剂”作用，能让原子核更加稳定，于是在原子核中，质子之间的电磁力和强力存在制衡：

（1）当原子序数较小时，质子数量不多，原子核半径小，强力起主导作用，而且强力在短距离内能叠加。

（2）随着原子序数的增加，质子数量增加，原子核半径增大，由于电磁力是长程力，所以质子间的排斥力会无限叠加。

（3）当质子数量较多时，原子核半径非常大，强力的叠加距离受限，较远质子之间排斥力终有超过强力的时候，此时原子核将不再稳定。

于是，随着原子序数的增加，原子核稳定性先增加再降低，转折点正是铁元素，所以铁-56的原子核是最稳定的；一般地，比铁轻的原子，聚变会释放能量，比铁重的原子，裂变会释放能量。

这和质能方程有关，铁最稳定意味着铁原子中携带的能量最低，也就是核子的平均质量最小；所以在恒星内部，从氢元素和氦元素开始聚变，一旦聚变到铁元素就停止了。

铁是最稳定的元素，是指铁的原子核稳定，原子核中的中子有着缓和剂的作用，可以让原子核稳定。

因为物质的化学性质中，铁元素的原子存在一种较为稳定的中子和质子关系，中子让质子的电磁力和强力互相平衡，所以很稳定

从物理层次来看，为什么铁是属于最稳定的金属呢？今天算长见识了

说铁是最稳定的元素，有这样深层的原理，铁它并不是一种化学物质，他在所有元素中十分稳定。

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章丘市17184943202： 关于核聚变的,为什么说铁是最稳定的元素?看discovery,恒星内部,H - >He - >.Fe,聚变是放出能量的.聚变到铁元素就持续不下去了,为什么说铁元素是最... - ？
祝梁咪唑：[答案] 铁的平均核子质量最小. 每种元素的原子核内包含的一定数量的质子和中子叫做核子,它们的数量称为核子数.它们的总质量除核子数就是平均核子质量.在核反应过程前后,核子数是没有变化的,但是总质量却发生了变化,体现为平均核子质量的变化....

章丘市17184943202： 关于核聚变的,为什么说铁是最稳定的元素? - ？
祝梁咪唑： 铁的平均核子质量最小. 每种元素的原子核内包含的一定数量的质子和中子叫做核子,它们的数量称为核子数.它们的总质量除核子数就是平均核子质量.在核反应过程前后,核子数是没有变化的,但是总质量却发生了变化,体现为平均核子质...

章丘市17184943202： 为什么铁原子的原子核最稳定? - ？
祝梁咪唑： 用核质量除以核子数,是核子的平均质量.铁的核子的平均质量最小,大于或小于铁的核子数的元素,核子的平均质量都在逐渐增加.核能的释放是由于质量亏损,核反应前后核子数是相同的,不同的是核子的平均质量.如果反应前核子质量大于反应后核子质量,就有能量放出.为什么铁的最小,是由于核的相互作用力特点决定.核的相互作用力是强相互作用力,它是短程力,只在一定范围内有效.铁的数量合适,结合最致密.多了够不着,少了有多余的空间.所以铁的核子的平均质量最小.原子核稳定是指不容易发生核反应,不容易衰变成轻的核.铁原子核是最稳定的原子核,也是质量体积比最大的原子核.

章丘市17184943202： 为什么说铁的核结构特别稳定? - ？
祝梁咪唑： 所有元素中计算 原子量/(中子个数+质子个数) 铁的值是最小的,铁元素的原子核不管是裂变还是聚变(如果可能的话)都需要吸收能量,因此铁的原子核是最稳定的

章丘市17184943202： 化学高手进,有关铁元素的问题.非常深奥的问题. - ？
祝梁咪唑： 这其实是个核化学(高能物理)问题,相当于问:为什么铁原子核(或铁元素)如此稳定?解答如下:铁元素在自然界中存在三种同位素,其中主要是Fe-56,Fe-56原子核内有26个质子和30个中子;现从两个方面来回答你的问题:一,铁原子核...

章丘市17184943202： 化学性能最稳定的金属元素是.......? - ？
祝梁咪唑： 稳定只能说是在一定条件下才有意义,下面对常温而言. 就物理性质来说,铁的原子核能量最小,最稳定. 单纯化学来说,一般只抗氧化性、抗腐蚀性等,抗氧化性而言,金是比较好的,中学阶段学不到它的氧化物,抗酸性而言,钽最强,可抗王水腐蚀,这点金却做不到

章丘市17184943202： 为什么铁元素很稳定？
祝梁咪唑： 游离性差

章丘市17184943202： 宇宙上有没有比金更稳定的物质,有没有比金刚石更硬的 - ？
祝梁咪唑： 从宇宙的角度讲,最稳定的元素是铁,因为铁既不裂变也不聚变. 比金刚石更硬的,也要看条件.在常温下,目前地球环境里可能金刚石确实最硬.但在低温和高温环境中呢?在简并态状态下呢? 可以确定的是:金刚石肯定没有中子星物质硬.

章丘市17184943202： 铁的衰期有多久?为什么只有“半衰期”没有“全衰期”? - ？
祝梁咪唑： 铁有四种稳定同位素Fe-54、Fe-56、Fe-57和Fe-58,不考虑质子衰变的话,可以认为半衰期无限长;另外还有两种放射性同位素Fe-55和Fe-59,半衰期分别是2.7年和44.5天. 半衰期 放射性元素在内部由于量子效应,会随机地发生衰变(转...

章丘市17184943202： 为什么当今社会的生产中铁是应用最广泛的金属? - ？
祝梁咪唑： 从元素的活动性来看人类最先发现金、铜等很稳定的金属,随着人类的技术的发展逐渐发现铁、锡等相对的稳定的金属,铝等金属都是近代才发现的.铁之所以用的广泛最主要的有:1.它的韧度比其他的金属要高 2.储量很高 3. 比其他的金属便宜易得 4. 能够融合多种稀有元素从而制成不同的钢材 5.等等.