元素周期表
地球上的这些元素都从何而来?
这和宇宙的起源等天文物理学有关。目前科学界的解释是:宇宙中所有元素都起源于氢(H),绝大多数恒星的元素中氢最丰富,它在非常高的温度下发生聚变反应,形成较重的原子核,首先是氦,然后是其他元素。恒星内部发生核聚变反应演化到最后,先消耗完氢元素,再消耗氦元素,这个过程不断合成更重的元素,因此才有如此丰富的化学元素。
恒星
金元素为什么如此稀有?
因此原子序数最小的氢元素是宇宙中最多的元素,原子序数越高含量越少,而金(Au)的原子序数为79,属于原子序数非常高的元素,因此金在宇宙中都十分稀少。
金是如何产生的呢?
金元素的产生和宇宙中两颗中子星碰撞有关,碰撞后金元素散布到宇宙空间,在地球形成初期被捕获,于是地球才有了金元素。而两颗中子星的碰撞,概率是极低的,宇宙中目前在银河系中仅仅找到了一对中子星,所以黄金的稀有程度可见一斑了。
中子星碰撞模拟图
Part 2. 宝石中的特殊元素
上面我们了解到地球上最多的元素是氧和硅,因此地壳中的矿物绝大多数都是硅酸盐矿物。硅酸盐矿物在自然界分布极广,是构成地壳、上地幔的主要矿物,估计占整个地壳的90%以上,已知的约有800个矿物种,约占矿物种总数的1/4。
同样大部分宝石也是硅酸盐矿物,如祖母绿、碧玺、锆石、橄榄石、石榴石、翡翠、和田玉等。
但有些宝石之所以能够从众多矿物中脱颖而出,离不开它本身含有某种特殊的元素。
1. 红宝石、蓝宝石