为何钴的原子量大于镍?

据元素周期表和众多资料确认,27 号元素钴的原子量为 58.93,而 28 号元素镍则为 58.69。
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很好的问题,这也是从门捷列夫时代一直头疼的问题,这俩货如何排列呢?

一直到了莫塞莱,科学家们才把这两个元素有信心的归位了,对此再无质疑。关于莫塞莱的故事见下贴:

鲁超:【元素家族-连载199】填补元素周期表最后的空白zhuanlan.zhihu.com图标物理学家如何通过实验验证金原子的原子核中正好有79个质子?并保证实验正确?www.zhihu.com图标

当然我们要继续探究,为什么27号钴元素的原子量反而大呢?那肯定是和同位素有关,看来答案很简单,钴的更高原子量的同位素占大头,那镍肯定有低原子量的同位素拖后腿了。

然后就可以继续问下去:为什么一个占大头一个拖后腿呢?

必须明确一点:我们目前看到的同位素丰度,都来自不同放射性同位素的历(chu)史(sheng)!

理解了这一点,后面基本上不用继续看了。


----华丽分割,以下详述----

有人会觉得很简单,宇宙如此漫长,肯定越稳定的同位素越容易留下呗,其实不然。

镍的同位素多得不得了,从镍48一直可以数到镍78(镍79和镍80也被发现了),其中最最稳定的是镍62。镍62也是所有核素中最最稳定的,比铁56的比结合能还高。然而镍62在镍的天然同位素里却只占3.6%。

有人说恒星内部的核反应历程最靠谱,也不尽然。

镍56是唯一在恒星内部核聚变路线的同位素,来自硅燃烧的反应,但它的丰度几乎为0,因为它的半衰期只有6天。

硅聚变几乎在超大恒星的最内层

(下面的帖子给出更多关于恒星内部聚变的信息:)

宇宙中氧元素丰度为何排第三位?www.zhihu.com图标


反倒是比较中庸的镍58最多,足足有68%,它主要来自铜58和锌59的电子俘获,这虽不算常见,但它毕竟是一枚稳定的同位素。(也有说法,镍58只是可见稳定,也许是半衰期非常长)这一点至为关键,丰度决定于反应路线、衰变路线和稳定性三方面。

反观钴元素,只有一种稳定的同位素钴59。

嗯嗯,就你了。

人家隔壁虽然人才济济(镍58,60,61,62,64都是稳定同位素),却被个矮子(镍58)拖累了,咱家虽就一个独苗(钴59),却是玉树临风。

这还不够给门捷列夫造成困惑吗?

门捷列夫:钴和镍……烦死宝宝了~~~