なぜ鉄は最も安定した金属なのでしょうか?その後に続く金や銀は、それよりも安定しているのではないでしょうか？

太陽の死の大爆発によってさらに多くの元素が作られましたが、これらの元素のうち、金属として最も安定した化学的性質を持つのは、一般に白金族のイリジウムであると考えられています。

イリジウム：原子番号77、原子量192.22。元素名はラテン語に由来し、本来の意味は「虹」です。 1803年にイギ​​リスの化学者テナント、フランスの化学者デスコティらによって発見されました。

金属の安定した化学的性質の典型的な特徴は、酸が金属に何も影響を与えないことです。イリジウムは普通の酸では傷つかないだけでなく、あらゆるものを腐食させると言われている酸の王様、王水でも基本的に効果がありません。スポンジ状のイリジウムだけが熱い王水中でゆっくりと溶解します。

簡単に言えば、金属原子の外側の電子配置は失われにくいのです。金原子核の外側の電子配置関係は5d106s1である。 6 つの電子層があり、最外層には電子が 1 つしかありません。論理的に言えば、この電子は失われやすいはずです。しかし実際には、一部の元素の安定性は最外層だけでなく、最下層の電子 3 層にも大きな影響があります。したがって、これらも価電子です（価電子とは、他の原子と相互作用して化学結合を形成できる原子核の外側の電子を指します）。したがって、金原子の化学的性質を変えるには、第 6 層だけでなく第 5 層の価電子も変化する必要があります。しかし、金原子の 5 番目の電子層を変化させるには、条件を満たすために膨大な量のエネルギーを吸収する必要があります。この状態はほとんどの自然条件下では達成できないため、金元素は非常に安定しています。

鉄の化学的性質は不安定ですが、その原子核は非常に安定しています。これは、自然界では鉄は主に鉄56として存在し、鉄56の中性子と陽子の数はともに偶数であるためです。

また、鉄の中性子の数は30個、陽子の数は26個で、ほぼ1対1です。したがって、これら 2 つの理由により、鉄の原子核は安定します。

それからもう一つポイントがあります。鉄より軽い元素は核融合時にエネルギーを放出し、鉄より重い元素は核分裂時にエネルギーを放出することは誰もが知っています。鉄は核融合でも核分裂でもエネルギーを吸収する必要があるので、鉄56が最も安定しています...

鉄は宇宙で6番目に豊富な元素ですが、それには理由があります。これは鉄が多くの星の終点であるからです。率直に言えば、鉄は実際には多くの星が乗り越えることのできないハードルなのです。なぜそんなことを言うのですか？なぜ星は鉄と関係があるのでしょうか?

これは実際には星の特性から始まります。星と元素の関係を一文で要約すると、「星は元素の錬金術炉である」となります。宇宙では、水素原子が宇宙の全元素の 70% 以上を占め、残りの大部分はヘリウム、その他の元素は 1% 未満です。 （これは暗黒物質と暗黒エネルギーを考慮に入れない既知の物質を指します）

鉄の原子核は最も安定した原子核であるため、核分裂や核融合に関係なくエネルギーを吸収します。原子核構造の安定性は、核力（強い相互作用の重力）とクーロン力（電磁力）という 2 つの力によって決まります。原子核内では陽子は同じ電荷を帯びているため、クーロン力によって陽子は互いに反発します。しかし、陽子と中性子の間には核力が存在するため、核力は陽子と中性子を接着剤のようにくっつけ、陽子同士が反発して分離するのを防ぎ、原子核を崩壊させます。これが、重い原子核を構成するために中性子が存在しなければならない理由です。

鉄の外側の電子配置により、鉄は電子を失いやすくなり、さまざまな物質と化合物を形成しやすくなります。しかし、鉄がどのように反応しても、それは依然として元素鉄であり、それは変わりません。さらに、鉄の原子核は金の原子核よりも小さく、吸熱核融合反応が始まったばかりの状態です。原子核内の電磁力、強い力、弱い力は、最も安定した平衡状態にあります。そのため、鉄の原子核は核分裂を起こしにくいのです。しかし、金の原子番号が大きくなるにつれて、これら3つの力のバランスが崩れ、電磁力がどんどん強くなり、そのため安定性がどんどん小さくなり、半減期は鉄よりもずっと短くなります。したがって、元素の安定性の観点からのみ見ると、金は鉄ほど優れていません。

鉄が安定していると言った人は誰もいません。ましてや「最も安定している」と言った人は誰もいません。イリジウムは一般的に化学的に最も安定した金属であると考えられています。金は一般的な金属の中で最も安定しています。

鉄に関しては、核融合が起こると、鉄の前の元素がエネルギーを放出します。鉄と鉄に続く元素の融合は、エネルギーを放出するだけでなく、代わりにエネルギーを吸収します。その結果、宇宙には比較的高い鉄含有量がもたらされます。鉄は分割点としてのみ考えられ、安定性とは何の関係もありません。

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