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       在自然界里，物質種類繁多、性質各異。但是，組成這些物質的基本成分——化學元素卻數(shù)目有限。到20世紀80年代末期，全世界已經發(fā)現(xiàn)和人工合成的化學元素總共有109種，其中天然存在的94種，人工合成的15種。

       從古至今，科學家和哲學家一直在探討物質的組成，尋找什么是化學元素。古希臘哲學家認為空氣、水、火、土是組成世界萬物的四種元素。中世紀后期，煉金術土熟練地進行一些化學實驗時，又提出了硫、汞、鹽三元素說。

       1661年英國化學家玻意耳首次提出化學元素的科學定義：不由其他物質構成的、一般化學方法不能再分解為更簡單的某些實物。1798年，法國化學家拉瓦錫列出了第一張化學元素表，其中有些化合物和混和物也包括進去了。到1803年，英國化學家道爾頓提出了原子說，指出化學元素的原子屬性，把同種原子稱為元素。

       20世紀初，科學家發(fā)現(xiàn)了原子核由質子和中子組成，還發(fā)現(xiàn)了同位素，并認識到，化學元素是具有相同核電荷數(shù)（質子數(shù)）的同一類原子的總稱。

       1969年，用電子顯微鏡觀察到元素鈾和釷的單個原子，核很小，它由質子和中子組成，質子帶正電，中子不帶電，質子數(shù)就是核電荷數(shù)。原子直徑為10（-8次方）厘米，而核是它的萬分之一；原子的質量集中在核，電子只有核的二千分之一。

       元素的化學性質主要與原子核外電子數(shù)目和排布方式有關，特別是最外層電子的多少和能量高低，基本上決定了該元素的化學性質。

       當把各種化學元素按核電荷數(shù)增加的順序排列時，就會出現(xiàn)物理、化學性質周期性變化的規(guī)律，這就是元素周期律。按此順序和規(guī)律列成的表就是元素周期表。化學元素按物理化學性質可分為金屬元素和非金屬元素，其中原子數(shù)大于83的天然元素都具有放射性。這些元素形成了數(shù)百萬化合物，構成了整個世界。

       探索化學元素的起源和形成是一個既古老又新鮮的問題。關于化學元素起源的理論要能夠說明現(xiàn)在宇宙中各種化學元素的豐度，也就是說，元素及其同位素的分布規(guī)律，不僅與原子結構有關，而且與元素的起源和演化相聯(lián)。

       早期的化學元素起源假說有平衡過程、中子俘獲、聚中子裂變等，它們都試圖用單一過程解釋全部元素的形成原因，結果是顧此失彼，不能自圓其說。1957年，伯比奇夫婦、福勒和霍伊爾以宇宙的元素豐度為基礎，推出了元素在恒星中合成的元素起源假說，簡稱B2FH（四位科學家姓名的英文字頭）理論。這一理論認為，所有的化學元素并非通過單一過程一次形成，而是由氫通過與恒星不同演化階段相應的4個過程逐步合成的，然后由恒星拋到宇宙空間，就是我們觀測到的化學元素及其同位素。

       1．氫燃燒溫度高于700萬度條件下，每4個氫核聚變?yōu)?個氦核。

       2．氦燃燒：在溫度高于1000萬度條件下，由氦核聚變?yōu)樘迹?2核和氧－16核等。

       3．α過程：α粒子與氖－20相繼反應生成鎂、硅、硫、氬等。

       4．平衡過程：溫度高、密度高的條件下，生成釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳等。

       5．慢中子俘獲過程。

       6．快中子俘獲過程：5和6生成比鐵系更重的元素。

       7．質子俘獲過程：生成一些低豐度、富質子同位素。

       8．X過程：生成重氫、鋰、鈹、硼等低豐度輕元素。

       B2FH理論不斷得到原子核物理、天體物理和宇宙化學等方面新成果的補充和修正。主要是溫度6000萬至4億度發(fā)生碳、氧和硅燃燒過程，解釋氖至硅、硅至鈣和鐵等元素的豐度；大爆炸宇宙學認為，宇宙早期溫度很高，生成大量氦，解釋氦在許多天體上豐度大的原因；用宇宙粒子碰撞星際空間的碳－12、氮－14、氧－16、氖－20等原子，并使其碎裂，來說明鋰、鈹、硼等輕元素的豐度。

       當今，大多數(shù)科學家都接受質子聚變（氫聚變成氦，再形成鋰、硼等輕元素）和中子俘獲（氦轟擊輕原子產生中子，輕元素原子核俘獲中形成較重元素）是宇宙形成化學元素的兩個主要過程，直到今天，這兩種過程仍在恒星內部繼續(xù)合成各種化學元素。