핵반응과 원소의 기원

화학 반응과 핵반응

1. 화학 반응
새로운 원소가 생성될 수 없음
반응에 전자만 참여함
비교적 적은 에너지가 방출 또는 흡수됨
반응 속도는 농도, 온도, 촉매 등에 의해 영향을 받음

2. 핵반응
원소가 다른 원소로 바뀔 수 있음
반응에 핵 내의 입자가 관여함
막대한 양의 에너지가 방출 또는 흡수됨(E=mc2)
반응 속도는 외부 요인에 의해 영향을 받지 않음

방사성 붕괴

1. 알파(α) 붕괴
 헬륨 핵을 방출하므로 원자 번호가 2 감소하고 질량수는 4 감소함

2. 베타(ß) 붕괴
 전자를 방출하므로 원자 번호가 1 증가하고 질량수는 변하지 않음

빅뱅 이후 중성 원자의 탄생

시간
10-10초
10-5초
3분
약 30만 년
온도
약 1027℃
약 2조 ℃
약 수백만 ℃
약 3,000 ℃
입자 생성
쿼크, 전자
양성자, 중성자
중수소와 삼중수소, 헬륨 등의 원자핵
중성 원자

빅뱅 이후 중성 원자의 탄생

핵 융합 반응과 원소의 생성

1. 수소와 헬륨 원자들이 중력에 의해 모여 별이 탄생함
2. 별의 중심부에서 헬륨, 탄소, 산소, 네온, 규소, 철 등의 원소들이 생성됨
3. 초신성 폭발로 철보다 무거운 원소가 만들어지며 우라늄까지 생성될 수 있음

 베릴륨, 탄소, 산소의 생성
별 내부에서 오랜 시간 동안 핵 융합 반응이 일어나면, 별 내부에는 헬륨의 양이 증가함
따라서 수소는 별 내부보다 외부에 풍부하게 되고 핵 융합은 별의 표면으로 이동함 → 반응이 일어나는 면적이 증가하면서 별은 팽창하고, 내부는 헬륨의 밀도 때문에 수축함
온도가 상승하여 2억 K에 도달하면 헬륨이 핵 융합하여 탄소가 생성되고, 탄소는 헬륨과 반응하여 산소가 됨