Règle d'Oddo-Harkins - Oddo–Harkins rule

La règle Oddo-Harkins soutient qu'un élément avec un numéro atomique pair (tel que carbone : élément 6) est plus abondant que les deux éléments avec les numéros atomiques impairs adjacents plus grands et plus petits (tels que bore : élément 5 et azote : élément 7, respectivement, pour le carbone ). Cette tendance à l'abondance des éléments chimiques a été signalée pour la première fois par Giuseppe Oddo en 1914 et William Draper Harkins en 1917.

Estimation de l'abondance des éléments chimiques dans le système solaire. L'hydrogène et l'hélium, les numéros atomiques sont 1 et 2, respectivement, sont les plus abondants, du Big Bang . Les trois éléments suivants avec des numéros atomiques supérieurs à 2 - Li, Be et B, respectivement avec les numéros atomiques 3, 4 et 5 - sont rares parce qu'ils sont mal synthétisés dans le Big Bang et aussi dans les étoiles. Les deux tendances générales des éléments stellaires restants sont: (1) une alternance d'abondance en éléments qu'ils aient des numéros atomiques pairs ou impairs (la règle d'Oddo – Harkins), et (2) une diminution générale de l'abondance, en tant qu'éléments devenir plus lourd. Le fer est particulièrement courant car il représente le nucléide d'énergie minimale qui peut être fabriqué par fusion d'hélium dans les supernovae. Les éléments 43 Technétium (Tc) et 61 Prométhium (Pm) sont omis du graphique en raison de leur abondance cosmique extrêmement faible, qui est bien en dessous des nucléides pairs adjacents.

Définition

Tous les atomes plus gros que l' hydrogène sont formés dans les étoiles ou les supernovae par nucléosynthèse , lorsque la gravité , la température et la pression atteignent des niveaux suffisamment élevés pour fusionner les protons et les neutrons . Les protons et les neutrons forment le noyau atomique , qui accumule des électrons pour former des atomes. Le nombre de protons dans le noyau, appelé numéro atomique, identifie de manière unique un élément chimique.

La règle Oddo – Harkins soutient que les éléments avec des numéros atomiques impairs ont un proton non apparié et sont plus susceptibles d'en capturer un autre, augmentant ainsi leur numéro atomique. Il est possible que dans les éléments avec des numéros atomiques pairs, les protons soient appariés, chaque membre de la paire équilibrant le spin de l'autre; même la parité améliore ainsi la stabilité des nucléons.

Exceptions à la règle

Ce postulat, cependant, ne s'applique pas à l' élément le plus abondant et le plus simple de l' univers du tableau périodique des éléments: l' hydrogène , avec un numéro atomique de 1. Cela peut être dû au fait que, sous sa forme ionisée, un atome d'hydrogène devient un seul proton , dont on pense qu'il a été l'un des premiers grands conglomérats de quarks au cours de la seconde initiale de la période d'inflation de l' Univers , après le Big Bang . Au cours de cette période, lorsque l'inflation de l'univers l'avait amené d'un point infinitésimal à environ la taille d'une galaxie moderne, les températures dans la soupe de particules sont tombées de plus d'un billion de degrés à plusieurs millions de degrés.

Cette période a permis la fusion de protons uniques et de noyaux de deutérium pour former des noyaux d' hélium et de lithium, mais était trop courte pour que chaque ion H + soit reconstitué en éléments plus lourds. Dans ce cas, l'hélium, numéro atomique 2, reste l'équivalent pair de l'hydrogène. Ainsi, l'hydrogène neutre - ou l'hydrogène apparié à un électron , le seul lepton stable - a constitué la grande majorité des portions restantes non annulées de la matière après la conclusion de l'inflation.

Une autre exception à la règle est le béryllium , qui, même avec un numéro atomique pair (4), est plus rare que les éléments de nombre impair de chaque côté ( lithium et bore ). En effet, la plupart du lithium, du béryllium et du bore de l'univers sont fabriqués par spallation des rayons cosmiques , et non par nucléosynthèse stellaire ordinaire , et le béryllium n'a qu'un seul isotope stable, ce qui le retarde en abondance par rapport à ses voisins, qui ont tous deux deux stables. isotopes.

Relation avec la fusion

Le motif se produit après la fusion d'emballement dans une étoile massive mourante, dans laquelle une masse donnée des divers éléments pairs et impairs est formée par une masse légèrement plus grande des éléments hydrogène et hélium. Les éléments nouvellement formés sont éjectés dans l'explosion et rejoignent finalement le reste du milieu interstellaire de la galaxie .

Lorsque la fusion se produit avec des noyaux de plus en plus gros, l'entrée d'énergie devient de plus en plus grande et la sortie d'énergie devient de plus en plus petite; le point où ces deux potentiels se rencontrent sur le tableau périodique des éléments se situe quelque part autour des éléments fer , numéro atomique 26, et nickel , numéro atomique 28. La fusion d'éléments plus lourds que cela ne libère pas d'énergie, et donc la probabilité de trouver des écarts dans la règle Oddo – Harkins devient plus bas.

Voir également

Références