對「石化」的疑惑－－「碳」轉「硅（矽）」，可能嗎？

看見有人對化學有興趣, 感動;
看見有非理科生對科學/化學有興趣, 更感動.
科學, 不可以局限於實驗室, 而應該是看前世間萬物, 背後都有其科學, 只要你肯去想去問. 共勉之!

... 現在好像不是說這些的時候. 先搞清楚"石化".


第一部分 -- 化石石化
石化, 你的意思是生物遺骸變成化石的過程嗎?
原本由碳化合物組成的肉體, 變成堅硬無機的富含矽的化石...
是這樣的話, 很抱歉, 不是你想的一回事.

生物形成化石, 首先要有一副遺骸, 被埋到地底 ----
通常是沉於海底, 被沙泥沉積物等緩慢地掩蓋,
然後被更多的沙泥掩埋, 然後還有更多...

在地底的缺氧, 高壓, 高溫(因為高壓) 的環境下, 肌肉, 血液等含碳較多金屬較少的軟組織, 會被厭氧(不需氧氣的) 細菌緩慢的分解;
而骨骼, 外殼等含碳少金屬鹽類(磷酸鈣之類) 多的結構不易腐化毀爛,
裡面的有機物被分解的同時, 外面富含矽的沙泥在高壓下, 逐漸取代有機物, 填入結構之間的空位.

年復一年, 這些硬組織中的碳逐漸被矽取代, 形成堅硬的化石.
後來又因地殼變動, 部份海底三萬尺的地殼露出水面, 並為人發現.

因此, 石化不是碳變成矽的過程, 而是碳被矽取代的過程.
"元素轉換" 是有, 不過不是元素原子的結構, 而是元素原子的位置(由骨內到泥土中). 可惜!


第二部份 -- 原子間的轉換
至於原子間的轉換, 我可以以我開始自小認識科學開始十年時光的名義保證,
原子轉換, 是確有其事的.
請在正午十二時出一趟門, 抬頭問蒼天, 太陽之中, 正如火如荼的進行原子合成.

同族元素的含義是, 元素的化學性質有相似之處.
你說得沒錯, 碳 矽 鍺 錫 鉛 五種元素的化學性質確是有相似之處, 例如會形成最高達+4價的化合物, 例如二氧化碳, 二氧化矽, 二氧化鉛等.
不過, 相似不是相等, 化學性質始終有別.

更重要的是, 決定原子根本的性質, 不是電子數, 而是質子數.
氦 氖 氬 氪 氙 氡 六種貴氣體, 全屬同一族, 化學性質也很相似,
但只有最後者是帶放射性, 而放射性完全無關化學反應, 無關外層電子, 只與原子核的結構有關.
太陽以氫作核聚變產生光熱, 產物只要氦, 而不是其他氣體(當然還是有一點點).

從一種原子產生另一種原子, 只有兩個方法:
- 拿走原子核中的一些次原子(質子, 中子等);
- 加入更多的次原子.
前者叫核裂變, 後者叫核聚變.

核裂變很容易"看見", 香港東北50公里外有大亞灣核電廠, 靠原子分裂時產生的能量發電;
中學物理實驗室也會很小心的儲存數塊教學用的放射源; 香港主要的建築材料 -- 花崗岩也會放出微量的氡氣; 腫瘤治療中化療用的也有的是放射性物質, 特別是甲狀腺亢奮.

核裂變是自發性的, 也可以加速進行 -- 用中子束打在不穩定的原子核(例如鈾), 可以加速裂變, 而裂變時又會放出中子...
控制得好, 可以造核電廠; 一旦失控, 可能就是切爾諾貝爾事故; 故意讓連鎖反應失控, 可能是原子彈.

另一個方法是核聚變. 相對安全, 幾乎不產生污染物 ---- 但是難做.
非自發性. 由於原子核中的質子會互相抗拒, 將原子核融合時, 需要極高溫極高壓 -- 看太陽吧.

或者有個取巧的方法: 拿幾顆原子, 放進粒子加速器(想像成歐洲"世界末日" 那種類的加速器就對了), 加速加速再加速, 然後迎頭相撞 ----
新原子就造成了.

這個方法可以造一些超重的原子, 也可以製造輕的原子, 不過後者沒甚麼意思.
人類現時是造到新原子(是強行加上次原子, 不是原子),
不過一不能產生能源(我的意思是, 開機運行所邢能源比核聚變產生的能源還多, 就像用一千元大鈔買個五元硬幣),
二不能有效益的產生有一般商業價值的元素 (即使產生金銀, 也絕對彌補不了投入的資金).


所以... 人工合成的方法是有, 不過除了科研用途, 就幾乎沒人這樣做.


有思考有問題絕對是好事, 就算問了"蠢問題", 不知而求知者不蠢, 不知而裝知者才蠢.
毋用妄自菲薄, 大概沒有人一出世就通曉世事; 聞道有先後, 術業有專精, 自己不懂去問, 是正常不過的事. 毋用忸怩, 這裡隨時都歡迎討論賜教.
能解答你的問題否? 若仍是不清楚或太難明白, 請提出.


2010-12-19 01:12:44 補充：
原子合成兩大問題:
1. 要極高溫極高壓, 如太陽般的恆星狀態;
2. 結合能. 氫合成氦是放熱, 氦合成碳是放熱, 矽合成鐵也是放熱;
但鐵要再合成更重元素是吸熱反應, 意味著一般恆星幾乎不能合成,
通常是超新星爆發時極極高能的狀態才能合成一些.

另外, 碳變成鑽石不用核反應, 只要相對來說很低溫低壓的環境就可以了.
地球也造了很多鑽石, 外國一些善終服務甚至能用骨灰造鑽石.
真是鑽石恆久遠一顆永留存了, 以後也不用神主牌啦, 就是一堆鑽石. 別給偷了.

理論上應該就是如此，
但實際上不可行，
否則所有元素都可變成金鉑銀、鑽石……

除了要「強行加上原子」，還原「強行加上中子」和「強行加上質子」

的確是很荒謬.......不過人工合成的元素不都是這樣來的嗎(我聽人說的)
只是這些元素穩定度比較低
我不確定是否真的有把一種元素轉成另一種元素的方法
如果問得太過幼稚請多多指點

2010-12-19 09:40:49 補充：
謝謝大家的擁躍,也很感謝YAHOO知識的創辦人

關於元素合成或變質的問題,有兩個原因
一是中三化學老師說過
把排79的「金」,抽走各一個電子和質子,使其鏌為78的「鉑」,就可以升值幾倍了
祗是他最後解釋此乃玩笑,實際上不可行

其次便是看完《鐵甲奇俠2》後的感想了
不知是不是單純拍電影的杜撰胡扯
但《鐵甲奇俠2》中的男主角用特殊的方法合成了一種新的元素
如果我沒記錯,男主角的父親留給他的那個地球模型
就是一個新式的原子
其質量大小我猜是和普通原子不同

所以人工轉化元素雖然並非單純虛無飄渺的臆想,
但實際上大費周張,得不償失?



PS.原來石化是這麼一回事,感謝己式庚辛 大大的詳盡回答

如果方法是"強行加上原子",
那麼普通的氧氣都可以變成金了

2010-12-18 22:52:55 補充：
這點真的不知道, 因我目前的知識有限
以我推斷, 理論上應可行, 但實質的... 我也不知... 還真的要向別人請教一下