为什么核聚变到产生铁元素时就停止了？

　　铁元素后，核聚变依然能进行。只是聚变将不再释放能量，而是吸收能量。
　　所以恒星内的核聚变当聚变到铁后（准确的说应该是镍-62，但镍最后都会变成铁），因为不再释放能量，恒星的平衡被打破，核聚变也就进行不下去了。为什么铁之后的聚变要吸收能量？因为铁的比结合能 最高。
　　解释比结合能前，先了解什么是结合能？原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能（binding energy）＂――摘自人教版高中物理选修3-5教科书。
　　结合能不是元素原子核拥有的能量，只是要拆开（裂变）或组合（聚变）原子核时需要吸收或释放的能量。原子核里核子数（质子与中子都是核子）越多，结合能越高。
　　而比结合能=结合能 核子数，也叫平均结合能 。结合能与比结合能之间的关系，相当于GDP与平均GDP之间的关系。
　　就像GDP再牛也没什么意义，主要得看平均GDP一样，所以核聚变的重点是看比结合能而不是结合能。
　　铁的比结合能最高，意味着铁是最稳定的元素。
　　由于铁元素最稳定，所以如果还要往铁原子核里面挤核子（聚变）就会变得很困难，所以要消耗大量的能量。
　　上图是元素比结合能曲线图（很多引用说成结合能是错误的，一字之差完全不一样）。从这个图你还可以知道为什么氢弹（氢聚变）比原子弹（铀裂变）威力大。
　　其实还可以通过爱因斯坦的质能方程：E=MC²，来解释铁之后聚变为什么会吸收能量。
　　因为铁之前的元素，也就是轻元素的聚变会损失质量，所以释放能量，而铁之后的元素，也就是重元素聚变会增加质量，所以会吸收能量。为什么吸收能量，恒星内的核聚变就进行不下去了？
　　因为恒星是引力与核力之间微妙平衡的产物。
　　核聚变释放能量对外形成压力，与恒星自身引力平衡，恒星才能稳定存在。
　　从氢元素开始，引力的压缩使得恒星内部达到了开始聚变所需的高温，核心先吸收能量再聚变释放出更大的能量，释放的能量再为下一次聚变提供能量再释放，循环往复。
　　但当恒星内部发生铁聚变时，不仅不会释放能量，还会迅速消耗掉恒星的能量，造成恒星坍缩然后引发核爆炸，就是超新星爆发。
　　而最小规模的超新星爆发所释放的能量比太阳100亿年中放出的能量总和的100倍还多。
　　强大的能量瞬间在宇宙中形成一个超级反应炉，聚变出所有的元素，包括铁以后的重元素。
　　然后在恒星的原地会出现一颗中子星或黑洞。总结一下
　　恒星一旦铁了心想死，拦都拦不住。
　　在科学界，铁聚变被称为＂恒星杀手＂，终止的是恒星内的核聚变，但开启的是生命起源的超新星爆发，反而加速了宇宙产生所有元素并抛撒元素的进程，把孕育生命的时间大大缩短，不然又怎么会有今天的地球，和地球上的我们。
　　就像我们的太阳一样，所有恒星都是通过核聚变来发光发热的，这是因为聚变的过程中会释放能量，恒星通常都是从氢元素开始聚变，由氢元素聚变成氦元素，通常为四个氢原子聚变成一个氦原子，但是巨变之后的氦原子比4个氢原子的质量要小，这说明在这一过程中会有质量损失，而损失的质量正是转变成了能量。
　　通常大质量恒星从氢元素开始聚变成氦元素之后，会顺着元素周期表一路向上聚变，因为氦元素可以聚变成锂元素，接着铍元素，硼元素等一直聚变下去，直到出现铁元素的时候，这个恒星的死亡时刻就会到来，因为一旦铁元素在恒星内部开始出现，就代表着超新星爆发要开始了，这颗恒星会发生剧烈的爆炸，之后转变成一颗中子星或者黑洞。
　　那么为什么进行的铁元素的时候，恒星内部的核聚变就不能再进行下去了呢？原因说起来也简单，就是铁之前的元素再聚变成铁元素的时候已经不是能量释放状态了，而是需要吸收能量才可以做到。
　　为什么铁之前的元素聚变的时候可以释放能量，但是铁元素就不能再释放能量而需要吸收能量了呢？这里就必须得说一下中子的形成了，当一个质子和一个电子合成中子的时候，它是需要吸收能量的，因此中子的质量通常要比一个质子和一个电子相加之和要大。
　　铁原子的构成是26个质子26个电子和30个中子，合成如此多的中子需要吸收大量的能量，因此合成铁元素需要吸收的能量已经超过了低级元素据变成铁元素原子核释放的能量，所以当恒星内部出现铁元素的时候，就代表着这颗恒星内部需要吸收的能量已经超过了其释放的能量。
　　当恒星内部不再释放能量的时候，它的内部辐射压将陡然减少，巨大的引力压缩之下，所有的物质都会向核心集中，因此恒星塌缩现象就发生了，而且这样的事情只发生在一瞬间，巨大的质量会将恒星的中心元素进一步聚变，所以这一瞬间也会产生铁以及铁以上的很多元素，而且这些元素都是需要吸收能量的，恒星的中心会产生1000亿度的高温，在剧烈的高温高压之下就形成中子星，而当中子星形成之后，继续坍缩的物质撞击到中子星的表面就会被反弹出去，从而也就会发生剧烈的超新星爆发现象了。
　　如果恒星中心但温度更高压力更大，温度超过3000亿度，那么很可能就会产生黑洞了，产生黑洞的超新星爆发的时间通常都很短暂，因为黑洞会迅速吸收发生超新星爆发的恒星的物质，几乎会将整个恒星都吸入其中。
　　这个涉及的能量的释放和吸收问题。以铁原子为界限，原子序数小于铁的核聚变是释放能量的，此时的核聚变称为氢核聚变，也称为热核聚变。恒星释放光热能量，发生的就是可控热核聚变。
　　而大于等于铁核聚变的核聚变是吸热的，属于重核聚变。在恒星星核内，氢核聚变的末期，已经产生了很多的重核（铁核），这个时候下，可反应的氢核数量较少，释放的核能量也较少。或许这时候释放的能量可以支持少量的重核发生核聚变，但是随着氢核的完全反应，已经没有能量支持重核反应了。所以，恒星的核反应也就聚变到铁核为止。当然了，这个过程中还是有少部分比铁核重的元素形成，要不宇宙中怎么会有铁核以上的元素呢？
　　当然，更重的元素，就需要极端的天体事件才能形成。例如金元素，据猜测就是在中子星合并已经超新星爆炸的时候产生的，因为只有这种极端环境下，才有足够能量和压力，支持重核聚变产生重金属元素。
　　核聚变
　　首先，我们要搞清楚什么是核聚变反应？
　　实际上，核聚变反应就是指原子核相互结合的一种反应，两个比较小的核结合成一个更大的核，因此也被称为核融合。宇宙诞生之初，主要的元素就是氢和氦，这两个元素是元素周期表最靠前的两个元素。
　　并不是说，在那个时候没有形成原子序数更高的元素，只是因为那些元素还不够稳定，因此，又裂变为氦原子核了。我们从元素周期表中也能看出，原子核比氢原子核和氦原子核大的元素原子核多了去了，现在的元素周期表都已经可以排到110多位，而且还没有达到尽头。也就是说，宇宙诞生之后，在宇宙中形成了许多大的原子核，铁元素原子核算是其中的一员，但并不是最大的原子核。因此，核聚变到产生铁元素就停止是不合理的。如果是这样，那元素周期表到达铁元素就应该停下来。那核聚变到底是到哪会停下来呢？
　　实际上，至今我们也不清楚，关于元素周期表的尽头到底在哪，至今也没有一个靠谱的理论可以给出答案。但就目前来看，想要合成比铁更重的元素，只要能量给到足够高就可以做到。不仅我们人类可以做到（但做不到大批量的），如今我们已经能合成到118号元素了。
　　在宇宙中的一些极端条件下也能做到。人类的方法其实就是通过实验来合成。那宇宙中是如何合成比铁元素原子序数更大的元素的呢?还有为什么铁元素是一个经常被人提及的元素呢？
　　今天，我们就来详细说说这两个问题。
　　恒星核聚变
　　在宇宙中，合成比氦元素更大号的元素主要依靠的就是恒星。恒星的内核可以发生核聚变反应。一般来说，由于氢原子核的核聚变反应所需要的门槛是最低的，而且构成恒星的主要元素也是氢元素，因此，恒星的氢原子的核聚变反应会先被点着，4个氢原子核通过核聚变产生氦原子核。
　　为何铁元素是一个节点？
　　当氢原子核被消耗得差不多时，只要恒星的质量足够大，就可以继续点燃氦原子核的核聚变反应，生成碳原子核和氧原子核。同样的，只要质量足够大，就还可以继续引发碳原子核，氧原子核的核聚变反应。于是，你很容易发现，这个过程其实就是沿着元素周期表从小到大的方向演化，最后一直到铁元素。
　　之所以铁元素是一个节点，是因为铁是已知的所有元素中最稳定的元素（从原子核的层面来看）。我们也把铁元素称为是比结合能最高的元素。这就意味着，要让铁原子核发生核聚变反应是非常困难的。原子序数小于铁元素的原子核都可以通过核聚变反应释放能量，同样的，原子序数大于铁元素的原子核都可以通过核裂变反应释放能量。它们都有向铁方向靠的趋势，这是因为，在宇宙中，万物都有一个趋势，那就是趋向于稳定。
　　如何合成原子序数比铁更高的元素？
　　要让铁元素发生核聚变，并不是不可能。但是这需要极为苛刻的条件，而且是一笔赔本的生意，整个过程要输入大量的能量，而释放的能量很少，输入要远比输出大。在恒星内核中其实很难实现，一般来说，只有两个极端的天文学现象才可以实现。
　　首先，超大质量恒星演化到末期时，会爆发超新星爆炸，在这个过程中，就可以形成原子序数大于铁的元素。
　　超新星爆炸是十分壮丽的天文学现象，它的亮度常常会达到一个星系的亮度，如果距离我们不算非常遥远，我们甚至可以在白天看到它。而超新星爆炸之后，常常会留下中子星或者黑洞。
　　而远比超新星发生的概率还低的是中子星合并，其实就是两颗中子星相遇了，然后合并到了一起，这个过程中也会形成大量的高顺位元素，比如：金。
　　在宇宙中，超新星爆炸已经算是不经常能见到的现象了，中子星合并更是少之又少，这也是为什么金元素很少的原因。所以，我们会发现，想要让铁元素发生核聚变反应真的是一件非常难的事情，但并不是说铁元素不能发生核聚变反应，事实上是可以的，只要条件要给够就可以。不过这个条件是极为苛刻的。
　　谢邀。恒星核聚变到铁元素就进行不下去了，其根本原因还是恒星的质量太小了， 铁元素的形成是行星形成内核的关键，我们以太阳系中的太阳为例子；再经过50亿年，太阳中的氢元素被消耗完，其内核慢慢地从氢变成氦，这是开始燃烧氦元素，同时其尺寸将膨胀达到火星轨道，变成一颗红巨星，如果连氦元素也燃烧完了，那么恒星的外层就开始消散，只留下内核本身，从而变成和地球一样大的白矮星。
　　1:由于质量不够大，白矮星内部只能产生元素周期表中铁以前的元素，这时太阳就成了宇宙中的一颗死星。现在开始扩大质量，如果恒星的质量是太阳的40倍或更高，那么以上的过程就会更加迅速，此时恒星叫做超红巨星，恒星内部自然可以产生铁元素以前的元素，并且是一颗混合星，但是当产生元素的进程到达铁元素时，熔合过程不能产生大量能量，经过几十亿年后这个巨大的核熔炉就会关闭；
　　2:但此时的恒星质量还是非常大，在巨大的引力下，恒星内部开始坍缩，电子将倍被压进原子核，这时恒星的密度是水密度的4000亿倍，温度将达到万亿度，由此恒星开始爆炸形成超新星，巨大的热量将合成铁以后的重元素，这就是重金属元素的形成过程。
　　在这里我们可以想到，地球上有大量的铁矿石，在地球形成之前，就有一颗已经死亡了的超新星，其抛出的陨石碎片内含有铁矿石，然后被太阳的引力俘获形成今天的地球。所以，地球上的重金属元素基本都是死亡的恒星合成的，只有当恒星的引力大到可以将电子压入原子核时，恒星的核聚变进程才能持续到铁以后的元素。专注科学问答，欢迎关注与讨论
　　恒星能够源源不断地放出热量是因为发生了自持式聚变反应，敲黑板，重点是自持式，这才是考点。
　　图释：上图为我国合肥等离子所的＂人造太阳＂超导托卡马克实验装置
　　在我国的超导托卡马克实验装置东方超环（EAST）实现持续放电101.2秒，这个已经是世界最长的记录了，此前的记录是60秒，就是因为反应不能自持下去，或者说外界输入的能量大于核聚变输出的能量，铁的聚变即是如此。
　　铁也可以发生聚变反应，当能量和压力满足聚变反应的条件，铁仍然可以发生聚变反应，只是因为铁的平均结合能是目前发现得元素当中最大的 ，维持铁核聚变反应消耗的能量要大于铁核聚变反应放出的能量，即铁不能发生自持式聚变反应。
　　图释：上图为元素的比结合能曲线 ，从图中可看出铁的比结合能是最大的，即将铁核分散成单个核子所需要的平能能量是最大的。
　　当铁核聚变将恒星储存的能量消耗殆尽之后，维持聚变的高温环境将不在，恒星便不能再继续发生聚变。
　　今天的科普就到这里了！更多科普欢迎关注本号！
　　谁说的恒星的核聚变到铁为止了？
　　恒星的核聚变到什么时候为尽头，取决于恒星的大小，小的恒星核聚变能力有限，有的到氦，有的到氧，太阳大小的恒星到碳，大的恒星甚至能够到铀，更大的恒星能够产生更重的元素。看看地球能够找到的元素吧，都是恒星产生的。
　　可能有些人会有疑问，不是说重元素聚合的时候需要大量的能量吗？要知道巨大的超级恒星是不缺少压力和能量的，它们连黑洞都能够产生，合成一些重金属还不是玩一样。
　　恒星最后到什么程度，合成出什么元素，取决于恒星的大小，没有到铁为止的说法，如果有人这么说或肯定这种说法，不过是想当然而已。
　　关于这个问题，需要了解什么是比结合能。除了氕原子核外，其他原子核均是由质子与中子（统称核子）通过强核力结合在一起。为了使原子核中的核子分开，需要克服它们之间的强核力，对应所需的能量被称为结合能。把原子核的结合能比上核子数（质子和中子数之和）就是比结合能，比结合能越高，原子核越稳定。各原子核的比结合能如下图所示：
　　从上图中可以看到，铁-56的比结合能在所有原子核中最高，这意味着它最为稳定，它很难发生核聚变，也很难发生核裂变。比铁更小的原子核发生核聚变之后，结合为更重的原子核，其反应释放出的能量大于吸收的能量，所以这种放热反应很容易进行下去。但到了铁核聚变之时，其反应释放出的能量则会小于吸收的能量，所以这种反应会不断消耗能量。
　　对于那些最初质量在太阳8倍以上的恒星，它们的核聚变从氢核聚变开始，能够持续合成重元素。通过核聚变反应产生的巨大能量来对抗自身的引力坍缩，恒星能够保持平衡的状态。但一旦开始铁的核聚变反应，恒星内部的能量会被大量消耗，从而迅速导致恒星内部失衡，在引力坍缩的作用下而发生超新星爆发。因此，恒星核聚变到铁元素并不是进行不下去，而只是铁的核聚变很快会引发恒星毁灭。事实上，通过氦核作用，铁还能进一步聚变为镍：
　　在超新星爆发的过程中，铁还会通过俘获中子合成各种超铁元素。
　　聚变的过程，是低原子量的元素聚合在一起，产生更高的原子量的元素。同时释放出能量。
　　在这个过程中，首先他们需要使用自身的一些能量，使得核子突破力的束缚。这个时候是要消耗能量的。
　　但核反应的后期部分，又会释放能量。
　　只有释放的能量大于消耗的能量，这个过程才能持续下去。否则根本无法突破势能壁垒。
　　这就给了聚变反应提了两个要求：
　　一、高温：突破势能壁垒；
　　二、反应要释放能量：这样反应才能持续。
　　恒星中的铁，符合第一个要求，高温；但不符合第二个要求——释放能量。
　　这是各个元素同位素的结合能。铁的结合能最高。
　　换句话说，不论是聚变还是裂变，到了铁就不能进一步产生能量了。而反应也就无法维持了。而看看最右边的U235, U238，他们的结合能就比较低，所以能裂变产生能量；左边的氢、氦，结合能也都很低，所以也能聚变产生能量。唯独铁，结合能最高，无法通过升高结合能的方法释放能量。
　　这个问题我希望大家在读我这段话的时候稍微掐一点想象力，在里面，因为这个东西没点想象力真的想不出来，我也是看着一档电视节目的时候才看到这个玩意儿。
　　首先，一个恒星他一开始肯定是由氢元素组成的，也就是发生聚变反应的一个重要元素！这个时候整个恒星是一个实心体，东西都紧紧的抱在一起，然后不断的发生聚变反应。
　　聚变的时候总会产生一些应该有的废弃物，但是我们知道整个恒星的内部是核聚变的一个反应的中心区，为了不影响中新区发生强烈的核聚变，那些不要的东西当然是慢慢的往外面排出去，这样的话，所生产出来的铁元素不断的在外围聚集，形成一个壳子。
　　随着铁元素的不断增多，咳子越来越大，这也就是为什么我们看晚年的恒星的话，它的体积会不断的变大，因为中间所有的质量全部变成铁元素，排到外面去了，外面就只剩下薄薄的一个空壳子！
　　等到中间没有能量继续维持这个空壳子的时候，恒心开始发生坍塌，然后出现所谓的黑洞，所有的恒星物质全朝中间涌了过去，拥挤在一起的时候，恒星发生爆炸，这个时候坍塌的外壳，再加中间还有没有发生巨变的物质全部喷散到宇宙的外太空去。
　　当然比铁元素重的原子还有，金元素和银元素，这两种元素是怎么诞生呢？
　　两种情况一种是这颗恒星特别大，在外壳都已经形成的情况，基础之下，还能够继续的发生剧烈的反应，为整个聚变提供大量能量，最终造成部分核心内部的物质转化成为了金元素和银元素，所以我们在看太空之中某一个陨石是由纯金制成的，那很有可能这一个陨石以前是一块儿恒星的内部核心。
　　另外一种可能性就是两个中子星撞击在一起，中子星的密度比常规的恒星的密度要大，为什么中子星是由于他的压力实在太大了？恒星内部致辞我们知道质子都含正电，中子是没有任何电荷的，质子的正电和其他质子的挣点会发生相斥反应，然后恒星内部巨大的质量又把他们呀，一起最终智子全部被排挤出去了，只剩下中子，这就形成了中子星，中子星的密度是普通恒星的50倍左右！两颗中子星撞击在一起，这样形成的能量足够让核聚变上一个台阶，这样形成了金元素和银元素。
　　之所以普通的恒星到了铁元素这个级别就停止反应，是因为铁元素在形成的时候会形成一个外壳子，不断的往外扩大，这样的话就降弱了恒星内部反映的条件，使得整个恒星的内部，他的反应越来越小，（今日头条漩涡鸣人yy首发于悟空问答）最终无法支撑恒星庞大的外壳，只能坍塌下去！所以我们一直说铁元素这个东西是恒星杀手，就是这个东西基本上出现以后，这个恒星就已经宣判了他的死刑了！剩下的只不过是这个恒心如何等待死亡的一个过程。