Сюрприз: угадайте, какой элемент во Вселенной на третьем месте по распространенности?
«Два самых распространенных элемента во Вселенной — водород и глупость». — Харлан Эллисон. После водорода и гелия, в периодической таблице сплошь и рядом идут сюрпризы. В числе самых удивительных фактов есть и то, что каждый материал, которого мы когда-либо касались, который видели, с которым взаимодействовали, состоит из одних и тех же двух вещей: атомных ядер, заряженных положительно, и электронов, заряженных отрицательно. То, как эти атомы взаимодействуют между собой — как они толкаются, связываются, притягиваются и отталкиваются, создавая новые стабильные молекулы, ионы, электронные энергетические состояния, — собственно, определяет живописность мира вокруг нас.
Даже если именно квантовые и электромагнитные свойства этих атомов и их составляющих позволяют нашей Вселенной существовать с теми свойствами, что у нее есть, важно понимать, что Вселенная начиналась вовсе не со всеми этими элементами. Совсем наоборот, начинала она практически без них.
Видите ли, чтобы достичь разнообразия структур связи и построить сложные молекулы, которые лежат в основе всего, что нам известно, нужно очень много атомов. Не в количественном выражении, а в разнообразном, то есть чтобы были атомы с разным числом протонов в их атомных ядрах: именно это делает элементы разными.
Наши тела нуждаются в таких элементах, как углерод, азот, кислород, фосфор, кальций и железо. Кора нашей Земли нуждается в таких элементах, как кремний и множество других тяжелых элементов, тогда как ядро Земли — чтобы вырабатывать тепло — нуждается в элементах, наверное, всей периодической таблицы, которые встречаются в природе: торий, радий, уран и даже плутоний.
Прошло некоторое время. Первые ядра слились вместе и больше не разошлись, произведя водород и его изотопы, гелий и его изотопы, а также крошечные едва различимые объемы лития и бериллия, последний впоследствии радиоактивно распался на литий. С этого началась Вселенная: по числу ядер — 92% водорода, 8% гелия и примерно 0,00000001% лития. По массе — 75-76% водорода, 24-25% гелия и 0,00000007% лития. В начале было два слова: водород и гелий, на этом, можно сказать, все.
Сотни тысяч лет спустя Вселенная остыла достаточно, чтобы смогли образоваться нейтральные атомы, а десятки миллионов лет спустя гравитационный коллапс позволил состояться первым звездам. Вместе с этим, явление ядерного синтеза не только наполнило светом Вселенную, но и позволило сформироваться тяжелым элементам.
К моменту рождения первой звезды, где-то 50-100 миллионов лет после Большого Взрыва, обильное количество водорода начало сливаться в гелий. Но что еще более важно, самые массивные звезды (в 8 раз массивнее нашего Солнца) сжигали свое топливо очень быстро, выгорая всего за пару лет. Как только в ядрах таких звезд заканчивался водород, гелиевое ядро сжималось и начинало сливать три ядра атома в углерод. Потребовался всего триллион этих тяжелых звезд в ранней Вселенной (которая образовала намного больше звезд в первые несколько сотен миллионов лет), чтобы литий был побежден.
И тут вы, наверное, думаете, что углерод стал элементом номер три в наши дни? Об этом можно подумать, поскольку звезды синтезируют элементы послойно, как луковица. Гелий синтезируется в углерод, углерод в кислород (позже и при большей температуре), кислород в кремний и серу, а кремний в железо. В конце цепочки железо не может слиться больше ни во что, поэтому ядро взрывается и звезда становится сверхновой.
- медленного захвата нейтрона (s-процесс), последовательно выстраивающего элементы;
- слияния ядер гелия с тяжелыми элементами (с образованием неона, магния, аргона, кальция и так далее);
- быстрого захвата нейтрона (r-процесс) с образованием элементов до урана и дальше.
Но у нас было не одно поколение звезд: у нас было много таких, и поколение, которое существует ныне, построено в первую очередь не на девственном водороде и гелии, но и на остатках от предыдущих поколений. Это важно, поскольку без этого у нас никогда бы не было твердых планет, лишь газовые гиганты из водорода и гелия, исключительно.
За миллиарды лет процесс образования и смерти звезд повторялся, все с более и более обогащенными элементами. Вместо того чтобы просто сливать водород в гелий, массивные звезды сливают водород в цикле C-N-O, со временем выравнивая объемы углерода и кислорода (и чуть меньше азота).
Кроме того, когда звезды проходят через гелиевый синтез с образованием углерода, довольно просто захватить лишний атом гелия с образованием кислорода (и даже добавить еще один гелий к кислороду с образованием неона), и даже наше Солнце будет делать это во время фазы красного гиганта.
Когда мы смотрим на останки сверхновой и планетарные туманности — остатки очень массивных звезд и солнцеподобных звезд соответственно — мы находим, что кислород превосходит углерод массово и количественно в каждом из случаев. Мы также обнаружили, что ни один из других элементов тяжелее и близко не стоит.
Что будущее нам готовит?
Вселенная меняется. Кислород — третий по распространенности элемент в современной Вселенной, и в очень, очень далеком будущем, возможно, поднимется выше водорода. Каждый раз, когда вы вдыхаете воздух и чувствуете удовлетворение от этого процесса, помните: звезды — единственная причина существования кислорода.
Источник
Разница между гелием и водородом
Водород и гелий — первые два элемента, которые находятся в периодической таблице элементов. Следовательно, они самые маленькие и самые легкие атомы на земле. Оба они являются газообразными веществами
Содержание:
Основное отличие — гелий от водорода
Водород и гелий — первые два элемента, которые находятся в периодической таблице элементов. Следовательно, они самые маленькие и самые легкие атомы на земле. Оба они являются газообразными веществами. Из-за характерных особенностей водорода и гелия, эти газы широко применяются в промышленности. Из-за очень легкого веса этих газов они используются для заполнения воздушных шаров. Основное различие между гелием и водородом состоит в том, что Атом гелия существует как одноатомный газ в атмосфере, тогда как водород существует в атмосфере как двухатомный газ.
Ключевые области покрыты
1. Что такое гелий
— Свойства, изотопы, реакции и приложения
2. Что такое водород
— Свойства, изотопы, реакции и приложения
3. Каковы сходства между гелием и водородом
— Краткое описание общих черт
4. В чем разница между гелием и водородом
— Сравнение основных различий
Ключевые термины: атомная масса, атомный номер, дейтерий, гелий, водород, изотопы гелия, протий, тритий
Что такое гелий
Гелий — это элемент с атомным номером 2 и газообразное вещество. Химический символ гелия — Он. Электронная конфигурация гелия 1с 2 , Атомный символ гелия 4 2Он. Атом гелия состоит из 2 протонов и 2 нейтронов в ядре вместе с 2 электронами в его 1-й орбитали. Следовательно, атомная масса гелия составляет 4,002602 а.е.м. При комнатной температуре и давлении гелий является бесцветным газом без запаха. Гелий считается вторым по распространенности элементом во вселенной. Он существует как одноатомный газ.
Рисунок 1: Химическая структура атома гелия
Температура плавления гелия составляет около -272,2 о С, что является очень низким значением. Точка кипения гелия дана как -268 о C. Это делает его газом для более широкого диапазона температур. В периодической таблице элементов гелий классифицируется как блочный элемент s, но размещается в правом боковом углу таблицы. Это потому, что гелий является инертным газом, который не будет подвергаться химическим реакциям. Это также неметаллический.
Поскольку гелий является благородным газом, он показывает только нулевую степень окисления. Существует два известных изотопа гелия. Они есть 3 Он изотоп и 4 Он изотоп. 4 Он является наиболее распространенной формой среди них, и его численность составляет 99%. Оба эти изотопа стабильны, и радиоактивного распада не наблюдается. Однако есть и другие изотопы. Они нестабильны и радиоактивны.
Гелий широко используется в воздушных шарах. Кроме того, гелий используется для обеспечения контролируемой атмосферы для многих реакций синтеза (таких как синтез кристаллов кремния) благодаря его высокой инертности. Он также используется в качестве инертного экрана для дуговой сварки. Гелий можно преобразовать в жидкую форму, которая известна как жидкий гелий и используется в качестве важного криогенного материала.
Что такое водород
Водород — это химический элемент, имеющий атомный номер 1 и обозначаемый символом H. Атом водорода состоит из одного протона и в ядре нет нейтронов; он имеет один электрон на своей 1-й орбите. Электронная конфигурация водорода дана как 1с 1 , Водород является блочным элементом в периодической таблице. Атомный вес водорода составляет 1,00794 а.е.м.
При комнатной температуре и давлении водород существует в виде двухатомной газообразной молекулы. Это бесцветный газ без запаха. Температура плавления водорода составляет около -259 о C. Температура кипения составляет около -252 о C. Водород имеет три степени окисления. Это -1, 0 и +1. Когда водород присоединен к атому металла, он имеет степень окисления -1.
Существует три основных изотопа водорода: протий, дейтерий и тритий. Protium является наиболее распространенным изотопом и имеет содержание 99%. Поэтому, когда мы вообще говорим о водороде, мы говорим о Protium. дейтерий также является стабильным изотопом, но менее распространен. В его ядре есть нейтрон, а у Протия — нет. тритий радиоактивный изотоп Кроме того, есть много других изотопов, которые не являются стабильными и высоко радиоактивными.
Рисунок 2: Основные изотопы водорода
Есть много применений газообразного водорода. Большое количество водорода используется при переработке ископаемого топлива. Газообразный водород также используется при производстве аммиака. Кроме того, водород используется в качестве теплоносителя на электростанциях.
Сходство между гелием и водородом
- Гелий и водород являются газообразными веществами при стандартных условиях температуры и давления.
- Оба имеют только 1с орбитали.
- Оба являются маленькими и легкими веществами.
- Оба элемента принадлежат блоку s периодической таблицы.
- Оба являются неметаллами.
Разница между гелием и водородом
Определение
Гелий: Гелий является элементом с атомным номером 2 и представлен символом He.
Водород: Водород представляет собой химический элемент, имеющий атомный номер 1 и обозначенный символом H.
Атомный номер
Гелий: Атомный номер гелия равен 2.
Водород: Атомный номер водорода равен 1.
Атомный вес
Гелий: Атомный вес гелия составляет 4,002602 а.е.м.
Водород: Атомный вес водорода составляет 1,00794 а.е.м.
соединений
Гелий: Гелий существует как одноатомное газообразное вещество.
Водород: Водород существует в виде двухатомной газообразной молекулы.
Окислительные состояния
Гелий: Гелий имеет только 0 степень окисления.
Водород: Водород имеет степени окисления -1, 0 и +1.
Изотопы
Гелий: Гелий имеет два основных изотопа, как 3 Он и 4 Он.
Водород: Водород имеет три основных изотопа; Протий, дейтерий и тритий.
Температура плавления
Гелий: Температура плавления гелия составляет -272,2 о C.
Водород: Температура плавления водорода составляет -259 о C.
Заключение
Гелий и водород являются химическими элементами, которые в основном находятся в атмосфере в виде газообразных веществ из-за их очень низких температур плавления и кипения. Основное различие между гелием и водородом состоит в том, что атом гелия существует как одноатомный газ в атмосфере, тогда как водород существует в атмосфере как двухатомный газ.
Рекомендации:
1. «Это Элементаль». Это Элементаль — Элемент Гелий. Н.п., н.д. Web.
Источник
Водород и гелий — солнечные элементы
Первый элемент таблицы Менделеева — водород. Это самый распространённый элемент во Вселенной. Благодаря ему на Солнце и бесчисленном количестве других звёзд происходит термоядерная реакция, в результате которой выделяется огромное количество света и тепла. Только представьте себе: от Солнца до Земли 150 миллионов километров, но мощности реакции хватает, чтобы тепло и свет от нашей звезды доходили до нас.
Водород в сочетании с кислородом даёт важнейшее для нашей жизни вещество — воду. Мы состоим из неё примерно на три четверти. Вода нужна нам каждый день. Всемирная организация здравоохранения рекомендует ежедневно выпивать чистой воды не менее 30 мл на 1 кг веса тела. Нетрудно подсчитать, что человеку весом 60 килограммов, ежедневно нужно выпивать не меньше 1.8 литра чистой воды. Следует подчеркнуть, что речь идёт именно о чистой воде.
Любопытно, что центры жажды и голода находятся в мозге очень близко друг к другу, поэтому часто мы их путаем: нам бы стакан воды выпить, а мы съедаем бутерброд. Если вместо бутерброда выпивать стакан воды, то можно избежать проблем с набором лишнего веса. Правда, нужно помнить, что у него есть и другие причины. Также нужно помнить, что стакан воды не заменит полноценной трапезы.
Водород входит в состав всех органических соединений. Наши любимые белки, углеводы и жиры — все содержат в своих молекулах атомы водорода. Как видите — это очень важный элемент, без которого жизнь была бы невозможной.
Когда изотопы водорода соединяются на Солнце в термоядерной реакции, то образуется гелий, названный так в честь Солнца. Гелия довольно много в земной атмосфере. Его настолько много, что земляне используют его для надувания шариков, которые по праздникам выпускают в большом количестве в воздух, совсем не заботясь о том, что дальше произойдёт с этим шариками.
Источник