Какие химические элементы формируют вселенную

Самые распространенные химические элементы на Земле и во Вселенной

По мнению большинства ученых, возникновение химических элементов во вселенной произошло после Большого Взрыва. При этом, каких-то веществ образовалось больше, каких-то меньше. В нашем топе представлен список самых распространенных химических элементов на Земле и во вселенной.

Водород

Лидером рейтинга становится водород. В таблице Менделеева он обозначен символом H и атомным номером 1. Открыт в 1766 году Г. Кавендишем. А еще через 15 лет этот же ученый выяснил, что водород участвует в образовании большинства веществ на планете.

Водород не только наиболее распространенный, но и самый взрывной и легкий химический элемент во вселенной в природе. В земной коре его объем равен 1%, но количество атомов – 16%. Данный элемент входит во множество природных соединений, например, в нефть, природный газ, уголь.

В свободном состоянии водород практически не встречается. На поверхности Земли присутствует в некоторых вулканических газах. В воздухе он есть, но в очень малых дозах. Водородом занято почти половина строения звезд, большая часть межзвездной сферы и газов туманностей.

Гелий

Второе место среди наиболее распространенных элементов во вселенной занимает гелий. Он же считается вторым по легкости. Кроме того, у гелия самая низкая температура кипения среди всех известных веществ.

Открыт в 1868 году французским астрономом П. Жансеном, обнаружившим яркую желтую линию в околосолнечной атмосфере. А в 1895 году английский химик У. Рамзай доказал существование этого элемента на Земле.

За исключением экстремальных условий, гелий представлен только в виде газа. В космосе он был образован в первые мгновения после Большого взрыва. Сегодня гелий появляется при термоядерном синтезе с водородом в звездных глубинах. На Земле образуется после распада тяжелых элементов.

Кислород

Самым распространенным элементом в земной коре (49,4%) является кислород. Обозначается символом O и номером 8. Незаменим для существования человека.

Кислород – химически неактивный неметалл. При стандартных условиях находится в бесцветном газообразном состоянии, без вкуса и запаха. Молекула включает два атома. В жидком виде отличается светло-голубым оттенком, в твердом выглядит как как кристаллы с синеватым отливом.

Кислород необходим всем живым существам на Земле. Он участвует в круговороте веществ свыше 3 млрд лет. Играет значимую роль в хозяйстве и природе:

• Участвует в фотосинтезе растений;
• Поглощается живыми организмами при дыхании;
• Выступает в роли окислителя в процессах брожения, гниения, ржавления;
• Содержится в органических молекулах;
• Необходим для получения ценных веществ органического синтеза.

В сжиженном состоянии кислород применяют для резки и сварки металлов, подземных и подводных работ, действий на большой высоте в безвоздушном пространстве. Кислородные подушки незаменимы при выполнении лечебных манипуляций.

На 4 месте азот – двухатомный бесцветный и безвкусный газ. Существует не только на нашей, но и на нескольких других планетах. Из него состоит почти 80% земной атмосферы. Даже человеческое тело содержит до 3% данного элемента.

Помимо газообразного, существует жидкий азот. Он широко используется в строительстве, промышленности, лечебном деле. Его применяют при охлаждении техники, заморозке органики, избавления от бородавок. В жидком виде азот не взрывоопасен и не токсичен.

Элемент блокирует окисление и гниение. Широко применяется в шахтах для формирование взрывобезопасной среды. В химическом производстве с его помощью создают аммиак, удобрения, красители, в кулинарии используют как хладагент.

Неон – это инертный и бесцветный атомный газ без запаха. Открыт в 1989 году англичанами У. Рамзаем и М. Траверсом. Выведен из разжиженного воздуха путем исключения других элементов.

Название газа переводится как «новый». Во Вселенной распределен крайне неравномерно. Максимальная концентрация выявлена на горячих звездах, в воздухе внешних планет нашей системы и в газовых туманностях.

На Земле неон в основном содержится в атмосфере, в других частях его ничтожно мало. Объясняя неоновую скудность нашей планеты, ученые выдвинули гипотезу, что когда-то земной шар лишился своей первичной атмосферы, а вместе с ней и основного объема инертных газов.

Углерод

На 6 месте в списке самых распространенных химических элементов на Земле находится углерод. В таблице Менделеева обозначен буквой C. Обладает необычайными свойствами. Является ведущим биогенным элементом планеты.

Известен с давних времен. Входит в структуру каменного угля, графита, алмазов. Содержание в земной тверди – 0,15%. Не слишком большая концентрация объясняется тем, что в природе углерод подвергается постоянной циркуляции.

Существует несколько минералов, содержащих данный элемент:

• Антрацит;
• Нефть;
• Доломит;
• Известняк;
• Горючий сланец;
• Торф;
• Бурый и каменный уголь;
• Природный газ;
• Битум.

Хранилищем углеродных групп являются живые существа, растения и воздух.

Кремний

Кремний – неметалл, часто встречающийся в земной коре. В свободном виде выведен в 1811 году Ж. Тенаром и Ж. Гей-Люссаком. Содержание в планетной оболочке – 27,6-29,5% по массе, в океанической воде – 3 мг/л.

О множестве соединений кремния было известно еще в древние времена. Но чистый элемент долго оставался за гранью человеческих познаний. Самыми популярными соединениями были поделочные и драгоценные камни на базе оксида кремния:

В природе элемент содержится в:

• Горных массивных породах и залежах;
• Растениях и морских жителях;
• Глубоко в почве;
• В организмах живых существ;
• В низу водоемов.

Кремний играет огромную роль в формировании человеческого организма. Ежедневно внутрь должно попадать минимум 1 грамм элемента, иначе начнут появляться неприятные недуги. Тоже самое можно сказать про растения и животных.

Магний

Магний – ковкий, легкий металл серебристого оттенка. В таблице Менделеева отмечен символом Mg. Получен в 1808 году англичанином Г. Дэви. Занимает 8 место по объему в земной коре. Природными источниками являются минеральные отложения, рассолы и морская вода.

В стандартном состоянии покрыт слоем оксида магния, который распадается при температуре +600-650 0 C. При сгорании выделяет ярко-белое пламя с формированием нитрида и оксида.

Металлический магний используется во многих сферах:

• При регенерации титана;
• В получении легких литейных сплавов;
• В создании зажигательных и осветительных ракет.

Магниевые сплавы – важнейший конструкционный материал в транспортной и авиационной промышленности.

Магний не зря называют «металлом жизни». Без него невозможно большинство физиологических процессов. Он играет ведущую роль в функционировании нервной и мышечной ткани, участвует в липидном, белковом и углеводном обмене.

Железо

Железо – это ковкий серебристо-белый металл с высоким уровнем химической реакции. Обозначается буквами Fe. Быстро ржавеет при повышенных температурах/влажности. Воспламеняется в очищенном кислороде. Способен самовозгораться в мелкодисперном воздухе.

В обиходе железом именуют его сплавы с минимальным объемом добавок, сохраняющие податливость чистого металла:

Есть мнение, что железо составляет основной процент земного ядра. Имеет несколько уровней окисления, что является важнейшей геохимической чертой.

Десятое место в списке самых распространенных химических элементов на Земле занимает сера. Обозначается буквой S. Проявляет неметаллические характеристики. В самородном состоянии выглядит как светло-желтый порошок с характерным ароматом либо блестящие кристаллы стеклянно-желтого цвета. В регионах древнего и новейшего вулканизма встречаются рассыпчатые залежи серы.

Без серы невозможно проведения многих промышленных операций:

• Выпуск препаратов для сельскохозяйственных нужд;
• Придание особых характеристик некоторым сортам стали;
• Образование серной кислоты;
• Выработка резины;
• Производство сульфатов и другое.

Медицинская сера содержится в кожных мазях, ею лечат ревматизм и подагру, включают в состав косметических препаратов по уходу за кожей. Она применяется в изготовлении гипса, слабительных лекарств и средств от гипертонии.

Видео

Источник

Разнообразие химических элементов во Вселенной

Современная таблица Менделеева содержит 118 химических элементов. Согласно истории Вселенной, после Большого взрыва образовались только четыре элемента: водород, гелий и малое вкрапление лития и бериллия, а также один из изотопов водорода — дейтерий. Вселенной понадобилось почти 13,8 миллиарда лет, чтобы прийти к современному составу. Как получились более тяжëлые элементы?

Часть элементов образуется в процессе эволюции звёзд. Выделение энергии в звезде осуществляется за счёт протекания термоядерных реакций, при которых лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжëлые. Здесь есть зависимость от массы, например, в звезде средней массы (такой, как Солнце) на протяжении нескольких миллиардов лет будут идти реакции превращения водорода в гелий, после чего часть гелия идёт на синтез кислорода и углерода, но дальнейшие реакции происходить не будут. Более массивные звёзды способны образовать в своих недрах неон, магний, кремний, серу, никель, кремний, железо. Однако в звёздах невозможно образование элементов тяжелее железа, так как такие реакции требуют дополнительной энергии.

Существуют элементы с атомным номером больше 38, такие как вольфрам, ртуть, свинец, которые образовались в звёздах с массой до трёх масс Солнца. Однако это не термоядерные реакции, которые поддерживают тепловыделение. При высокой температуре внутри звезды ядро атома захватывает нейтрон. Затем в ядре происходит бета-распад, при этом образуется протон, и атомный номер ядра возрастает. Это так называемый s-процесс (от английского slow), который не основной в звезде, скорее протекает как побочный эффект звёздной эволюции.

Какие ещё высокоэнергетические процессы происходят во Вселенной? Например, взрыв сверхновой, при котором за несколько месяцев выделяется энергия, которая выделилась бы на Солнце за 30 миллиардов лет (если бы оно столько существовало). Взрыв сверхновой — это конец жизни звезды, и в его процессе в окружающее пространство выбрасываются элементы, которые синтезировались в звезде. Сверхновая I типа — это взрыв белого карлика, который входит в двойную систему, сверхновая II типа — это взрыв массивной звезды. В первом случае образуются элементы с атомным номером 14-30, а при взрыве сверхновой II-го типа образуется множество элементов, вплоть до циркония с атомным номером 40.

Более тяжёлые элементы образуются в процессе слияния двух нейтронных звёзд. Этот процесс называют «килоновой». При слиянии вещество нагревается до миллиардов градусов, и при этом образуются элементы вплоть до плутония. Каждое подобное событие рождает огромное количество золота и платины, примерно 200 и 500 масс Земли, а также других благородных и радиоактивных металлов. Да, ваши золотые украшения образовались при слиянии нейтронных звëзд.

Существуют ещё так называемые реакции скалывания, в которых образуется литий, бериллий и бор. Это расщепление более тяжёлых элементов (кислород, азот, углерод), которые подвергаются воздействию высокоэнергетических заряженных частиц, например, протонов. Когда частица сталкивается с тяжёлым ядром, она выбивает из него ядро лёгкого элемента. Такие реакции происходят во внешних частях звёзд на раннем этапе эволюции, в верхней атмосфере Земли и на её поверхности, а также в межзвёздной среде.

Все элементы тяжелее плутония синтезировал человек на ускорителях частиц. Они радиоактивны и нестабильны. Часть этих элементов открыли на российском ускорителе Объединенного института ядерных исследований.

Всего на данный момент только 2% изначального водорода и гелия трансформировались в более тяжёлые элементы.

Источник

Вселенная, химическая эволюция и скрытая часть

Статья предоставлена телеграм каналом «С другого угла» .
Переходите по ссылке и подписывайтесь, чтобы поддержать автора: https://t.me/different_angle

Это третья публикация из цикла статей, в которых популярным языком описываются современные представления развития Вселенной, как целого.

Другие статьи вы можете найти у нас на канале в Яндекс.Дзен или в нашем телеграм канале С другого угла .
Приятного чтения!

Важнейшим фактом является то, что мы живем в эволюционирующей Вселенной. Наша Вселенная расширяется, и это расширение началось 13 с лишним миллиардов лет назад. Таким образом, мы не можем указать на объекты, чей возраст превышал бы эти самые 13 миллиардов лет. Значит, Вселенная имеет конечный возраст, и важно понимать, что это существенный наблюдательный факт. Из того, что Вселенная имеет конечный возраст и расширяется следует еще один интересный вывод. Конечно, мы хотим узнать, Вселенная конечна или бесконечна и хочется обратиться именно к наблюдениям. А наблюдения всегда нам показывают некоторую конечную область, поэтому что за время жизни Вселенной свет, двигаясь со скоростью 300 тысяч километров в секунду мог пройти лишь конечное расстояние. Поэтому, даже если сама наша Вселенная бесконечна, в наблюдениях мы всегда видим какой-то ее кусок и можем изучать непосредственно лишь свойства этого кусочка Вселенной. И должны сказать, что вся Вселенная больше, чем этот наблюдаемый участок, но насколько — мы сказать не можем. Нам приходится изучать Вселенную, наблюдая лишь малую её часть.

Что ещё мы знаем об эволюции Вселенной? Мы знаем, что меняется её химический состав. Вселенная возникла горячей и плотной, после чего началось расширение. В горячем и плотном веществе не могут существовать сложные структуры. В ранней Вселенной не могли существовать сложные структуры, в том числе и ядра атомов. В какой-то момент Вселенная достаточно остывает и становится недостаточно плотной. Возникает водород. Возникают нейтроны, возникают протоны и из них можно начать составлять другие ядра элементов. Но на это отводится очень мало времени — несколько минут. И расчеты показали, что дальше гелия продвинуться очень трудно. Таким образом, Вселенная возникает состоящей из водорода и гелия. Именно из этих двух элементов возникают первые поколения звезд. Эти звезды эволюционируют, в них возникают термоядерные реакции. Они могут доходить до элементов группы железа и после этого происходит взрыв сверхновой. Элементы выбрасываются наружу. В процессе взрыва синтезируются ещё более тяжелые элементы. Следующее поколение звезд возникает из среды уже обогащенной этими тяжелыми элементами. С течением времени тяжелых элементов становится больше, водорода становится меньше. Таким образом, вся Вселенная в химическом смысле эволюционирует. Становится больше элементов тяжелее гелия и меньше водорода. Это также является наблюдательным фактом.

Но Вселенная состоит не только из обычного вещества, входящего в таблицу Менделеева. То есть не только из водорода, гелия, с небольшой примесью тяжелых элементов. Современные данные показывают, что на обычное вещество приходится около 5% от полной плотности Вселенной. 95% определяется чем-то другим. Чем? Достоверно мы не знаем, но есть очень хорошая гипотеза. Скорее всего, основной вклад в массу галактик и скоплений галактик вносит темное вещество. Его примерно в 5 раз больше, чем обычного. То есть оно отвечает за 25% полной плотности Вселенной. Это какой-то вид элементарных частиц, не входящих в стандартную модель. Это вещество может собираться в кучи, поэтому можем сказать: «Вот Галактика, а вот гало тёмной материи вокруг нее. Здесь темной материи больше, а вот здесь темной материи меньше». Точно также темной материи много в скоплениях галактик и мало между скоплениями. С чем же связаны оставшиеся 70%? Сейчас мы думаем, что они связаны с темной энергией. В конце 90-х годов было обнаружено, что наша Вселенная расширяется все быстрее и быстрее. Причем, это произошло относительно недавно. Первые несколько миллиардов лет Вселенная расширялась с замедлением, как мы и могли бы ожидать, а потом вдруг начала расширяться всё быстрее и быстрее. Есть какая-то дополнительная составляющая у Вселенной, которая заставляет галактики отталкиваться и удаляться друг от друга. Для того, чтобы описать этот эффект, понадобилась эта самая темная энергия. И, используя данные наблюдения, мы можем посчитать, сколько темной энергии нужно, чтобы описать тот мир , который открывают перед нами астрономические приборы. И, оказывается, что темная энергия должна отвечать за 70% полной плотности Вселенной.

У нас теперь есть и web версия нашего канала телеграм, где можно делиться публикациями в своих соц. сетях.
Ссылка на сайт: http://different_angle.tggram.com/
Яндекс.Дзен: https://zen.yandex.ru/media/id/5a7df370e86a9e6bc2c0c713

Канал не позиционирует себя как источник стопроцентно правдивой информации, а лишь претендует быть таковым.

Источник