Топ-10: самые распространенные химические элементы во всей Вселенной
Все мы знаем, что водород наполняет нашу Вселенную на 75%. Но знаете ли вы, какие еще есть химические элементы, не менее важные для нашего существования и играющие значительную роль для жизни людей, животных, растений и всей нашей Земли? Элементы из этого рейтинга формируют всю нашу Вселенную!
10. Сера (распространенность относительно кремния – 0.38)
Этот химический элемент в таблице Менделеева значится под символом S и характеризуется атомным номером 16. Сера очень распространена в природе.
9. Железо (распространенность относительно кремния – 0.6)
Обозначается символом Fe, атомный номер – 26. Железо очень часто встречается в природе, особенно важную роль оно играет в формировании внутренней и внешней оболочки ядра Земли.
8. Магний (распространенность относительно кремния – 0.91)
В таблице Менделеева магний можно найти под символом Mg, и его атомный номер – 12. Что самое удивительное в этом химическом элементе, так это то, что он чаще всего выделяется при взрыве звезд в процессе их преобразования в сверхновые тела.
7. Кремний (распространенность относительно кремния – 1)
Обозначается как Si. Атомный номер кремния – 14. Этот серо-голубой металлоид очень редко встречается в земной коре в чистом виде, но довольно распространен в составе других веществ. Например, его можно обнаружить даже в растениях.
6. Углерод (распространенность относительно кремния – 3.5)
Углерод в таблице химических элементов Менделеева значится под символом С, его атомный номер – 6. Самой знаменитой аллотропной модификацией углерода являются одни из самых желанных драгоценных камней в мире – алмазы. Углерод активно применяют и в других в промышленных целях более будничного назначения.
5. Азот (распространенность относительно кремния – 6.6)
Символ N, атомный номер 7. Впервые открытый шотландским врачом Дэниелом Рутерфордом (Daniel Rutherford), азот чаще всего встречается в форме азотной кислоты и нитратов.
4. Неон (распространенность относительно кремния – 8.6)
Обозначается символом Ne, атомный номер — 10. Не секрет, что именно этот химический элемент ассоциируется с красивым свечением.
3. Кислород (распространенность относительно кремния – 22)
Химический элемент под символом О и с атомным номером 8, кислород незаменим для нашего существования! Но это не значит, что он присутствует только на Земле и служит только для человеческих легких. Вселенная полна сюрпризов.
2. Гелий (распространенность относительно кремния – 3.100)
Символ гелия – He, атомный номер – 2. Он бесцветен, не имеет запаха и вкуса, не ядовит, и его точка кипения – самая низкая среди всех химических элементов. А еще благодаря ему шарики взмывают ввысь!
1. Водород (распространенность относительно кремния – 40.000)
Истинный номер один в нашем списке, водород находится в таблице Менделеева под символом Н и обладает атомным номером 1. Это самый легкий химический элемент периодической таблицы и самый распространенный элемент во всей изученной человеком Вселенной.
Источник
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
Почти пусто: астрономы выяснили, сколько во Вселенной материи
Сколько в космосе материи? Ответ на этот вопрос искали и нашли астрономы из США и Египта, опубликовавшие результаты своих исследований в научном журнале Astrophysical Journal.
Космос как винегрет
Из чего состоит Вселенная? Разумеется, в ней есть звезды и планеты. А еще межзвездный газ, которого примерно столько же, сколько звезд (по массе). На бескрайних просторах между галактиками изредка встречаются атомы межгалактического газа. Изредка-то изредка, однако в сумме это вещество весит вчетверо больше, чем звезды и межзвездный газ вместе взятые. Но и это далеко не основной ингредиент космического салата. Ученые уже несколько десятилетий знают о существовании еще одного компонента — темной материи. Это вещество не наблюдается ни в какие телескопы, но более чем ярко проявляет себя своей гравитацией. Под дудку его тяготения пляшут и звезды в галактиках, и галактики в скоплениях.
Существование темной материи — доказанный факт, он надежно установлен несколькими способами. Но вот вопрос, из чего она состоит, спорный. Несомненно, некоторую ее часть составляют привычные астрономам объекты, такие как черные дыры, коричневые карлики, холодный газ и так далее. Просто они слишком далекие и тусклые, чтобы земные телескопы могли их разглядеть. Эта часть темной материи называется барионной — в честь барионов, то есть класса частиц, к которому относятся протоны и нейтроны. Именно из протонов и нейтронов состоят атомные ядра, а потому к барионной материи относится все знакомое нам обычное вещество.
Однако большинство специалистов склоняются к мысли, что львиная доля темной материи не может состоять из атомных ядер. После Большого взрыва просто не могло образоваться столько барионов, говорят они и приводят весьма убедительные расчеты. Так что предполагается, что большая часть темной материи состоит из неизвестных частиц, еще не открытых физиками-экспериментаторами. Эта загадочная субстанция вполне логично называется небарионной темной материей. Подчеркнем, что небарионная природа подавляющей части темной материи еще не доказана. Но эта гипотеза настолько авторитетна, что включена в господствующую модель Вселенной (ΛCDM-модель).
Однако и это еще не все. Главный ингредиент «космического винегрета» — темная энергия, ускоряющая расширение Вселенной. Существование этого дополнительного ускорения — хорошо проверенный факт, за открытие которого Брайан Шмидт и Адам Рисс в 2011 году удостоились Нобелевской премии по физике. А вот о природе вызывающей его темной энергии ученые продолжают спорить. Большинство экспертов считают, что это некое свойство вакуума или же пронизывающее пространство поле. Встречаются, однако, и более экзотичные версии.
Божественные пропорции
Сколько в мире барионной материи (то есть видимой и некоторой части темной), небарионной темной материи и темной энергии? В каких пропорциях смешан этот салат? Это важный вопрос, от которого зависит, например, как расширяется Вселенная и как образовались галактики и их скопления.
Для начала поясним, как сравнивают материю с энергией. Дело в том, что в любой массе заключена энергия, количество которой можно вычислить по знаменитой формуле Е = mc 2 . И, между прочим, это количество впечатляет: в одном грамме вещества заперто около двадцати килотонн в тротиловом эквиваленте. Пересчитав массу в энергию, космологи выясняют вклад барионного вещества, небарионной материи и темной энергии в полную энергию Вселенной. Такие расчеты проводились неоднократно и разными способами. Но авторы новой статьи использовали собственный путь.
Как взвесить Вселенную
Когда мир был юным, вещество было рассеяно по пространству гораздо более равномерно, чем сейчас. Под действием собственной гравитации оно стянулось в галактики и их скопления. Этот процесс очень сильно зависел от количества материи во Вселенной. Чем больше вещества (барионного и небарионного вместе взятого), тем чаще должны встречаться скопления галактик и тем более высокую массу они должны иметь. Исследователи смоделировали на компьютере образование скоплений галактик при разном количестве материи во Вселенной и сравнили результаты с данными наблюдений.
Это не новый метод, и он успел хорошо зарекомендовать себя. Но авторы внесли в него важное изменение. Они разработали и применили процедуру, которая помогает понять, принадлежит ли та или иная галактика к скоплению. Это непростой вопрос, поскольку при взгляде с Земли мы видим не трехмерную картину, а плоскую. Звездная система, которая кажется нам принадлежащей к кластеру, может на самом деле находиться перед ним или за ним.
Используя свой алгоритм, ученые индивидуально вычисляли массу каждого скопления. Этим их исследование отличается от работ предшественников, в которых использовалась средняя масса многих скоплений. Кроме того, астрономы опирались на собственный каталог скоплений галактик GalWCat19. В нем перечислены более 1800 кластеров, в которые входит в общей сложности более 38500 галактик. Свой каталог авторы сформировали по данным крупнейшего обзора SDSS, выбирая самые яркие и близкие скопления. Особенно важно, что они близкие. Их свет путешествовал до Земли не более 2,5 млрд лет. Это позволяет не делать поправку на расширение Вселенной и те перемены, которые могли произойти в этих кластерах со временем.
Наш мир пуст
Завершив расчеты, исследователи получили, что вся материя в целом (видимое вещество, барионная часть темной материи и ее небарионная часть вместе взятые) обеспечивают только 31% всей энергии во Вселенной. Остальные 69% приходятся на таинственную темную энергию. Отметим также, что, хотя из расчета авторов это и не следует, ранее было установлена доля привычной нам барионной материи среди всей материи Вселенной — она составляет всего 20%.
Результаты авторов не очень отличаются от данных, полученных другими методами. Некоторые измерения отводят темной энергии чуть большую долю космического пирога — более 70%. Другие останавливаются на 68%. Но так или иначе именно это загадочное нечто — по-прежнему самый большой резервуар энергии в космосе.
Совпадение результатов, полученных разными способами, — хорошее свидетельство их надежности. Другими словами, похоже, что Вселенная действительно устроена именно так.
Авторы приводят выразительный пример. Представим, что вся материя, в том числе и та, которая обычно считается небарионной, состоит из водорода. Сколько понадобилось бы атомов, чтобы обеспечить ее наблюдаемое количество? В среднем всего шесть атомов на кубический метр пространства. Для сравнения: в стакане воды больше атомов, чем стаканов воды в Мировом океане.
Считанные атомы на кубический метр — это не просто вакуум. Это настолько глубокий вакуум, что его создание лежит далеко за границами технических возможностей человечества. Если усреднить космос, получится пустота. Звезды, планеты и мы сами существуем только потому, что материя не рассеяна по пространству равномерно, а собрана в плотные комки, разделенные пустынными безднами. Возможно, понимание этого факта поможет человечеству осознать свою уникальность в космосе и еще раз удивиться чуду научного познания, позволяющего на основе наблюдений и компьютерных моделей постигать устройство мироздания.
Космические деньги: почему бизнесмены инвестируют в безвоздушное пространство
Источник