Количество химических элементов во вселенной

Достаточно надёжно описываемые формы материи, которые хорошо известны, составляют всего несколько процентов от общей плотности космологической материи. Изучение новых форм материи − темной материи и темной энергии − важнейшая проблема современной физики.

Академик А. М. Черепащук: «Начиная от первых наивных представлений об устройстве Вселенной (X в. до н.э.) человечество в стремлении понять природу окружающего нас мира прошло через две научные революции: коперниковскую (переход от геоцентризма к гелиоцентризму) и Эйнштейна — Фридмана — Хаббла (переход от модели статической Вселенной к модели расширяющейся, эволюционирующей, Вселенной). Сейчас мы стоим на пороге третьей революции в астрономии (открытие ускоренного расширения Вселенной и осознание того факта, что барионная материя − это лишь малая добавка к общей плотности всех видов материи во Вселенной).
Современная космология берёт своё начало с первых десятилетий XX в. За почти 100 лет своего существования, считая от первых наблюдений Слайфера и космологической работы Эйнштейна, космология превратилась из области абстрактных и иногда близких к фантастическим рассуждений в одно из центральных направлений естествознания XXI в. Сегодня космология обладает прочным наблюдательным фундаментом, на основе которого развивается теория, основанная на достижениях современной физики, включая общую теорию относительности, ядерную физику и физику элементарных частиц. Особо следует отметить недавнее открытие бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере, что может дать новый импульс развитию теоретических исследований в области космологии.
Космология ставит новые проблемы, выдвигает новые идеи и гипотезы, делает смелые предсказания, которые находятся на переднем крае науки, и даёт широкую и богатую картину окружающего нас мира, ставшую уже неотъемлемой частью общей культуры человечества».

Сегодняшнее описание окружающего нас мира схематически показано на диаграмме (рис. 60).

Природа темной материи
Природа темной энергии
Стабильность протона
Асимметрия вещество-антивещество
Почему существуют три поколения фундаментальных частиц
состоящих из пары кварков и лептонов?
Существуют ли четвертое, пятое. поколения фундаментальных частиц?
Почему существуют кварки и лептоны. и чем вызвано различие между ними?
Почему фундаментальными частицами вещества являются фермионы. в то время как фундаментальными переносчиками взаимодействия − бозоны?
Почему разные фундаментальные частицы имеют разные массы?
Почему различаются пространственная и временная степени свободы?
Живем ли мы в четырехмерном пространстве-времени, или оно имеет большее число измерений?
Существуют ли кванты пространства и времени?

Рис. 60. Проблемы современной модели Вселенной

Современное представление об эволюции Вселенной приведено в таблице 21. Стандартная модель хорошо описывает все известные частицы и взаимодействия между ними. Стандартная космологическая модель, базирующаяся на специальной и общей теории относительности, в целом правильно описывает динамику материи во Вселенной. Расширение Вселенной началось с инфляционной стадии Большого взрыва. Инфляционная стадия привела к образованию однородной и изотропной Вселенной. Вслед за стадией инфляции произошли рождение и аннигиляция частиц, образование протонов, нейтронов, гелия во время дозвездного нуклеосинтеза, образование реликтового излучения. Реликтовое излучение дает информацию о состоянии Вселенной в возрасте 300 тыс. лет.

Источник

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