Учените обясняват произхода химически елементитеория за Големия взрив. Според нея Вселената се е образувала след Големия взрив на огромна огнена топка, която е разпръснала частици материя и енергийни потоци във всички посоки. Въпреки че, ако във Вселената най-често срещаните химични елементи са водород и хелий, то на планетата Земя това са кислород и силиций.

От общия брой известни химични елементи 88 такива елемента са открити на Земята, сред които най-често срещаните в земната кора са кислород (49,4%), силиций (25,8%), също алуминий (7,5%), желязо, калий и други химични елементи, открити в природата. Тези елементи представляват 99% от масата на цялата обвивка на Земята.

Композиция от елементи в земната кораразлични от елементите в мантията и ядрото. Така че ядрото на Земята се състои главно от желязо и никел, а повърхността на Земята е наситена с кислород.

Най-разпространените химични елементи на земята

(49,4% в земната кора)

Кислородът се използва за дишане от почти всички живи организми на Земята. Всяка година се консумират десетки милиарди тонове кислород, но той все още не намалява във въздуха. Учените смятат, че зелените растения на планетата отделят почти шест пъти повече кислород, отколкото се изразходва...

(25,8% в земната кора)

Ролята на силиция в геохимията на Земята е огромна, приблизително 12% от литосферата е силициев диоксид SiO2 (всички твърди и здрави скали са една трета от силиций), а броят на минералите, които съдържат силиций, е повече от 400. Силицият е не се среща на Земята в свободна форма, а само в съединения ...

(7,5% в земната кора)

Алуминият не се среща в природата в чист вид. Алуминият е съставна част на гранити, глини, базалти, фелдшпат и др. и се съдържа в много минерали...

(4,7% в земната кора)

Този химичен елемент е много важен за живите организми, тъй като е катализатор на дихателния процес, участва в доставянето на кислород до тъканите и присъства в хемоглобина на кръвта. В природата желязото се среща в руда (магнетит, хематит, лимонит и пирит) и в повече от 300 минерала (сулфиди, силикати, карбонати и др.)...

(3,4% в земната кора)

В природата не се среща в чиста форма, намира се в съединения в почвата, във всички неорганични свързващи вещества, животни, растения и естествена вода. Калциевите йони в кръвта играят важна роля в регулирането на работата на сърцето и му позволяват да се съсирва във въздуха. При липса на калций в растенията кореновата система страда ...

(2,6% в земната кора)

Натрият е разпространен в горната част на земната кора, в природата се среща под формата на минерали: халит, мирабилит, криолит и боракс. Той е част от човешкото тяло, човешката кръв съдържа около 0,6% NaCl, поради което се поддържа нормално осмотично кръвно налягане. Животните съдържат повече натрий от растенията.

(2,4% в земната кора)

В природата не се среща в чиста форма, а само в съединения, намира се в много минерали: силвин, силвинит, карналит, алумосиликати и др. морска водасъдържа приблизително 0,04% калий. Калият бързо се окислява във въздуха и лесно навлиза в химична реакция. Той е важен елемент в развитието на растенията, с неговия дефицит те пожълтяват и семената губят кълняемостта си ...

(1,9% в земната кора)

В природата магнезият не се среща в чиста форма, но е част от много минерали: силикати, карбонати, сулфати, алумосиликати и др. Освен това има много магнезий в морската вода, подпочвените води, растенията и естествените саламура. ..

(0,9% в земната кора)

Водородът е част от атмосферата органична материяи живи клетки. Делът му в живите клетки по отношение на броя на атомите е 63%. Водородът е част от петрола, вулканичните и природните горими газове, известно количество водород се отделя от зелени растения. Образува се при разлагането на органични вещества и при коксуването на въглища ...

(0,6% в земната кора)

В природата не се среща в свободна форма, често под формата на TiO2 диоксид или неговите съединения (титанати). Намира се в почвата, в животинските и растителни организми и е част от повече от 60 минерала. В биосферата титанът е ресеян, в морската вода е 10-7%.Титанът се намира и в зърнени храни, плодове, растителни стъбла, животински тъкани, мляко, кокоши яйца и в човешкото тяло ...

Най-редките химически елементи на Земята

• Лутеций(0,00008% в земната кора по маса). За да се получи, той се изолира от минерали заедно с други тежки редки елементи.
• Итербий(3,310-5% в земната кора по маса). Съдържа се в бастензит, монацит, гадолинит, таленит и други минерали.
• Тулий(2,7 .10−5 тегл.% в земната кора по маса). Подобно на други редкоземни елементи, той се среща в минерали: ксенотим, монацит, евксенит, лопарит и др.
• Ербий(3,3 g/t в земната кора по маса). Извлича се от монацит и бастенит, както и някои редки химически елементи.
• Холмий(1.3.10−4% в земната кора по маса). Заедно с други редкоземни елементи се среща в минералите монацит, евксенит, бастенит, апатит и гадолинит.

Много редки химични елементи се използват в радиоелектрониката, ядрената техника, машиностроенето, металургията и химическата промишленост и др.

Кое е най-разпространеното вещество във Вселената? Нека подходим логично към този въпрос. Изглежда, че е известно, това е водород. Водород зсъставлява 74% от масата на материята във Вселената.

Нека да не се изкачваме в дивата природа на неизвестното тук, да не броим тъмната материя и тъмната енергия, нека говорим само за обикновената материя, за обичайните химични елементи, разположени в (в момента) 118 клетки на периодичната таблица.

Водород, какъвто е

Атомният водород H 1 е това, от което се състоят всички звезди в галактиките, това е по-голямата част от познатата ни материя, която учените наричат барионен. барионна материясе състои от обикновени протони, неутрони и електрони и е синоним на думата вещество.

Но моноатомният водород не е точно химическо вещество в нашето родно, земно разбиране. Това е химичен елемент. И под същност обикновено имаме предвид нещо химическо съединение, т.е. комбинация от химични елементи. Ясно е, че най-простото химично вещество е комбинацията от водород с водород, т.е. обикновен газообразен водород H 2 , който познаваме, обичаме и с който пълним дирижаблите цепелин, от които после те избухват красиво.

Двуобемен водород H 2 изпълва повечето газови облаци и мъглявини в космоса. Когато под въздействието на собствената си гравитация те се съберат в звезди, повишаващата се температура се прекъсва химическа връзка, превръщайки го в атомен водород H 1, а непрекъснато повишаващата се температура отделя електрон д- от водороден атом, превръщайки се във водороден йон или просто в протон стр+ . В звездите цялата материя е под формата на такива йони, които образуват четвъртото състояние на материята – плазмата.

Отново химичното вещество водород не е много интересно нещо, твърде просто е, нека потърсим нещо по-сложно. Съединения, съставени от различни химични елементи.

Следващият най-разпространен химичен елемент във Вселената е хелият. Той, той във Вселената представлява 24% от общата маса. На теория най-често срещаният комплекс химическитрябва да има комбинация от водород и хелий, само че проблемът е, че хелият - инертен газ. При обикновени и дори не много обикновени условия хелият няма да се комбинира с други вещества и със себе си. Чрез хитри трикове може да се накара да влезе в химични реакции, но такива съединения са рядкост и обикновено не издържат дълго.

Така че трябва да потърсите водородни съединения със следващите най-често срещани химични елементи.
Само 2% от масата на Вселената остават на техния дял, когато 98% са споменатите водород и хелий.

Третият най-разпространен не е литий Ли, както може да изглежда, гледайки периодичната таблица. Следващият най-разпространен елемент във Вселената е кислородът. О, който всички познаваме, обичаме и дишаме под формата на двуатомен газ O 2 без цвят и мирис. Количеството кислород в космоса далеч изпреварва всички останали елементи от онези 2%, останали след приспадането на водорода и хелия, всъщност половината от остатъка, т.е. приблизително 1%.

Това означава, че най-често срещаното вещество във Вселената се оказва (изведехме този постулат логично, но това се потвърждава и от експериментални наблюдения) най-обикновената вода H2O.

Във Вселената има повече вода (предимно замръзнала под формата на лед) от всичко друго. Минус водород и хелий, разбира се.

Всичко, буквално всичко е направено от вода. Нашата слънчева система също се състои от вода. Е, в смисъла на Слънцето, разбира се, то се състои главно от водород и хелий и газови гигантски планети като Юпитер и Сатурн също са сглобени от тях. Но останалата част от материята на Слънчевата система е концентрирана не в подобни на камък планети с метално ядро ​​като Земята или Марс, нито в каменния пояс на астероидите. Основната маса на Слънчевата система в ледените отломки, останали от нейното образуване, кометите, повечето астероиди от втория пояс (пояса на Кайпер) и облакът на Оорт, който е още по-далеч, са направени от лед.

Например известната бивша планета Плутон (сега планета джудже Плутон) е 4/5 части лед.

Ясно е, че ако водата е далеч от Слънцето или някоя звезда, тя замръзва и се превръща в лед. И ако е твърде близо, се изпарява, става водна пара, която се отнася от слънчевия вятър (поток от заредени частици, излъчвани от Слънцето) до отдалечени региони на звездната система, където замръзва и отново се превръща в лед.

Но около всяка звезда (повтарям, около всяка звезда!) има зона, където тази вода (която, отново, повтарям, е най-често срещаното вещество във Вселената) е в течна фаза на самата вода.

Обитаема зона около звезда, заобиколена от зони, където е твърде горещо и твърде студено

Течна вода във вселената до ада. Около всяка една от 100-те милиарда звезди в нашата галактика Млечен път има зони, наречени Обитаема зона, в който има течна водаако там има планети, и те трябва да са там, макар и не за всяка звезда, то за всяка трета или дори за всяка десета.

Ще кажа повече. Ледът може да се стопи не само от светлината на звезда. В нашата слънчева система има много сателитни луни, обикалящи около газови гиганти, където е твърде студено поради липса на слънчева светлина, но които са засегнати от мощните приливни сили на съответните им планети. Доказано е, че течна вода съществува на луната на Сатурн Енцелад, предполага се, че съществува на луните на Юпитер Европа и Ганимед и вероятно на много други места.

Водни гейзери на Енцелад, заснети от космическия кораб Касини

Дори на Марс учените предполагат, че може да има течна вода в подземни езера и пещери.

Мислите ли, че сега ще започна да говоря за факта, че тъй като водата е най-често срещаното вещество във Вселената, тогава здравейте други форми на живот, здравейте извънземни? Не, точно обратното. Става ми смешно, когато чувам твърденията на някои прекалено ревностни астрофизици - "търсете вода, ще намерите живот". Или – „на Енцелад / Европа / Ганимед има вода, което означава, че със сигурност трябва да има живот там“. Или - в системата Gliese 581 е открита екзопланета, разположена в обитаема зона. Там има вода, спешно екипираме експедиция в търсене на живот!"

Във Вселената има много вода. Но с живота, според съвременните научни данни, някак не е много добре.

Вселената крие много тайни в дълбините си. От древни времена хората се стремят да разгадаят колкото се може повече от тях и въпреки факта, че това не винаги се получава, науката напредва с големи скокове, което ни позволява да научаваме все повече и повече за нашия произход. Така например мнозина ще се интересуват от това, което е най-често срещаното във Вселената. Повечето хора веднага ще се сетят за вода и са отчасти прави, защото най-често срещаният елемент е водородът.

Най-често срещаният елемент във Вселената

Изключително рядко се случва хората да се сблъскват с водород в неговата чиста форма. В природата обаче много често се среща в комбинация с други елементи. Например, когато водородът реагира с кислорода, той се превръща във вода. И това далеч не е единственото съединение, което включва този елемент, той се намира навсякъде не само на нашата планета, но и в космоса.

Как е възникнала земята

Преди много милиони години водородът без преувеличение се превърна в строителен материал за цялата вселена. В крайна сметка след големия взрив, който стана първият етап от създаването на света, нямаше нищо друго освен този елемент. елементарен, защото се състои само от един атом. С течение на времето най-изобилният елемент във Вселената започна да образува облаци, които по-късно станаха звезди. И вече вътре в тях протичат реакции, в резултат на които се появяват нови, по-сложни елементи, които дават начало на планетите.

Водород

Този елемент представлява около 92% от атомите на Вселената. Но той се среща не само в състава на звездите, междузвездния газ, но и в общи елементи на нашата планета. Най-често съществува в свързана форма, като най-често срещаното съединение е, разбира се, водата.

В допълнение, водородът е част от редица въглеродни съединения, които образуват нефт и природен газ.

Заключение

Въпреки факта, че това е най-разпространеният елемент в света, изненадващо, той може да бъде опасен за хората, тъй като понякога се запалва, когато реагира с въздух. За да разберем колко важна роля е изиграл водородът в създаването на Вселената, е достатъчно да разберем, че без него не би имало нищо живо на Земята.

50. Наблюдаеми факти, потвърждаващи теорията за "горещата" Вселена.

Физическата теория за еволюцията на Вселената, която се основава на предположението, че преди в природата да се появят звезди, галактики и други астрономически обекти, материята е била бързо разширяваща се и първоначално много гореща среда. Предположението, че разширяването на Вселената е започнало от "горещо" състояние, когато веществото е смес от различни високоенергийни елементарни частици, взаимодействащи помежду си, е изложено за първи път от Г. А. Гъмов през 1946 г. Понастоящем Г. В. Т. Двете най-важни наблюдателни потвърждения на тази теория са откриването на CMB, предвиден от теорията, и обяснението на наблюдаваната връзка между относителните маси на водород и хелий в природата.

51. Методи за определяне на химичния състав на звезди и планети. Най-разпространените химични елементи във Вселената.

Въпреки факта, че са изминали няколко десетилетия от изстрелването на първия космически кораб в космоса, повечето от небесните обекти, изследвани от астрономите, все още са недостъпни. Междувременно дори и за най-отдалечените планети слънчева системаи техните спътници събраха достатъчно информация.

Астрономите често трябва да използват дистанционни методи за изследване на небесните тела. Един от най-разпространените е спектралният анализ. С негова помощ е възможно да се определи приблизителният химически състав на атмосферата на планетите и дори на техните повърхности.

Въпросът е, че атомите различни веществаизлъчват енергия в определен диапазон на дължина на вълната. Чрез измерване на енергията, която се отделя в определен спектър, експертите могат да определят общата им маса и съответно веществото, което създава радиация.

Въпреки това, по-често възникват някои трудности при определянето на точния химичен състав. Атомите на дадено вещество могат да бъдат в такива условия, че тяхното излъчване е трудно да се наблюдава, така че трябва да се вземат предвид някои странични фактори (например температурата на обекта).

Спектралните линии помагат, факт е, че всеки елемент има определен цвят на спектъра и когато разглеждаме някаква планета (звезда), добре, като цяло, обект, с помощта на специални инструменти - спектрографи, можем да видим техните излъчен цвят или гама от цветове! След това върху специална табела се гледа на кое вещество принадлежат тези линии! ! Науката, занимаваща се с това, е спектроскопията

Спектроскопията е дял от физиката, посветен на изследването на спектрите на електромагнитното излъчване.

Спектрален анализ - набор от методи за определяне на състава (например химичен) на обект, основан на изследване на свойствата на излъчването от него (по-специално светлината). Оказа се, че атомите на всеки химичен елемент имат строго определени резонансни честоти, в резултат на което именно на тези честоти те излъчват или поглъщат светлина. Това води до факта, че в спектроскопа се виждат линии (тъмни или светли) в спектъра на определени места, характерни за всяко вещество. Интензитетът на линиите зависи от количеството материя и дори от нейното състояние. При количествен спектрален анализ съдържанието на тестваното вещество се определя от относителните или абсолютните интензитети на линиите или лентите в спектрите. Прави се разлика между атомен и молекулярен спектрален анализ, емисия „чрез емисионни спектри“ и абсорбция „чрез абсорбционни спектри“.

Оптичният спектрален анализ се характеризира с относителна лекота на изпълнение, бързина, липса на сложна подготовка на проби за анализ и малко количество вещество (10-30 mg), необходимо за анализ на голямо числоелементи. Емисионните спектри се получават чрез превеждане на веществото в парообразно състояние и възбуждане на атомите на елементите чрез нагряване на веществото до 1000-10000°C. Като източници на възбуждане на спектрите при анализа на материали, които провеждат ток, се използват искра, дъга с променлив ток. Пробата се поставя в кратера на един от въглеродните електроди. Пламъци от различни газове се използват широко за анализ на разтвори. Спектралният анализ е чувствителен метод и се използва широко в химията, астрофизиката, металургията, машиностроенето, геоложките проучвания и др. Методът е предложен през 1859 г. от Г. Кирхоф и Р. Бунзен. С негова помощ хелият е открит на Слънцето по-рано, отколкото на Земята.

Изобилието от химични елементи, мярка за това колко често срещан или рядък е даден елемент в сравнение с други елементи в дадена среда. Разпространението в различни случаи може да бъде измерено чрез масова фракция, молна фракция или обемна фракция. Изобилието от химични елементи често се представя от кларк.

Например масовата част от изобилието на кислород във водата е около 89%, защото това е частта от масата на водата, която е кислород. Въпреки това, моларната част на изобилието на кислород във водата е само 33%, тъй като само 1 от 3 атома във водната молекула е кислороден атом. Във Вселената като цяло и в атмосферите на газови гигантски планети като Юпитер, масовата част от изобилието на водород и хелий е съответно около 74% и 23-25%, докато атомната молна част на елементите е по-близка до 92% и 8%.

Въпреки това, тъй като водородът е двуатомен, а хелият не е, при условията на външната атмосфера на Юпитер, молекулярната молна фракция на водорода е около 86%, а на хелия е 13%.

На Земята - кислород, в космоса - водород

Вселената има най-много водород (74% от масата). Запазен е от Големия взрив. Само незначителна част от водорода е успяла да се превърне в по-тежки елементи в звездите. На Земята най-често срещаният елемент е кислородът (46-47%). По-голямата част от него е свързана под формата на оксиди, предимно силициев оксид (SiO 2 ). Земният кислород и силиций произлизат от масивни звезди, които са съществували преди раждането на слънцето. В края на живота си тези звезди избухнаха в свръхнови и изхвърлиха формираните в тях елементи в космоса. Разбира се, продуктите от експлозията съдържат много водород и хелий, както и въглерод. Въпреки това, тези елементи и техните съединения са силно летливи. В близост до младото Слънце те се изпариха и бяха издухани от радиационното налягане до покрайнините на Слънчевата система.

Десетте най-често срещани елемента в галактиката Млечен път *

* Масова част на милион.