Znanstvenici objašnjavaju pojavu kemijski elementi teorija velikog praska. Prema njoj, Svemir je nastao nakon Velikog praska goleme vatrene kugle, koja je raspršila čestice materije i energija je potekla na sve strane. Iako, ako su u Svemiru najčešći kemijski elementi vodik i helij, onda su to na planetu Zemlji kisik i silicij.

Od ukupnog broja poznatih kemijskih elemenata, na Zemlji je pronađeno 88 takvih elemenata, među kojima su u zemljinoj kori najzastupljeniji kisik (49,4%), silicij (25,8%), također aluminij (7,5%), željezo, kalij i drugi kemijski elementi koji se nalaze u prirodi. Ovi elementi čine 99% mase cjelokupne Zemljine ljuske.

Sastav elemenata u Zemljina kora razlikuje se od elemenata koji se nalaze u plaštu i jezgri. Dakle, Zemljina jezgra sastoji se uglavnom od željeza i nikla, a Zemljina je površina zasićena kisikom.

Najčešći kemijski elementi na Zemlji

(49,4% u Zemljinoj kori)

Gotovo svi živi organizmi na Zemlji koriste kisik za disanje. Godišnje se potroše deseci milijardi tona kisika, no u zraku ga i dalje nema manje. Znanstvenici vjeruju da zelene biljke na planeti ispuštaju kisika gotovo šest puta više nego što se troši...

(25,8% u Zemljinoj kori)

Uloga silicija u geokemiji Zemlje je ogromna, otprilike 12% litosfere čini silicij SiO2 (sve tvrde i izdržljive stijene sastoje se trećinom od silicija), a broj minerala koji sadrže silicij je više od 400. Na Zemlja, Silicij se ne nalazi u slobodnom obliku, samo u spojevima ...

(7,5% u Zemljinoj kori)

Aluminij se u prirodi ne pojavljuje u čistom obliku. Aluminij ulazi u sastav granita, gline, bazalta, glinenca itd., a nalazi se u mnogim mineralima...

(4,7% u Zemljinoj kori)

Ovaj kemijski element vrlo je važan za žive organizme, jer je katalizator respiratornog procesa, uključen je u isporuku kisika u tkiva i prisutan je u hemoglobinu krvi. U prirodi se željezo nalazi u rudama (magnetit, hematit, limonit i pirit) te u više od 300 minerala (sulfidi, silikati, karbonati itd.)...

(3,4% u Zemljinoj kori)

U prirodi se ne nalazi u čistom obliku, nalazi se u spojevima u tlu, svim anorganskim vezivima, životinjama, biljkama i prirodna voda. Ioni kalcija u krvi igraju važnu ulogu u regulaciji rada srca i omogućuju mu zgrušavanje u zraku. Kada biljkama nedostaje kalcija, strada korijenski sustav...

(2,6% u Zemljinoj kori)

Natrij je rasprostranjen u gornjem dijelu zemljine kore i prirodno se javlja u obliku minerala: halita, mirabilita, kriolita i boraksa. Dio je ljudskog tijela, ljudska krv sadrži oko 0,6% NaCl, zahvaljujući čemu se održava normalan osmotski tlak krvi. Životinje sadrže više natrija nego biljke...

(2,4% u Zemljinoj kori)

U prirodi se ne nalazi u čistom obliku, već samo u spojevima, ima ga u mnogim mineralima: silvitu, silvinitu, karnalitu, aluminosilikatima itd. morska voda sadrži približno 0,04% kalija. Kalij brzo oksidira na zraku i lako ulazi kemijske reakcije. Važan je element u razvoju biljaka, u nedostatku one žute i sjemenke gube vitalnost...

(1,9% u Zemljinoj kori)

Magnezij se u prirodi ne nalazi u čistom obliku, već ulazi u sastav mnogih minerala: silikata, karbonata, sulfata, alumosilikata itd. Osim toga, magnezija ima dosta u morskoj vodi, podzemnim vodama, biljkama i prirodnim slanicama. .

(0,9% u Zemljinoj kori)

Vodik je dio atmosfere, sve organska tvar i žive stanice. Njegov udio u živim stanicama po broju atoma je 63%. Vodik se nalazi u nafti, vulkanskim i prirodnim zapaljivim plinovima; nešto vodika oslobađaju zelene biljke. Nastaje razgradnjom organskih tvari i koksiranjem ugljena...

(0,6% u Zemljinoj kori)

U prirodi ga nema u slobodnom obliku, često u obliku TiO2 dioksida ili njegovih spojeva (titanata). Sadrži ga u tlu, u životinjskim i biljnim organizmima i dio je više od 60 minerala. U biosferi Titan blista, u morskoj vodi ga ima 10-7%.Titanija ima iu žitaricama, voću, stabljikama biljaka, životinjskim tkivima, mlijeku, kokošjim jajima te u ljudskom tijelu...

Najrjeđi kemijski elementi na Zemlji

• Lutecij(0,00008% u Zemljinoj kori po masi). Da bi se dobio, izolira se iz minerala zajedno s drugim teškim rijetkim elementima.
• Iterbij(3,310-5% u Zemljinoj kori po masi). Sadržan u bastenzitu, monazitu, gadolinitu, talenitu i drugim mineralima.
• Tulij(2,7 .10−5 wt.% u Zemljinoj kori po masi). Kao i drugi elementi rijetke zemlje, nalaze se u mineralima: ksenotim, monacit, euksenit, loparit itd.
• Erbij(3,3 g/t u Zemljinoj kori po masi). Vadi se iz monacita i bastenizita, kao i nekih rijetkih kemijskih elemenata.
• Holmij(1.3.10−4% u Zemljinoj kori po masi). Uz ostale elemente rijetke zemlje nalazi se u mineralima monazitu, euksenitu, bastenizitu, apatitu i gadolinitu.

Vrlo rijetki kemijski elementi koriste se u radioelektronici, nuklearnoj tehnici, strojogradnji, metalurgiji i kemijskoj industriji itd.

Koja je najzastupljenija tvar u svemiru? Pristupimo ovom pitanju logično. Čini se da je poznato da je to vodik. Vodik Hčini 74% mase materije u Svemiru.

Da ne idemo ovdje u divljinu nepoznatog, nećemo računati tamnu materiju i tamnu energiju, govorit ćemo samo o običnoj materiji, o uobičajenim kemijskim elementima koji se nalaze u (trenutačno) 118 ćelija periodnog sustava elemenata.

Vodik kakav jest

Atomski vodik H 1 ono je od čega se sastoje sve zvijezde u galaksijama, to je glavnina naše poznate materije koju znanstvenici nazivaju barionski. Barionska materija sastoji se od običnih protona, neutrona i elektrona i sinonim je za riječ tvar.

Ali monoatomski vodik nije baš kemijska tvar u našem izvornom, zemaljskom razumijevanju. Ovo je kemijski element. A pod sadržajem obično mislimo na neku vrstu kemijski spoj, tj. kombinacija kemijskih elemenata. Jasno je da je najjednostavnija kemijska tvar spoj vodika s vodikom, t.j. obični plin vodik H 2, koji mi poznajemo i volimo i kojim punimo cepelin zračne brodove, iz kojih oni onda lijepo eksplodiraju.

Dihidrogen H2 ispunjava većinu oblaka plina i maglica u svemiru. Kada se pod utjecajem vlastite gravitacije okupe u zvijezde, rastuća temperatura ih razdire kemijska veza, pretvarajući ga u atomski vodik H 1, a stalno rastuća temperatura uklanja elektron e- iz atoma vodika, pretvarajući se u vodikov ion ili samo proton str+ . U zvijezdama je sva tvar u obliku takvih iona, koji tvore četvrto agregatno stanje – plazmu.

Opet, kemijski vodik nije baš zanimljiva stvar, previše je jednostavan, potražimo nešto složenije. Spojevi koji se sastoje od različitih kemijskih elemenata.

Sljedeći najzastupljeniji kemijski element u svemiru je helij. On, to je 24% ukupne mase u Svemiru. U teoriji, najčešći kompleks kemijski trebao bi postojati spoj vodika i helija, ali problem je u tome što je helij - inertni plin. U običnim, pa čak i ne baš uobičajenim uvjetima, helij se neće spajati s drugim tvarima ili sam sa sobom. Putem lukavih trikova može se natjerati da uđe u kemijske reakcije, ali takvi spojevi su rijetki i obično ne traju dugo.

To znači da trebamo tražiti vodikove spojeve sa sljedećim najčešćim kemijskim elementima.
Oni čine samo 2% mase Svemira, dok 98% čine gore spomenuti vodik i helij.

Treći najkorišteniji proizvod nije litij. Li, kao što bi se moglo činiti, gledajući periodni sustav. Sljedeći najzastupljeniji element u svemiru je kisik. O, kojeg svi poznajemo, volimo i udišemo u obliku dvoatomnog plina bez boje i mirisa, O 2. Količina kisika u svemiru daleko nadmašuje sve ostale elemente od 2% koliko je ostalo minus vodik i helij, zapravo polovica ostatka, tj. otprilike 1%.

To znači da je najčešća tvar u svemiru (ovaj postulat smo izveli logično, ali to potvrđuju i eksperimentalna opažanja) najobičnija voda H2O.

U Svemiru ima više vode (uglavnom smrznute u obliku leda) nego bilo čega drugog. Minus vodik i helij, naravno.

Sve je napravljeno od vode, doslovno sve. Naš Sunčev sustav također se sastoji od vode. Pa, u smislu da se Sunce, naravno, sastoji uglavnom od vodika i helija, a od njih su sastavljeni divovski plinoviti planeti poput Jupitera i Saturna. Ali ostatak materije u Sunčevom sustavu nije koncentriran u planetima poput stijena s metalnom jezgrom poput Zemlje ili Marsa, ili u stjenovitom asteroidnom pojasu. Glavnina Sunčevog sustava nalazi se u ledenim ostacima koji su zaostali od njegovog nastanka; kometi, većina asteroida drugog pojasa (Kuiperov pojas) i Oortov oblak, koji se nalazi još dalje, napravljeni su od leda.

Na primjer, slavni bivši planet Pluton (sada patuljasti planet Pluton) sastoji se od 4/5 dijelova leda.

Jasno je da ako je voda daleko od Sunca ili bilo koje zvijezde, ona se smrzava i pretvara u led. A ako je preblizu, isparava, postajući vodena para, koju solarni vjetar (struja nabijenih čestica koje emitira Sunce) odnosi u udaljena područja zvjezdanog sustava, gdje se smrzava i ponovno pretvara u led.

Ali oko svake zvijezde (ponavljam, oko svake zvijezde!) postoji zona u kojoj je ta voda (koja je, opet, najčešća tvar u Svemiru) u tekućoj fazi same vode.

Naseljiva zona oko zvijezde, okružena zonama koje su prevruće i prehladne.

U Svemiru ima vraški puno tekuće vode. Oko bilo koje od 100 milijardi zvijezda u našoj galaksiji Mliječni put postoje zone tzv Zona useljivosti, u kojem postoji tekuća voda, ako tamo ima planeta, a trebali bi biti, makar i ne na svakoj zvijezdi, onda na svakoj trećoj, pa čak i svakoj desetoj.

Reći ću više. Led se može otopiti ne samo od svjetlosti zvijezde. U našem Sunčevom sustavu postoji mnogo satelitskih mjeseca koji kruže oko plinovitih divova, gdje je prehladno zbog nedostatka sunčeve svjetlosti, ali na koje utječu snažne plimne sile odgovarajućih planeta. Dokazano je da tekuća voda postoji na Saturnovom mjesecu Enceladusu, pretpostavlja se da postoji na Jupiterovim mjesecima Europi i Ganimedu, a vjerojatno i na mnogim drugim mjestima.

Vodeni gejziri na Enceladusu snimljeni sondom Cassini

Čak i na Marsu, znanstvenici sugeriraju da tekuća voda može postojati u podzemnim jezerima i špiljama.

Mislite li da ću sada početi govoriti o činjenici da budući da je voda najčešća tvar u svemiru, to znači zdravo drugim oblicima života, zdravo vanzemaljcima? Ne, upravo suprotno. Smiješno mi je kada čujem izjave nekih pretjerano entuzijastičnih astrofizičara - "tražite vodu, naći ćete život". Ili - "na Enceladusu/Europi/Ganimedu ima vode, što znači da tamo vjerojatno mora biti života." Ili – otkriven je egzoplanet smješten u sustavu Gliese 581 naseljiva zona. Tamo ima vode, hitno opremamo ekspediciju u potrazi za životom!”

U Svemiru ima puno vode. Ali život, prema suvremenim znanstvenim podacima, ipak nekako nije baš dobar.

Svemir u svojim dubinama krije mnoge tajne. Dugo su vremena ljudi nastojali razotkriti što je više moguće od njih i, unatoč činjenici da to ne uspijeva uvijek, znanost napreduje velikim koracima, omogućujući nam da saznamo sve više i više o svom podrijetlu. Tako će, primjerice, mnoge zanimati koja je najčešća u Svemiru. Većina ljudi će odmah pomisliti na vodu i djelomično će biti u pravu jer je najčešći element vodik.

Najrasprostranjeniji element u svemiru

Vrlo je rijetko da se ljudi susreću s vodikom u njegovom čistom obliku. Međutim, u prirodi se vrlo često nalazi u kombinaciji s drugim elementima. Na primjer, kada reagira s kisikom, vodik se pretvara u vodu. I ovo je daleko od jedinog spoja koji uključuje ovaj element, nalazi se posvuda ne samo na našem planetu, već iu svemiru.

Kako se pojavila Zemlja?

Prije mnogo milijuna godina, vodik je, bez pretjerivanja, postao građevinski materijal za cijeli Svemir. Uostalom, nakon velikog praska, koji je postao prva faza stvaranja svijeta, ništa nije postojalo osim ovog elementa. elementarna jer se sastoji od samo jednog atoma. S vremenom je najobilniji element u svemiru počeo formirati oblake koji su kasnije postali zvijezde. I već unutar njih su se odvijale reakcije, kao rezultat kojih su se pojavili novi, složeniji elementi, dajući planete.

Vodik

Ovaj element čini oko 92% atoma u svemiru. Ali nalazi se ne samo u zvijezdama, međuzvjezdanom plinu, već iu uobičajenim elementima na našem planetu. Najčešće postoji u vezanom obliku, a najčešći spoj je, naravno, voda.

Osim toga, vodik je dio niza ugljikovih spojeva koji tvore naftu i prirodni plin.

Zaključak

Unatoč činjenici da je to najčešći element u cijelom svijetu, iznenađujuće, može biti opasan za ljude jer se ponekad zapali kada reagira sa zrakom. Da bismo shvatili koliku je važnu ulogu vodik odigrao u stvaranju Svemira, dovoljno je shvatiti da se bez njega ništa živo ne bi pojavilo na Zemlji.

50. Uočene činjenice koje potvrđuju teoriju o "vrućem" svemiru.

Fizička teorija evolucije svemira, koja se temelji na pretpostavci da je prije nego što su se zvijezde, galaksije i drugi astronomski objekti pojavili u prirodi, materija bila brzo šireći i u početku vrlo vrući medij. Pretpostavku da je širenje Svemira počelo iz "vrućeg" stanja, kada je materija bila mješavina različitih visokoenergetskih elementarnih čestica koje međusobno djeluju, prvi je iznio G.A. Gamov 1946. Trenutno, G.V.T. smatra se općeprihvaćenim.Dvije najvažnije opažajne potvrde ove teorije su detekcija kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja predviđenog teorijom i objašnjenje opaženog odnosa između relativne mase vodika i helija u prirodi.

51.Metode određivanja kemijskog sastava zvijezda i planeta. Najčešći kemijski elementi u svemiru.

Unatoč činjenici da je prošlo nekoliko desetljeća od lansiranja prve svemirske letjelice u svemir, većina nebeskih objekata koje proučavaju astronomi još uvijek je nedostupna. U međuvremenu, čak i o najudaljenijim planetima Sunčev sustav i njihovih pratitelja prikupljeno je dovoljno informacija.

Astronomi često moraju koristiti tehnike na daljinu za proučavanje nebeskih tijela. Jedna od najčešćih je spektralna analiza. Pomoću njega moguće je odrediti približan kemijski sastav atmosfere planeta, pa čak i njihove površine.

Stvar je u tome da atomi razne tvari emitiraju energiju u određenom rasponu valnih duljina. Mjerenjem energije koja se oslobađa u određenom spektru stručnjaci mogu odrediti njihovu ukupnu masu, a time i tvar koja stvara zračenje.

Međutim, češće nego ne, neke poteškoće nastaju prilikom određivanja točnog kemijskog sastava. Atomi tvari mogu biti u takvim uvjetima da je njihovo zračenje teško uočiti, pa je potrebno uzeti u obzir i neke sporedne čimbenike (primjerice, temperaturu objekta).

Spektralne linije pomažu, činjenica je da svaki element ima određenu boju spektra i kada promatramo neki planet (zvijezdu), pa, općenito, objekt, uz pomoć posebnih instrumenata - spektrografa, možemo vidjeti njihovu emitiranu boju ili serija boja! Zatim pomoću posebne ploče možete vidjeti kojoj tvari pripadaju te linije! ! Znanost koja se time bavi je spektroskopija

Spektroskopija je grana fizike posvećena proučavanju spektra elektromagnetskog zračenja.

Spektralna analiza je skup metoda za određivanje sastava (na primjer, kemijskog) objekta, na temelju proučavanja svojstava zračenja koje dolazi iz njega (osobito svjetlosti). Pokazalo se da atomi svakog kemijskog elementa imaju strogo određene rezonantne frekvencije, zbog čega upravo na tim frekvencijama emitiraju ili apsorbiraju svjetlost. To dovodi do toga da su u spektroskopu linije (tamne ili svijetle) vidljive na spektru na određenim mjestima karakterističnim za svaku tvar. Intenzitet linija ovisi o količini tvari, pa čak i o njezinom stanju. U kvantitativnoj spektralnoj analizi sadržaj ispitivane tvari određen je relativnim ili apsolutnim intenzitetom linija ili vrpci u spektru. Postoje atomska i molekularna spektralna analiza, emisija "prema emisijskim spektrima" i apsorpcija "prema apsorpcijskim spektrima".

Optičku spektralnu analizu karakterizira relativna jednostavnost provedbe, brzina, nedostatak složene pripreme uzorka za analizu i mala količina tvari (10-30 mg) potrebna za analizu veliki broj elementi. Emisijski spektri se dobivaju prevođenjem tvari u stanje pare i pobuđivanjem elementarnih atoma zagrijavanjem tvari na 1000-10000°C. Iskra ili izmjenični luk koriste se kao izvori pobude spektra pri analizi materijala koji provode struju. Uzorak se stavlja u krater jedne od karbonskih elektroda. Plamenovi raznih plinova naširoko se koriste za analizu otopina. Spektralna analiza je osjetljiva metoda i naširoko se koristi u kemiji, astrofizici, metalurgiji, strojarstvu, geološkim istraživanjima itd. Metodu su 1859. godine predložili G. Kirchhoff i R. Bunsen. Uz njegovu pomoć, helij je otkriven na Suncu ranije nego na Zemlji.

Obilje elemenata, mjera koliko je neki element čest ili rijedak u odnosu na druge elemente u određenom okruženju. Brojnost se u različitim slučajevima može mjeriti masenim udjelom, molnim udjelom ili volumnim udjelom. Obilje kemijskih elemenata često je predstavljeno klarkovima.

Na primjer, maseni udio kisika u vodi je oko 89% jer je to udio mase vode koji je kisik. Međutim, molarna zastupljenost kisika u vodi je samo 33% jer je samo 1 od 3 atoma u molekuli vode atom kisika. U Svemiru kao cjelini iu atmosferama plinovitih divovskih planeta kao što je Jupiter, maseni udio vodika i helija je oko 74%, odnosno 23-25%, dok je atomski molski udio elemenata bliži 92 % i 8 %.

Međutim, budući da je vodik dvoatomski, a helij nije, u Jupiterovoj vanjskoj atmosferi molekulski molski udio vodika je oko 86%, a helija 13%.

Na Zemlji - kisik, u svemiru - vodik

Svemir sadrži najviše vodika (74% mase). Sačuvan je od Velikog praska. Samo mali dio vodika uspio se pretvoriti u teže elemente u zvijezdama. Na Zemlji je najzastupljeniji element kisik (46–47%). Najveći dio je vezan u obliku oksida, prvenstveno silicijevog oksida (SiO 2). Zemljin kisik i silicij potječu iz masivnih zvijezda koje su postojale prije rođenja Sunca. Na kraju svog života te su zvijezde eksplodirale u supernovama i izbacile elemente koje su formirale u svemir. Naravno, produkti eksplozije sadržavali su puno vodika i helija, kao i ugljika. Međutim, ti su elementi i njihovi spojevi vrlo hlapljivi. U blizini mladog Sunca isparili su i odneseni radijacijskim pritiskom do rubova Sunčevog sustava.

Deset najčešćih elemenata u galaksiji Mliječni put*

* Maseni udio na milijun.