каких элементов на земле меньше чем в космосе природе
Каких элементов на земле меньше чем в космосе природе
Эти элементы вместе с Алюминием, Железом, Кальцием, Натрием, Калием, Магнием, Водородом и Титаном составляют более 99% массы всей земной оболочки.
Так что на остальные элементы приходится чуть менее 1%.
В морской воде которая занимает более 2/3 суши, помимо Кислорода и Водорода — составных частей самой воды, высокое содержание имеют такие элементы, как Хлор, Натрий, Магний, Сера, Калий, Бром и Углерод.
Массовое содержание определённого элемента в земной коре называется кларковым числом или (Кларком Элемента).
Содержание элементов в коре Земли отличается от содержания элементов в Земле, взятой как целое, поскольку хим составы коры, мантии и ядра Земли различны. При этом залегание скоплений элементов преимущественно расположено слоями.
Так, ядро земли состоит в основном из железа и никеля, благодаря чему у нашей планеты есть магнитное поле без которого не возможно было бы зарождение жизни на планете.
В свою очередь, содержания элементов в нашей Солнечной системе и в целом во Вселенной также отличаются от земных.
Исследования распространённостей химических элементов и их изотопов в космосе является важным источником информации о процессах нуклеосинтеза и об эволюции Солнечной системы и небесных тел таких как звёзды и планеты.
Большинство химических элементов (94 из известных 118) были найдены в природе в земле, а точнее в земной коре, хотя некоторые из них были изначально получены искусственно например: технеций Tc (порядковый номер 43), прометий Pm (61), астат At (85), а также трансурановые нептуний Np (93) и плутоний Pu (94).
Эти пять элементов после их искусственного создания были в исчезающе малых количествах обнаружены и в земной коре.
Таким образом, в Земной коре наличествуют (в очень разных концентрациях) все первые 94 элемента таблицы Менделеева.
(Таблицу Менделеева в школе наверно все изучали?!)
Среди этих 94 химических элементов, обнаруженных в земной коре, большинство а точнее 83, является первичными, или примордиальными. Они возникли при нуклеосинтезе в Галактике до образования Солнечной системы, и у этих элементов есть изотопы, которые являются либо стабильными, либо достаточно долгоживущими, чтобы не распасться за прошедшие с этого момента 4,5 млрд лет.
Остальные 11 природных элементов ( Технеций, Прометий, Полоний, Астат, Радон, Франций, Радий, Актиний, Протактиний, Нептуний и Плутоний ) являются радиогенными — они не имеют настолько долгоживущих изотопов, поэтому все существующие в земной коре природные атомы этих элементов возникли при радиоактивном распаде других химических элементов.
Все химические элементы, следующие после Плутония Pu в периодической системе Дмитрия Ивановича Менделеева, в земной коре полностью отсутствуют, хотя некоторые из них могут образовываться в космосе во время взрывов сверхновых и в месте с метеоритами попадать на землю.
Периоды полураспада всех известных изотопов этих элементов малы по сравнению с временем существования Земли. Многолетние поиски гипотетических природных сверхтяжёлых элементов пока не дали никаких результатов.
Большинство химических элементов, кроме нескольких самых лёгких, возникли во Вселенной главным образом в ходе звёздного нуклеосинтеза (элементы до Железа — в результате термоядерного синтеза, более тяжёлые элементы — при последовательном захвате нейтронов ядрами атомов и последующем бета распаде, а также в ряде других ядерных реакций).
Легчайшие элементы Водород и Гелий — почти полностью, Литий, Бериллий и Бор — частично образовались в первые три минуты после Большого взрыва (первичный нуклеосинтез), когда всё только началось.
Одним из главных источников особо тяжёлых элементов во Вселенной должны быть, согласно расчётам учёных, слияния нейтронных звёзд, с выбросом значительных количеств этих элементов, которые впоследствии участвуют в образовании новых звёзд, галактик и их планет.
А в нашей повседневной жизни все эти элементы присутствуют постоянно и помогают нам комфортно жить, из них сделана наша одежда и обувь, наши машины и дома, наша пища и что уж говорить и Мы сами состоим полностью из химических элементов.
Химические элементы солнечной системы и их распространенность
Происхождение и развитие Земли есть часть космической истории атомов химических элементов, истории, начало которой еще не расшифровано с достаточной полнотой и представляет собой важнейшую проблему астрофизики и космохимии. Химический состав пашей планеты сформировался в результате космической эволюции вещества солнечной системы, в ходе которой возникли определённые пропорции количественных соотношений атомов.
В связи с этим нас в первую очередь должен интересовать вопрос о современных количественных соотношениях атомов химических элементов в пределах нашей солнечной системы, поскольку именно количественные соотношения являются одной из существенных причин, определивших природу данного конкретного тела солнечной системы, и фактором дальнейшего его развития. Между распространенностью элементов и формами нахождения их в природе существует глубокая и тесная связь. Космическое обилие водорода и кислорода конкретно выразилось в возникновении поды на нашей планете н многочисленных окислов. Относительно повышенная распространенность углерода была одной из причин, определивших большую вероятность возникновения жизни в прошлых природных системах. Обилие кремния, магния и железа способствовало образованию в земной коре и в метеоритах необычайно распространенных силикатов. Наконец, обилие железа как ведущего металла солнечной системы наложило глубокий отпечаток па свойства, среднюю плотность и химический состав в целом планет земного типа, железных и железокаменных метеоритов.
Основными источниками сведений о распространении химических элементов в солнечной системе служат данные о составе Солнца, полученные с помощью спектрального анализа, данные химических анализов, проведенных в лабораториях по материалу земной коры, метеоритов и пород поверхности Лупы.
Распространенность элементов может быть представлена в виде таблицы или графика. В настоящее время космическую распространенность элементов в природной системе принято выражать в атомных соотношениях. Так, количество атомов данного химического элемента в определенной природной системе выражается по отношению к кремнию. Кремний выбран потому, что он принадлежит к труднолетучим и в то же время распространенным элементам.
Так, совершенно очевидно, что распространенность элементов характеризуется резкими контрастами. Например, атомов бериллия в миллион раз меньше, чем атомов кислорода. В то же время общий характер распространенности имеет глубокую связь с ведущим атомным параметром — порядковым номером или зарядом. В данном случае совершенно очевидно выступают следующие закономерности.
Другая часть максимумов па кривой распространения связана с ядрами, у которых число нейтронов или протонов равно 2, 8, 20, 50, 82 и 126
Эти числа, получившие у физиков название «магических», характеризуют заполненные ядерные оболочки, которые типичны для наиболее устойчивых атомных ядер.
Изложенные выше факты определенно свидетельствуют о зависимости распространения атомов в солнечной системе от состава и свойств их ядер. Это положение весьма ярко выражено видными американскими космохимиками Г. Юри и Г. Зюссом: «Представляется, что распространенность элементов и их изотопов определяется ядерными свойствами и что окружающее нас вещество похоже па золу космического ядерного пожара, в котором оно было создано».
Водород и гелий представляют собой наиболее распространенные и наиболее легкие элементы солнечной системы. Они легко теряются планетами малой массы при любом способе их образования.
Если мы подойдем к оценке состава вещества солнечной системы с точки зрения самых общих свойств элементов, то его можно разделить на две часты: летучую (включающую газы при нормальных условиях) и нелетучую. К летучей относятся H, Не, СО, СО2, О, N и все инертные тазы, к нелетучей — большая часть химических элементов и среди них главные породообразующие и образующие метеориты: Si, Pc, Mg, Са, Al, Ма, Ni.
Метеориты и внутренние планеты нашей системы образуют нелетучую часть солнечного вещества в отношении атомного состава. Такое заключение базируется на всем известном аналитическом материале. А. П. Виноградов, критически обобщивший данные, по распространению атомов Солнца и каменных метеоритов на 1962 г., показал, что материал планет нашей солнечной системы есть часть, непосредственно выброшенная самим Солнцем, и что он не был захвачен из других областей галактики. Наблюдаемые реальные различия в составе планет и метеоритов — результат вторичных процессов, связанных с дифференциацией и фракционированием первичного однородного солнечного вещества.
Нелетучую часть солнечного вещества лучше всего отражают наиболее распространенные каменные метеориты — хондриты.
Сопоставление на основании современных данных распространения нелетучих элементов в веществе Солнца и в обыкновенных хондритах хорошо изучено. Очевидно, что согласие между хондритами и Солнцем, за немногим исключением, является полным. Эти данные свидетельствуют о глубоком единстве вещества Солнца и метеоритов, что связано с историей возникновения солнечной Системы.
Однако наиболее убедительные доводы в пользу генетического единства всего вещества солнечной системы мы находим в изотопном составе химических элементов. Большинство устойчивых элементов представлено более чем одним изотопом, и число их зависит от четного или нечетного значения Z. Наличие изотопов связано с тем, что в атомном ядре при одинаковом количестве протонов может быть разное число нейтронов. Наибольшее число изотопов характерно для химических элементов середины периодической системы (так, олово состоит на 10 изотопов, ксенон — из 9). Элементы с четными порядковыми номерами содержат больше изотопов, чем элементы с нечетными. Стабильные элементы с нечетным Z имеют только один или два стабильных изотопа. Легкие элементы Z 81 имеют меньше изотопов, чем элементы середины периодической системы в области значений Z от 28 до 81.
Изотопный состав целого ряда элементов, изученный материале метеоритов. Луны и Земли, оказался одинаковым. Например, изотопный состав С, О, Si, Cl, Fe, Ni, Со, К, Си, Ga, Ва оказался практически одинаковым для вещества Земли и метеоритов. Что касается самого Солнца, то для него с небольшой точностью по некоторым молекулярным спектрам удалось определить изотопный состав углерода как отношение С12 — С13. Результаты этих исследований показали, что изотопный состав солнечного углерода практически такой же, как и па Земле. В то же время изотопный состав углерода других звездных миров отличается от углерода нашей солнечной системы. Особый интерес представляет изучение изотопных соотношений в материале солнечного ветра, который представляет собой ноток атомов и конов, выбрасываемых непосредственно Солнцем в мировое пространство. В течение веков материал солнечного ветра накапливался в веществе лунного грунта, обогатившегося инертными газами у самой поверхности. Эти газы можно рассматривать непосредственно как часть солнечного вещества, ибо более глубокие горизонты лунного грунта резко обеднены инертными газами. Измерения показали, что изотопный состав инертных газов вещества Солнца, метеоритов и Земли по существу одинаков в пределах ошибок эксперимента.
Таким образом, современные данные о распространении элементов и их изотопов в изученных космических объектах и материале Земли говорят о генетическом единстве — кровном родстве всего вещества солнечной системы.
В настоящее время химические элементы в солнечной системе и различных ее телах образуют определенные соединения, которые находятся в разных агрегатных состояниях, формируя газовые, жидкие и твердые тела планет в зависимости от физических условий бытия самих планет и их состава. Пропорция твердых, жидких и газовых состоянии в разных телах солнечной системы определяется также свойствами элементов, находящихся в свободном пли в химически связанном состоянии в той пли другой фазе.
Так, Солнце представляет собой газовый шар с температурой поверхности 3000° К, которая повышается к центру. Эта температура превышает температуру кипения любого материала. Поэтому вещество Солнца представляет собой ионизированный горячий газ. Большая часть массы Солнца состоит из водорода и гелия. Поэтому само Солнце мы вправе рассматривать как раскаленную водородно-гелиевую газовую сферу, слегка разбавленную примесью остальных химических элементов.
Непосредственно в планетах солнечной системы мы наблюдаем либо холодные газы, либо твердые тела. Из всех планет па Венере обнаружена самая теплая атмосфера. Газы составляют атмосферы разных планет. Менее распространенными являются жидкости. Это вода па нашей планете и, возможно, па других планетах в ограниченном количестве, а также, вероятно, жидкий металлический расплав в некоторых внутренних планетах земного типа.
Учитывая распространенность элементов и основные формы нахождения их в солнечной системе в широком диапазоне температур, можно наиболее распространенные в системе элементы подразделить на породообразующие — образующие твердые тела, летучие элементы и инертные газы. В табл. 1 приводятся данные по распространению химических элементов в солнечной системе в порядке их классификации на породообразующие, летучие и инертные газы. Породообразующие элементы слагают основную массу каменных тел солнечной системы: метеориты, земную кору, лунные породы и главную массу планет земного типа. Летучие элементы являются характерными элементами солнечного вещества. При низких температурах атомы их образуют молекулярные соединения, которые также являются в основном летучими и находятся в виде газов при температурах свыше 0° С. Однако в интервале температур от —10° до —200° С многие из них замерзают, переходя в твердое состояние. Инертные газы ко вступают в химические соединения с другими элементами и остаются в газовом состоянии даже при самых низких космических температурах в пределах нашей солнечной системы.
Таким образом, можно видеть контрасты в составе земной коры, Земли, Солнца и метеоритов, что отражает историю их формирования, включавшую фракционирование и дифференциацию химических элементов. Наша Земля и метеориты сохранили летучие элементы в той стапеля, в какой они проявили свою химическую активность (например, Н, О, С). Инертные газы по существу чужды нашей планете. В метеоритах они также распространены мало.
Подводя итог сказанному о распространении и распределении химических элементов в солнечной системе, можно считать, что все ее тела построены в основном из немногих элементов. Наиболее распространенные ограничиваются номером 28 периодической системы.
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:
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:
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:
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:
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:
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
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)
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.