Распространенность химических элементов в природе
Одни элементы встречаются в природе часто, другие — очень редко. Самый распространенный из химических элементов — это водород. Он составляет большую часть вещества звезд. Следующий по распространенности — гелий, ведь в ядре звезды водород постоянно превращается в гелий во время ядерной реакции.
В земной коре больше всего кислорода и кремния. Вместе с железом, алюминием, кальцием, натрием, калием, магнием, водородом и титаном они составляют более 99 % массы всей земной оболочки. Массовое содержание элемента в земной коре называется кларковым числом или кларком элемента.
Земное ядро главным образом составляют железо и никель.
Морская вода, конечно, содержит больше всего кислорода и водорода. Разумеется, в ней много натрия и хлора — элементов, которые составляют соль. Кроме того, в такой воде много магния, серы, калия, брома и углерода.
В организме человека 60 химических элементов, среди них самыми распространенными являются кислород, углерод, водород, азот, кальций и фосфор. Содержание остальных — доли процента, но они не менее важны.
Из веществ в человеке больше всего воды. Углерод, водород, кислород, азот и фосфор составляют органические соединения. Кальций — важнейший элемент для костей, от него зависит их прочность. Железо составляет всего 0,006 %, однако именно оно содержится в гемоглобине — веществе, переносящем по всему организму кислород. Без магния, которого 0,05 %, невозможен синтез белков. Так что все элементы нужны и важны.
В земной коре обнаружены 94 из известных на сегодня химических элементов, правда, некоторые (технеций, прометий, астат, нептуний и плутоний) сначала получили искусственно; 83 из них первичные. Это значит, что они появились еще до возникновения Солнечной системы. С тех пор прошло более 4,5 млрд лет. Таким образом, эти элементы достаточно стабильны, раз они не распались за такой срок. Их изотопы долгоживущие.
Остальные 11 элементов — технеций, прометий, полоний, астат, радон, франций, радий, актиний, протактиний, нептуний и плутоний — не имеют таких долгоживущих изотопов. Их называют радиогенными. Это значит, что все имеющиеся в земной коре атомы этих элементов появились в результате радиоактивного распада других элементов.
В земной коре нет элементов, которые расположены в периодической таблице Менделеева после плутония (элемент с порядковым номером 94). Последние элементы таблицы очень нестабильны, они синтезируются искусственно с помощью физических методов и подвержены быстрому радиоактивному распаду. Их жизнь составляет малые доли секунды. Однако ученые надеются синтезировать элементы, которые существуют дольше и распались в ранние эпохи жизни Вселенной. Совокупность таких элементов называют островом стабильности.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ
В настоящее время земная кора наиболее изучена на глубину до 20 км. По результатам анализа многочисленных образцов горных пород и минералов, выходящих на поверхность земли при горообразовательных процессах, а также взятых из горных выработок, глубоких буровых скважин и обнажений, был вычислен средний состав химических элементов земной коры.
КАК НАЧАЛИ ОБРАЗОВЫВАТЬСЯ ЭЛЕМЕНТЫ?
Сегодня считается, что наша Вселенная возникла примерно 13,8 млрд лет назад. До этого она находилась в состоянии так называемой сингулярности. Тогда не было ни пространства, ни времени, ни элементарных частиц. Можно сказать, что Вселенная возникла из точки. Есть предположение, что эта точка-сингулярность была сверхмассивной черной дырой.
Большим взрывом называют и сам момент начала расширения Вселенной, и ее последующие расширение и остывание. В первые минуты возникли элементарные частицы, и только 380 000 лет спустя появились первые атомы водорода. Более тяжелые элементы возникли в ходе так называемого нуклеосинтеза. Так появилось вещество, изучением превращения которого занимается химия.