Apariția elementelor chimice

Trimite munca ta bună baza de cunoștințe cu ușurință. Foloseste formularul de mai jos

Elevii, studenții absolvenți, tineri oameni de știință, folosind baza de cunoștințe în studiile și munca lor va fi foarte recunoscător.

1. Originea Universului

Cei mai mulți cosmologi cred că Universul a început ca un mănunchi dens de materie și energie, care a început să se extindă aproximativ 18 miliarde de euro. Cu ani în urmă. Elemente de educație înrădăcinate la Big Bang. Apariția elementelor ca urmare a Big Bang-ului a fost justificată pentru prima dată de Gamow în 1946 (Gamov, 1946).

Inițial, cea mai mare parte problema a existat în formă de energie. Substanță top formalizată ca răcire. Imaginea de ansamblu a apariției elementelor poate fi exprimată prin următoarea schemă.

hidrogen „ardere“. În procesul de fuziune nucleară a atomilor de hidrogen sunt îmbinate împreună pentru a forma un atom de heliu și eliberarea de energie. Masa particulelor care alcătuiesc heliu este: 2 protoni (la 1.0076) și 2 neutroni (în 1.0089) = 1.0076 + 2 2 1.0089 = 4,033. Nucleul unui atom de heliu are o masă de 4.0028. Reducerea 0,0302 per unitate numita masă defect de masă, care, conform ecuației lui Einstein E = mc2 atomului este echivalent cu 4.512 J-1. Acest proces necesită o temperatură de 107-108 K:

„Arderea“ heliu are loc la temperaturi> 108 K și o presiune de 105 g cm2.

2. Formarea de stele

Hidrogen și alte elemente de lumină din univers au fost împrăștiate și grupate, formate stele. În conformitate cu propria forță de greutate al stelei a început treptat să se micșoreze, rezultând într-o creștere a temperaturii. Când temperatura din centrul fiecărei stele a ajuns la câteva milioane de grade, atomi de hidrogen sunt unite împreună pentru a forma atomi de heliu, adică reacția a avut loc nuclee „ardere“. Apoi, având atomi de C și alte elemente grele.

Astfel, compoziția elementară a universului este determinată de procesele nucleare în stele. Astfel, temperatura de 108 K este posibilă în interiorul unei stele, cu o masă egală cu masa Soarelui nostru. În interiorul soarelui este în mod constant în procesul transformărilor nucleare:

Fig. 1. Reprezentarea schematică a soarelui nostru

Este evident că aceste reacții pot fi reprezentate prin ciclul autocatalitic, cunoscut sub numele de Bethe ciclul carbonului - von Weizsäcker (figura 2).

Fig. 2. Ciclul de carbon Bethe - von Weizsäcker

In stele cu mase mari și temperaturi mai mari sunt procese de sinteză a elementelor mai grele. În stele mai grele, soarele de două ori (figura 3):

Fig. 3. Steaua de două ori (a) de trei ori (b) masa Soarelui și stele înainte de explozia unei supernove (în).

Stele, cu masa de 20 de mase solare (Fig. 3), sunt capabili de a sintetiza toate elementele de până la fier. Dar reacția nucleelor „ardere“ nu poate crește pe formarea de nuclee Fe. După aceea, această reacție conduce la putere nuclee de instabilitate. Miezuri de Fe pot fi considerate reacții de fuziune complete (r-procese). Fier (№ 26) are nucleul cel mai stabil. Fiecare etapă a fuziunii nucleare de heliu de fier și produce energie versiuni nucleu mai stabile (Fig. 4). Cu trecerea timpului cantitatea de hidrogen și heliu în univers scade element greu - crește. Abundența relativă a elementelor din univers este prezentată în Fig. 5.

Fig. 4. Stabilitatea nucleelor elementelor chimice

Nucleele tuturor elementelor după fier sunt mai puțin stabile decât materialul de pornire, și nu pot fi folosite pentru a forma energia stea. Elemente din № 27 (Mg) la № 92 (U) sunt formate atunci când steaua epuizeaza combustibilul nuclear, se prăbușește și explodează ca o supernovă. Unda de șoc de la explozia supernovei produce un exces de energie necesar pentru sinteza elementelor mai grele decât fierul.

Fig. 5. Abundența relativă a elementelor din univers.

apar Neutronii în stele, la „arderea“ nu este. Din moment ce nu au nici o taxă, acestea sunt relativ ușor încorporate în nucleu. Absorbirea neutroni și nuclee în curs de reacție se dezintegreze treptat „mai grele“. Această reacție se numește-proces s. Se crede că Bi - produsul final este s-proces. Unele sunt instabile și se descompun spontan elemente la compuși mai stabile de formare. Acest proces, fisiunea nucleară, este o eliberare de energie.

3. Istoria chimiei mediului de acțiune pentru mediu arena

Apariția sistemului solar

Având în vedere că rata de degradare a majorității elementelor grele sunt bine cunoscute, se poate calcula vârsta exactă a substanțelor care conțin izotopi de lungă durată. Astfel, sa stabilit vârsta sistemului nostru solar # 63; 5 miliarde. Ani. Deoarece masa Soarelui este inadecvată pentru formarea elementelor grele, trebuie să se presupună că sistemul solar sa format pe locul exploziei unei supernove. Forțele gravitaționale au colectat substanța împrăștiată. Cea mai mare parte este concentrată sub formă de soare, suficient de fierbinte pentru a începe procesul de fuziune nucleară.

Planetele Sistemului Solar format, aparent dintr-un nor în formă de disc de gaze fierbinți, rămășițe ale exploziei unei supernove. vaporii condensați solide formate sunt unite în corpurile mici (planetezimale) rezultând fuziunea dintre care au planete interioare dense (de la Mercur la Marte). planete exterioare majore, fiind mai îndepărtat de la soare, este format dintr-un gaz de densitate mai mică, care a avut loc condensarea la temperaturi mult mai scăzute.

Cele mai multe dintre elementele s-au format înainte de formarea sistemului solar, în explozia unei supernove, dar unele au apărut după dezintegrarea izotopilor radioactivi. De exemplu, sa constatat că aproape toate (mai mult de 99%), argon, care este de aproximativ 1% din atmosfera pământului, provenit de reacția 40K 40Ar dezintegrarea în Pământ după formarea ei și apoi se evaporă. Toate celelalte elemente, cu excepția elementelor de radiogenice radiogenice - elemente care au apărut ca urmare a reacțiilor de fisiune nucleară. existau deja înainte de apariția sistemului solar.

Originea și istoria Pământului

Formarea Pământului a fost asociat cu o acumulare de substanțe gaz solar. În ceea ce privește modul de acumulare de consens nu există. În prezent, există trei ipoteze principale (Voitkevich, 1988).

acumulare Omogene. Modern pământ Structura coajă a apărut numai în timpul încălzirii, topirea parțială și diferențierea primară materia terestră omogenă.

acumulare eterogena. În primul rând, a existat un miez metalic, apoi stabilit mai târziu condensați sub formă de silicați, a format o manta puternic.

Parțial acumulare eterogenă. Cea mai mare diferență în compoziție a existat numai între părțile centrale ale planetei și straturile de suprafață. Inițial, între miez și mantaua nu era limite clare, stabilite mai târziu.

Cea mai mare parte a materialului planetar a fost grupată 4,56-4,7 miliarde. Cu ani în urmă. masa planetei a continuat să crească, iar după ceva timp a devenit suficient pentru a menține atmosfera (4,4 mld. ani în urmă).

Cele mai vechi roci de pe Pământ - zirconiul Western Australia, a cărui vârstă este de aproximativ 4.1-4.3 miliarde de ani .. Căldura generată de procesul de acreție mai întâi și apoi descompunerea radioactivă, topit planeta miez și a dat naștere la ciclul geotermale. Aceasta a cauzat diferențierea celulelor, prima dată a explicat VM Goldshidtom.

Elementele de diferențiere inițiale efectuate prin afinitatea lor chimică a fierului, ceea ce este natural, deoarece fierul este de 35% din masă a Pământului.

VM Elementele Goldschmidt împărțite în 4 grupe:

Siderofily - redus de fier;

Lithophils - Nerestaurate de fier și tind să formeze oxizi;

Halkofily - fier elemente ireductibile pentru a forma sulfuri;

Atmofily - elemente se evaporă în atmosferă.

Elemente, ia minim pe curba volumelor atomice, furnizează aliaje cu fier, în cursul diferențierii, au format nucleul Pământului (siderofilă elemente). ioni siderofilov (11 elemente) au de la 8-18 electroni shell. Potențialul redox al egală sau mai mare decât cea a fierului. Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Mo, W, Re, Au, Ge, Sn constituie majoritatea minereurilor. Ele sunt strâns intercalate cu elemente, descoperind o mare afinitate pentru sulf, arsenic și fosfor, carbon și azot.

Elementele ocupă maxime pe curba și dispus la părțile sale din aval au afinitate pentru oxigen (elementul 54), ele formează o crustă și manta superioară (litofilă elemente). Ionii Form cu înveliș 8-electron. Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, B, Al, Sc, Y, elemente de pământuri rare, Si, Ti, Zr, Hf, Th, P, V, Nb, Ta, Cr , U, F. CI, Br, i, Mn acest grup include și "opțional" litofilă elemente: C, P, W, H, telur, Ga, Ge, Fe. o parte din silicat, roci aluminosilicați formează un sulfat, carbonat, fosfat, borat și halogenuri minerale.

Elementele ocupă partea ascendentă a curbei au o afinitate pentru sulf, seleniu, telur (19 elemente), acestea sunt concentrate în mantaua inferioară (elemente calcofilă). 18 au un înveliș de electroni. Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl, Bp, As, Sb, Bi, S, Se, Te Fe, Mo, Ca - «Opțional» halkofily. Ele formează cel mai mare grup și telur de minerale sulfuroase. Ele pot să apară în stare nativă.

gaze inerte (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) sunt gruparea atmofilnoy. atomii lor (cu excepția He) sunt cochilie 8-electron.

Acum, de asemenea, să aloce Biophilia. Elemente de Biophil - așa-numitele elemente ale vieții. Acestea sunt împărțite în makrobiogennye (H, C, N, O, CI, Br, S, P, Na, K, Mg, Ca) și mikrobiogennye (V, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, B, Si, Mo, F).

Clasificarea biogeochimic modernă a elementelor prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1 Clasificarea elementelor biogeochimice

Gamow univers termonucleare biogeochimic

Diferențierea manta și formarea Geosfera

În procesul de formare a planetei topit fuzibil, dar componentele grele (greutate zhelezosernistye), în jos spre centru și formează nucleul. În acest caz, de manta primar dependent de nucleu și elementele calcofilă sidero-. Simultan mai puțin fuzibil silicat de masă formată magma bazalt și crustă oceanice apoi bazaltic. Acest proces implică elemente în principal lito și atmofilnye.

După topirea și degazarea suprafața mantalei superioare a Pământului a acționat purtător bazalt magmă dizolvat în acesta apă și gaze. Și atmosfera primară și hidrosfera de primar al Pământului apărut din cauza degazare a mantalei. Material manta de vapori are originea, hidrosfera anioni puternic mineralizate acide bogate inițial F-, CI-, Br-, I-. Apa proaspătă formată ca rezultat al distilării naturale. În același timp, au format, si atmosfera primara Reconstructiva.

Atmosfera este format din gazele din jurul Pământului, iar compoziția sa schimbat semnificativ de la formarea planetei. Pentru o lungă perioadă de timp domina punctul de vedere că atmosfera primară a Pământului constă în principal din amoniac și metan.

În primul rând atmosfera Pământului a fost pierdut în spațiu pentru primii milioane de ani după acreție. Această atmosferă a constat din gazele închise în interiorul planetoizi care au format Pământul. Acesta a constat din dioxid de carbon și azot, cu urme de metan, amoniac, dioxid de sulf și acid clorhidric. Oxigenul a fost absent.

atmosferă Al doilea pământ conținut presupus dioxid de carbon, azot și apă. La răcirea planetei oceanelor formate începe ciclul hidrologic și a proceselor de alterare. Mai mult, oceanele au fost intens absorb dioxidul de carbon. Condițiile care au existat pe planeta la acel moment, pentru cea mai mare parte necunoscut, deoarece intensitatea radiației solare a fost mai mică de 30% în prezent, și compoziția exactă a atmosferei nu este clar.

fotosinteza bacteriene a inceput intre 3.5-4000000000. Cu ani în urmă, dar, practic, tot oxigenul absorbit de oceane (în principal ionii de fier). Acum doi miliarde de ani, a început să curgă de oxigen în atmosferă, și compoziția modernă a atmosferei a fost format aproximativ 1,5 miliarde de euro. Cu ani în urmă. In atmosfera de oxigen sub acțiunea radiațiilor ultraviolete formate de ozon. Ozonul este realizat ca o radiație solară filtru rigidă, care permite viața pentru a merge la terenul de ocean.

Apariția biosferă se referă la cele mai timpurii perioade ale planetei. Primele cunoscute fosile de organisme vii (vârstă. - 3,55 miliarde de ani), au fost descoperite în Australia de Vest, William Schopf. Ele sunt foarte similare în structură pentru cianobacterii moderne (altfel cunoscut ca algele albastre-verzi), fotosintetice foarte suficient. date geochimice indică faptul că viața photoautotrophic de pe această planetă a existat 4 miliarde. Cu ani în urmă. Din punct de vedere biologic, ar trebui să fie precedată de o viață heterotrophic. Dar cum și, mai important, atunci când a reușit să se ridice?

Oricine cunoaște biologia cel puțin în cursul elementar, imaginați-vă că au fost necesare pentru apariția vieții:

evoluția moleculelor mici;

formarea acestor polimeri;

apariția funcțiilor lor catalitice;

apariția membranei și crearea organizației precellular;

mecanism de moștenire aspect;

Nivelurile critice de oxigen în atmosferă

stadii de evoluție a biosferei

Nivelurile de oxigen din atmosfera, discutate mai sus, pot fi utilizate ca faze de delimitare ale Biosphere Pământului. Din acest punct de vedere, biosfera a trecut prin trei etape: de recuperare, care se încheie cu apariția de fotosinteză și trecerea la a doua etapă a unui oxidant slab. A treia etapă - oxidarea biosferă photoautotropic.

Împărăția mamiferelor și angiosperme au avut loc 60 de milioane. Cu ani în urmă, și anume, Biosferă a dobândit aspectul aproape de modern. . Acum 6 milioane de ani a existat un grup de primate, care sunt strămoșii direcți și directe ale oamenilor moderni - hominizi. 600 de mii. Cu ani în urmă, Homo sapiens a apărut aproximativ 60 de mii. Cu ani în urmă, și-a însușit foc și, prin urmare, a evoluat dramatic de la natură. Apariția civilizației moderne poate fi atribuită o perioadă de aproximativ 6 mii. Cu ani în urmă, și apariția modului moderne de producție și începutul timpurilor moderne.

6 secole în urmă. Impactul uman global asupra mediului a ajuns, probabil, la mijlocul secolului XX.

Plasat pe Allbest.ru

documente similare

Estimarea cantitativă a distribuției elementelor chimice. Regularități în distribuția Clark. Studiul spectrelor stelare. Procesele de formare a elementelor chimice. Conversia hidrogenului în heliu. Estimarea personalului la sol. Elemente de Clarke pentru scoarța Pământului.

Clasificarea elementelor chimice, stabilirea dependența diferitelor proprietăți ale elementelor încărcăturii nucleului atomic - expresia grafică a DI legii periodice Mendeleev: istoria descoperirii, structura și rolul lor în dezvoltarea teoriei atomo-moleculare.

Clasificarea elementelor chimice, poziția lor în sistemul periodic. Diferențele în gradul de elemente ale diferitelor orbitali electronice (s, p, d, f) electroni de umplere. Rolul biologic al elementelor care fac obiectul anchetei și aplicarea compușilor lor în medicină.

Descrierea de lucruri interesante despre descoperirea unui număr din tabelul periodic al elementelor. Proprietățile elementelor chimice, originea numelor lor. Istoria descoperirii, în unele cazuri, să primească elementele, importanța lor în economia națională, domeniul de aplicare de securitate.

Clasificarea geochimică a elementelor chimice ale Goldschmidt: siderofilă, calcofilă, litofilă și atmofilnye. Factorii externi și interni ai migrației elementelor chimice. Naturale și bariere geochimice și soiurile lor de om.

Conceptul de elemente chimice și materiale simple, proprietățile elementelor chimice. Proprietățile chimice și fizice ale compușilor formate de elementele. Găsirea o potrivire exactă între numărul care exprimă masele atomice ale elementelor, locul lor în sistem.

Structura tabelului periodic al elementelor chimice: istorie și modernitate. Organizarea structurală a sistemelor electronice în planul numărului cuantic orbital și electronice subshell. precondiții istorice ale teoriei Nurlybaeva.

Tabelul periodic al elementelor. Structura atomilor și moleculelor. Principalele prevederi ale teoriei de coordonare. Proprietățile fizice și chimice ale halogeni. Compararea proprietăților compușilor cu hidrogen. Revizuirea proprietăților compușilor p-, și d-s- elemente.

Istoria descoperirii și un loc în tabelul periodic al elementelor chimice DI Mendeleev halogen: fluor, clor, brom, iod și astatin. Proprietățile chimice și fizice ale elementelor, aplicarea lor. Prevalența primesc elemente și substanțe simple.

Proprietățile chimice ale elementelor s-bloc ale sistemului periodic. Mecanisme de precipitare a elementelor de grupele IA și IIA. Apariția diferenței de potențial asupra membranelor celulare. Structura electronică și antagonism biologic de sodiu, potasiu, calciu, magneziu.